最新学年度高一化学《非金属及其化合物》全章复习与巩固知识点总结以及典例解析.docx
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最新学年度高一化学《非金属及其化合物》全章复习与巩固知识点总结以及典例解析
《非金属及其化合物》全章复习与巩固
【学习目标】
1.总结几种常见非金属(碳、硅、氯、硫、氮)及其化合物的主要性质,理解浓硫酸及硝酸的氧化性。
2.掌握氯离子、铵根离子的检验方法。
3.学会氨气、二氧化硫、二氧化碳的检验方法。
4.掌握氯气、氨气的实验室制法。
【知识网络】
1、碳及其化合物的转化关系
2.硅及其化合物的转化关系
3.氯及其化合物的转化关系
4.硫及其化合物的转化关系
5.氮及其化合物的转化关系
【要点梳理】
要点一、碳、硅及化合物
1.碳
碳在常温下非常稳定,但在高温条件下活动性增强,主要表现为还原性。
(1)与非金属单质反应
2C+O2
2COC+O2
CO2
(2)与某些氧化物反应
C+CO2
2COC+H2O(g)
CO+H2
2C+SiO2
Si+2CO↑
C+2CuO
2Cu+CO2↑
(3)与氧化性酸反应
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2O
2.碳的氧化物
(1)CO:
主要表现还原性
2CO+O2
2CO2
3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2
CO+H2O
CO2+H2
(2)CO2
①弱氧化性:
CO2+C
2CO
CO2+2Mg
C+2MgO
②酸性氧化物的三点通性
CO2+H2O
H2CO3
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
CO2+CaO
CaCO3
其它性质:
CO2+H2O+CaCO3=Ca(HCO3)2
2CO2+Ca(OH)2=Ca(HCO3)2
Na2SiO3 +CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3(CO2少量)
Ca(ClO)2+H2O+CO2=CaCO3↓+2HClO
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
3.碳酸盐
(1)溶解性
正盐中只有碱金属的碳酸盐和铵盐溶于水,所有酸式盐均溶于水。
一般酸式盐比相应正盐易溶,但碱金属的碳酸氢盐比碳酸盐的溶解度小。
(2)热稳定性
一般规律:
可溶性碳酸正盐>不溶性碳酸正盐>酸式碳酸盐。
如:
Na2CO3>CaCO3>NaHCO3
(3)正盐与酸式盐的相互转化
4.硅单质
地壳中含量最高的两种元素分别是氧和硅。
硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合,硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。
硅原子结构和碳原子结构相似。
硅元素是构成岩石与许多矿物的基本元素,碳元素是构成有机物的必要元素。
(1)硅的性质:
还原性为主
Si+2Cl2
SiCl4(无色液体)
Si+O2
SiO2
(2)硅的制取:
工业上用碳在高温下还原二氧化硅可得粗硅:
SiO2+2C
Si+2CO↑
粗硅提纯的原理为:
Si+2Cl2
SiCl4;SiCl4+2H2
Si+4HCl
(3)硅的用途
硅是一种重要的非金属单质,用途非常广泛,作为良好的半导体材料,硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器、半导体器件。
硅还可制成太阳能电池。
5.二氧化硅
(1)酸性氧化物的通性
SiO2+CaO
CaSiO3
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞
SiO2不溶于水,与水不反应
(2)氧化性
SiO2+CaO
CaSiO3
(3)SiO2和HF反应:
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(特性)
玻璃中含有SiO2,可以用HF来刻蚀玻璃。
盛放氢氟酸不能用玻璃瓶,可以用塑料瓶。
(4)SiO2用途
天然二氧化硅有结晶形和无定形两大类,统称硅石。
它的硬度较大,熔点较高。
以SiO2为主要成分的沙子是基本的建筑材料。
纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料(光导纤维的成分是二氧化硅)。
石英、玛瑙(成分SiO2)用于制作饰物和工艺品。
6.硅酸和硅酸盐
(1)硅酸是一种溶解度很小的弱酸,酸性比碳酸弱,只能通过硅酸盐与酸反应制取:
