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1、章末重难点专题突破第四章非金属及其化合物 学习目标定位1.理清非金属及其化合物间的转化关系，构建其系统的知识网络。2.学会用类比、对比的方法认识非金属及其化合物的共性和个性、联系和区别。3.熟知典型物质的性质及应用。内容索引一、掌握非金属及其化合物的学习方法二、构建非金属及其化合物的知识体系三、理清非金属及其化合物间的转化关系四、熟知典型物质的性质及其应用五、喷泉实验和气体制备综合实验一、掌握非金属及其化合物的学习方法1.明确知识主线。学习理解非金属元素及其化合物知识的主线：单质氧化物酸盐。如掌握硅及其化合物知识内容的思维程序：单质硅(晶体结构、亲氧性、半导体)；二氧化硅(难溶性酸性氧化物，能
2、与强碱反应)；硅酸(硅胶具有胶体的性质)；硅酸盐(硅酸钠及复杂硅酸盐)。2.把握横向联系。物质的结构决定性质，物质的性质决定其存在、保存、检验、用途、制取。因此学习元素化合物知识要结合物质的结构(原子结构、分子结构、晶体结构)，从本质上认识物质的性质，并注重联系氧化还原和离子反应等基本概念。如氯元素原子最外层电子数比较多，易得到1个电子，其单质氯气具有较强的氧化性。3.采用对比的方法，学习SiO2和CO2，SO2和CO2的性质；根据物质的类别推测其应具有的性质；根据主要元素的化合价分析判断其氧化性或还原性等。浓硫酸、硝酸的氧化性有许多相似的地方，通过比较，加深理解，方便记忆。抓住硫元素、氮元素
3、化合价的变化，从实质上揭示浓硫酸、硝酸具有强氧化性的原因。例例1氯气是一种重要的工业原料。工业上利用反应3Cl22NH3=N26HCl检查氯气管道是否漏气。下列说法错误的是A.若管道漏气遇氨就会产生白烟B.该反应利用了Cl2的强氧化性C.该反应属于复分解反应D.生成1molN2有6mol电子转移答案解析例例2检验SO2气体中是否混有CO2气体，可采用的方法是A.通过品红溶液B.通过澄清石灰水C.先通过NaOH溶液，再通过澄清石灰水D.先通过足量酸性KMnO4溶液，再通过澄清石灰水答案解析理解感悟二、构建非金属及其化合物的知识体系例例3下列叙述正确的是A.浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氢气、氧气、
4、氨气等气体，但不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体B.浓硫酸与单质硫反应的化学方程式：S2H2SO4(浓)3SO22H2O，在此反应中，浓硫酸既表现了强氧化性又表现了酸性C.把足量铜粉投入到含2molH2SO4的浓硫酸中，得到气体体积在标准状况下为22.4LD.常温下能够用铁、铝等容器盛放浓H2SO4，是因为浓H2SO4的强氧化性使其钝化答案解析理解感悟例例4有A、B、C、D四种含有硅元素的物质，它们能发生如下反应：C与烧碱反应生成A和水；已知A溶液的焰色反应为黄色，A溶液与钙盐反应生成白色沉淀D；B在空气中燃烧生成C；C在高温下，与碳酸钙反应生成D和一种气体；C在高温下与碳反应生成单质B
5、。根据上述变化填空：(1)写出化学式：B_，D_。(2)写出C与烧碱反应生成A和水的反应方程式：_。答案解析SiCaSiO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2O三、理清非金属及其化合物间的转化关系1.非金属元素化合物之间的相互转化关系2.分析理解同一元素不同化合物之间的转化关系时，一是从氧化还原反应的角度分析化合价不同的元素的化合物之间的相互转化，二是从非氧化还原反应的角度分析化合价相同的元素的化合物之间的相互转化，例例5右图中A是气体单质，根据下图所示的A、B、C、D、E五种物质的相互转化关系，完成以下各题。(1)分别写出下列物质的化学式A_，B_，C_，D_，E_。(2)写出有关反应的
6、化学方程式：_。2NOO2=2NO2，3NO2H2O=2HNO3NO，3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O答案解析N2NH3NONO2HNO3N23H22NH3，N2O22NO，4NH35O2 4NO6H2O，例例6非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D，已知D为强酸，请回答下列问题：答案解析(1)若A在常温下为固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。D的化学式是_；在工业生产中B气体的大量排放被雨水吸收后形成了_而污染了环境。H2SO4酸雨解解析析若C是红棕色气体，则C为NO2，B为NO，A为N2，D为HNO3，浓HNO3可与Cu反应：4HNO3(浓)Cu
