非金屬元素專題

1、非金屬元素【例1】閱讀下面一段化學史短文后，回答有關問題。庫圖氏是法國的一位化學家。1811年的某一天，他偶然發(fā)現(xiàn)海藻灰與濃硫酸作用后，放出一股美麗的紫色氣體。這種氣體冷凝后不形成液體，而變成暗黑色的帶有金屬光澤的晶體。他發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)與氧、碳都不易反應，但卻能和氫、磷等非金屬及鈉、鎂等金屬反應。后來戴維等人研究了這種物質(zhì)，確定它是一種新的元素?；卮穑?1)寫出這種新元素的名稱。(2)寫出海藻灰與濃硫酸作用得到該元素的單質(zhì)的化學方程式。解析：海藻灰中含有碘化物如KI、NaI等；跟濃硫酸反應能生成HI，HI進而被濃硫酸氧化為I2。答案：(1)碘(2)H2SO4(濃)+KI=KHSO4+HI=H2S

2、O4(濃)+NaI=NaHSO4+HI2HI+H2SO4(濃) I2+2H2O+SO2【例2】碳的穩(wěn)定的氧化物除CO、CO2外，還有C3O2、C4O3、C5O2、C12O9等。其中C3O2是一種在常溫下有惡臭的氣體，其分子中的每個原子都滿足最外層8電子結構，試回答下列問題。(1)C3O2的結構為_。(2)在上述低氧氧化物中與C3O2的結構式相似的物質(zhì)還有_。(3)C3O2能否與O2發(fā)生化學反應_(填“能”或“不能”)，如果能發(fā)生化學反應，請寫出反應的方程式_。(4)已知C3O2能與水發(fā)生反應：C3O2+2H2O HOOCCH2COOH，該反應的類型為_反應(填“加成”“取代”或“消去”)。(5

3、)已知C3O2也能與NH3、HCl反應，試寫出反應的化學方程式：_。解析：本題為新情景試題，主要考查知識的遷移和靈活應用的能力。解題的關鍵是：抓住每個原子都滿足最外層8電子結構，結合碳和氧的原子結構中的最外層電子數(shù)為4和6，推導出只有形成雙鍵才能滿足題意。答案：(1) (2)C5O2(3)能 C3O2+2O2=3CO2(4)加成(5) +2NH3 ；+2HCl 明星分子：CO2類比，觸類旁通【例3】（1）氰化鉀、氰化氫的制備反應式為：K2CO3C2NH32KCN3H2O；H+276kJmol CONH3HCNH2O；H46kJmol （1）氰離子為負一價（CN-），其中碳氮元素的化合價分別為_

4、。 以上兩個反應是否均為氧化還原反應？（2）制備純凈無水HCN（沸點299K）的另一種方法是 ：混合磨細的KCN和KHS粉末適度加熱試寫出這個反應式。為什么要磨細和用粉末？為什么要強調(diào)適度加熱？ 解析：據(jù)共價鍵理論，一般當碳同非金屬性比它強的元素結合時，碳顯正價，氮為負價，為-3價，所以（CN-）中碳為+2價，氮為-3價。故為氧化還原反應，為非氧化 還原反應。第二種方法制備HCN是固體與固體之間的反應，故磨細和用粉末的目的是增大表面積，加快反應速率，據(jù)題意知，第二種方法制備HCN如溫度太低，反應速率較小，溫度太高，則酸式鹽易分解發(fā)生副反應：2KHSK2SH2S。該反應的化學方程式為KCNKHS

5、HCNK2S。練習1.關于非金屬元素N、O、C、P的敘述中正確的是A.它們形成的固態(tài)單質(zhì)只能是分子晶體B.生成的氫化物分子間均可形成氫鍵C.原子半徑大小比較為PCNOD.每種元素僅生成一種氧化物解析：N2、O2、O3、P4為分子晶體，而金剛石為原子晶體，故A不正確；在形成的氣態(tài)氫化物中，NH3、H2O可形成氫鍵而CH4、PH3不能形成氫鍵，B不正確；C、N、O三種元素為同周期，從左到右原子半徑逐漸減小，即：CNO，而P在C、N、O三元素的下一周期，N、P同主族，由于同主族相鄰周期間的半徑變化大于同周期相鄰主族的半徑變化，故C正確；N、C、P有多種價態(tài)，故可形成多種氧化物，D不正確。答案：C2.

