非金屬元素及其化合物

徐文華

非金屬元素及其化合物歷來都是高考化學(xué)的重點和必考點。在高考中，多以非金屬元素及其化合物的性質(zhì)作為載體，綜合考查基本概念、基本理論、化學(xué)實驗及計算等知識。學(xué)生在復(fù)習(xí)時應(yīng)注意與其他板塊知識進行聯(lián)系，要特別注重強化物質(zhì)制備或性質(zhì)驗證實驗題、化工流程題等方面的題型，提高復(fù)習(xí)的針對性和有效性。

一、領(lǐng)悟考綱，明晰要求

常見非金屬元素有H、C、N、O、Si、S、Cl等。2016年《考試說明》對“非金屬元素及其化合物”這一專題各考點明確指出：了解常見非金屬單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用；了解常見非金屬單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。

解讀考綱中有關(guān)非金屬元素及其化合物的有關(guān)要求可知，學(xué)生要重點掌握常見非金屬元素單質(zhì)及其重要化合物的化學(xué)性質(zhì)、轉(zhuǎn)化關(guān)系、用途及制法，與其他專題知識有機融合。高考注重全方位、多層次地對學(xué)生的理解能力、實驗?zāi)芰?、文字表達能力、處理信息及分析應(yīng)用能力的綜合考查。

二、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，注重整合

1.元素非金屬性的判斷方法

（1）根據(jù)非金屬元素的原子結(jié)構(gòu)和元素周期律判斷

①同一周期（稀有氣體除外），從左到右，非金屬元素原子半徑逐漸減小，原子得電子能力逐漸增強，元素的非金屬性逐漸增強。如第三周期中，硅、磷、硫、氯的非金屬性逐漸增強。②同一主族，從上到下，非金屬元素原子半徑逐漸增大，原子得電子能力逐漸減弱，元素的非金屬性逐漸減弱。如鹵族元素中，氟、氯、溴、碘的非金屬性逐漸減弱。

（2）根據(jù)非金屬單質(zhì)與H2化合的難易程度判斷

一般來說，非金屬單質(zhì)與H2越易化合，其對應(yīng)元素的非金屬性越強。如鹵族元素中，F(xiàn)2與H2在冷暗處即能劇烈化合而爆炸，Cl2與H2在光照或點燃條件下即能迅速反應(yīng)，Br2與H2在加熱條件下才能反應(yīng)，I2與H2需持續(xù)加熱才能慢慢反應(yīng)，F(xiàn)2、Cl2、Br2、I2與H2化合越來越難，故氟、氯、溴、碘的非金屬性逐漸減弱。

（3）根據(jù)氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性大小判斷

氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性越強，其對應(yīng)元素的非金屬性越強。如第三周期中，氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性大小順序為HCl>H2S>PH3>SiH4，故硅、磷、硫、氯的非金屬性逐漸增強。

（4）根據(jù)非金屬元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性強弱判斷

非金屬元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強，其對應(yīng)元素的非金屬性越強。如第三周期中，最高價含氧酸的酸性強弱順序為HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3，故硅、磷、硫、氯的非金屬性逐漸增強。

（5）根據(jù)非金屬間的置換反應(yīng)判斷

若某非金屬單質(zhì)與某非金屬鹽溶液之間能發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)物中單質(zhì)對應(yīng)元素的非金屬性比生成物中單質(zhì)對應(yīng)元素的非金屬性強。如Cl2與Na2S溶液反應(yīng)生成單質(zhì)硫，則氯元素的非金屬性強于硫元素。

（6）根據(jù)非金屬陰離子的還原性強弱判斷

非金屬陰離子的還原性越強，其對應(yīng)元素的非金屬性越弱。如陰離子還原性強弱順序為S2?>I?>Br?>Cl?，則元素S、I、Br、Cl的非金屬性逐漸增強。

注意：①不能依據(jù)非金屬單質(zhì)或化合物的物理性質(zhì)判斷元素非金屬性強弱。②不能依據(jù)含氧酸的穩(wěn)定性強弱及無氧酸的酸性強弱判斷元素非金屬性強弱。③非金屬單質(zhì)的氧化性強弱并不一定與非金屬元素的強弱一致，如Cl2比O2的氧化性強，但Cl的非金屬性卻比O弱。

2.常見非金屬單質(zhì)