7、=Cu(NO3)22NO22H2O此反应有化合价升降变化，属于氧化还原反应。(2)若A在常温下为气体，C是红棕色的气体。A、C的化学式分别是A_；C_。D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体，请写出该反应的化学方程式：_。该反应_(填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。答案解析N2NO2Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O属于四、熟知典型物质的性质及其应用1.碳和硅的碳和硅的“反常反常”(1)一般情况下，较强氧化剂较强还原剂较弱氧化剂较弱还原剂，而碳却能还原出比它还原性更强的还原剂；SiO22CSi2CO，FeOCFeCO。(2)非金属单质与碱的反应，一般是非金属单质既作氧
8、化剂又作还原剂，而Si与碱溶液反应却只作还原剂：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(3)一般情况下，较活泼金属酸=盐氢气，然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si4HF=SiF42H2。(4)一般情况下，碱性氧化物酸盐水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO24HF=SiF42H2O。(5)无机酸一般能溶于水，而H2SiO3及H4SiO4均难溶于水。(6)H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，但高温下却能发生Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2的反应(CO2离开反应体系)。(7)一般情况下，非常活泼的金属(
9、Na、K等)才能够置换出水中的氢，但C在高温下与水蒸气发生反应：CH2O(g)COH2。(8)一般情况下，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2H2OH2CO3，但SiO2不溶于水，也不与水反应。2.氯气的重要性质氯气的重要性质(1)氯气具有强氧化性，在反应中通常作强氧化剂。(2)氯气与水反应可生成次氯酸，与碱反应可生成次氯酸盐。Cl2H2OHClHClO，2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O次氯酸具有漂白性，可用于自来水消毒。氯气与氢氧化钙反应生成的漂白粉的有效成分为次氯酸钙，它的稳定性比次氯酸强，与酸反应生成次氯酸，常作为生活中的漂白剂或消毒剂使用。解解析析电解
10、质必须是化合物，Cl2是单质，既不是电解质，也不是非电解质，A不正确；漂白粉是利用强氧化性杀菌消毒，而明矾是利用Al3和水反应生成Al(OH)3胶体吸附杂质，B不正确；D项只能说明存在HClO，D不正确。例例7下列有关化学反应过程或实验现象的叙述中，正确的是A.氯气的水溶液可以导电，说明氯气是电解质B.漂白粉和明矾都常用于自来水的处理，二者的作用原理是相同的C.氯气可以使湿润的有色布条褪色，但实际起漂白作用的物质是次氯酸而不是氯气D.氯水中加入有色布条，布条褪色，说明溶液中有Cl2存在答案解析3.浓硫酸的特性浓硫酸的特性浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性。吸水性可用于实验室中氢气、二氧化碳、二
11、氧化硫等的干燥，但不能干燥硫化氢或氨气等；在与金属铜反应时，浓硫酸表现强酸性和强氧化性，要注意反应条件与硝酸的不同，反应后有可能硫酸与铜都剩余等。例例8某研究小组成员在讨论鉴别浓硫酸和稀硫酸的方案时，设计了如下方案：甲乙丙丁戊操作火柴梗加入金属铜片分别加入到盛水的试管中用玻璃棒蘸浓氨水靠近盛酸试剂瓶的瓶口加到CuSO45H2O晶体中结论变黑者为浓硫酸产生刺激性气味气体者为浓硫酸放热者为浓硫酸冒白烟者为浓硫酸使晶体变白者为浓硫酸(1)其中可行的是_。答案解析解析解析甲经放置后，浓硫酸有脱水性会把木柴炭化，可以区别。乙中Cu与浓硫酸在常温下反应很慢，现象不明显，需要加热才能区分：稀者不反应，浓者反
12、应。丙可行。丁中因浓、稀硫酸都不挥发，所以不可区分。戊可行。甲、丙、戊(2)其中稍作改进就可行的方案是_，改进方法是_。(3)完全错误的是_，因为_。乙加热丁硫酸是难挥发性酸操作滴加到NaCl固体中加入铝片加木炭，加热称量同体积的酸加热结论有白雾者为浓硫酸常温反应者为稀硫酸产生刺激性气味气体者为浓硫酸轻者为稀硫酸先沸腾者为稀硫酸(4)请给出另外两种鉴别方法：_。答案答案答案以下任意两种(或其他可行方案均可)：理解感悟4.硝酸的强氧化性及其典型计算硝酸的强氧化性及其典型计算硝酸是常见的氧化性酸，具有强氧化性、强酸性和不稳定性，在试题中侧重强酸性和强氧化性的应用，比如与金属铜反应时随着浓度的不同产