6、香煙煙霧中含有CO、CO2、SO2、H2O等氣體，用A.無水硫酸銅、B.澄清石灰水、C.紅熱氧化銅、D.生石灰、E.酸性品紅溶液等可將其一一檢出，檢出的正確順序是A.混合氣AEBADCB.混合氣CDEEAC.混合氣AEEBDCD.混合氣BEADC解析：檢驗水蒸氣時必須放在氣體通過液體之前，排除B、D。由于CO2、SO2皆可使澄清石灰水變渾濁，故要檢驗CO2，必先檢驗并除盡SO2。因A中只檢驗了SO2氣體，并沒有檢驗SO2是否除凈就檢驗CO2，所以A不正確。答案：C3. X(鹽)和Y(酸)反應，可放出有氣味的氣體Z；Z跟NaOH反應又得到X(鹽)；Z氧化的最終產(chǎn)物為W氣，W氣溶于水又得到Y(酸)

7、。則 X(鹽)和Y(酸)是 ANa2S和稀硫酸 BNa2SO3和鹽酸 CNa2S和鹽酸 DNa2CO3和稀硫酸4國外有人用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松，與此同時再用射頻電火花噴射N2，此時碳氮原子結合成碳氮化合物薄膜。據(jù)稱，這種化合物可能比金剛石更堅硬，其原因可能是 A碳、氮原子構成大分子 B碳氮鍵比金剛石中的碳碳鍵更短C氮原子最外層電子數(shù)比碳原子最外層電子數(shù)多 D碳、氮的單質(zhì)化學性質(zhì)均不活潑5.用來制作變色眼鏡的玻璃片在日光下顏色能變深，是因為在玻璃中加入適量的A.硝酸銀晶體和氧化銀B.鹵化銀晶體和氧化鋁C.硝酸銀晶體和三氧化二鉻D.鹵化銀晶體和氧化銅解析：變色玻璃是把鹵化銀與微量的

8、CuO密封到玻璃中，當太陽光或紫外線照射時，鹵化銀會分解產(chǎn)生銀原子，銀原子能吸收可見光，玻璃變暗。當放在暗處，在CuO的催化下，Ag原子與鹵原子結合，又生成AgX，故答案為D。答案：D6.F2是氧化性最強的非金屬單質(zhì)，在加熱的條件下，物質(zhì)的量相同的F2(氣體)跟燒堿完全反應，生成NaF、H2O和另一種氣體，該氣體是下列中的A.H2B.HFC.OF2D.O2解析：根據(jù)題意，反應過程中F2與NaOH的物質(zhì)的量之比為11，且已知反應中有產(chǎn)物NaF、H2O。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，可以寫出反應的化學方程式為2F2+2NaOH=2NaF+2H2O+OF2，本題正確選項為C。答案：C7.重慶市天原化工廠今年4月

9、16日發(fā)生特大氯氣泄漏和三氯化氮爆炸事故，造成多人死亡和失蹤。已知三氯化氮分子結構與氨相似，下列有關說法不正確的是A.消除儲氣罐上空泄漏出的高濃度氯氣，可噴灑堿液B.發(fā)生氯氣泄漏時，附近人員可用浸有碳酸鈉溶液的毛巾捂住鼻孔進行自我保護C.氯氣能腐蝕金屬及非金屬材料，這種腐蝕主要屬于電化學腐蝕D.三氯化氮分子是極性分子解析：氯氣是活潑的非金屬單質(zhì)，可與堿液、Na2CO3等發(fā)生反應Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O，2Cl2+Na2CO3+H2O=2NaCl+CO2+2HClO，從而降低或消除了Cl2的毒性，所以A、B正確。Cl2與金屬或非金屬的反應是化學腐蝕而不是電化學腐蝕。NCl3的結構與N

10、H3相似，應為三角錐型的空間構型，為極性分子，D正確。答案：C8.在防止禽流感疫情時，防疫部門使用了大量含氯類消毒劑，其中的氯胺是一種長效緩釋含氯消毒劑，有強氧化性，其殺菌能力是一般含氯消毒劑的4 5倍。下列有關氯胺(NH2Cl)的說法一定不正確的是A.氯胺水解產(chǎn)物最初為NH2OH(羥胺)和HClB.氯胺一定條件下可與乙烯加成得H2NCH2CH2ClC.氯胺的消毒原理與漂白粉相似D.氯胺的電子式為解析：由于NH2Cl有強氧化性，所以氯胺的水解可看作NH2Cl+HOH互相交換形成NH3和ClOH，將ClOH改寫為HClO，A選項不正確。顯然NH2Cl的消毒原理與漂白粉相似，C選項正確。根據(jù)“ ”