[用途＼&CH4是一種理想氣體燃料，可用作燃料電池；NH3常用于制造氮肥和硝酸；氫氟酸可用于刻蝕玻璃；實驗室可用濃鹽酸制氯氣，用稀鹽酸清洗鐵銹等＼&制法＼&實驗室常用熟石灰與氯化銨加熱反應(yīng)（或?qū)獍彼拥缴一驓溲趸c粉末中）制NH3，工業(yè)上可用N2與H2在催化劑、高溫、高壓條件下反應(yīng)合成氨；實驗室用FeS與稀硫酸（或稀鹽酸）反應(yīng)制H2S＼&]

4.常見非金屬氧化物

[氧化物＼&CO、CO2、SO2、SO3、NO、NO2、SiO2＼&物

理

性

質(zhì)＼&色、態(tài)、味＼&除SiO2外，其余均為氣體；除NO2為紅棕色外，其余均為無色氣體；SO2、NO2有刺激性氣味；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，SO3為固體；SO2易液化＼&密度＼&SO2、NO2、CO2均比空氣重，可用向上排空氣法收集；CO、NO和空氣密度相差不大，只能用排水法收集（NO易與氧氣反應(yīng)）＼&溶解性＼&SO2、NO2易溶于水（做噴泉實驗）；CO2能溶于水；CO、NO難溶于水＼&毒性＼&除CO2、SiO2外，其余均有毒＼&類型＼&CO2、SO2、SO3、SiO2是酸性氧化物；CO、NO、NO2是不成鹽氧化物＼&化

學(xué)

性

質(zhì)＼&與水反應(yīng)＼&CO2、SO2、SO3與水反應(yīng)生成相應(yīng)的含氧酸；NO2與水反應(yīng)生成相應(yīng)酸及NO；SiO2、CO、NO不溶于水＼&與堿反應(yīng)＼&CO2、SO2、SO3與堿液反應(yīng)生成正鹽或酸式鹽；SiO2與堿液反應(yīng)一般生成硅酸鹽；NO2與堿液發(fā)生歧化反應(yīng)生成硝酸鹽和亞硝酸鹽＼&氧化性或

還原性＼&SO2主要表現(xiàn)強還原性，NO2主要表現(xiàn)強氧化性；SO3、CO2、SiO2只表現(xiàn)弱氧化性。例如：SO2能被Cl2、Br2、I2、[MnO-4]、Fe3+、ClO-、[NO-3] 等氧化劑氧化；NO2能使?jié)駶櫟腒I-淀粉試紙變藍；鎂條能在CO2中燃燒＼&特性＼&SO2能使品紅溶液褪色；NO遇氧氣變?yōu)榧t棕色；SiO2與氫氟酸反應(yīng)＼&用途＼&工業(yè)上用CO還原赤鐵礦煉鐵、作燃料等；CO2常用作滅火劑、人工降雨、制純堿和尿素等；SO2常用作漂白劑、殺菌劑、制硫酸等；NO可作為傳遞神經(jīng)信息的“信使分子”；NO2常用于制硝酸；SiO2常用作光導(dǎo)纖維、制造石英表等＼&實驗室制法＼&常用大理石與稀鹽酸反應(yīng)制CO2；常用Na2SO3粉末與濃硫酸反應(yīng)（或銅片與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)）制SO2；常用銅片與濃硝酸反應(yīng)制NO2；常用銅片與稀硝酸反應(yīng)制NO＼&環(huán)保＼&SO2、NO、NO2、CO均為大氣污染物：SO2形成硫酸性酸雨；NOx形成硝酸性酸雨和光化學(xué)煙霧；CO、NO易與血紅蛋白結(jié)合使其失去攜氧能力而使人中毒；CO2造成溫室效應(yīng)＼&]

5.常見無機酸的重要規(guī)律和特性

（1）最高價含氧酸的酸性強弱規(guī)律

①依據(jù)元素周期律進行判斷：同一周期，從左到右，最高價含氧酸的酸性逐漸增強；同一主族，從上到下，最高價含氧酸的酸性逐漸減弱（見下表）。

②依據(jù)元素非金屬性強弱進行判斷：非金屬性強弱順序為Cl>S>P>C>Si，則最高價含氧酸的酸性強弱順序為HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3。

③要證明酸性強弱順序，可利用復(fù)分解反應(yīng)中“強酸制弱酸”的規(guī)律。[常見酸的酸性強弱順序：] [HCl

H2SO4

HNO3][> >CH3COOH>H2CO3>][H3PO4

H2SO3] [HClO

H2SiO3

H3AlO3

H2S

C6H5OH] [強酸][中強酸] [弱酸]

