高考化学一轮复习 专题54 非金属及其化合物学案苏教版.docx
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高考化学一轮复习专题54非金属及其化合物学案苏教版
非金属元素及其化合物
知识串联
1．结构和位置
（1）非金属元素在周期表中的位置
在目前已知的112种元素中，非金属有16种（外加6种稀有气体元素）。
除氢外，非金属元素都位于周期表的右上方。
H元素在左上方。
F为非金属性最强的元素。
（2）非金属元素的原子结构特征及化合价
①与同周期的金属原子相比较最外层电子数较多（一般为4～7个，H为1个，He为2个，B为3个），次外层都是饱和结构（2、8或18电子结构）。
②与同周期的金属原子相比较，非金属原子核电荷数较大，原子半径较小，化学反应中易得电子，表现氧化性。
③最高正价等于族序数，对应最低负价等于族序数减8；如S、N、Cl等还呈现变价
2．非金属单质
（1）几种重要固态非金属单质的结构和物理性质。
单质名称
碘（I2）
硫（S）
磷（P）
碳（C）
硅（Si）
单质
同素异形体
白磷
红磷
金刚石
石墨
单晶硅
结构
晶体结构
分子
晶体
分子
晶体
分子
晶体
无定
形状
正四面体型原子晶体
片状过渡型晶体
正四面体型原子晶体
主
要
物
理
性
质
常温下的状态
固
固
固
粉状
固
固
固
硬度
小
小
小
最硬
软
硬
水溶性
微溶0.029g
难溶
难溶
难溶
不溶
不溶
不溶
在有机溶剂中的溶解性
易溶
微溶于乙醇易溶于CS2
易溶
于CS2
不溶
不溶
不溶
不溶
溶点（／℃）
113.5
112.8
44.1
464
（升华）
3550
3652
1410
导电性
绝缘体
导体
半导体
其他
升华
脆、升华
剧毒着火点40℃
无毒着火
点240℃
脆、透明
脆、滑
脆
（2）重要气、液态非金属单质的结构和物理性质
单质
O2
H2
N2
F2
C12
Br2
固体时晶体结构
分子晶体
色味态
无色无味的气体
淡黄绿色气体
黄绿色气体
深红棕色液体
水溶性
不易溶1：
0.03（V）
不溶
1：
0.02（V）
剧烈反应
1：
2.26（V）
4.17g
毒性
无毒
剧毒
有毒
有毒
其他
p=1.42
g·L一1
P=0.089
g·L一1（轻）
p=1.25
g·L一1
易液化
（一34.6℃）
易挥发
（58.78℃）
（3）结构与单质的化学性质
性质
单质
强氧化性
氧化性为主
还原性为主
反应物
F2
C12
02
Br2
I2
N2
S
C
Si
P
H2
跟O2反应
不跟O2直接反应
放电
加热或点燃时反应
化
跟H2反应
冷暗
爆炸
光照
爆炸
点燃爆炸
加热或高温时缓慢反应
高温难
磷蒸汽相当困难
学
性
跟水反应
剧烈
反应
由能反应到难反应
不反应
高温下反应
不反应
质
跟碱反应
卤素单质、Si跟强碱反应，S跟浓热碱反应，其余一般不反应
跟酸反应
S、P、C、I2跟强氧化性酸反应，C12、Br2、02跟有还原性的酸反应
3．非金属单质的制备
（1）原理：
化合态的非金属有正价态或负价态。
（2）方法：
①氧化剂法：
②还原剂法③热分解法④电解法：
如电解水制H2、02氯碱工业制C12
⑤物理法：
如工业上分离液态空气得N2（先）、02后
4．非金属气态氢化物
（1）分子构型与物理性质
ⅣA—RH4正四面体结构，非极性分子；
VA—RH3三角锥形，极性分子；ⅥA—H2R“V”，极性分子；ⅦA—HR直线型，极性分子。
固态时均为分子晶体，熔沸点较低，常温下H20是液体，其余都是气体。
（2）化学性质
①稳定性及水溶液的酸碱性：
非金属元素原子跟氢原子通过共价键形成气态氢化物，一般元素的非金属性越强，跟氢化合能力越强，生成的气态氢化物越稳定，因此气态氢化物的稳定性是非金属性强弱的重要标志之一。
