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专题能力提升练 十一非金属元素单质及其重要化合物(建议用时:20分钟)一、选择题1.(2016天水二模)屠呦呦因发现了青蒿素这种抗疟良药而获得2015年诺贝尔奖,这充分说明了“化学让人们生活更美好”。下列不属于化学反应在生活中的应用的是()A.将氧化铁添加到油漆中制红色油漆B.用氯气给自来水消毒C.将黏土烧制成精美的瓷器D.用食醋清洗水壶中的水垢【解析】选A。将氧化铁添加到油漆中制红色油漆不是化学变化,A错误;用氯气给自来水消毒属于化学变化,B正确;将黏土烧制成精美的瓷器发生化学反应,C正确;用食醋清洗水壶中的水垢属于化学变化,D正确。2.(2016龙岩一模)Si、SiO2广泛用于制造晶体管、光导纤维等。下列有关说法正确的是()A.附着油污的晶体管可用碱液浸泡B.光导纤维遇碱会影响光信号传输C.工业上用SiO2热分解法冶炼硅D.自然界中硅以游离态形式存在【解析】选B。晶体管中的硅可以和碱液反应,所以附着油污的晶体管不可用碱液浸泡,A错误;SiO2用于制造光导纤维,而SiO2会和碱液反应,故会影响光信号传输,B正确;工业上冶炼高纯硅有以下几个过程:SiO2+2CSi+2CO,Si+2Cl2SiCl4,SiCl4+2H2Si+4HCl,C错误;硅是亲氧元素,在自然界中硅以化合态形式存在,D错误。3.(2016长沙三模)将足量的SO3不断加入KOH、Ba(OH)2、KAlO2三种物质的混合溶液中,如图所示生成沉淀与加入SO3的物质的量的关系相符的图象是()【解析】选D。将SO3逐渐加入混合溶液中,SO3+H2OH2SO4,生成的H2SO4电离出S和H+,首先同时发生反应H+OH-H2O和Ba2+SBaSO4,故一开始有沉淀生成;当Ba2+消耗尽时只发生反应H+OH-H2O,此时没有沉淀生成;当OH-消耗尽时,发生反应H+Al+H2OAl(OH)3,此时又有沉淀生成;当Al消耗尽时,发生反应Al(OH)3+3H+Al3+3H2O,Al(OH)3沉淀溶解,但生成的BaSO4沉淀不能溶解,故最后还有沉淀剩余。综上所述,只有D项符合题意。【加固训练】将SO2气体通入下列溶液中,能生成白色沉淀且不溶解的是()Ba(OH)2溶液Ba(NO3)2溶液BaCl2溶液Ba(ClO)2溶液A.B.C.D.【解析】选C。SO2气体通入Ba(OH)2溶液中先生成BaSO3沉淀,后生成易溶于水的Ba(HSO3)2,不符合题意;SO2通入Ba(NO3)2溶液生成BaSO4沉淀,符合题意;SO2与BaCl2不反应,不符合题意;SO2通入Ba(ClO)2溶液生成BaSO4沉淀,符合题意,故C选项正确。二、非选择题4.(2016烟台二模).请回答:(1)NaClO的电子式是_。(2)工业上常以焦炭、二氧化硅为原料制粗硅,用化学方程式表示其原理_。(3)在NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液至溶液呈中性,该反应的离子方程式是_。(4)请完成以下溶液中发生氧化还原反应制备常见消毒剂ClO2的离子方程式:()Cl+()Cl-+()_()ClO2+()Cl2+()_.某无机盐Y,由三种元素组成,受热可分解。称取4.84 g的Y,完全分解可得1.6 g红棕色粉末Z;同时产生两种气体,其中一种成分为O2,O2体积为336 mL(已折算成标准状况)。若将此混合气体通入水中,可被完全吸收,所得溶液恰能将Z溶解,得到黄色Y溶液。Z通常可用于生产颜料及防锈油漆。请推测并回答:(1)Z的化学式是_。(2)写出Y受热分解的化学反应方程式_。(3)若向Y的稀溶液中通入SO2,溶液由黄色变成浅绿色,后又变成黄色。写出最初溶液变成浅绿色所发生的离子方程式_。(4)Z可用于汽车安全气囊中,当其中的NaN3高温分解产生大量N2时,生成的Na可与Z反应生成一种单质及一种化合物。写出该反应的化学方程式_。(5)某同学为了检验Y分解所得气体中含有O2,用向上排空气法收集了一试管气体,插入带火星木条,结果木条复燃。