（2）常見無機酸的重要特性

①硝酸、HClO見光或受熱易分解，故濃硝酸和新制氯水應(yīng)在帶有玻璃塞的棕色試劑瓶中密封保存，并置于冷暗處。硝酸、濃硫酸和HClO都屬于氧化性酸。

②濃鹽酸、濃硝酸均是揮發(fā)性酸，遇氨氣均能形成白煙（固態(tài)銨鹽小顆粒）；濃硫酸為難揮發(fā)性酸，與氨氣反應(yīng)不能形成白煙。

③濃硫酸具有吸水性、脫水性和強氧化性。濃硫酸的吸水性可用于干燥酸性或中性氣體（不能干燥NH3、H2S、HI、HBr）。藍色的膽礬遇濃硫酸變白是利用濃硫酸的吸水性，酯化反應(yīng)和硝化反應(yīng)都是利用濃硫酸的催化作用和吸水性。濃硫酸的脫水性可用于實驗室制取CO、C2H4等，蔗糖炭化也是利用濃硫酸的脫水性。常溫下濃硫酸使鐵制容器或鋁制容器表面鈍化（化學(xué)變化）；碳與濃硫酸在加熱時反應(yīng)生成CO2和SO2；銅與濃硫酸在加熱時反應(yīng)生成CuSO4和SO2，但變稀時不再與銅反應(yīng)；鋅與濃硫酸常溫下反應(yīng)生成ZnSO4和SO2，變稀時反應(yīng)生成ZnSO4和H2。

④濃硝酸和稀硝酸均具有強氧化性。常溫下濃硝酸使鐵制容器或鋁制容器表面鈍化；碳與濃硝酸加熱時反應(yīng)生成CO2和NO2；銅與濃硝酸反應(yīng)生成NO2，隨著反應(yīng)的進行，硝酸不斷變稀，會與銅繼續(xù)反應(yīng)生成NO。上述兩個反應(yīng)均是利用硝酸的強氧化性和酸性。

⑤濃鹽酸主要表現(xiàn)還原性。二氧化錳與濃鹽酸在加熱時反應(yīng)生成氯氣，是利用鹽酸的還原性和酸性；稀鹽酸與鋅粒反應(yīng)生成氫氣，是利用鹽酸的弱氧化性和酸性。

6.典型非金屬元素單質(zhì)及其化合物間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系

（1）氯及其重要化合物間的相互轉(zhuǎn)化[H2SO4 Br2 I2 CuCl2 FeCl3 FeCl2][Cl2] [SO2 NaBr KI Cu Fe Fe][Fe][NaClO Cl2 HCl NH4Cl][NaOH][ H2 NH3

MnO2] [NaOH][AgNO3] [H2O] [CO2+H2O] [Na

熔融通電][NaOH][AgNO3][O2 HClO Ca（ClO）2 NaCl AgCl][Ca（OH）2] [AgNO3]

（2）氮及其重要化合物間的相互轉(zhuǎn)化 [Ca（OH）2

HCl] [NH4Cl NH3 N2 NO NO2 HNO3][O2

H2O] [H2O

Cu] [NaOH][濃H2SO4

][NaNO3] [H2O][[NH+4]+OH- NH3·H2O] [H2 O2] [O2，催化劑 Cu]

（3）碳、硅及其重要化合物間的相互轉(zhuǎn)化[Ca（OH）2 CaO CaCO3 Ca（HCO3）2][H2O] [CO2] [CO2+H2O

Na2CO3，[]] [CaCl2/Ca（OH）2] [NaOH] [C CO2 Na2CO3 ][Na2O/NaOH

HCl/FeCl3/SiO2] [濃HNO3/濃H2SO4/O2

Mg] [CuO/O2/Fe2O3] [CO][C] [O2] [SiO2] [SiO2][O2/FeO

C] [Si SiO2 Na2SiO3] [Cl2 H2][HF] [H+/CO2+H2O][SiCl4 SiF4 H2SiO4 H2SiO3] [NaOH]

（4）硫及其重要化合物間的相互轉(zhuǎn)化[O2，燃燒

H2S] [SO2

H2] [O2，催化劑，[]] [NaOH][H2S S SO2 SO3 Na2SO4] [H2SO4

NaOH] [Fe，[]] [a.濃酸，Cu，[]

b.濃酸，C，[]

Cl2

] [H2O] [H2O] [BaCl2] [NaOH] [FeS Na2SO3 H2SO3 H2SO4 BaSO4] [O2 Ba（OH）2][Na2O2][O2，燃燒][與品紅化合（檢驗）]

