二、非金属元素的反应
1.卤素单质的反应
(1)氯气的制备
MnO2+4HCl(浓)=====MnCl2+Cl2↑+2H2O(实验室制法)
2NaCl+2H2O=====2NaOH+Cl2↑+H2↑(工业制法)
【题源信息】 这两个反应考查较为频繁,考生需引起重视。
(2)氯气与亚铁盐的反应
向氯化亚铁溶液中通入氯气
2FeCl2+Cl2===2FeCl3
【题源信息】 a.该反应的实验现象:溶液由浅绿色变成棕黄色。
++++b.此反应常用于检验Fe2。由于Fe2不能直接检验,只有将Fe2与Cl2反应生成Fe3,然后再检验。
(3)氯气溶于水
Cl2+H2OHCl+HClO
+---【题源信息】 a.新制氯水中含有H、Cl、ClO、OH、Cl2、HClO、H2O。
b.氯气溶于水,但难溶于饱和食盐水,故可将含HCl气体杂质的氯气通入饱和食盐水中,以除去HCl,这一点在综合实验中常会涉及,需注意。
(4)次氯酸见光分解
2HClO=====2HCl+O2↑
【题源信息】 a.次氯酸可作强氧化剂,杀菌消毒,还可作漂白剂。
b.新制氯水要避光保存。
(5)与漂白粉相关的反应
2Ca(OH)2+2Cl2===Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O(此反应用于工业制漂白粉)
Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO,2HClO=====2HCl+O2↑(这些反应是漂白粉失效的原理)
(6)Cl2与NaOH溶液的反应
2NaOH+Cl2===NaClO+NaCl+H2O
【题源信息】 此反应说明了Cl2作为尾气时,吸收剂应用NaOH溶液,这个会在实验综合题中出现,需注意。
(7)卤素单质间的置换反应
将新制氯水注入盛NaBr或NaI溶液的试管中
Cl2+2NaBr===Br2+2NaCl
Cl2+2NaI===I2+2NaCl
【题源信息】 上述反应可用于验证卤素单质的氧化性强弱。
2.氧族元素的反应
(1)H2O2的不稳定性
2H2O2=====2H2O+O2↑
【题源信息】 a.过氧化氢的化学式为H2O2,其中氧元素为-1价,H2O2既有氧化性又有还原性,并且以氧化性为主,用作漂白剂、消毒剂。
b.此反应是实验室制取O2的一种方法。
(2)硫酸型酸雨的形成过程
2SO2+O22SO3,SO3+H2O===H2SO4
SO2+H2OH2SO3,2H2SO3+O2===2H2SO4
(3)铜与浓硫酸反应
Cu+2H2SO4(浓)=====CuSO4+2H2O+SO2↑
【题源信息】 此反应是高考考查性质实验的热点,要注意两点:a.实验中溶液的颜色变化,由无色到蓝色;b.SO2的检验:使品红溶液褪色,加热时品红溶液恢复颜色。随着反应进行,溶液变稀,反应无法再进行。但加入酸液,反应继续进行。注意该考点在阿伏加德罗常数中会考查转移的电子数,会在计算题中计算溶液中离子的浓度等。
(4)碳与浓硫酸的反应
C+2H2SO4(浓)=====2H2O+CO2↑+2SO2↑
1 △△飘尘MnO2光照光照通电△ 【题源信息】 此反应是高考考查性质实验的热点,要特别注意实验中检验SO2和CO2时它们之间的相互干扰。必须先用品红溶液检验SO2,并确定SO2除尽后,再用澄清石灰水检验CO2。
3.氮族元素
(1)氮气及氧化物
N2+O2=====2NO
2NO+O2===2NO2
2NO2N2O4
3NO2+H2O===2HNO3+NO
4NO2+O2+2H2O===4HNO3
4NO+3O2+2H2O===4HNO3
【题源信息】 氮的氧化物和O2、水反应的计算可根据反应物相对量的多少判断剩余气体,但无论什么情况,剩余气体都不是NO2。NO、NO2具有氧化性,能与NH3反应生成N2和H2O。
(2)氨与铵盐
+-NH3+H2ONH3·H2ONH4+OH
NH3+HCl===NH4Cl
4NH3+5O2=====4NO+6H2O △
NH4HCO3=====NH3↑+H2O↑+CO2↑
(NH4)2SO4+2NaOH=====2NH3↑+Na2SO4+2H2O
【题源信息】 铵盐的分解反应常出现在框图推断题中,若某种物质受热分解的产物均为气体,可猜想该物质可能是碳酸氢铵或碳酸铵。在综合探究题中也会与Na2O2结合考查NH3的催化氧化实验等。铵盐与碱
+反应主要用于实验室制备NH3或检验溶液中的NH4。
(3)硝酸
4HNO3=====4NO2↑+O2↑+2H2O
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑
C+4HNO3(浓)=====CO2↑+4NO2↑+2H2O