酸性增强，单质与氢气化合能力增强
②还原性：
a.与O2：
NH3→NO，H2S→SO2（或S），HCl→Cl2
b.与Cl2：
H2S→S，HBr→Br2，NH3→N2
c.与Fe3+：
H2S→S，HI→I2
d．与氧化性酸：
H2S+H2S04（浓）→HBr、HI分别与浓H2S04及浓（稀）HNO3反应。
e．与强氧化剂：
H2S、HCl等可与KMn04（酸化）作用。
（3）非金属氢化物的制取：
①单质与H2化合（工业）：
例如HCl、NH3等，PH3、SiH4、H2S等也能通过化合反应生成，但比较困难，一般由其他方法制备。
②复分解法（实验室）
③其他方法：
5．非金属氧化物
（1）分子极性、晶体结构
分子内含有极性键
除SiO2是原子晶体外，其余非金属氧化物为分子晶体。
（2）物理性质
颜色：
NO2为红棕色，其余常见非金属氧化物为无色。
状态：
气态或固态
气味：
NO2、S02具有刺激性气味。
水溶性：
S02（1：
40），C02（1：
1），N02与水反应，SiO2、CO、NO不溶于水。
毒性：
NO、CO、SO2、NO2有毒，其中NO、CO能与人体中的血红蛋白结合使其失去携氧能力而使人中毒。
（3）化学性质
①酸性
a．与水反应生成酸
b．与碱反应生成盐和水
c．与碱性氧化物反应生成盐
②氧化、还原性a．最高价态只有氧化性
b．中间价态既有氧化性又有还原性
③低价具有还原性
6．最高价含氧酸
（1）最高价氧化物对应的酸的酸性强弱规律：
①对于同种非金属形成的不同含氧酸，其非金属的价态越高，酸性越强。
如HCl04>HClO3>HCl02>HCl0，H2S04>H2S03，HN03>HN02。
②证明酸性强弱顺序，可用“强酸制弱酸”的规律。
如：
Na2Si03+C02+2H20=Na2C03+H4Si04↓（水玻璃敞口放置变浑浊）
Ca（ClO）2+C02+H20=CaC03↓+2HClO（漂白粉遇CO2产生HCl0）
③常见酸的酸性强弱顺序：
7．非金属性强弱的判断依据及其应用
元素非金属性的本质是元素的原子吸引电子的能力。
这种能力的大小取决于原子半径、核电荷数、最外层电子数，常通过以下几方面比较元素的非金属性：
（1）元素在周期表中的相对位置。
（2）非金属单质与H2化合的条件及对应氢化物的稳定性。
（3）最高价氧化物对应水化物的酸性。
（4）非金属单质间的置换反应。
（5）非金属单质对应阴离子的还原性。
（6）与变价金属反应时，金属所呈现的化合价。
（7）两非金属元素直接形成化合物的化合价的相对高低。
8．非金属元素常表现多种化合价
非金属元素除了表现其最高正价（F无正价）和最低负价外，还表现出多种似乎“反常”的价态，而这些反常价态的物质在推断题中经常出现。
如氮元素有5种正价，碳元素也有多种价态，解题时应特别注意。
重点探究
一、元素化合物的性质递变
【例1】已知下列事实：
①高氯酸的酸性比硫酸强；②盐酸是比氢硫酸更强的酸；⑧氯化氢比硫化氢稳定；④氯气与硫化氢混合可产生单质硫；⑤氯气能将单质铁氧化成Fe3+，而硫只能将Fe氧化成Fe2+；⑥氯元素、硫元素最高的化合价分别是+7、+6。
其中能说明氯的非金属性比硫强的是（）。
A．①②③⑤B．②④⑤⑥
C．①③④⑤D．②③④⑥
【解析】无氧酸的酸性相对强弱不能用来比较非金属性相对强弱，元素的化合价与非金属性的强弱无关。
正确认识物质性质与非金属性相对强弱的关系，必须有理论知识作指导。
【答案】C
【例2】图示为含同一种元素的a、b、c、d、e五种物质的转化关系。
其中a是单质，b是气态氢化物，c、d是氧化物，e是该元索最高氧化物对应的水化物，则a不可能是（）
A．只有①B．②和④
C．③和④D．①和③
【解析】此题考查学生对非金属元素的单质、氢化物、低价氧化物、高价氧化物、最高价氧化物对应水化物的相互转化关系的掌握。