请判断该同学的实验方法是否合理并说明理由_。【解析】.(1)NaClO的电子式是Na+-。(2)工业上以焦炭和二氧化硅为原料,在高温条件下生成粗硅和一氧化碳,化学方程式为SiO2+2CSi+2CO。(3)在NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液至溶液呈中性,说明NaHSO4电离出的H+与Ba(OH)2电离出的OH-恰好完全反应,因此NaHSO4与Ba(OH)2物质的量之比为21,反应的离子方程式为2H+S+Ba2+2OH-BaSO4+2H2O。(4)Cl的氯元素呈现+5价,Cl-中的氯元素呈现-1价,二者在溶液中发生氧化还原反应,生成含有+4价氯元素的ClO2和0价态的Cl2,离子方程式为2Cl+2Cl-+4H+4ClO2+Cl2+2H2O。.分解生成的Z通常可用于生产燃料及防锈油漆,则Z为Fe2O3;若将此混合气体通入水中,可被完全吸收,所得溶液恰能将Z溶解,说明生成的溶液为酸溶液,得到黄色Y溶液,则Y溶液中含有Fe3+,根据题目(3),向Y的稀溶液中通入SO2,溶液由黄色变成浅绿色,说明SO2与Fe3+反应生成浅绿色的Fe2+,而随后溶液又变为黄色,证明酸性条件下,Y稀溶液中的酸根具有强氧化性,证明该酸根为N;则Y为Fe(NO3)3,分解产生的两种气体为NO2和O2,将混合气体通入水中,发生的反应为4NO2+O2+2H2O4HNO3,由于标准状况下O2体积为336 mL,则NO2的体积为1 344 mL。(1)通过上面的分析可知,Z为Fe2O3。(2)Fe(NO3)3受热分解产生Fe2O3、NO2和O2,方程式为4Fe(NO3)32Fe2O3+12NO2+3O2。(3)向Fe(NO3)3稀溶液中通入SO2,溶液由黄色变成浅绿色,发生的化学反应的离子方程式为2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+S+4H+。(4)Fe2O3与Na在氮气的氛围中发生反应,置换出Fe与Na2O,反应方程式为Fe2O3+6Na2Fe+3Na2O。(5)原因是该混合气体中O2体积分数与空气中相同或NO2也可能有助燃性,能使木条复燃。所以无法证明一定含有O2。答案:.(1)Na+-(2)SiO2+2CSi+2CO(3)2H+S+Ba2+2OH-BaSO4+2H2O(4)224H+412H2O.(1)Fe2O3(2)4Fe(NO3)32Fe2O3+12NO2+3O2(3)2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+S+4H+(4)Fe2O3+6Na2Fe+3Na2O(5)不合理。该混合气体中O2体积分数与空气中相同或NO2也可能有助燃性,能使木条复燃。所以无法证明一定含有O2。(其他合理答案也可)5.(2016哈尔滨二模)海水是宝贵的资源宝库,目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料。下图是海水综合利用的部分流程图,据图回答问题:(1)由海水晒制的粗盐中含有Ca2+、Mg2+、S等离子,为除去这些离子,所加试剂及其先后顺序为(写化学式)_。(2)目前较先进的电解制碱法是离子交换膜电解法,即用阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室,其作用是_,电解饱和食盐水的化学反应方程式为_。制取MgCl2的过程中涉及反应:MgCl26H2OMgCl2+6H2O,该反应要在HCl气氛中进行,原因是_。(3)苦卤中通入Cl2已经置换出Br2,为什么吹出后用SO2吸收转化为Br-再用Cl2置换_,由此判断Cl2、Br2、SO2的氧化性由强到弱的顺序为_。(4)也有工艺是在吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收,形成溴化钠和溴酸钠,同时有CO2放出。该反应的离子方程式是_;最后再用H2SO4处理得到Br2,之后加入CCl4进行Br2的萃取,最终用_方法得到单质Br2。