【题源信息】 浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的,铜与浓硝酸和稀硝酸的两个反应中硝酸均没有全部作氧化剂。铜与浓硝酸反应时在试管内就能看到红棕色的NO2,而与稀硝酸反应时需在试管口才能看到红棕色气体。
4.硅及其化合物
(1)碳在高温下还原二氧化硅
SiO2+2C=====Si+2CO↑
【题源信息】 a.此反应用于工业制单质硅。
b.此反应是中学化学中唯一的同主族非金属固体单质之间的置换反应。
(2)二氧化硅与氢氧化钠溶液反应
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
【题源信息】 由此反应可知装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞。
(3)二氧化硅与氢氟酸反应
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
【题源信息】 a.雕刻玻璃原理;b.实验室中氢氟酸的保存。
【样题2】
从固体混合物A出发,可以发生如图所示的转化关系:
高温△光照或△△△催化剂放电
G为不溶于稀硝酸的白色沉淀,溶液H的焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃片观察)。请回答下列问题:
(1)混合物A的成分为________(填化学式,下同),气体C为________。
(2)写出反应③的化学方程式: 2
2/5
________________________________________________________________________。
(3)写出反应④的离子方程式:________________________________________________________________________。
(4)操作②的名称是________,在操作②中所使用的玻璃仪器是________。在得到固体D时,必须进行洗涤、干燥等操作,洗涤固体D的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)在实验中,要获得干燥纯净的黄绿色气体F,可以将它通过图Ⅰ中的装置,其中试剂瓶①中盛放的是________(填物质名称,下同),试剂瓶②中盛放的是________。
(6)实验中必须吸收多余的气体F,以免污染空气。图Ⅱ是实验室用NaOH溶液吸收气体F的装置,为防
止倒吸现象,合理的装置是________(填序号)。
解析 根据框图中的转化关系及框图中的特殊反应现象进行推断。向溶液E中加入AgNO3溶液产生不溶于稀硝酸的白色沉淀,则G为AgCl,溶液H的焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃片观察),证明H为KNO3,F为黄绿色气体,即可推出F为Cl2,然后采用逆向推理得出混合物A为KClO3和MnO2的混合物,C为O2,B为KCl和MnO2的混合物,溶于水后,通过过滤得到固体D(MnO2)和溶液E(KCl)。
分离MnO2固体和KCl溶液,操作②应为过滤操作,所使用的玻璃仪器为漏斗、烧杯和玻璃棒。洗涤固
+-体D是为了除去MnO2表面上吸附的K、Cl。
制得的Cl2中混有HCl、H2O(g),先用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸进行干燥。
用NaOH溶液吸收Cl2时,容易发生倒吸,不能将导管直接插入NaOH溶液中,可选用装置②③防止倒吸。
答案 (1)KClO3、MnO2 O2
(2)KCl+AgNO3===KNO3+AgCl↓
(3)MnO2+4H+2Cl=====Mn2+Cl2↑+2H2O
+-(4)过滤 漏斗、烧杯和玻璃棒 除去MnO2表面上吸附的K、Cl
(5)饱和食盐水 浓硫酸
(6)②③
【题型解读】 本题综合考查了氯及其化合物之间的转化、氯气的净化、尾气吸收、离子方程式的书写等知识,体现了《考试大纲》中综合应用层次能力的要求。近几年高考中对氯及其化合物的考查主要有两种形式:一是以氯及其化合物的转化为主线设置综合推断题,将基本概念、基本理论融于其中;二是以氯气的
-实验室制法及性质为载体,综合考查氯气的实验室制备方法、氯气的性质、Cl的检验方法、氯水的成分及性
质等。解题时,要注意以下问题:①HClO具有漂白性;②将Cl2通入滴有酚酞试液的NaOH溶液中,溶液的红色褪去,不是因为HClO的漂白性,而是发生反应:2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO,使溶液的碱性减弱;③Cl2具有强氧化性,与变价金属Fe、Cu反应时,只能生成高价态金属氯化物,如FeCl3、CuCl2等;④ClO----+、Cl在酸性溶液中发生反应:ClO+Cl+2H===Cl2↑+H2O,故两者不能大量共存于酸性溶液中。