7.常見氣體的檢驗

（1）Cl2、NO2的檢驗

可直接根據(jù)顏色判斷，Cl2是黃綠色氣體，NO2是紅棕色氣體。

（2）NH3的檢驗

將濕潤的紅色石蕊試紙靠近集氣瓶口，若試紙變藍，證明為NH3。

（3）SO2的檢驗

方法一：將待檢氣體通入盛有少量品紅溶液的試管中，品紅溶液褪色，加熱該試管，溶液又變紅色，證明為SO2。

方法二：將待檢氣體通入盛有Ba（NO3）2溶液的試管中，若產(chǎn)生白色沉淀，證明為SO2。

（4）CO2的檢驗

將待檢氣體通入少量品紅溶液中，品紅溶液不褪色，再通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，證明為CO2。

（5）NO的檢驗

待檢氣體遇空氣變紅棕色，證明為NO。

（6）H2S的檢驗

將濕潤的醋酸鉛試紙靠近集氣瓶口，若試紙變黑，證明為H2S。

8.常見非金屬元素形成的離子的檢驗

（1）利用酸堿指示劑檢驗

H+：滴入紫色石蕊試液，溶液變紅色。

OH?：滴入酚酞試液，溶液變紅色；滴入紫色石蕊試液，溶液變藍色。

（2）利用鹽酸和其他試劑檢驗

[CO2-3]：加入BaCl2溶液或CaCl2溶液后生成白色沉淀，再滴加稀鹽酸沉淀溶解，并放出無色無味氣體。

[SO2-3]：加入BaCl2溶液或CaCl2溶液后生成白色沉淀，再滴加稀鹽酸沉淀溶解，并放出無色有刺激性氣味能使品紅溶液褪色的氣體。

[SO2-4]：先加入足量稀鹽酸，無沉淀生成，再加入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀。

（3）利用硝酸酸化的AgNO3溶液檢驗

X?：滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，證明含有Cl?；產(chǎn)生淡黃色沉淀，證明含有Br?；產(chǎn)生黃色沉淀，證明含有I?。

（4）利用某些特征反應(yīng)檢驗

I?：滴入淀粉溶液和氯水，溶液變藍色（或加入氯水和CCl4，CCl4層呈紫紅色）。

[NH+4]：加入NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍（或產(chǎn)生的氣體與濃鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生白煙）。

三、直擊高考，注重應(yīng)用

常見非金屬元素及其化合物是中學(xué)化學(xué)的重要組成部分，其中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)及其重要用途是高考考查的重點，學(xué)生應(yīng)熟練掌握，這方面的知識多與其他專題知識進行綜合考查。下面就以高考中有關(guān)非金屬元素及其化合物的試題為例進行分析說明。

1.考查非金屬元素及其化合物在化學(xué)用語中的應(yīng)用

例1.（2015·江蘇卷）下列有關(guān)氯元素及其化合物的表示正確的是（ ）

A.質(zhì)子數(shù)為17、中子數(shù)為20的氯原子：[Cl][20

17]

B.氯離子（Cl?）的結(jié)構(gòu)示意圖：

C.氯分子的電子式： [ Cl Cl ]

D.氯乙烯分子的結(jié)構(gòu)簡式：H3C—CH2Cl

解析：本題主要考查氯元素及其化合物的化學(xué)用語，意在考查學(xué)生對常見化學(xué)用語的理解及簡單應(yīng)用能力。A項，元素原子的左上角應(yīng)標(biāo)明質(zhì)量數(shù)，應(yīng)為17+20=37；B項，Cl?的最外層有8個電子；D項，氯乙烯分子中有一個碳碳雙鍵，結(jié)構(gòu)簡式為CH2 CHCl。

答案：C

2.考查非金屬元素及其化合物的化學(xué)性質(zhì)在基本實驗操作中的應(yīng)用

例2.（2016·四川卷）根據(jù)下列實驗操作和現(xiàn)象得出的結(jié)論正確的是（ ）

[選項＼&實驗操作＼&現(xiàn)象＼&結(jié)論＼&A＼&將某溶液與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水＼&石灰水變渾濁＼&該溶液中一定含有[CO2-3]＼&B＼&常溫下，將鐵片浸入足量濃硫酸中＼&鐵片不溶解＼&常溫下，鐵與濃硫酸一定沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)＼&C＼&向某食鹽溶液中滴加淀粉溶液＼&溶液顏色不變＼&該食鹽中一定沒有添加KIO3＼&D＼&向苯酚鈉溶液中滴加乙酸溶液＼&溶液變渾濁＼&相同條件下，乙酸的酸性一定比苯酚強＼&]