11、的加成原理可知，在一定條件下由NH2Cl 形成的NH2和Cl可分別與乙烯分子中的兩個不飽和碳原子相連得到H2NCH2CH2Cl，B選項正確。由物質(zhì)電子式的書寫規(guī)則可知D選項正確。答案：A9.多硫化鈉Na2Sx(x2)在結構上與Na2O2、FeS2、CaC2等有相似之處。Na2Sx在堿性溶液中可被NaClO氧化為Na2SO4，而NaClO被還原為NaCl，反應中Na2Sx與NaClO的物質(zhì)的量之比為116，則x的值是A.2 B.3C.4D.5解析：在所給物質(zhì)的變化中，硫元素由價升高到+6價，氯元素由+1價降低到1價，根據(jù)氧化還原反應中電子得失數(shù)目相等，有16()x=161(1)，解得x=5。答案

12、：D10.將3.20 g銅跟50.0 mL 10.0 mol L1的HNO3溶液充分反應，還原產(chǎn)物為NO和NO2。若反應后溶液中有x mol H+，則此時溶液中含NO的物質(zhì)的量為A. molB.(x+0.1)molC.2x molD.0.1x mol解析：因n(Cu)= 0.05 mol，n(HNO3)=5010L10 molL=0.05 mol，由反應Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O及3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O可知HNO3過量，則c(H+) c(OH)；又根據(jù)反應后的溶液中正負電荷守恒，有2n(Cu2+)+n(H+)=n(NO)

13、+n(OH)，由于c(H+) c(OH)，所以，n(NO)=2n(Cu2+)+n(H+)=20.05 mol+x mol=(x+0.1)mol。答案：B11.在PCl3中加蒸餾水，微熱，PCl3完全水解，產(chǎn)物之一是亞磷酸(H3PO3)，其結構式為 。已知：H3PO3跟NaOH反應只能生成Na2HPO3和NaH2PO3兩種鹽；盛H3PO3的試管中加AgNO3溶液有黑色沉淀Ag生成，試管口有紅棕色氣體出現(xiàn)。則下列有關敘述正確的是A.PCl3的水解反應為氧化還原反應B.亞磷酸為三元酸C.Na2HPO3和NaH2PO3均為酸式鹽D.亞磷酸為二元酸，且具有強還原性解析：PCl3水解的實質(zhì)是其組成粒子與H

14、2O中的H+或OH相互交換，為非氧化還原反應，A不正確；由H3PO3只能生成兩種鹽可知，H3PO3為二元酸，B不正確；結合H3PO3的結構和已知可推知Na2HPO3為正鹽，NaH2PO3為酸式鹽，C不正確；由可知H3PO3可與AgNO3發(fā)生反應：H3PO3+AgNO3=Ag+NO2+H3PO4，H3PO3作還原劑，D選項正確。答案：D12.最近有人用一種稱為“超酸”的化合物H(CB11H6Cl6)和C60反應，使C60獲得一個質(zhì)子，得到一種新型離子化合物HC60CB11H6Cl6。這個反應看起來很陌生，但反應類型上卻可以跟下列一個化學反應相似，你認為該反應是 A.Mg+2HCl=MgCl2+H

15、2B.NaOH+HCl=NaCl+H2OC.NH3+HCl=NH4ClD.H2O+CH3COOH H3O+CH3COO解析：由題給信息，可知H(CB11H6Cl6)和C60發(fā)生如下反應：H(CB11H6Cl6)+C60=HC60CB11H6Cl6，從形式上可以看出這是由兩種分子生成一種離子化合物的反應，與NH3+HCl=NH4Cl的反應相似。答案：C13.Ca(ClO)22CaCl2Ca(OH)22H2O具有漂白作用。(1)漂白衣料時常采用如下操作：將待漂白的衣物浸泡在漂白粉的溶液中，取出后露置在空氣中。將衣物置于極稀的鹽酸中漂洗。最后將衣物置于Na2S2O3溶液中浸洗，取出晾干完成漂白作用。

16、寫出上述過程中涉及的化學反應方程式。(2)在廚房里若用漂白粉消毒餐具時，如果要求在短時間內(nèi)其消毒效果最好，可加入少量的A.食鹽 B.食醋C.純堿 D.小蘇打解析：(1)本題屬理論聯(lián)系實際題。解決此題必須清楚：Ca(ClO)22CaCl2Ca(OH)22H2O在溶液中的電離，相當于Ca(ClO)2、CaCl2和Ca(OH)2三種化合物的電離；漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2；漂白粉的漂白原理：只有次氯酸鈣轉(zhuǎn)化成次氯酸時，漂白粉才能產(chǎn)生真正的漂白作用；工業(yè)上常用Na2S2O3溶液消除鹵素。(2)次氯酸鈣遇酸能較快地轉(zhuǎn)化成次氯酸，從而加速漂白作用，食醋中含有醋酸。答案：(1)中Ca(ClO)2+C

