专题九 非金属元素及其化合物
考纲再读
1、常见非金属元素（如H、C、O、N、Si、S、C等）
⑴了解常见非金属元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。 ⑵了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。 2、了解海水资源开发和利用的前景及化学在其中可以发挥的作用。
⑴了解海水中存在的重要元素及其在工业生产和高科技领域的潜在价值。 ⑵了解由海水中提取溴、碘的原理。 3、以上各部分知识的综合应用
⑴能依据所提供的资料或信息，获取并归纳元素化合物的性质。 ⑵能够设计简单的实验，具备研究元素化合物性质的基本思路。 ⑶尝试利用氧化还原反应等原理研究元素化合物性质。
主干知识整合
1. 卤素
注意：氯水的成分，反应时的作用和褪色的原理。 氯水中正因为存在可逆反应Cl2+H2O
HCl+HClO，使其成分复杂且随着条件的改变，平衡发生移动，
使成分发生动态的变化。当外加不同的反应物时，要正确判断是何种成分参与了反应。氯水中的HClO能使有色物质被氧化而褪色。反之，也有许多物质能使氯水、溴水褪色，发生的变化可属物理变化（如萃取），也可属化学变化，如加碱法、还原法（如Mg、SO2等）、加成法（加不饱和的有机物）等。值得一提的是有时虽然发生化学变化，但仍生成有色物，如Br2与Fe或KI反应。
2. 氧族：
- 1 -
注意:二氧化硫和氯气的漂白性
SO2和Cl2虽都有漂白性，但漂白原理和现象有不同特点。氯气的漂白原理是由于溶于水生成的次氯酸具有强氧化性，将有色物质氧化成无色物质，褪色后不能恢复原来的颜色。而SO2是由于它溶于水生成的亚硫酸与有色物质直接结合，形成不稳定的无色化合物，褪色后在一定的条件下又能恢复原来的颜色。如：
通入SO2 品红溶液 褪色 不显红色 3. 氮族：
⑴．氨水显弱碱性的理解。
氨气溶于水形成氨水，生成的NH3·H2O少部分电离出OH-、NH4+，所以氨水具有弱碱性。注意以下两点：
①氨水遇Al3+、Fe3+、Mg2+分别可以生成Al(OH)3、Fe(OH)3、Mg(OH)2沉淀，但氨水中滴加Ag+溶液开始出现沉淀AgOH，继续滴加沉淀即溶解生成银氨溶液；
②氨水遇酸、酸性氧化物可以成盐，又根据氨水与酸的量关系分别得到正盐和酸式盐。如：用氨水吸收少量二氧化硫的离子方程式 NH3.H2O+SO2===NH4++HSO3-是错误的。 ⑵.NO、O2被水吸收的分析。
NO、O2被水吸收实质上发生如下反应：2NO+O2===2NO2，3NO2+2H2O===2HNO3+NO。生成NO还可以继续氧化，生成NO2再溶于水，这是一个循环反应。如无任何气体剩余，最终产物应为HNO3，恰好反应的量的关系：4NO+3O2+2H2O===4HNO3，实际反应中可以有NO或O2剩余，但不能两者兼有之。
⑶．氮可以形成多种氧化物。NO2可以与水反应生成硝酸，但NO2不是硝酸的酸酐。掌握酸酐的判断方法。NO2与溴蒸气不能用湿润的KI淀粉试纸检验。
⑷．NO3-在酸性溶液中具有强氧化性，可以将Fe2+氧化为Fe3+、SO32-氧化为SO42-，将I-、Br-、S2-氧化为I2、Br2、S。
⑸．检验NH4离子，可加入烧碱溶液后，必须加热，再用湿润的红色石蕊试纸检验NH3，否则不一定有．．NH3放出。
+
褪色 加热至沸 红色 紫色石蕊 通入SO2 很快变成红色 立即变红随即变为无色 通入Cl2 加热至通入Cl2
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4、碳族：
（1）CO2通入NaOH溶液后产物的判断。
CO2通入NaOH溶液的反应与CO2气体通入量有关。当CO2通入少量时生成Na2CO3，当CO2通入过量时生成NaHCO3，CO2通入量介于两者之间，既有Na2CO3又有NaHCO3。因此推断产物时一定要注意CO2与NaOH间量的关系。
（2）Na2CO3溶液中滴加盐酸的过程反应
在Na2CO3溶液中滴加HCl，CO32-先转化为HCO3-，再滴加盐酸HCO3-转化为H2CO3，不稳定分解为CO2。 例：在10mL0.01mol·L纯碱溶液中，不断搅拌并逐滴加入1.2mL0.05 mol·L盐酸，完全反应后在标准状况下生成二氧化碳的体积为（答案D）
A.1.334mL B.2.240mL C.0.672mL D.0mL （3）CO2通入CaCl2溶液中是否有沉淀的分析错误。
可用反证法：如能产生沉淀，则反应的化学方程式为：CO2+CaCl2+H2O===CaCO3↓+2HCl。因CaCO3溶于盐酸，故反应不能发生。因为CO2只有通入中性或碱性溶液才能产生CO32-，并同时产生部分H+，若原溶液无法消耗这部分H+，则不利于CO2转化为CO32-，也就无法与Ca2+形成沉淀。若要使CaCl2与CO2反应生成沉淀，就必须加入部分碱溶液中和CO2与H2O反应而产生的H+。同理，该思维方式适用于CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液。
（4）不要把Na2CO3+SiO2
高温 -1
-1
Na2SiO3+CO2↑与Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓相混。前者是工业制
玻璃的反应式之一，是在高温条件下发生的反应，而后者是在水溶液中发生的反应。若交换条件，两者均不发生反应。
例题讲解
例1．下列叙述正确的是（ ）
A．将CO2通入BaCl2溶液中至饱和，无沉淀产生；再通入SO2，产生沉淀 B．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解；再加入CuNO3固体，铜粉仍不溶解 C．向AlCl3溶液中滴加氨水，产生白色沉淀；再加入NaHSO4溶液，沉淀消失 D．纯锌与稀硫酸反应产生氨气的速率较慢；再加入少量CuSO4固体，速率不改变
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【解析】本题考查元素及其化合物知识。选项A，CO2、SO2均不能与BaCl2溶液反应，所以再通入SO2时也