解析：本題主要考查離子檢驗、非金屬元素化合物的化學(xué)性質(zhì)及酸性強弱比較，意在考查學(xué)生對常見非金屬元素及其化合物的化學(xué)性質(zhì)的理解能力及基本分析能力。A項，能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生使石灰水變渾濁的氣體可能是CO2，也可能是SO2，該溶液中的陰離子可能是[CO2-3]、[HCO-3]、[SO2-3]、[HSO-3]；B項，常溫下鐵片遇濃硫酸發(fā)生鈍化，發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)；C項，食鹽中的碘元素是化合物，不是單質(zhì)，不能用淀粉溶液檢驗；D項，向苯酚鈉溶液中滴加乙酸溶液，溶液變渾濁，說明乙酸的酸性比苯酚強。

答案：D

3.考查非金屬元素及其化合物的化學(xué)性質(zhì)在離子反應(yīng)方程式正誤判斷中的應(yīng)用

例3.（2015·山東卷，改編）下列表示對應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的離子方程式正確的是（ ）

A.向稀硝酸中滴加Na2SO3溶液：[SO2-3] +2H+ SO2↑+H2O

B.向Na2SiO3溶液中通入過量SO2：[SiO2-3] +SO2+H2O H2SiO3↓+[SO2-3]

C.向Al2（SO4）3溶液中加入過量氨水：Al3++3NH3·H2O Al（OH）3↓+[3NH+4]

D.氯氣溶于水：Cl2+H2O 2H++Cl?+ClO?

解析：本題主要考查有關(guān)非金屬單質(zhì)及其化合物的離子方程式的正誤判斷，意在考查學(xué)生對元素化合物化學(xué)性質(zhì)及相關(guān)離子反應(yīng)的理解和應(yīng)用能力。A項，硝酸具有強氧化性，能將[SO2-3] 氧化為[SO2-4]；B項，SO2過量，應(yīng)生成[HSO-3]；C項，反應(yīng)生成的Al（OH）3不溶于氨水；D項，HClO是弱酸，不能拆分。

答案：C

4.考查非金屬元素及其化合物的性質(zhì)在日常生活中的應(yīng)用

例4.（2016·四川卷）化學(xué)與生產(chǎn)和生活密切相關(guān)。下列過程中沒有發(fā)生化學(xué)變化的是（ ）

A.氯氣作水的殺菌消毒劑

B.硅膠作袋裝食品的干燥劑

C.二氧化硫作紙漿的漂白劑

D.肥皂水作蚊蟲叮咬處的清洗劑

解析：本題主要考查非金屬元素及其化合物的用途，意在考查學(xué)生將所學(xué)知識與生產(chǎn)、生活實際相聯(lián)系的能力。A項，氯氣與水反應(yīng)生成次氯酸，次氯酸具有強氧化性，能殺菌消毒，故利用氯氣的化學(xué)性質(zhì)；B項，硅膠作干燥劑只是吸水，沒有發(fā)生化學(xué)變化；C項，SO2作紙漿的漂白劑是利用SO2與有色物質(zhì)化合生成無色物質(zhì)的性質(zhì)，即化學(xué)性質(zhì)；D項，肥皂水顯堿性，與蚊蟲叮咬處釋放的酸發(fā)生中和反應(yīng)。

答案：B

5.考查非金屬元素及其化合物的化學(xué)性質(zhì)在物質(zhì)之間轉(zhuǎn)化關(guān)系中的應(yīng)用

例5.（2016·江蘇卷）在給定條件下，下列選項所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實現(xiàn)的是（ ）

A.SiO2 [HCl（aq）][ ]SiCl4 [H2][高溫 ]Si

B.FeS2 [O2][煅燒 ]SO2 [H2O][ ]H2SO4

C.N2 [H2][高溫 、高壓、催化劑]NH3 [HCl（aq）][ ]NH4Cl

D.MgCO3 [HCl（aq）][ ]MgCl2 [電解][ ]Mg

解析：本題主要考查非金屬元素及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，意在考查學(xué)生對元素化合物化學(xué)性質(zhì)的理解和應(yīng)用能力。SiO2與鹽酸不反應(yīng)，A項錯誤；SO2與水反應(yīng)不能生成H2SO4，B項錯誤；N2與H2在催化劑及高溫、高壓作用下反應(yīng)生成NH3，再用鹽酸吸收即可制得NH4Cl，C項正確；不能通過電解MgCl2溶液制備金屬鎂，D項錯誤。