13、物也会不同，计算时通常使用氮原子守恒和电子守恒法解决问题。(1)依据守恒规律计算四个守恒a.得失电子守恒：金属失电子数n(NO2)3n(NO)。b.氨原子守恒：n(HNO3)总xnM(NO3)xn(NO2)n(NO)。c.电荷守恒：反应后溶液中c()xc(Mx)c(H)。d.若向反应后所得溶液中加入氢氧化钠恰好使Mx沉淀完全，此时溶质为硝酸钠，则存在n(Na)n()n(HNO3)总n(NO)n(NO2)。一个关系起酸性作用的硝酸的物质的量是金属的物质的量和金属所带电荷数的乘积，可表示为n(HNO3)酸性xn(Mx)n(转移电子)。(2)利用离子方程式计算硝酸与硫酸混合液跟金属的反应，当金属足量
14、时，不能用硝酸与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐的借助H仍能继续与金属反应。例例919.2gCu加入到100mL一定浓度的硝酸溶液中，假定两者恰好完全反应，同时产生标准状况下8.96LNO和NO2的混合气体(忽略气体的溶解及转化)。求：(1)混合气体中NO和NO2的体积比。答案解析答案答案V(NO)V(NO2)13解析解析设NO2的物质的量为x，NO的物质的量为y，解得x0.3mol，y0.1mol。故V(NO)V(NO2)13。(2)硝酸溶液的物质的量浓度。答案解析答案答案10molL1解析解析根据N原子守恒有例例10足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和N
15、O2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5molL1氢氧化钠溶液至Cu2恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是A.60mLB.45mLC.30mLD.15mL答案解析5.氮的氧化物溶于水的计算方法氮的氧化物溶于水的计算方法NO2和NO有如下反应：3NO2H2O=2HNO3NO2NOO2=2NO24NO2O22H2O=4HNO34NO3O22H2O=4HNO3(1)NO和NO2的混合气体NO、NO2的混合气体溶于水时仅涉及反应：可利用气体体积变化差值进行计算V剩V(NO)原V(NO2)(2)NO2
16、和O2的混合气体NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应：其计算如下表：反应情况O2过量，剩余气体为O2恰好完全反应NO2过量，剩余气体为NO(3)NO和O2的混合气体NO、O2的混合气体溶于水时涉及反应：其计算如下表：反应情况O2过量，剩余气体为O2恰好完全反应NO过量，剩余气体为NO例例11将充满NO2和O2的混合气体的量筒倒置于水中，充分反应后，保持气体压强不变，水进入至量筒体积的一半处停止了，则原混合气体中NO2和O2的体积比是_。答案解析23五、喷泉实验和气体制备综合实验1.喷泉实验喷泉实验(1)形成喷泉的原理形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶
17、内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，如此持续，最后液体将充满烧瓶。减小内压法：如图所示。烧瓶内气体与液体接触气体溶解或发生化学反应烧瓶内压强减小外部液体迅速进入形成喷泉。增大外压法：如图所示。锥形瓶内液体挥发或发生化学反应产生气体锥形瓶内压强增大锥形瓶内液体迅速流入烧瓶形成喷泉。(2)常见喷泉的形成主要有以下两类：极易溶于水的气体(NH3、HCl、SO2等)与水可形成喷泉；酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH(aq)也能形成喷泉。(3)喷泉实验成功的关键盛气体的烧瓶必须干燥；气体要充满烧瓶；烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)；所用气体能大量
18、溶于所用液体或气体与液体快速反应。(4)常见的喷泉实验装置喷泉实验的本质是形成压强差而引发液体上喷，为此可设计多种不同的装置和采用不同的操作(如使气体溶于水、热敷、生成气体、发生气体体积减小的反应等)来使喷泉产生。例例12喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是存在压强差。(1)图甲为化学教学中常用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是_(填字母)。A.HCl和H2OB.O2和H2OC.NH3和H2OD.CO2和NaOH溶液E.NO2和H2O答案解析解析解析O2难溶于水，不能使烧瓶中的压强减小。若用D组合做喷泉实验，烧杯中的液体一定是NaOH