无沉淀产生。选项B，Cu不能与稀H2SO4反应，但加入Cu(NO3)2后，溶液中存在HNO3，Cu溶解在HNO3中。选项C，Al与NH3 ·H2O反应生成Al(OH)3沉淀，加入NaHSO4溶液时，NaHSO4电离出的H＋使Al(OH)3溶解。选项D，加入CuSO4溶液后形成原电池而加快了产生H2的速度。
例2. 由短周期元素组成的中学常见无机物A、B、C、D、E、X 存在如在右图转化关系（部分生成物和反应条件略去） 下列推断不正确的是
A．若X是Na2CO3，C为含极性键的非极性分子，则A一定是氯气，且D和E不反应 B．若A是单质，B和D的反应是OH＋HCO3===CO3＋H2O，则E一定能还原Fe2O3 C．若D为CO，C能和E反应，则A一定为Na2O2，其电子式是 D．若D为白色沉淀，与A摩尔质量相等，则X一定是铝盐
【解析】本题考查元素及其化合物的转化关系。选项A，X是Na2CO3，C为CO2，当A为NO2，B为HNO3，D
为NaHCO3也不合转化关系。选项B，根据B、D反应的离子方程式OH + HCO3===H2O + CO3，A为活泼金属Na（或K等），B为NaOH、E为H2，X为CO2，C为Na2CO3，D为NaHCO3，H2在加热时能还原Fe2O3。选项C，A为Na2O2，B为O2，E为NaOH，X为C，C为CO2，D为CO，符合转化关系，正确。选项D，D为摩尔质量为78g/mol的Al(OH)3，A为摩尔质量为78g/mol 的Na2O2，X为铝盐，C为四羟基合铝酸盐，铝盐和四羟基合铝酸盐在溶液中发生双水解反应生成Al(OH)3，符合转化关系，正确。
例3．某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱的，按下图装置进行试验（夹持仪器已略去）。实验表
明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。 可选药品：浓硝酸、3mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳 已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
⑴实验应避免有害气体排放到空气中，装置③、④、⑥中乘放的药品依次是 ．．⑵滴加浓硝酸之前的操作时检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后 ⑶装置①中发生反应的化学方程式是
―
―
2―
－
－
2－
3＋
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⑷装置②的作用是 ，发生反应的化学方程式是 ⑸该小组得出的结论一局的试验现象是 ⑹试验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别涉及了一下4个试验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是（选填序号字母）
a. 加热该绿色溶液，观察颜色变化 b. 加水稀释绿色溶液，观察颜色变化 c. 向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化
d. 向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反映产生的气体，观察颜色变化 【解析】本题主要考查HNO3的性质、化学基本实验设计和评价能力。
（1）根据装置特点和实验目的，装置⑤是收集NO，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，因为要验证稀HNO3不能氧化NO，所以装置③中应该盛放稀硝酸。
（2）由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓HNO3之前需要通入一段时间CO2
赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出。
（3）Cu与浓HNO3反应生成Cu(NO3)2、NO2、H2O：
Cu + 4HNO3(浓)===Cu(NO3)2 + 2NO2↑ +2 H2O。
（4）装置②中盛放H2O，使NO2与H2O反应生成NO：3NO2 + H2O===2HNO3 + NO。
（5）NO通过稀HNO3溶液后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可说明之。装置④中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO则装置④液面的上方会产生红棕色气体。
（6）要证明是Cu(NO3)2浓度过低或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色，一是可设计将溶解的NO2赶走（a、c方案）再观察颜色变化。二是增加溶液中Cu(NO3)2溶液的浓度（d方案）观察反应后的颜色变化。
考题再现
1. 下列化学实验事实及其解释都正确的是（ ）
A．向碘水中滴加CCl4，振荡静置后分层，CCl4层呈紫红色，说明可用CCl4从碘水中萃取碘 B．向SO2水溶液中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明BaSO3难溶于盐酸
C．向0.1mol·L-1FeSO4溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液褪色，说明Fe2+具有氧化性 D. 向2.0mL浓度均为0.1mol·L的KCl、KI混合溶液中滴加1～2滴0.01mol·LAgNO3 溶液，振荡，
沉淀呈黄色，说明AgCl的Ksp比AgI的Ksp大
【解析】A项，是高中化学必修1一个很重要的实验---萃取实验；B项的叙述是错误的，在该实验中根本得不到白色沉淀，因为亚硫酸不可能制取盐酸；C项只能说明Fe具有还原性，因为KMnO4具有强氧化性，常做氧化剂。D项，沉淀呈黄色，说明沉淀是AgI,也就意味着AgCl的Ksp比AgI的大。
2． 以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利
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