答案：C

6.考查非金屬元素及其化合物的性質(zhì)在元素周期表及周期律中的應(yīng)用

例6.（2016·全國卷Ⅰ）短周期元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增加。m、p、r是由這些元素組成的二元化合物，n是元素Z的單質(zhì)，通常為黃綠色氣體，q的水溶液具有漂白性， 0.01 mol·L–1 r溶液的pH為2， s通常是難溶于水的混合物。上述物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如右圖所示。下列說法正確的是（ ）

A.原子半徑的大?。篧

B.元素的非金屬性：Z>X>Y

C.Y的氧化物常溫常壓下為液態(tài)

D.X的最高價氧化物的水化物為強酸

解析：本題主要考查非金屬元素單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)在元素和物質(zhì)推斷中的應(yīng)用，意在考查學(xué)生的分析推理能力。根據(jù)題干信息“n是元素Z的單質(zhì)，通常為黃綠色氣體”知，n為Cl2，則元素Z為Cl。再根據(jù)信息“q的水溶液具有漂白性，0.01 mol·L-1 r溶液的pH為2”知，q為HClO，r為HCl水溶液，則m為H2O，元素W應(yīng)為H，O元素為X或Y。根據(jù)氯氣與p的反應(yīng)條件“光照”及“s通常是難溶于水的混合物”知，p可為CH4，則元素X為C，元素Y為O。A項，原子半徑大小順序為X>Y>W；B項，非金屬性強弱順序為Y>Z>X；C項，Y的氧化物可能是H2O或H2O2，在常溫常壓下均為液態(tài)；D項，X的最高價含氧酸是H2CO3，為弱酸。

答案：C

7.考查非金屬元素及其化合物的性質(zhì)在阿伏加德羅常數(shù)中的應(yīng)用

例7.（2016·全國卷Ⅰ）設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列有關(guān)敘述正確的是（ ）

A.14 g乙烯和丙烯混合氣體中的氫原子數(shù)為2NA

B.1 mol N2與4 mol H2反應(yīng)生成的NH3分子數(shù)為2NA

C.1 mol Fe溶于過量硝酸，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為2NA

D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2.24 L CCl4含有的共價鍵數(shù)為0.4NA

解析：本題主要考查非金屬單質(zhì)及其化合物的組成、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及有關(guān)阿伏加德羅常數(shù)的計算等知識，意在考查學(xué)生對問題的分析能力和簡單的計算能力。A項，C2H4和C3H6的最簡式相同，均是CH2，14 g乙烯和丙烯混合氣體中的氫原子數(shù)為[1414]×2×NA=2NA；B項，N2與H2生成NH3的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，1 mol N2與4 mol H2反應(yīng)生成的NH3分子數(shù)小于2NA；C項，過量硝酸將Fe氧化為Fe3+，故1 mol Fe溶于過量硝酸，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為3NA；D項，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，四氯化碳為液體，不能用氣體摩爾體積22.4 L·mol-1計算。

答案：A

8.考查非金屬元素及其化合物的化學(xué)性質(zhì)在化工流程中的應(yīng)用

例8.（2016·全國卷Ⅰ）NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下： [NaClO3][食鹽水] [NaHSO4][NaOH、H2O2] [尾氣吸收][結(jié)晶、干燥][電解][反應(yīng)][回收][硫酸、SO2][ClO2][Cl2][成品液][NaClO2產(chǎn)品]

回答下列問題：

（1）NaClO2中Cl的化合價為 。

（2）寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式： 。

（3）“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時，為除去Mg2+和Ca2+，要加入的試劑分別為 、 ?！半娊狻敝嘘帢O反應(yīng)的主要產(chǎn)物是 。

（4）“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為 ，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是 。

（5）“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為 （計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）。

解析：本題主要以NaClO2的工業(yè)制備為載體，考查混合物的分離與提純、氧化還原化學(xué)方程式的書寫及分析和電解原理的應(yīng)用，意在考查學(xué)生的基本實驗?zāi)芰?、綜合分析問題和簡單的計算能力。（1）在NaClO2中鈉元素為+1價，氧元素為-2價，根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為0可知，氯元素的化合價為+3。（2）NaClO3和SO2在H2SO4酸化條件下反應(yīng)生成ClO2，其中NaClO3是氧化劑，還原產(chǎn)物為ClO2，根據(jù)電子守恒和原子守恒知，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO3+SO2+H2SO4 2NaHSO4+2ClO2。 （3）食鹽溶液中混有Mg2+和Ca2+，可利用過量NaOH溶液除去Mg2+，利用過量Na2CO3溶液除去Ca2+。電解時，在陰極上ClO2得電子生成[ClO-2] 或NaClO2。（4）根據(jù)圖示可知，利用含H2O2的NaOH溶液吸收ClO2氣體，產(chǎn)物為NaClO2，則吸收反應(yīng)中，還原劑為H2O2，氧化產(chǎn)物為O2，可知1 mol H2O2失去2 mol電子，氧化劑為ClO2，還原產(chǎn)物為NaClO2，根據(jù)電子守恒可知，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1。（5）消毒后均被還原為Cl-，每克NaClO2的物質(zhì)的量為[1 g90.5 g?mol-1=][190.5]mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相等可知，Cl2的物質(zhì)的量為[190.5]mol×4÷2=[290.5]mol，則Cl2的質(zhì)量為[290.5]mol×71 g·mol-1=1.57 g。