【解析】(1)S、Ca2+、Mg2+等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀,可再通过过滤除去,Na2CO3溶液能除去过量的BaCl2溶液,盐酸能除去过量的Na2CO3溶液和NaOH溶液,所以应先加BaCl2溶液再加Na2CO3溶液,最后加入盐酸,所以正确顺序为BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl。(2)阳离子交换膜只能允许阳离子通过,阴离子和气体不能通过,用石墨作电极电解饱和氯化钠时,阳极上氯离子放电生成氯气,氯气不能通过阳离子交换膜而进入阴极,如果氯气进入阴极易和氢气混合产生爆炸,且易和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠而导致制取的氢氧化钠不纯,电解饱和食盐水反应的化学方程式为2NaCl+2H2OCl2+H2+2NaOH。氯化镁遇水易发生水解,为抑制水解,氯化镁晶体应在氯化氢气流中脱水。(3)苦卤中通入Cl2已经置换出Br2,吹出后用SO2吸收转化为Br-,再用Cl2置换是为了富集溴元素,第一次吹出的Br2浓度太低,分离浪费原料,SO2吸收主要起到富集作用。在自发进行的氧化还原反应中,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,氧化剂氧化性大于氧化产物,反应Cl2+2Br-Br2+2Cl-中还原性Br-Cl-,反应SO2+2H2O+Br2H2SO4+2HBr中还原性SO2Br-,所以还原性强弱顺序是SO2Br-Cl-,氧化性强弱顺序为Cl2Br2SO2。(4)吹出的Br2用碳酸钠溶液吸收,形成溴化钠和溴酸钠,同时有CO2放出,反应的离子方程式为3Br2+3C5Br-+Br+3CO2,生成溴化钠和溴酸钠,最后再用H2SO4处理得到Br2,说明溴离子和溴酸根离子在酸溶液中发生氧化还原反应生成溴单质,反应的离子方程式为5Br-+Br+6H+3Br2+3H2O;之后加入CCl4进行Br2的萃取,最终用蒸馏方法将四氯化碳和溴分离。答案:(1)BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl(2)阻止H2与Cl2发生反应甚至发生爆炸或阻止Cl2与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯2NaCl+2H2OCl2+H2+2NaOH防止MgCl2水解(3)第一次吹出的Br2浓度太低,分离浪费原料,SO2吸收主要起到富集作用Cl2Br2SO2(4)3Br2+3C5Br-+Br+3CO2蒸馏(建议用时:25分钟)一、选择题1.用如图所示的装置进行实验,实验现象与预测不一致的是()选项中的物质中的物质预测现象A浓氨水FeCl3溶液中有红褐色沉淀B浓氨水浓盐酸中有白烟C浓硝酸淀粉KI溶液中溶液变为蓝色D饱和亚硫酸蓝色石蕊试液中溶液先变红色又褪色【解析】选D。挥发出的NH3进入中与FeCl3反应得到相应的沉淀,A项正确;挥发出的NH3、HCl反应生成NH4Cl微粒而形成白烟,B项正确;挥发出的HNO3进入中将I-氧化成I2,C项正确;挥发出的SO2进入中后溶液只会变红色,D项错误。2.下列化学实验事实及其结论都正确的是()选项实验事实结论A将SO2通入含HClO的溶液中生成H2SO4HClO的酸性比H2SO4强B浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色浓硝酸体现酸性和强氧化性CNO2可以与NaOH溶液反应NO2是酸性氧化物D将SO2通入溴水中,溴水褪色SO2具有漂白性【解析】选B。SO2通入含HClO的溶液,会发生如下反应:SO2+HClO+H2O3H+S+Cl-,A错误;与碱发生复分解反应生成盐和水的氧化物是酸性氧化物,NO2与NaOH的反应是氧化还原反应,C错误;溴具有氧化性、二氧化硫具有还原性,二者发生氧化还原反应从而使溴水颜色褪去,通常SO2的漂白性是指使品红溶液褪色,D错误。