Na2SiO3 +2HCl==H2SiO3↓+2NaCl
硅酸凝胶经干燥脱水后得到的多孔的硅酸干凝胶,称为“硅胶”,常用作干燥剂及催化剂的载体。
(2)硅酸盐
硅酸钠(Na2SiO3)是最简单的硅酸盐,俗称“泡花碱”,易溶于水,其水溶液叫水玻璃,是制取玻璃和建材等的原料。
硅酸盐可改写为氧化物形式(顺序为:
较活泼金属氧化物∙金属氧化物∙二氧化硅∙水)
如Al2(Si2O5)(OH)4:
Al2O3·2SiO2·2H2O
传统的硅酸盐材料包括水泥、普通玻璃、陶瓷等,是使用量很大的无机非金属材料。
要点二、氯及其化合物
氯原子很容易得到一个电子而形成氯离子(Cl-),表现为典型的氧化性。
1.氯气的化学性质
(1)与金属反应:
Cl2+2Na
2NaCl3Cl2+2Fe
2FeCl3 Cl2+Cu
CuCl2
(2)与非金属反应:
Cl2+H2
2HCl
点燃的氢气在氯气瓶中继续燃烧,产生苍白色火焰,瓶口有大量的白雾(HCl气体和空气中的水形成盐酸酸雾)。
(3)与水反应Cl2+H2O
HCl+HClO
新制的氯水
久置的氯水
成分
分子:
Cl2、H2O、HClO
离子:
H+、Cl-、ClO-、OH-
分子:
H2O
离子:
H+、Cl-、OH-
颜色
黄绿色
无色
性质
酸性、漂白性
酸性且酸性增强、无漂白性
原因
新制的氯水中存在Cl2+H2O
HClO+H++Cl-
久置的氯水中HClO完全分解为O2而消耗,最后成为HCl溶液
(4)与碱反应:
①工业制漂白粉或漂粉精2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
漂白粉的主要成分为:
CaCl2+Ca(ClO)2;有效成分为:
Ca(ClO)2
漂白粉的使用:
Ca(ClO)2+2HCl=CaCl2+2HClO
Ca(ClO)2+H2O+CO2=CaCO3↓+2HClO
通过此反应可比较得出酸性强弱:
H2CO3>HClO
②氯气的尾气处理
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
(5)与某些盐溶液反应
Cl2+2KI=I2+2KCl
Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl—
Cl2+SO2+2H2O=2HCl+H2SO4
2.氯气的实验室制备
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
3.次氯酸、漂白粉的性质
(1)HClO是一种弱酸,H2CO3>HClO
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO
(2)HClO和ClO-都具有强氧化性,无论酸性、碱性条件下都可以跟亚铁盐、碘化物、硫化物等发生氧化还原反应,能使品红溶液褪色。
(3)HClO见光易分解:
2HClO
2HCl+O2↑。
4.氯离子的检验
在被检物质的溶液中,先滴入少量的稀硝酸,将其酸化,排除CO32-等离子的干扰,然后再滴入AgNO3溶液,如产生白色沉淀,则可判断该溶液中含有Cl-。
要点三、硫及其重要化合物的主要性质
1.S:
游离态的硫存在于火山口附近或地壳的岩层里。
俗称硫磺,是一种黄色晶体,硫不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳。
(1)氧化性:
①和金属Fe+S
FeS(黑色)2Cu+S
Cu2S(黑色)
②和非金属S+H2
H2S
(2)还原性:
S+O2
SO2
2.SO2
二氧化硫是无色、有刺激气味的有毒气体,密度比空气大,易溶于水。
二氧化硫是形成酸雨的主要气体,排放到大气中有很大危害。
(1)酸性氧化物的通性
①与H2O反应:
SO2+H2O
H2SO3
②与碱反应:
SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
SO2+Na2SO3+H2O=2NaHSO3
SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O
SO2+CaSO3+H2O=Ca(HSO3)2
(CO2、SO2均可使澄清石灰水变浑浊)
③与碱性氧化物的作用
SO2+CaO=CaSO3
④与某些盐反应
SO2+2NaHCO3=Na2SO3+H2O+2CO2↑
(2)氧化性和还原性
SO2中的S元素化合价为+4价,处于中间价态,表现出双重性,但以还原性为主。
例:
SO2+2H2S=3S↓+2H2O——氧化性
SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI——还原性
SO2可使酸性KMnO4溶液褪色
SO2可以被O2、Cl2、Br2、I2、KMnO4、HNO3、Fe3+等所氧化