19、溶液吗？_。用A组合做喷泉实验时，若烧瓶中充满HCl气体，则在标准状况下，做完实验后烧瓶中c(HCl)_molL1(设溶质不扩散)。若用E组合做喷泉实验时，则标准状况下，做完实验后烧瓶中溶质的物质的量浓度是_molL1。答案解析解析解析只要胶头滴管中的物质能把CO2几乎完全吸收，使烧瓶中的压强减小即可形成喷泉。只要胶头滴管中盛有的浓碱溶液足以把烧瓶中的CO2吸收即可不一定，(2)某学生积极思考产生喷泉的其他办法，并设计了如图乙所示的装置。在图乙的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是_(填字母)。A.Cu与稀盐酸B.NaHCO3与NaOH溶液C.CaCO3与稀硫酸D.NH4H
20、CO3与稀盐酸这种方法产生喷泉的原理是_。答案解析锥形瓶中发生反应：NH4HCO3HCl=NH4ClCO2H2O，随着CO2气体的产生，锥形瓶中的压强增大而产生“喷泉”解析解析NH4HCO3与稀盐酸反应产生CO2气体，使锥形瓶内的压强增大。在图乙锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入水后，再加入足量的下列物质，结果也产生喷泉。水槽中加入的物质可能是_(填字母)。A.浓硫酸B.食盐C.硝酸钾D.硫酸铜这种方法产生喷泉的原理是_。答案解析解析解析浓H2SO4溶于水放出大量的热使酒精挥发，使锥形瓶内压强增大。浓H2SO4溶于水放出大量的热，温度升高使锥形瓶中的酒精挥发加快，锥形瓶内压强增大，从而
21、形成“喷泉”2.实验室气体的制备实验室气体的制备(1)制备装置的选择分析反应原理：主反应与副反应。分析反应试剂固体：块状、粒状还是粉末状；溶液：稀还是浓；催化剂：有还是无。分析反应条件：加热还是不加热。(2)反应装置的安装组装仪器的一般原则：先零后整，先主后辅，从下到上、从左到右。组装顺序：制备气体净化集气尾气处理。在装入药品前要检查装置的气密性。其基本方法：一般先把导气管插入盛水的水槽中，把有关活塞关闭，微热主发生器，有气泡从水中冒出，停止微热后，水倒吸进入导气管中形成一段稳定的水柱，方可表示气密性良好。(3)常见气体的发生装置依据所用药品的状态和反应时是否需要加热，可把气体的发生装置归纳为
22、三类(如图)：(4)气体的净化干燥装置结合气体杂质的性质，如果想用液体试剂来除杂就选用下图A装置，如果想用固体试剂来除杂就选用下图B、C装置。(5)常见气体的收集装置根据气体的溶解性及气体的密度确定气体的收集方法。排水集气法条件：气体难溶或微溶于水，且与水不发生化学反应，如H2、O2、NO、CO、CH4等。排空气集气法条件：气体不与空气发生反应，且密度与空气密度相差较大。向上排空气集气法：适用于密度大于空气的气体的收集，如CO2、Cl2、HCl、O2等。向下排空气集气法：适用于密度小于空气的气体的收集，如NH3、H2等。收集装置排空气法排液(水)法(6)尾气的处理(吸收)方法常用方法有：点燃法
23、：如CO、H2、CH4等易燃性气体，可用此法。吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用水或其他液体吸收。用液体吸收气体的两种方法(如图所示)A装置：用于吸收易溶于水的气体，如Cl2、H2S、CO2等。B装置：用于吸收极易溶于水的气体，如HCl、HBr、NH3等。倒扣漏斗的作用是防止倒吸。转化法。采用一定的方法，使有毒气体转化成无毒气体即可排放。如NO、NO2能转化为N2即可排放。导入室外法。如H2是无毒气体，可将其尾气导入室外，以防在实验室达到爆炸极限发生危险。例例13某课外活动小组利用下列化学反应在实验室中制备氯气，并进行有关氯气性质的研究。MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2
24、O(1)该小组同学欲用图1所示仪器及试剂(不一定全用)制备并收集纯净、干燥的氯气。应该选择的仪器是_(填字母)。图1ACDBE答案解析解析解析MnO2与浓盐酸的反应属于“固液加热型”。应选择A作为反应装置。解解析析生成的Cl2中含有HCl气体和水蒸气，将该Cl2依次通过仪器C(d口进气，e口出气)、D(f口进气，g口出气)可获得纯净、干燥的Cl2。Cl2密度比空气大，应选择仪器B(b口进气，c口出气)用向上排空气法收集Cl2。Cl2有毒，易与NaOH溶液发生化学反应，故选择仪器E吸收尾气。将各仪器按先后顺序连接起来，应该是：a接_，_接_，_接_，_接h(用导管口处的字母表示)。答案解析def
25、gbc浓盐酸与二氧化锰反应的离子方程式为_。答案解析MnO24H2ClMn2Cl22H2O解析解析浓盐酸与二氧化锰反应的离子方程式为MnO24H2ClMn2Cl22H2O。答案解析(2)该小组同学设计并分别利用图2和图3所示装置探究氯气的氧化性。G中的现象是_，原因是_(用化学方程式表示)。溶液由无色变为蓝色Cl22KI=I22KCl解解析析Cl2有强氧化性，I有较强的还原性，在G中，Cl2与溶液中的KI发生反应：Cl22KI=I22KCl，淀粉遇I2显蓝色。答案解析H中的现象是_。产生白色沉淀解析解析Cl2有强氧化性，SO2有较强的还原性，在H中，Cl2将SO2氧化为与Ba2反应生成BaSO4白色沉淀。