3.A是一种常见的单质,B、C为中学化学常见的化合物,A、B、C均含有元素X。它们有如下的转化关系(部分产物及反应条件已略去),下列判断正确的是()A.X元素可能为AlB.X元素不一定为非金属元素C.反应和互为可逆反应D.反应和一定为氧化还原反应【解析】选D。A为S(或Cl2),在碱性条件下,发生歧化反应生成S和S2-(或ClO-和Cl-),这两者在酸性条件下,发生归中反应生成S(或Cl2),A为单质,所以反应和一定为氧化还原反应,由于反应和的条件不同,所以不是可逆反应。二、非选择题4.世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒,而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体,易溶于水、不稳定、呈黄绿色,在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释,同时需要避免光照、震动或加热。实验室以电解法制备ClO2的流程如下:(1)ClO2中所有原子_(填“是”或“不是”)满足8电子结构。上图所示电解法制得的产物中杂质气体B能使石蕊试液显蓝色,除去杂质气体可选用_(填选项字母)。A.饱和食盐水B.碱石灰C.浓硫酸D.蒸馏水(2)欧洲国家主要采用氯酸钠氧化浓盐酸制备ClO2,化学反应方程式为_。缺点主要是产率低,产品难以分离,还可能污染环境。(3)我国广泛采用经干燥空气稀释的氯气与固体亚氯酸钠(NaClO2)反应制备ClO2,化学方程式是_。此法相比欧洲方法的优点_。(4)科学家又研究出了一种新的制备ClO2的方法,利用硫酸酸化的草酸(H2C2O4)溶液还原氯酸钠,化学反应方程式为_。此法提高了生产及储存、运输的安全性,原因_。【解析】(1)Cl最外层7个电子,只有1个成单电子,O最外层6个电子,含2个单电子,则氧原子不能满足8电子稳定结构。产物中杂质气体B能使石蕊试液显蓝色,为氨气,可选酸来除杂,只有C中浓硫酸符合要求。(2)氯酸钠氧化浓盐酸生成氯化钠、氯气、二氧化氯、水,该反应为2NaClO3+4HCl(浓)2NaCl+Cl2+2ClO2+2H2O。(3)氯气与固体亚氯酸钠(NaClO2)反应,生成氯化钠和二氧化氯,该反应为2NaClO2+Cl22NaCl+2ClO2,该法相比欧洲方法的优点为安全性好,没有产生毒副产品。(4)用硫酸酸化的草酸(H2C2O4)溶液还原氯酸钠,反应生成硫酸钠、二氧化碳、二氧化氯、水,该反应为H2C2O4+2NaClO3+H2SO4Na2SO4+2CO2+2ClO2+2H2O,此法提高了生产及储存、运输的安全性,原因是反应过程中生成的二氧化碳起到稀释作用。答案:(1)不是C(2)2NaClO3+4HCl(浓)2NaCl+Cl2+2ClO2+2H2O(3)2NaClO2+Cl22NaCl+2ClO2安全性好,没有产生毒副产品(4)H2C2O4+2NaClO3+H2SO4Na2SO4+2CO2+2ClO2+2H2O反应过程中产生的CO2起到稀释作用5.硝酸铝Al(NO3)3是一种常用媒染剂。工业上用铝灰(主要含Al、Al2O3、Fe2O3等)制取硝酸铝晶体Al(NO3)39H2O的流程如图甲:(1)写出反应的离子方程式:_。(2)若用图乙所示实验装置制取Al(NO3)3,通入水蒸气的作用是_。(3)上述流程中采用减压蒸发,并控制反应中加入的稀硝酸稍过量,其目的是_。(4)温度高于200时,硝酸铝完全分解成氧化铝和某气体。已知:2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3。为了确定生成气体的成分,某学生拟用下列装置进行实验。进行实验时装置接口正确顺序是A_F。证明分解生成的混合气体中有NO2的现象是_。【解析】流程是铝灰用氢氧化钠溶液溶解,铝、氧化铝反应生成偏铝酸钠,氧化铁不反应,过滤分离,滤液中含有偏铝酸钠和未反应的NaOH,加入硝酸中和未反应的氢氧化钠,并将偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀,过滤分离,氢氧化铝沉淀再用硝酸溶解,得到硝酸铝溶液,经过减压蒸发得到硝酸铝晶体。