(3)特性:
漂白性
二氧化硫有漂白性,它能与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质。
这种物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色。
因此,二氧化硫气体可使品红溶液褪色,加热后溶液又恢复原来的颜色。
小结所学的漂白剂及其漂白原理
漂白剂
漂白原理
活性炭
物理吸附
HClO、O3、H2O2
强氧化作用
SO2
结合生成不稳定的无色物质,加热又复色
3.浓硫酸
硫酸是一种强酸,其稀溶液具有酸的通性,但浓硫酸还具有三大特性:
(1)吸水性:
可做气体干燥剂。
(2)脱水性:
按水的组成比脱去有机物中的氢、氧元素,生成水。
浓硫酸对皮肤有强腐蚀性。
(3)强氧化性
①与非金属反应
2H2SO4(浓)+C
CO2↑+2H2O+2SO2↑
2H2SO4(浓)+S
3SO2↑+2H2O
②与不活泼金属反应
2H2SO4(浓)+Cu
CuSO4+2H2O+SO2↑
常温时,Fe、Al与浓硫酸作用,使金属表面生成致密氧化膜(钝化)。
③与化合物反应
2FeSO4+2H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+SO2↑+2H2O
要点四、氮及其重要化合物的主要性质
1.氮气
氮气占空气体积的78%左右,氮的化学性质稳定,不活泼,但在一定条件下可以和氧气、氢气发生反应:
N2+O2
2NO
2.NO和NO2
NO
NO2
物
理性质
色态味
无色、无味、气体
红棕色、刺激性气味、气体
密度
略大于空气
大于空气
熔沸点
低
低
创业首先要有“风险意识”,要能承受住风险和失败。
还要有责任感,要对公司、员工、投资者负责。
务实精神也必不可少,必须踏实做事;溶解性
(4)信息技术优势不溶于水
易溶于水并反应
三、主要竞争者分析毒性
在上海,随着轨道交通的发展,地铁商铺应运而生,并且在重要商圈已经形成一定的气候,投资经营地铁商铺逐渐为一大热门。
在人民广场地下的迪美购物中心,有一家DIY自制饰品店--“碧芝自制饰品店”有毒
有毒
(3)优惠多
一、消费者分析
精明的商家不失时机地打出“自己的饰品自己做”、“DIY(DoItYourself)饰品、真我个性”的广告,推出“自制饰品”服务,吸引了不少喜欢标新立异、走在潮流前端的年轻女孩,成为上海的时尚消费市场。
其市场现状特点具体表现为:
化学性质
与水
不反应
3NO2+H2O=2HNO3+NO
NO2既是氧化剂,又是还原剂
与碱
不反应
2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
氧化性
2NO+2CO
2CO2+N2
2NO2+2KI=I2+2KNO2
还原性
2NO+O2=2NO2
可使KMnO4褪色
可使KMnO4褪色
与O2混合,通入水中
4NO+3O2+2H2O=4HNO3
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
实验室制法
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3.氨气(NH3)
(1)与酸反应
NH3+HCl=NH4Cl(白烟)
NH3+HNO3=NH4NO3(白烟)
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
(2)与水反应:
氨气是无色有刺激气味的气体,极易溶于水并发生反应,常温下,1体积水大约可溶解700体积氨气。
实验室可以用氨气做喷泉实验。
氨的水溶液是氨水,
NH3+H2O
NH3·H2O
NH4++OH- (NH3·H2O是弱碱)
所以,氨水中的微粒共有六种:
分子:
NH3·H2O、H2O、NH3;
离子:
NH4+、OH-、H+
(3)还原性
在催化剂作用下氨气可以被氧化成一氧化氮:
,
因此,氨经一系列反应可以得到硝酸:
NH3
NO
NO2
HNO3
此外,氨还可与Cl2反应:
8NH3+3Cl2=2N2+6NH4Cl(氨过量)
(4)氨气的实验室制法
①原理:
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O
②装置:
固-固反应加热装置(同制O2)
③干燥:
碱石灰(或固体NaOH、固体CaO)
(不能用浓H2SO4、CaCl2干燥,因CaCl2与NH3反应:
CaCl2+8NH3=CaCl2·8NH3)
④收集:
向下排空气法收集
⑤验满:
用湿润的红色石蕊试纸(变蓝)或蘸有浓HCl的玻璃棒接近瓶口(产生白烟)。
⑥尾气吸收:
水(防止倒吸)
4.铵盐
(1)铵盐都是离子化合物,都易溶于水
(2)铵盐的化学性质
①不稳定性,受热易分解
