非金屬(As、Si、N、P)及其化合物制備流程探究(含解析)

2020屆高考化學(xué)第二輪專題復(fù)習(xí)課時(shí)提升訓(xùn)練非金屬（As、Si、N、P）及其化合物制備流程探究1、砷(As)及其化合物在生產(chǎn)、醫(yī)療、科技等方面有許多應(yīng)用。(1)中國自古“信口雌黃”“雄黃入藥”之說。雄黃(As4S4)和雌黃(As2S3)都是自然界中常見的砷化物，早期都曾用作繪畫顏料，因都有抗病毒療效也用來入藥。一定條件下，雌黃和雄黃的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。①砷元素有＋2、＋3、＋5等常見價(jià)態(tài)。雌黃和雄黃中S元素的價(jià)態(tài)相同，其價(jià)態(tài)是________。Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_______________________________________。②Ⅱ中，雄黃在空氣中加熱至300℃會(huì)產(chǎn)生兩種物質(zhì)，若4.28gAs4S4反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.28mole－，則a為__________________(填化學(xué)式)，砒霜(As2O3)可用雙氧水將其氧化成H3AsO4而除去，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________。(2)AsH3是一種很強(qiáng)的還原劑，室溫下，0.4molAsH3氣體在空氣中自燃，氧化產(chǎn)物為As2O3固體，放出bkJ熱量，AsH3自燃的熱化學(xué)方程式是________________________________________。(3)將Na3AsO3(aq)＋I(xiàn)2(aq)＋H2O(l)Na2HAsO4(aq)＋NaI(aq)＋HI(aq)設(shè)計(jì)成原電池如圖1所示，放電時(shí)電流強(qiáng)度(I)與時(shí)間關(guān)系如圖2所示。①圖2中表示在該時(shí)刻上述可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的點(diǎn)是________(填字母)。②已知：a點(diǎn)對應(yīng)圖1中電流由C1極經(jīng)外電路流向C2極。則d點(diǎn)對應(yīng)的負(fù)極反應(yīng)式為______________________________。③圖2中，b→c改變的條件可能是______________(填字母)，c→d電流強(qiáng)度變化的原因是______________________________________。A．向左室中加入適量的濃Na3AsO3溶液B．向左室中加入適量的燒堿溶液C．向右室中加入適量的濃KI溶液D．向右室中加入適量的稀硫酸答案：(1)①－24H＋＋2Sn2＋＋2As2S3=2H2S↑＋2Sn4＋＋As4S4②SO2As2O3＋2H2O2＋H2O=2H3AsO4(2)2AsH3(g)＋3O2(g)=As2O3(s)＋3H2O(l)ΔH＝－5bkJ·mol－1(3)①b②AsOeq\o\al(3－,3)－2e－＋H2O=HAsOeq\o\al(2－,4)＋H＋③AB隨著正反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)物濃度下降，反應(yīng)速率下降，單位時(shí)間轉(zhuǎn)移的電子(電量)減少2、如圖所示為各物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系圖，而且各單質(zhì)和化合物組成的元素皆為短周期元素。根據(jù)上述關(guān)系判斷：(1)單質(zhì)A只可能是硅，這是因?yàn)樵诙讨芷趦?nèi)能與NaOH反應(yīng)放出H2和生成化合物的只有Al和Si，而NaAlO2與鹽酸反應(yīng)生成的Al(OH)3會(huì)溶解在過量的鹽酸中不合題意，故A只能是單質(zhì)硅。(2)單質(zhì)B一定是金屬還是非金屬非金屬，這是因?yàn)镾i只有和O2反應(yīng)才能生成能與NaOH溶液反應(yīng)的酸性氧化物SiO2。(3)各化合物的化學(xué)式：甲：SiO2乙：Na2SiO3丙：H2O丁：H4SiO4。答案：(1)硅在短周期內(nèi)能與NaOH反應(yīng)放出H2和生成化合物的只有Al和Si，而NaAlO2與鹽酸反應(yīng)生成的Al(OH)3會(huì)溶解在過量的鹽酸中不合題意，故A只能是單質(zhì)硅(2)非金屬Si只有和O2反應(yīng)才能生成能與NaOH溶液反應(yīng)的酸性氧化物SiO2(3)SiO2Na2SiO3H2OH4SiO4解析：本題的突破口是在框圖中，A單質(zhì)與NaOH溶液反應(yīng)放出H2，只有Al和Si，另一突破口即是化合物丁受熱失去化合物丙后生成化合物甲，故化合物丁為H4SiO4，化合物丙為H2O，化合物甲為SiO2，進(jìn)而可推出B及化合物乙。