由于F是非金属性最强的元素，HF非常稳定，加热不分解，也没有其他非金属单质可与HF发生置换反应产生F2，所以F元素的相关物质不能实现图示的转化。
N2、C、S均可实现，其转化关系如下：
【答案】A
二、与概念、理论相结合综合考查
【例3】最近，美国LawreceHrermore国家实验室（LINL）的VLotaCSYoo和HCynn成功地在高压下将C02转化为具有类似Si02结构的原子晶体，下列关于C02的原子晶体说法中正确的是（）
A．在一定条件下，C02原子晶体转化为分子晶体是物理变化
B．C02的原子晶体和CO2分子晶体具有相同的物理性质和化学性质
C．在C02的原子晶体中，每一个C原子周围结合4个0原子，每一个0原子跟两个C原子结合
D．C02的原子晶体和分子晶体互为同分异构体
【解析】因为CO2分子的结构式为O=C=O，将它变为类似SiO2的原子晶体，则必须将碳氧双键断裂成单键，才能与更多的氧原子和碳原子结合成空间网状的原子晶体，故C02的原子晶体没有真正的分子式，且它的性质为原予晶体的性质，与分子晶体的CO2（干冰）的性质有很大的区别。
由上述分析可知，CO2原子晶体与CO2分子晶体的转换应为化学变化。
因为它不仅有化学键的断裂与形成，而且有新物质生成，即C02原子晶体是完全不同于C02分子晶体的新物质，故A错；CO2原子晶体溶、沸点应该很高，而且硬度大，难溶于一般溶剂（包括水），所以它的物理性质，甚至一些化学性质（如与水作用）都有很大的差别，故B错；在C02原子晶体中没有真正的C02分子，是每一个C原子结合4个0原子，而每一个0原子结合2个C原子，所以它们的原子个数比为C：
0=1：
2，故D错；C为正确答案。
【答案】C
三、与实验相结合进行综合考查
【例4】在如图中，I中盛水，Ⅱ中盛W气体。
W分别为：
①Cl2、②HCl、③NO2。
若气体都在同温同压下，当打开止水夹时，水自动进入Ⅱ中，当水不再流入Ⅱ中时，关闭止水夹，经过足够的时间，Ⅱ中水溶液的物质的量浓度的关系是（）。
A．①=②=③B．①>②=③
C．①>②>③D．②>①>③
【解析】由于HCl、NO2均易溶于水，打开止水夹，Ⅱ中HCl、NO2溶于水中，Ⅱ中压强减小，I中水压入Ⅱ中。
溶了多少气体，则压入相应体积的水。
Ⅱ中气体为NO2时，虽然NO2溶于水中生成NO气体，但同温同压下，Ⅱ中气体为HCl和NO2时，Ⅱ中水溶液的物质的量浓度是相等的。
而Cl2在水中溶解度不大，故当打开止水夹时，I中水只有少量进入Ⅱ中，但当关闭止水夹时，Ⅱ中为氯水及氯气的混合物，存在如下反应，
Cl2+H2O
HCl+HCl0，2HClO2HCl+02，经足够长时间，C12全部转化为HCl溶于少量水中，故浓度最大。
B选项正确。
【答案】B
四、与计算相结合进行综合考查
【例5】将22.4g铁粉逐渐加入到含HN030.8mol的稀硝酸中，反应生成的气体的物质的量（x）随消耗铁粉的物质的量（y）变化关系中，正确的是（）
【解析】根据化学方程式及有关数据:
Fe+4HNO3==Fe（NO3）3+NO↑+2H2O
141
1mol0.8mol
可知Fe过量，故求出消耗Fe0.2mol，同时生成0.2molNO和0.2molFe（N03）3。
但过量的Fe还可与Fe（N03）3反应：
Fe+2Fe（N03）3==3Fe（N03）2
12
0.1mol0.2mol
所以，消耗铁粉共0.3mol，但气体只有0.2mol。
【答案】C
高考回眸
1.（2004江苏高考）下列关于浓硫酸的叙述正确的是（）
A．浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化
B．浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体