答案：（1）+3 （2）2NaClO3+SO2+H2SO4 2NaHSO4+2ClO2 （3）NaOH溶液

Na2CO3溶液 [ClO-2] （或NaClO2） （4） 2∶1

O2 （5）1.57 g

9.考查非金屬元素及其化合物的化學(xué)性質(zhì)在綜合實驗中的應(yīng)用

例9.（2015·全國卷Ⅱ）二氧化氯（ClO2，黃綠色易溶于水的氣體）是高效、低毒的消毒劑?；卮鹣铝袉栴}：

（1）工業(yè)上可用KClO3與Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，該反應(yīng)氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為 。

（2）實驗室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2（亞氯酸鈉）為原料，通過以下過程制備ClO2：[NH4Cl溶液 電解 NCl3溶液 NH3] [鹽酸 NaClO2溶液][H2][ClO2][溶液X]

①電解時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

②溶液X中大量存在的陰離子有 。

③除去ClO2中的NH3可選用的試劑是 （填字母）。

a.水 b.堿石灰

c.濃硫酸 d.飽和食鹽水

（3）用右圖裝置可以測定混合氣中ClO2的含量：

Ⅰ.在錐形瓶中加入足量的碘化鉀，用50 mL水溶解后，再加入3 mL稀硫酸；

Ⅱ.在玻璃液封裝置中加入水，使液面沒過玻璃液封管的管口；

Ⅲ.將一定量的混合氣體通入錐形瓶中吸收；

Ⅳ.將玻璃液封裝置中的水倒入錐形瓶中；

Ⅴ.用0.100 0 mol·L-1硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定錐形瓶中的溶液（I2+[2S2O2-3] 2I-+[S4O2-6]），指示劑顯示終點時共用去20.00 mL硫代硫酸鈉溶液。

在此過程中：

①錐形瓶內(nèi)ClO2與碘化鉀反應(yīng)的離子方程式為 。

②玻璃液封裝置的作用是

。

③Ⅴ中加入的指示劑通常為 ，滴定至終點的現(xiàn)象是 。

④測得混合氣中ClO2的質(zhì)量為 g。

（4）用ClO2處理過的飲用水會含有一定量的亞氯酸鹽。若要除去超標(biāo)的亞氯酸鹽，下列物質(zhì)最適宜的是 （填字母）。

a.明礬 b.碘化鉀

c.鹽酸 d.硫酸亞鐵

解析：本題主要考查ClO2的制備以及含量測定實驗，意在考查學(xué)生綜合分析實驗的能力。（1）氧化劑為KClO3，還原劑為Na2SO3， KClO3～ClO2～e-，Na2SO3～Na2SO4～2e-，根據(jù)得失電子守恒可知，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1。（2）①酸性條件下不能生成NH3，根據(jù)產(chǎn)物NCl3和H2可寫出電解方程式：NH4Cl+2HCl[電解 ]NCl3+3H2↑。②根據(jù)原子守恒可知，X中有NaCl，又因有NH3生成，則溶液中的陰離子有Cl-和OH-。③由于ClO2易溶于水，故a、d兩項錯誤；NH3能夠被濃硫酸吸收，c項正確。（3）①ClO2在酸性條件下與I-反應(yīng)生成I2和Cl-，離子方程式為2ClO2+10I-+8H+ 5I2+2Cl-+4H2O。②ClO2易溶于水，故用于液封的水可以吸收多余的ClO2氣體。③用淀粉溶液檢驗I2，滴定終點時，I2完全反應(yīng)，則終點現(xiàn)象是溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)顏色不再改變。④根據(jù)關(guān)系式“2ClO2～5I2～[10S2O2-3] ”知， n（ClO2）=[15]n（[S2O2-3]）=[15]×0.100 0 mol·L-1×0.02 L=0.000 4 mol，m（ClO2）=0.000 4 mol×67.5 g·mol-1=0.027 00 g。（4）需加入一種還原劑，將亞氯酸鹽還原為Cl-，故Fe2+合適，d項正確。