1.卤素单质的反应
(1)氯气的制备
MnO2+4HCl(浓)=====MnCl2+Cl2↑+2H2O(实验室制法)
2NaCl+2H2O=====2NaOH+Cl2↑+H2↑(工业制法)
【题源信息】 这两个反应考查较为频繁,考生需引起重视。
(2)氯气与亚铁盐的反应
向氯化亚铁溶液中通入氯气
2FeCl2+Cl2===2FeCl3
【题源信息】 a.该反应的实验现象:溶液由浅绿色变成棕黄色。
++++b.此反应常用于检验Fe2。由于Fe2不能直接检验,只有将Fe2与Cl2反应生成Fe3,然后再检验。
(3)氯气溶于水
Cl2+H2OHCl+HClO
+---【题源信息】 a.新制氯水中含有H、Cl、ClO、OH、Cl2、HClO、H2O。
b.氯气溶于水,但难溶于饱和食盐水,故可将含HCl气体杂质的氯气通入饱和食盐水中,以除去HCl,这一点在综合实验中常会涉及,需注意。
(4)次氯酸见光分解
2HClO=====2HCl+O2↑
【题源信息】 a.次氯酸可作强氧化剂,杀菌消毒,还可作漂白剂。
b.新制氯水要避光保存。
(5)与漂白粉相关的反应
2Ca(OH)2+2Cl2===Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O(此反应用于工业制漂白粉)
Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO,2HClO=====2HCl+O2↑(这些反应是漂白粉失效的原理)
(6)Cl2与NaOH溶液的反应
2NaOH+Cl2===NaClO+NaCl+H2O
【题源信息】 此反应说明了Cl2作为尾气时,吸收剂应用NaOH溶液,这个会在实验综合题中出现,需注意。
(7)卤素单质间的置换反应
将新制氯水注入盛NaBr或NaI溶液的试管中
Cl2+2NaBr===Br2+2NaCl
Cl2+2NaI===I2+2NaCl
【题源信息】 上述反应可用于验证卤素单质的氧化性强弱。
2.氧族元素的反应
(1)H2O2的不稳定性
2H2O2=====2H2O+O2↑
【题源信息】 a.过氧化氢的化学式为H2O2,其中氧元素为-1价,H2O2既有氧化性又有还原性,并且以氧化性为主,用作漂白剂、消毒剂。
b.此反应是实验室制取O2的一种方法。
(2)硫酸型酸雨的形成过程
2SO2+O22SO3,SO3+H2O===H2SO4
SO2+H2OH2SO3,2H2SO3+O2===2H2SO4
(3)铜与浓硫酸反应
Cu+2H2SO4(浓)=====CuSO4+2H2O+SO2↑
【题源信息】 此反应是高考考查性质实验的热点,要注意两点:a.实验中溶液的颜色变化,由无色到蓝色;b.SO2的检验:使品红溶液褪色,加热时品红溶液恢复颜色。随着反应进行,溶液变稀,反应无法再进行。但加入酸液,反应继续进行。注意该考点在阿伏加德罗常数中会考查转移的电子数,会在计算题中计算溶液中离子的浓度等。
(4)碳与浓硫酸的反应
C+2H2SO4(浓)=====2H2O+CO2↑+2SO2↑
1 △△飘尘MnO2光照光照通电△ 【题源信息】 此反应是高考考查性质实验的热点,要特别注意实验中检验SO2和CO2时它们之间的相互干扰。必须先用品红溶液检验SO2,并确定SO2除尽后,再用澄清石灰水检验CO2。
3.氮族元素
(1)氮气及氧化物
N2+O2=====2NO
2NO+O2===2NO2
2NO2N2O4
3NO2+H2O===2HNO3+NO
4NO2+O2+2H2O===4HNO3
4NO+3O2+2H2O===4HNO3
【题源信息】 氮的氧化物和O2、水反应的计算可根据反应物相对量的多少判断剩余气体,但无论什么情况,剩余气体都不是NO2。NO、NO2具有氧化性,能与NH3反应生成N2和H2O。
(2)氨与铵盐
+-NH3+H2ONH3·H2ONH4+OH
NH3+HCl===NH4Cl
4NH3+5O2=====4NO+6H2O △
NH4HCO3=====NH3↑+H2O↑+CO2↑
(NH4)2SO4+2NaOH=====2NH3↑+Na2SO4+2H2O
【题源信息】 铵盐的分解反应常出现在框图推断题中,若某种物质受热分解的产物均为气体,可猜想该物质可能是碳酸氢铵或碳酸铵。在综合探究题中也会与Na2O2结合考查NH3的催化氧化实验等。铵盐与碱
+反应主要用于实验室制备NH3或检验溶液中的NH4。
(3)硝酸
4HNO3=====4NO2↑+O2↑+2H2O
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑
C+4HNO3(浓)=====CO2↑+4NO2↑+2H2O
【题源信息】 浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的,铜与浓硝酸和稀硝酸的两个反应中硝酸均没有全部作氧化剂。铜与浓硝酸反应时在试管内就能看到红棕色的NO2,而与稀硝酸反应时需在试管口才能看到红棕色气体。