C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体
D．浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化
2.（2004江苏高考）向一种溶液中滴加另一种溶液后，溶液的颜色不发生变化的是（）
A．碳酸氢钠溶液中滴加稀盐酸
B．硫酸铁溶液中滴加硫氰化钾溶液
C．碘水中滴加淀粉碘化钾溶液
D．高锰酸钾酸性溶液中滴加亚硫酸钠溶液
3.（2004上海高考）下列各组气体或溶液用括号内试剂加以鉴别，其中不合理的是（）
A．二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳（品红试液）
B．氯化钠、硝酸银、碳酸钠（稀盐酸）
C．酒精、醋酸、醋酸钠（石蕊试液）
D．硫酸、硝酸钡、氯化钾（碳酸钠溶液）
4.（2004上海高考）CuS和Cu2S都能溶于硝酸，它们高温灼烧的产物相同，以下鉴别CuS和Cu2S两种黑色粉末的方法合理的是（）
A．将两种样品分别溶于硝酸，区别所产生的气体
B．将两种样品分别溶于硝酸，区别溶液的颜色
C．取两种同质量的样品分别在高温灼烧，区别残留固体的质量
D．取两种同质量的样品分别在高温灼烧，区别残留固体的颜色
5.（2004广东高考）上世纪80年共后期人们逐渐认识到，NO在人体内起着多方面的重要生理作用。
下列关于NO的说法不正确的是（）
A．NO分子中有极性共价键
B．NO是造成化学烟雾的因素之一
C．NO是汽车尾气的有害成分之一
D．NO分子所含电子总数为偶数
6.（2004北京理综）近期《美国化学会志》报道，中国科学家以二氧化碳为碳源，金属钠为还原剂，在470℃、80MPa下合成出金刚石，具有深远意义。
下列说法不正确的是（）
A．由二氧化碳合成金刚石是化学变化
B．金刚石是碳的一种同位素
C．钠被氧化最终生成碳酸钠
D．金刚石中只含有非极性共价键
7.（2005广东高考）碘元素有多种价态，可以形成多种含氧阴离子IxOyn-。
由2个IO62—正八面体共用一个面形成的IxOyn-的化学式为（）
A．I2O94—B．I2O106—
C．I2O118—D．I2O1210—
8.（2005江苏高考）Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu（NO3）2、CuSO4、NO2、NO和H2O，当NO2和NO的物质的量为1∶1时，实际参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为（）
A1∶7B1∶9C1∶5D2∶9
9.（2005上海高考）据报道，科学家已成功合成了少量N4，有关N4的说法正确的是（）
A．N4是N2的同素异形体
B．N4是N2的同分异构体
C．相同质量的N4和N2所含原子个数比为1︰2
D．N4的摩尔质量是56g
10.（2005黑吉林理综）下列单质中，最容易跟氢气发生反应的是（）
A．O2B．N2C．F2D．Cl2
专题训练
1．（2004．全国理综）能与人体血液中血红蛋白结合的一种有毒气体是（）
A．氨气B．氮气
C．一氧化碳D．甲烷
【例题详解】本题可从多个角度筛选正确选项。
例如先把A、B、C、D四种气体按有毒A、C和无毒B、D分为两类，而CO是能与血红蛋白结合的有毒气体。
或直接从题干联想到：
能与人体血液中血红蛋白结合的有毒气体有C0和NO，A、B、C、D中，C选项CO符合题意。
【答塞】C
2．（2006泰州）下列与“神舟六号”载人飞船有关的说法不正确的是
A．飞船的表面覆盖的一层石墨瓦之所以能起到保护作用是因为石墨能够耐高温
B．宇航员的食物做成大小可口的“一口酥”，目的是防止飞船内产生飘尘
C．飞船在宇宙中运行时，船舱内温度低、氧气少，无法划着火柴