答案：（1）2∶1 （2）①NH4Cl+2HCl[電解 ]NCl3+3H2↑ ②Cl-、OH- ③c （3）①2ClO2+10I-+8H+ 5I2+2Cl-+4H2O ②吸收殘余的ClO2氣體（避免碘的逸出） ③淀粉溶液 溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)溶液顏色不再改變 ④0.027 00 （4）d

10.考查非金屬元素及其化合物在化學(xué)反應(yīng)原理中的綜合應(yīng)用

例10.（2016·全國卷Ⅱ）聯(lián)氨（又稱肼，N2H4，無色液體）是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，可用于火箭燃料。回答下列問題：

（1）聯(lián)氨分子的電子式為 ，其中氮的化合價為 。

（2）實驗室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制取聯(lián)氨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

（3）①2O2（g）+N2（g） N2O4（l） ΔH1；

②N2（g）+2H2（g） N2H4（l） ΔH2；

③O2（g）+2H2（g） 2H2O（g） ΔH3；

④2N2H4（l）+N2O4（l） 3N2（g）+ 4H2O（g） ΔH4=?1048.9 kJ·mol-1

上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為ΔH4= ，聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進劑的主要原因為 。

（4）聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似，聯(lián)氨第一步電離反應(yīng)的平衡常數(shù)值為 （已知：N2H4+H+[][N2H+5]的K=8.7×107；Kw=1.0×10?14）。聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽的化學(xué)式為 。

（5）聯(lián)氨是一種常用的還原劑，向裝有少量AgBr的試管中加入聯(lián)氨溶液，觀察到的現(xiàn)象是

。聯(lián)氨可用于處理高壓鍋爐水中的氧，防止鍋爐被腐蝕。理論上1 kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的O2 kg；與使用Na2SO3處理水中溶解的O2相比，聯(lián)氨的優(yōu)點是

。

解析：（1）聯(lián)氨是由兩種非金屬元素形成的共價化合物，其電子式為 [H N N H] [H H]。根據(jù)氫元素為+1價及化合物中元素化合價代數(shù)和為0知，氮元素為?2價。（2）NaClO是強氧化劑，可將NH3氧化為N2H4，自身被NH3還原為NaCl，該反應(yīng)方程式為NaClO+2NH3 N2H4+NaCl+H2O。（3）根據(jù)蓋斯定律，由2×③-2×②-①=④知，ΔH4=2ΔH3?2ΔH2?ΔH1。聯(lián)氨和N2O4作為火箭推進劑的主要原因為二者反應(yīng)放出大量的熱，產(chǎn)生大量氣體。（4）聯(lián)氨為二元弱堿，其第一步電離方程式為N2H4+H2O[][N2H+5]+OH-，則聯(lián)氨第一步電離反應(yīng)的平衡常數(shù)Kb=K·Kw=8.7×107×1.0×10?14=8.7×10?7。聯(lián)氨為二元弱堿，聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽的化學(xué)式為N2H6（HSO4）2。（5）聯(lián)氨是一種常用的還原劑，AgBr是氧化劑，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成銀和N2。聯(lián)氨可用于處理高壓鍋爐水中的氧，發(fā)生的反應(yīng)方程式為N2H4+O2 N2+2H2O，理論上1 kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的O2的質(zhì)量為[1 kg32 g?mol-1]×32 g·mol-1=1 kg。與使用Na2SO3處理水中溶解的O2相比，聯(lián)氨的優(yōu)點是氧化產(chǎn)物為N2，對環(huán)境無污染，而Na2SO3的氧化產(chǎn)物為Na2SO4，易生成硫酸鹽沉淀，使鍋爐結(jié)垢。

答案：（1） [H N N H] [H H] ?2 （2）NaClO+2NH3 N2H4+NaCl+H2O （3）2ΔH3?2ΔH2?ΔH1

反應(yīng)放出大量的熱，產(chǎn)生大量氣體 （4）8.7×10?7 N2H6（HSO4）2 （5）淡黃色固體逐漸變黑，并有氣泡產(chǎn)生 1 N2H4的用量少，且不產(chǎn)生其他雜質(zhì)（或還原產(chǎn)物為H2O和N2，而Na2SO3產(chǎn)生Na2SO4）