(1)反应涉及:铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氢气,氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水,反应方程式为2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2、Al2O3+2OH-2Al+H2O。(2)由于水蒸气温度较高,可以升高反应体系的温度,且可以起搅拌作用,可以加快反应速率。(3)硝酸铝容易发生水解,减压蒸发、反应中加入的稀硝酸稍过量,可以抑制硝酸铝水解。(4)因为NO2易溶于水,大试管应先防倒吸接ED,再吸收NO2接BC。加热生成NO2,故大试管、安全瓶中出现红棕色气体,通过NaOH溶液的洗气瓶后红棕色气体消失。答案:(1)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2、Al2O3+2OH-2Al+H2O(2)提高温度、搅拌,加快反应速率(3)抑制硝酸铝水解(4)EDBC加热后大试管、安全瓶中出现红棕色气体,通过NaOH溶液的洗气瓶后红棕色气体消失【加固训练】NO能否与Na2O2反应?如果能反应,产物是什么?某兴趣小组对此进行探究。【查阅资料】NO不与碱反应;亚硝酸盐除浅黄色的AgNO2难溶于水外,其余易溶于水;2NaNO32NaNO2+O2,NaNO2热稳定性很高。【实验探究】兴趣小组的同学经讨论设计了如下图所示实验:(1)仪器a的名称是_;干燥管D的作用是_。(2)从分液漏斗中加稀硝酸之前,先加入少量稀硫酸让A中锌粉完全溶解,其目的是_。(3)若无B装置,后果是_。(4)实验观察到C中固体颜色变白,E中气体先变红棕色,最终又变无色。E中总反应的化学方程式是_。【实验探究】该兴趣小组进一步探究C中生成的白色固体的成分。(5)提出假设:假设1.白色固体只有NaNO2;假设2.白色固体只有_;假设3.白色固体是两种物质的混合物。(6)实验验证:要证明假设2是否成立,实验操作、现象和结论是_。为证明是假设1还是假设3成立,称取C中生成的白色固体ag置于坩埚中(坩埚质量为cg),用酒精灯加热至质量不再改变,冷却后称得坩埚和剩余固体总质量为bg,假设3成立时b-c的数字范围是_。(用含a的不等式表示)【解析】(1)据图象a是锥形瓶;过氧化钠易与水反应,干燥管D的作用是防止E中的水蒸气进入C管。(2)NO在空气中不能存在,遇氧气会被氧化成二氧化氮,故先加入稀硫酸产生H2来排出装置中的空气。(3)A中的硝酸易挥发,水蒸气和硝酸与过氧化钠反应,B中的碱石灰可以吸收硝酸和水。(4)C中固体颜色变白,说明过氧化钠发生了反应,E中气体先变红棕色,最终又变无色是NO到二氧化氮又生成NO的过程,总反应:4NO+3O2+2H2O4HNO3。(5)NO可能被氧化成亚硝酸钠或硝酸钠,故假设2是白色固体只有NaNO3。(6)根据硝酸根与亚硝酸根的区别,可以用硝酸银,取C管中的固体少量于试管中溶于水,加入AgNO3溶液,若没有浅黄色沉淀,则假设2成立;若有沉淀则假设2不成立;若全是亚硝酸钠,则b-c=a;若全是硝酸钠,据硝酸钠分解反应2NaNO32NaNO2+O2,b-c=a;故ab-ca。答案:(1)锥形瓶防止E中的水蒸气进入C管(2)产生H2来排出装置中的空气(3)A中挥发出的水蒸气和硝酸蒸汽会进入C管与Na2O2反应,干扰实验(4)4NO+3O2+2H2O4HNO3(5)NaNO3(6)取C管中的固体少量于试管中溶于水,加入AgNO3溶液,若没有浅黄色沉淀,则假设2成立;若有沉淀则假设2不成立其他合理解答均给分,如使用pH试纸、酚酞溶液(试纸)、酸性KMnO4溶液等,只要操作、现象和结论正确均可ab-ca
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