NH4Cl
NH3↑+HCl↑(用于除去或分离铵盐)
NH4HCO3
NH3↑+H2O+CO2↑
②与碱反应NH4++OH-
NH3↑+H2O(用于NH4+的检验)
③NH3与NH4+的相互转化
5.硝酸
(1)酸的通性:
(石蕊、金属、碱、碱性化合物、某些盐)
(2)氧化性:
①与金属单质的反应:
a.活泼金属
b.Al、Fe钝化
常温浓硝酸可使铝、铁钝化,但加热能和它们剧烈的发生化学反应。
Al+6HNO3(浓)
Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O
c.不活泼金属
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
②与非金属单质的反应:
C+4HNO3(浓)
CO2+4NO2↑+2H2O
③与化合物的反应:
如可使下列变化发生
Fe2+→Fe3+;SO32-→SO42-;I-→I2
(3)不稳定性:
(浓硝酸应保存在棕色瓶中,并置于阴凉处)
【典型例题解析】
类型一:
氯及其化合物
例1、NaCl是一种化工原料,可以制备一系列物质(见下图)。
下列说法正确的是()
A.25℃,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大
B.石灰乳与Cl2的反应中,Cl2既是氧化剂,又是还原剂
C.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存,所以Cl2不与铁反应
D.上图所示转化反应都是氧化还原反应
【思路点拨】做这道题时要先看选项是怎么设置的,先三个选项都与图无关,且已包含了正确选项,这样就不用去分析图,从而节省了大量时间。
【答案】B
【解析】25℃,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的要小;石灰乳与Cl2的反应中氯气发生歧化反应,Cl2既是氧化剂,又是还原剂;常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存仅代表常温Cl2不与铁反应,加热、高温时可以反应;在侯氏制碱法中不涉及氧化还原反应。
【总结升华】本题考查元素化合物知识综合内容,拓展延伸至电解饱和食盐水、电解熔融氯化钠、侯氏制碱等内容,但落点很低,仅考查NaHCO3、Na2CO3的溶解度、工业制漂白粉、干燥的Cl2贮存和基本反应类型。
举一反三:
【变式1】下列氯化物中,既能由金属和氯气直接反应制得,又能由金属和盐酸反应制得的是()
A.CuCl2 B.FeCl2 C.FeCl3 D.AlCl3
【答案】D
【解析】具有可变价态的金属(如Fe、Cu等)与氯气反应,生成高价态金属氯化物;活泼的金属与盐酸反应,生成低价态金属氯化物,而不活泼的金属与盐酸不反应。
铜与氯气反应,生成CuCl2,与盐酸不反应,所以A错误;铁与氯气反应生成FeCl3,与盐酸反应生成FeCl2,所以B、C错误;铝与氯气反应生成AlCl3,与盐酸反应生成AlCl3和H2,所以D正确。
【变式2】下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是()
A.单质都能与大多数金属反应,生成高价态金属卤化物
B.单质都能与H2反应,且从F2→I2逐渐变难
C.单质都能与H2O反应,通式X2+H2O==HX+HXO
D.单质的还原性顺序为:
F2>Cl2>Br2>I2
【答案】B
【解析】单质都能跟金属反应,但I2与金属反应生成低价态的金属碘化物,A错误;随着单质的氧化性顺序:
F2>Cl2>Br2>I2,单质与H2化合也逐渐变难,所以B正确,D错误;F2与H2O反应时,2F2+2H2O==4HF+O2,所以C错误。
掌握某一族元素的性质,既要善于归纳其相似性,又要特别注意差异性。
类型二:
硫及其化合物
例2、某学生课外活动小组利用下图所示装置,分别做如下实验:
(1)在试管中注入某红色溶液,加热试管,溶液颜色逐渐变浅,冷却后恢复红色,则原溶液可能是_____________溶液;加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是:
_______________________________________。
(2)在试管中注入某无色溶液,加热试管,溶液变为红色。
冷却后恢复无色,则此溶液可能是_______溶液。
加热时溶液由无色变为红色的原因是:
______________________。
【思路点拨】注意颜色的变化,以此作为突破口进行推测。
【答案】
(1)稀氨水和酚酞;稀氨水中的NH3逸出,所以溶液的颜色变浅。
(2)溶有SO2的品红;SO2气体逸出,品红溶液恢复红色。
【解析】