D．在飞船上使用LiOH吸收多余的CO2而不使用NaOH
3.（2004天津理综）现有溶质为Ba（OH）2、A1C13、NH4HCO3和H2SO4的四瓶无标签溶液，分别取其中三种溶液于三支试管中，再依次向三支试管中滴加少许剩下的另一种溶液，并稍加热，则下列说法中错误的是（）
A．若一支试管中只产生沉淀，一支试管中无明显现象；时，则滴加的是A1Cl3溶液
B．若一支试管中只产生沉淀，一支试管中无明显现象时，则滴加的是H2SO4溶液液
C．若两支试管中都只产生白色沉淀时，则滴加的是Ba（OH）2溶液
D．若两支试管中既产生沉淀又出现气体时，则滴加的是NH4HCO3溶液
【例题详解】A选项中若滴加的是A1Cl3溶液，则应该是一支试管有气泡和沉淀，两支试管元明显现象。
故A选项为符合题意选项。
若滴加H2SO4，则只有一试管有沉淀，一试管无现象，还有一试管有气泡。
若滴加Ba（OH）2，开始时两试管均有沉淀，另一试管有沉淀，同时加热有气泡。
若滴加NH4HCO3，两试管有沉淀，同时有气泡，另一试管只有气泡。
【答案】A
4．（2005姜堰中学）2005年3月29日晚6时50分，京沪高速公路淮安段上行线103K＋300M处，一辆载有约35吨液氯的山东槽罐车与一辆山东货车相撞，导致槽罐车液氯大面积泄漏，造成28人死亡，中毒入院人数为350名。
作为救援消防干警在现场的下列处理方法和过程较合理的是（）
①及时转移疏散人群，同时向有关部门如实报告事故有关情况；
②被转移人群应戴上用浓NaOH处理过的口罩；
③用高压水枪向空另喷洒含碱性物质的水溶液；
④被转移人群可戴上用Na2CO3处理过的口罩（湿润）；
⑤将人群转移到地势较低的地方即可，不必走太远；
⑥及时清理现场，检查水源和食物等是否被污染；
⑦常温下氯气能溶于水，所以只要向空气中喷洒水就可以解毒。
A．②③④⑤B．①③⑤⑦
C．①②⑤⑥D．①③④⑥
5．2005年9月始，“禽流感”在全球部分地区爆发，引起了人们继“非典型性肺炎”之后的世界范围内的恐慌。
做好环境消毒是预防“禽流感”的重要措施，常用的消毒剂是ClO2或Cl2等的稀溶液，其中ClO2溶液的消毒效果较好。
已知ClO2常温下呈气态，其分子构型与水分子的分子构型相似，在自然环境中ClO2最终变为Cl－。
下列有关说法中正确的是
A．ClO2的分子结构呈V型，属非极性分子
B．ClO2中氯元素显+4价，具有很强的氧化性，其消毒效率（以单位体积得电子的数目表示）是Cl2的5倍
C．ClO2、Cl2的稀溶液用于环境消毒，具有广谱高效的特点，对人畜无任何危害
D．常用Na2SO3在H2SO4的酸性条件下，还原NaClO3来制ClO2，这一反应的化学方程式可表示为Na2SO3+2NaClO3+H2SO4＝2Na2SO4+2ClO2↑+H2O
6．IF5与卤索单质的化学性质相似，下列有关的叙述中不正确的是（）
A．IF5是由极性键形成的共价化合物
B．IF5可与H2O发生反应生成HIO和HF
C．IF5有较强的氧化性
D．IF5和H2O的反应属于非氧化还原反应，其产物是HIO3和HF
【解析】IF5为共价化合物，F比I有更强的非金属性，故IF5中I显+5价．F显一1价，则IF5与H2O反应生成物为HIO3和HF，IF5与卤素单质的化学性质相似，故有较强的氧化性。
【答案】B
7．以下关于碳元素的性质叙述错误的是（）
A．碳单质（金刚石）和硅单质（晶体硅）的结构相似
B．碳的氧化物（CO2）和硅的氧化物（SiO2）的结构相似
C．碳的合氧酸（H2CO3）和硅的含氧酸（H2SiO3）结构相似
D．碳的氢化物（甲烷）和硅的氢化物（硅烷）结构相似
【解析】碳族元素中元素非金属性从上到下逐渐递减，则C比Si非金属性强，氢化物甲烷比硅烷稳定，因C、Si原子最外层电子数相等，成键方式相似，故甲烷、硅烷结构相似，H2CO3与H2SiO3结构也相似。