3、硅及其化合物在自然界廣泛存在并被人類應(yīng)用。(1)氮化硅膜與二氧化硅膜相比較具有表面化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，故氮化硅膜可用于半導(dǎo)體工業(yè)?？梢杂肗H3和SiH4(甲硅烷)在一定條件下反應(yīng)，并在加熱基板上生成氮化硅膜：3SiH4＋4NH3eq\o(=,\s\up7(△))Si3N4＋12H2。以硅化鎂為原料制備甲硅烷的反應(yīng)和工業(yè)流程如下。反應(yīng)原理：4NH4Cl＋Mg2Sieq\o(=,\s\up7(常溫),\s\do5(常壓))4NH3↑＋SiH4↑＋2MgCl2(ΔH＜0)①NH4Cl中的化學(xué)鍵類型有______________________。②上述生產(chǎn)甲硅烷的過程中液氨的作用是____________________。③氨氣是重要的工業(yè)原料，寫出氨氣發(fā)生催化氧化反應(yīng)生成NO的化學(xué)方程式：______________________________，實(shí)驗(yàn)室可利用如圖所示裝置完成該反應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)過程中，除觀察到錐形瓶中產(chǎn)生紅棕色氣體外，還可觀察到有白煙生成，白煙的主要成分是______________。(2)三硅酸鎂(Mg2Si3O8·nH2O)難溶于水，在醫(yī)藥上可作抗酸劑。它除了可以中和胃液中多余的酸之外，生成的H2SiO3還可覆蓋在有潰瘍的胃表面，保護(hù)其不再受刺激。三硅酸鎂與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。將0.184g三硅酸鎂加入到50mL0.1mol·L－1鹽酸中，充分反應(yīng)后，濾去沉淀，用0.1mol·L－1NaOH溶液滴定剩余的鹽酸，消耗NaOH溶液30mL，則Mg2Si3O8·nH2O中的n值為__________。(注：Mg2Si3O8的摩爾質(zhì)量為260g·mol－1；在此條件下Mg2＋不與OH－發(fā)生反應(yīng)。)答案；(1)①極性共價(jià)鍵、離子鍵②吸收熱量，保證反應(yīng)在常溫下進(jìn)行(答“制冷”或“降溫”均可)③4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2ONH4NO3(或硝酸銨)(2)Mg2Si3O8·nH2O＋4HCl=3H2SiO3＋2MgCl2＋(n－1)H2O64、工業(yè)上常用亞硝酸鈉(NaNO2)作媒染劑、漂白劑、鋼材緩蝕劑、金屬熱處理劑。某興趣小組用下列裝置制備NaNO2并探究NO、NO2的某一化學(xué)性質(zhì)。已知：①2NO＋Na2O2=2NaNO2；②NO能被酸性KMnO4氧化成NOeq\o\al(－,3)，MnOeq\o\al(－,4)被還原為Mn2＋。請回答下列問題：(1)裝置A三頸燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________。(2)用上圖中的裝置制備NaNO2，其連接順序?yàn)閍→__________________→h(按氣流方向，用小寫字母表示)，此時(shí)活塞K1、K2如何操作____________________________________。(3)E裝置發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_____________________________。(4)通過查閱資料，NO2或NO可能與溶液中Fe2＋發(fā)生反應(yīng)。某同學(xué)選擇上述裝置并按A→C→E順序連接，E中裝入FeSO4溶液，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究。步驟操作及現(xiàn)象①關(guān)閉K2，打開K1，打開彈簧夾通一段時(shí)間的氮?dú)?，夾緊彈簧夾，開始A中反應(yīng)，一段時(shí)間后，觀察到E中溶液逐漸變?yōu)樯钭厣谕Ｖ笰中反應(yīng)，打開彈簧夾和K2、關(guān)閉K1，持續(xù)通入N2一段時(shí)間③更換新的E裝置，再通一段時(shí)間N2后關(guān)閉彈簧夾，使A中反應(yīng)繼續(xù)，觀察到的現(xiàn)象與步驟①中相同步驟②操作的目的是________________________________；步驟③C瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________；通過實(shí)驗(yàn)可以得出：__________(填“NO2、NO”中的一種或兩種)和溶液中Fe2＋發(fā)生反應(yīng)使溶液呈深棕色。