4.硅及其化合物
(1)碳在高温下还原二氧化硅
SiO2+2C=====Si+2CO↑
【题源信息】 a.此反应用于工业制单质硅。
b.此反应是中学化学中唯一的同主族非金属固体单质之间的置换反应。
(2)二氧化硅与氢氧化钠溶液反应
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
【题源信息】 由此反应可知装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞。
(3)二氧化硅与氢氟酸反应
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
【题源信息】 a.雕刻玻璃原理;b.实验室中氢氟酸的保存。
【样题2】
从固体混合物A出发,可以发生如图所示的转化关系:
高温△光照或△△△催化剂放电
G为不溶于稀硝酸的白色沉淀,溶液H的焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃片观察)。请回答下列问题:
(1)混合物A的成分为________(填化学式,下同),气体C为________。
(2)写出反应③的化学方程式: 2
2/5
________________________________________________________________________。
(3)写出反应④的离子方程式:________________________________________________________________________。
(4)操作②的名称是________,在操作②中所使用的玻璃仪器是________。在得到固体D时,必须进行洗涤、干燥等操作,洗涤固体D的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)在实验中,要获得干燥纯净的黄绿色气体F,可以将它通过图Ⅰ中的装置,其中试剂瓶①中盛放的是________(填物质名称,下同),试剂瓶②中盛放的是________。
(6)实验中必须吸收多余的气体F,以免污染空气。图Ⅱ是实验室用NaOH溶液吸收气体F的装置,为防
止倒吸现象,合理的装置是________(填序号)。
解析 根据框图中的转化关系及框图中的特殊反应现象进行推断。向溶液E中加入AgNO3溶液产生不溶于稀硝酸的白色沉淀,则G为AgCl,溶液H的焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃片观察),证明H为KNO3,F为黄绿色气体,即可推出F为Cl2,然后采用逆向推理得出混合物A为KClO3和MnO2的混合物,C为O2,B为KCl和MnO2的混合物,溶于水后,通过过滤得到固体D(MnO2)和溶液E(KCl)。
分离MnO2固体和KCl溶液,操作②应为过滤操作,所使用的玻璃仪器为漏斗、烧杯和玻璃棒。洗涤固
+-体D是为了除去MnO2表面上吸附的K、Cl。
制得的Cl2中混有HCl、H2O(g),先用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸进行干燥。
用NaOH溶液吸收Cl2时,容易发生倒吸,不能将导管直接插入NaOH溶液中,可选用装置②③防止倒吸。
答案 (1)KClO3、MnO2 O2
(2)KCl+AgNO3===KNO3+AgCl↓
(3)MnO2+4H+2Cl=====Mn2+Cl2↑+2H2O
+-(4)过滤 漏斗、烧杯和玻璃棒 除去MnO2表面上吸附的K、Cl
(5)饱和食盐水 浓硫酸
(6)②③
【题型解读】 本题综合考查了氯及其化合物之间的转化、氯气的净化、尾气吸收、离子方程式的书写等知识,体现了《考试大纲》中综合应用层次能力的要求。近几年高考中对氯及其化合物的考查主要有两种形式:一是以氯及其化合物的转化为主线设置综合推断题,将基本概念、基本理论融于其中;二是以氯气的
-实验室制法及性质为载体,综合考查氯气的实验室制备方法、氯气的性质、Cl的检验方法、氯水的成分及性
质等。解题时,要注意以下问题:①HClO具有漂白性;②将Cl2通入滴有酚酞试液的NaOH溶液中,溶液的红色褪去,不是因为HClO的漂白性,而是发生反应:2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO,使溶液的碱性减弱;③Cl2具有强氧化性,与变价金属Fe、Cu反应时,只能生成高价态金属氯化物,如FeCl3、CuCl2等;④ClO----+、Cl在酸性溶液中发生反应:ClO+Cl+2H===Cl2↑+H2O,故两者不能大量共存于酸性溶液中。