金刚石与晶体硅结构相似，均为原子晶体，而CO2、SiO2晶体类型不同，结构也不同。
【答案】B
8．下列说法正确的是（）
A．非金属元素R所形成的含氧酸盐（MaROb）中的R元素必定显正价
B．只有非金属能形成含氧酸或含氧酸盐
C．除稀有气体外的非金属元素都能形成不同价态的含氧酸
D．非金属的最高价含氧酸都具有强氧化性
【解析】非金属元素R所形成的合氧酸盐，可看成R的正价氧化物对应水化物的盐，故MaROb中R一定为正价。
而形成含氧酸或含氧酸盐不是非金属特有的，金属也可形成含氧酸或含氧酸盐。
如Mn可形成KMnO4，Cr可形成K2Cr2O7。
除稀有气体外，有些非金属因得电子能力太强，一般只显负价，故无含氧酸，如F、O两种元素。
非金属的最高价含氧酸有些有强氧化性，如浓H2SO4，浓、稀HNO3等，但有些氧化性不强，如H2CO3、H3PO4等。
【答案】A
9.（2004大连八中高三双基测试题）下列反应中，调节反应物的用量或浓度以后，不会改变反应产物的是（）
A．酒精在氧气中燃烧
B．在硫酸中加入铝粉
C．将二氧化碳气体通入烧碱中
D．向盐酸中加入铁钉
【解析】酒精在氧气中燃烧，随氧气量的不同，燃烧产物不同，如氧气不足，燃烧产物中会有H2O、CO、C等，如氧气充足，燃烧产物为CO2、H2O。
硫酸中加入铝粉时，如为浓H2SO4，遇铝粉会产生钝化，如为稀H2SO4，H+显氧化性与铝反应产生氢气。
CO2通入烧碱中，随CO2量的不同，会产生NaHCO3或Na2CO3，而盐酸与铁钉，无论浓稀盐酸，均为H+显氧化性氧化铝粉产生H2。
【答案】D
10．（2004武汉市五月模拟理综卷）科学界拟合成一种“双重结构”的球形分子，即把足球烯C60分子容纳在Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合，下列有关叙述正确的是（）
A．该反应属于置换反应
B．该物质晶体属于原子晶体
C．该物质具有极高的熔沸点
D．该物质是一种新型的化合物
【解析】根据题给信息一一“球形分子”，可直接得出此物质若形成晶体，则为分子晶体，马上可以排除B；且分子晶体熔沸点不高，原子晶体才有高的熔沸点，排除C；又球形分子为C60分子与Si60分子合成，故为新型化合物，D正确。
解此题时部分学生被硅原子与碳原子形成共价键这一信息干扰，误以为形成原子晶体而错选B或C选项。
【答案】D
11．自来水用适量氯气杀菌消毒。
不法商贩用自来水冒充纯净水牟取暴利，可用化学试剂辨别真伪，该试剂可以是（）
A．酚酞试液B．氯化钡溶液
C．氢氧化钠溶液D．硝酸银溶液
【解析】自来水因为使用氯气杀菌消毒，所以水中留有C1—，加AgNO3溶液会出现白色沉淀。
用AgNO3溶液可鉴别是否是自来水，而纯净水中则应无任何离子（水电离出的极少量H+、OH—除外）。
【答案】D
12．下列关于非金属元素的叙述中。
正确的是（）。
A．周期表中各主族所含元素不一定都有非金属元素
B．非金属元素的原子都易得电子生成相应的阴离子
C．只由非金属元素组成的晶体一定是分子晶体
D．非金属元素原子的最外层电子数都大于或等于4
【解析】A的叙述是正确的，大多数主族有非金属元素，但第ⅡA族没有非金属元素。
非金属元素的原子，许多都易得电子生成相应的阴离子，但有些不易得电子．如H原子、C原子、Si原子等。
只由非金属元素组成的晶体也可以是离子晶体，如NH4NO3。
D中非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，但少数原子小于4，如氢原子最外层只有一个电子。
【答案】A
13．常温下,在VL密闭容器中有amolNO气体,压强为bkpa,
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