17、O2+H2O=CaCO3+2HClO和2HClO 2HCl+O2中稀鹽酸主要是除去衣物上粘附的碳酸鈣， CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2(2)B14. BGO是我國研制的一種閃爍晶體材料，曾用于諾貝爾獎獲得者丁肇中的著名實驗，它是鍺酸鉍的簡稱，若知：在BGO中，鍺處于其最高價態(tài)。在BGO中，鉍的價態(tài)與鉍跟氯形成某種共價氯化物時所呈的價態(tài)相同，在此氯化物中鉍具有最外層8個電子穩(wěn)定結構。BGO可看成是由鍺和鉍兩種元素的氧化物所形成的復雜氧化物，且在BGO晶體的化學式中，這兩種氧化物所含氧的總質(zhì)量相同。請?zhí)羁眨海?）鍺和鉍的元素符號分別是_、_。（2）BGO晶體的化學式是_。（3）B

18、GO晶體所含鉍氧化物的化學式是_。分析：Ge：第主族元素，最高正價+4；最高價氧化物GeO2。Bi：第主族元素，最外層5個電子滿足8電子穩(wěn)定結構應形成共價鍵數(shù)目：8-5=3BiCl3在BGO中鉍為+3價氧化物Bi2O3。設BGO化學式為mGeO2nBi2O3有：2m=3n mn=32m=3 n=2BGO化學式為3GeO22Bi2O3（或Bi4（GeO4）3）答案：略。位置最外層電子數(shù)成鍵情況實際價態(tài)化學式 即：位置結構性質(zhì)15. 某元素X的氧化物很多，其中常見的有A、B兩種。(1)A為黃綠色氣體，其中X元素在化合物中化合價為+4價，氧含量為47.41%，可用于漂白木漿和水處理，A在液態(tài)和濃縮的

19、氣態(tài)時具有爆炸性，該氣體為_。(2)B為黃棕色氣體，氧含量為18.39%，當加熱或遇電火花時會發(fā)生爆炸，該氣體為_。(3)你認為這兩種氣體是否可以在防SARS中作為消毒劑？_。A.都可以B.都不可以C.只有氣體A可以D.只有氣體B可以(4)寫出氣體A與NaOH反應生成兩種含氧酸鹽(兩種含氧酸鹽中含X的化合價分別為+3價和+5價)的化學方程式：_。由于工業(yè)上大量使用的A具有爆炸性，A適宜存放在_(填“酸”或“堿”)性溶液中。(5)用SO2還原X的+5價的含氧酸鹽，可制A，寫出該反應的離子方程式：_。解析：(1)根據(jù)題意設A氣體的化學式為XO2，X的相對原子質(zhì)量為M，則100%=47.44%，M=

20、35.5，X為氯元素，A的化學式為ClO2。(2)設B氣體的化學式為Cl2Om，根據(jù)題意有：100%=18.41%，m=1，B氣體為Cl2O。(3)由(1)(2)計算的結果可知，A、B中的氯元素的價態(tài)分別為+4和+1價，A、B都是強氧化劑，故它們都可以作為防SARS的消毒劑。(4)由題意可知該反應的反應物為ClO2和NaOH，產(chǎn)物為NaClO2、NaClO3和H2O，根據(jù)化合價升降法配平得：2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O。顯然要保存ClO2，應使其存放于堿性環(huán)境中。(5)由題意知NaClO3中化合價由+5價降為ClO2中+4價，則SO2中硫元素必然化合價升高生成SO

21、2，離子方程式為：SO2+2ClO=2ClO2+ SO2。答案：(1)ClO2 (2)Cl2O (3)A(4)2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O 堿(5)SO2+2 ClO=2ClO2+ SO16.在氮的化合物中，有一類鹽叫亞硝酸鹽，如亞硝酸鈉(NaNO2)等。它們廣泛用于印染、漂白等行業(yè)，在建筑行業(yè)用作防凍劑，在食品工業(yè)作防腐劑和增色劑。它是一種潛在的致癌物質(zhì)，過量或長期食用會對人產(chǎn)生危害。由于亞硝酸鈉有咸味，外觀與NaCl相似，曾多次發(fā)生過被誤當食鹽食用的事件。經(jīng)過查閱有關資料，我們了解到以下相關信息：HNO2是一種弱酸，且不穩(wěn)定，易分解生成NO和NO2；它能被常見