(1)认真观察实验装置的特点:
试管口上套有气球,说明加热时会有气体逸出,一下就使“红色溶液”的范围缩小:
溶有酸性气体的石蕊溶液或溶有碱性气体的酚酞溶液。
而前者加热后,红色变为紫色,不符合“溶液颜色逐渐变浅”的条件,结论只有稀氨水和酚酞。
(2)由无色溶液
气体+溶液变红
气体+溶液无色。
联想无色溶液虽多,但加热后放出气体且溶液变红不多,又冷却后该气体可使红色溶液褪色——显然该气体有漂白作用,并是一可逆过程,符合条件的无色溶液只能是SO2漂白过的品红溶液。
【总结升华】颜色的变化是此题的突破口,在中学教材中还有许多物质有特殊的颜色,这些特征颜色往往是解题的关键,要注意积累归纳。
举一反三:
【变式1】能鉴别CO2和SO2的试剂是()
A.品红溶液 B.澄清石灰水
C.紫色石蕊试液 D.氯化钡溶液和氯水混合液
【答案】AD
【解析】CO2与SO2溶于水可得碳酸和亚硫酸,均可电离出氢离子,均可使紫色石蕊试剂变红。
它们与澄清石灰水均可生成白色沉淀,且过量后均可溶解。
CO2与SO2在还原性方面不同。
SO2具有还原性可以被氯单质氧化而在水溶液中生成硫酸根离子,可与氯化钡生成硫酸钡白色沉淀,而CO2不能。
SO2有漂白性,CO2没有。
【变式2】三位同学设计了下述三个方案,并都认为:
如果观察到的现象和自己设计的方案一致,即可确证试液中有SO42-。
试评价上述方案是否严密,并分别说明理由。
方案甲:
_________;
方案乙:
_________;
方案丙:
_________。
【答案】甲:
不合理,因试液中如含有Ag+,而不含SO42-的无色溶液同样产生白色沉淀。
乙:
合理,加稀HCl排除CO32-、SO32-的干扰,同时无白色沉淀说明原无色溶液中无Ag+,再加入BaCl2产生白色沉淀说明原溶液肯定有SO42-。
丙:
不合理,如含有SO32-不含SO42-,强氧化性的酸HNO3会把SO32-氧化成SO42-,从而和Ba(NO3)2反应生成BaSO4白色沉淀。
【解析】对检验SO42-干扰的离子有Ag+、CO32-、SO32-来进行分析。
检验SO42-的方法是:
先用HCl(HNO3)酸化再用钡盐滴定。
如果有Ag+干扰可用HNO3酸化,如果有SO32-用稀HCl酸化,既有Ag+也有SO32-应用稀HCl酸化。
【变式3】向50mL18mol/L的H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热,充分反应后,被还原的硫酸的物质的量是()
A.小于0.45mol B.等于0.45mol
C.在0.45mol与0.90mol之间 D.大于0.90mol
【解析】本题考查铜与浓硫酸反应的相关计算,在反应Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O中n(H2SO4)=0.90mol,被还原的占1/2,理论上被还原的应为0.45mol,但由于随着反应的进行浓硫酸逐渐变为稀硫酸时,不再与金属铜发生反应,实际参与反应的小于0.90mol硫酸,被还原的小于0.45mol。
本题以铜与浓硫酸的反应量的关系来考察反应的本质问题,此类题目还有浓盐酸与MnO2的反应等,需要特别注意要分析出更本质的反应实质。
【答案】A
类型三:
氮及其化合物
例3、如图表示A、B、C、D、E五种含氮物质相互转化的关系图,其中A、B、C、D常温下都是气体,B为红棕色,写出A、B、C、D、E的化学式和各步反应的化学方程式。
(1)各物质的化学式为:
A、__________,B、___________,C、__________,D、__________,E、___________。
(2)各步反应的化学方程式为:
A→C:
____________________________________;
D→C:
____________________________________;
B→E:
____________________________________;
E→C:
____________________________________。
【思路点拨】把B为红棕色气体作为突破口,根据框图中的反应条件进行推测。
【答案】
(1)A:
N2 B:
NO2 C:
NO D:
NH3 E:
HNO3
(2)A→C:
N2+O2
2NO D→C:
4NH3+5O2
4NO+6H2O
B→E:
3NO2+H2O=2HNO3+NO
E→C:
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
【解析】解题的突破口是B为红棕色气体,则B为NO2,C与O2能生成气体B,故C为NO。
E在常温下不是气体,故E为稀HNO3。
由图转化关系进一步分析可知:
A为N2、D为NH3。
【总结升华】做推断题时要以特殊性质