答案：(1)Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(2)d→e→b(或c)→c(或b)→f(或g)→g(或f)關(guān)閉K1，打開K2(3)3MnOeq\o\al(－,4)＋4H＋＋5NO=3Mn2＋＋5NOeq\o\al(－,3)＋2H2O(4)排盡裝置中殘留的NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NONO解析(2)A生成的NO2，根據(jù)已知①可知，生成的NO2先通入C中的水中生成NO，然后干燥除去H2O再與Na2O2反應(yīng)制備NaNO2，最后用酸性KMnO4吸收尾氣NO。在操作時(shí)注意將反應(yīng)裝置中的空氣排盡。(4)根據(jù)②③實(shí)驗(yàn)可知NO和Fe2＋反應(yīng)。5、溴化鋰是一種高效的水汽吸收劑,其一種綠色工業(yè)合成工藝如下(部分操作和條件已略去)。已知:碳酸鋰微溶于水,其水溶液顯堿性。(1)合成過程中發(fā)生的反應(yīng)如下,請寫出反應(yīng)ⅱ的化學(xué)方程式,并將ⅲ補(bǔ)充完整。ⅰ.Br2+H2OHBr+HBrO;ⅱ.____________________________________。ⅲ.3LiBrO+CO(NH2)23LiBr+_________尿素(2)LiBrO3是生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物。①用化學(xué)方程式表示生成該副產(chǎn)物的原因___________________。②為了提高原料的利用率,減少副產(chǎn)物的生成,必須調(diào)控體系的pH在3~5之間,通過合理的加料方法來實(shí)現(xiàn):將碳酸鋰粉末溶解于冷的溴水中至飽和,并一次性加入尿素,然后,直到尿素完全轉(zhuǎn)化。③常用硫脲除去LiBrO3,反應(yīng)的化學(xué)方程式是4LiBrO3+3CS(NH2)2(硫脲)+3H2O4LiBr+3CO(NH2)2+3H2SO4。選用硫脲除雜的優(yōu)點(diǎn)是;缺點(diǎn)是引入新雜質(zhì)且溶液酸性增強(qiáng),為解決該問題需要加入的試劑是____________________________________。答案(1)Li2CO3+2HBr2LiBr+H2O+CO2↑CO2↑+N2↑+2H2O(2)①3Br2+3Li2CO3LiBrO3+5LiBr+3CO2↑②少量多次交替加入Br2和Li2CO3③可將LiBrO3轉(zhuǎn)化為LiBr,并得到可以循環(huán)使用的CO(NH2)2BaCO36、磷化鋁、磷化鋅、磷化鈣與水反應(yīng)產(chǎn)生高毒的PH3氣體(熔點(diǎn)為－132℃，還原性強(qiáng)、易自燃)，可用于糧食熏蒸殺蟲。衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：當(dāng)糧食中磷化物(以PH3計(jì))的含量低于0.05mg·kg－1時(shí)算合格?？捎靡韵路椒y定糧食中殘留的磷化物含量：[操作流程]安裝吸收裝置→PH3的產(chǎn)生與吸收→轉(zhuǎn)移KMnO4吸收溶液→亞硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。[實(shí)驗(yàn)裝置]C中盛100g原糧，D中盛有20.00mL1.12×10－4mol·L－1KMnO4溶液(H2SO4酸化)。請回答下列問題：(1)儀器C的名稱是________；原糧最好先打成粉末，其原因是___________________。(2)磷化鈣與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________；檢查整套裝置氣密性良好的方法是__________________________________________。(3)A中盛裝KMnO4溶液的作用是除去空氣中的還原性氣體；B中盛裝焦性沒食子酸的堿性溶液，其作用是吸收空氣中的O2，防止_______________；通入空氣的作用是_________________。(4)D中PH3被氧化成磷酸，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________。(5)把D中吸收液轉(zhuǎn)移至容量瓶中，加水稀釋至250mL，取25.00mL于錐形瓶中，用5.0×10－5mol·L－1的Na2SO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的KMnO4溶液，消耗Na2SO3標(biāo)準(zhǔn)溶液11.00mL，則該原糧中磷化物(以PH3計(jì))的含量為________mg·kg－1，該原糧質(zhì)量_____