22、的強氧化劑氧化；在酸性溶液中它也是一種氧化劑，如能把I氧化成I2。AgNO2是一種難溶于水易溶于酸的化合物。試回答下列問題：(1)人體正常的血紅蛋白中應含F(xiàn)e2+。若誤食亞硝酸鹽(如NaNO2)，則導致血紅蛋白中Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+而中毒，服用維生素C可解毒。下列敘述不正確的是_。A.亞硝酸鹽是還原劑B.維生素C是還原劑C.維生素C將Fe3+還原為Fe2+D.亞硝酸鹽被還原(2)下列方法中，不能用來區(qū)別NaNO2和NaCl的是_。A.測定這兩種溶液的pHB.用AgNO3和HNO3兩種試劑來區(qū)別C.在酸性條件下加入KI淀粉試液來區(qū)別D.分別在這兩種溶液中滴加甲基橙(3)某同學把新制氯水加到Na

23、NO2溶液中觀察到氯水褪色，請寫出此反應的離子方程式_。(4)為了測定某樣品中NaNO2的含量，可以使用標準KMnO4溶液進行滴定，試回答：KMnO4溶液在滴定過程中作_(填“氧化劑”或“還原劑”)，該滴定過程_(填“要”或“不要”)另加指示劑。若在接近終點時，用少量蒸餾水將錐形瓶沖洗一下，再繼續(xù)滴定至終點，則所測結果_(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。若滴定終點讀數(shù)時目光俯視，則所得結果_(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。(5)已知HNO2的酸性比醋酸略強，某同學在家中欲進行鑒別NaCl與NaNO2的實驗，但他家中只有濃醋酸，請問該實驗能否成功？說明理由。解析：(1)Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3

24、+，化合價升高，F(xiàn)e2+作還原劑，所以亞硝酸鹽作氧化劑被還原；維生素C又可將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+而解毒，則維生素C作還原劑，故本題答案為A。(2)HNO2為弱酸，故NaNO2水解呈堿性，而NaCl溶液呈中性，故可用pH試紙檢驗酸堿性來區(qū)別。雖然AgNO2和AgCl都難溶于水，但AgNO2溶于酸而AgCl不溶于酸，故可用AgNO3和HNO3來區(qū)別NaNO2和NaCl；HNO3在酸性環(huán)境中，能把I-氧化為I2，可使淀粉呈藍色，故C選項正確；由于甲基橙的變色范圍為3.1 4.4，而兩種溶液的pH皆大于4.4，故無法將它們區(qū)別開。(3)根據(jù)題意，氯水將NO氧化成為NO，自身被還原成為Cl，故有：Cl

25、2+H2O+NO=NO+2H+2Cl。(4)由于KMnO4在氧化NO的過程中被還原為無色的Mn2+，KMnO4過量時溶液呈紫紅色，故不需另加指示劑；用蒸餾水沖洗錐形瓶并不影響溶質(zhì)的物質(zhì)的量，故無影響。俯視會造成讀數(shù)偏小，所得結果亦偏小。(5)由于NaNO2+CH3COOH=HNO2+CH3COONa 2HNO2=H2O+NO+NO2 式的發(fā)生使向正反應方向移動，故CH3COOH加到NaNO2中呈紅棕色，而NaCl無此現(xiàn)象。答案：(1)A (2)D(3)Cl2+H2O+NO=NO+2H+2Cl(4)氧化劑 不要 無影響 偏小(5)能成功 因為NaNO2+CH3COOH HNO2+CH3COONa 2HNO2=H2O+NO+NO2 式的發(fā)生使式向正反應方向移動，醋酸加到NaNO2中出現(xiàn)紅棕色氣體；而NaCl無此現(xiàn)象。17. 由短周期元素形成的四種常見的非金屬單質(zhì)A、B、C、D。在室溫下，它們之中有三種氣體，一種固體。在這些單質(zhì)中，B的式量最小，C次之。這些單質(zhì)和甲、乙、丙、X、Y五種化合物之間存在如下關系：（1）寫出化合物乙的化學式_。（2）上述圖示的化學反應共有_種基本反應類型，其中化合反應有_個。（3）上述四種單質(zhì)中存在同素異形體的元素是（寫元素符號）_。分析：由題目給定條件和前面知識知，除稀有氣體外，非金屬單質(zhì)只有5種在常溫下是氣態(tài)。故三種氣體應是H2、