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第11講　非金屬及其化合物 [限時50分鐘，滿分70分] 一、選擇題(包括7個小題，每小題5分，共35分) 1．(2016遼寧師大附中模擬)為建設(shè)“藍天常在、青山常在、綠水常在”的美麗中國，2015年4月16日國務(wù)院頒布了《水污染防治行動計劃》。下列做法不利于該目標實現(xiàn)的是 A．推廣使用無磷洗滌劑 B．用O3替代Cl2作飲用水消毒劑 C．用工業(yè)污水直接灌溉農(nóng)田 D．含Cr3＋的廢水用適量石灰處理后排放 解析　A、磷元素可以造成水體富營養(yǎng)化，所以推廣無磷洗滌劑可以減少水污染，正確；B、臭氧作氧化劑，產(chǎn)物是水，沒有污染，正確；C、工業(yè)污水含有很多有害物質(zhì)，可以造成水污染，選C；D、鉻離子和石灰水反應(yīng)生成氫氧化鉻沉淀，然后可以排放，正確。 答案　C 2．(2016海南高考)下列敘述錯誤的是 A．氦氣可用于填充飛艇 B．氯化鐵可用于硬水的軟化 C．石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅 D．聚四氟乙烯可用于廚具表面涂層 解析　A．氦氣性質(zhì)穩(wěn)定，故可用于填充飛艇，正確；B.硬水的軟化指的是除去水中的Ca2＋、Mg2＋，加入氯化鐵只能水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體吸附懸浮物，用于水的凈化，錯誤；C.石英砂為SiO2，可用碳還原得到粗硅，經(jīng)提純得單晶硅，正確；D.聚四氟乙烯具有抗酸抗堿、抗各種有機溶劑的特點，幾乎不溶于所有的溶劑，故一般用于不粘鍋的涂層，正確。 答案　B 3．向某含有SO、SiO、CO、Br－、Na＋的溶液中緩慢通入Cl2直至過量，下列對該反應(yīng)過程的判斷錯誤的是 A．整個過程共發(fā)生2個氧化還原反應(yīng) B．所有陰離子的濃度都發(fā)生了變化 C．溶液的顏色發(fā)生了變化 D．反應(yīng)過程中既有氣體產(chǎn)生，也有沉淀產(chǎn)生 解析　向某含有SO、SiO、CO、Br－、Na＋的溶液中緩慢通入Cl2直至過量，發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋H2OHCl＋HClO，Cl2＋H2O＋SO===2H＋＋2Cl－＋SO，Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2,2H＋＋CO===H2O＋CO2↑，2H＋＋SiO===H2SiO3↓。A.綜上所述可知在溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)有Cl2＋H2OHCl＋HClO，Cl2＋H2O＋SO===2H＋＋2Cl－＋SO，Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2共3個，錯誤；B.溶液中所有陰離子的濃度都發(fā)生了變化，正確；C.原來溶液為無色，反應(yīng)后產(chǎn)生的Br2，使溶液變?yōu)槌赛S色，溶液的顏色發(fā)生了變化，正確；D.反應(yīng)過程中既有氣體CO2產(chǎn)生，也有H2SiO3沉淀產(chǎn)生，正確。 答案　A 4．(2016重慶模擬)下列各項敘述I、Ⅱ都正確且二者的原理最相似的是 敘述I 敘述Ⅱ A FeS難溶于水，卻溶于稀硝酸 CaCO3難溶于稀硫酸，卻溶于醋酸 B 濃硝酸要密封保存陰涼處 漂白粉要密封保存在陰涼處 C 鹽酸與鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵 少量氯氣與鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵 D 濃氨水滴入固體NaOH制NH3 濃鹽酸滴入濃硫酸制HCl 解析　 A．FeS與稀硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，醋酸與碳酸鈣發(fā)生復分解反應(yīng)，A錯誤；B.濃硝酸易揮發(fā)、易分解，漂白粉易與空氣中的CO2反應(yīng)，B錯誤；C.氯氣與鐵反應(yīng)生成氯化鐵，C錯誤；D.NaOH固體溶于水放出大量的熱，導致氨氣的溶解度降低生成氨氣，濃硫酸溶于水放出大量的熱，導致HCl的溶解度降低，生成HCl氣體，D正確；答案選D。 答案　D 5．(2016上海高考)向新制氯水中加入少量下列物質(zhì)，能增強溶液漂白能力的是 A．碳酸鈣粉末　　　　　　 B．稀硫酸 C．氯化鈣溶液 D．二氧化硫水溶液 解析　在氯水中存在反應(yīng)：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，若反應(yīng)使溶液中c(HClO)增大，則溶液的漂白性會增強。A項，由于酸性HCl>H2CO3>HClO，所以向溶液中加入碳酸鈣粉末，會發(fā)生反應(yīng)：2HCl＋CaCO3===CaCl2＋H2O＋CO2↑，使化學平衡正向移動，導致c(HClO)增大，溶液的漂白性會增強，正確；B項，若加入稀硫酸，使溶液中c(H＋)增大，平衡逆向移動，溶液的漂白性減弱，錯誤；C項，加入氯化鈣溶液，不能發(fā)生反應(yīng)，但對氯水起稀釋作用，使溶液的漂白性減弱，錯誤；D項，加入二氧化硫的水溶液，SO2與Cl2反應(yīng)，平衡左移，c(HClO)減小，溶液的漂白性減弱，錯誤。 答案　A 6．(2016武漢模擬)實驗室中某些氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如圖所示(省略夾持和凈化裝置)。僅用此裝置和表中提供的物質(zhì)完成相關(guān)實驗，最合理的選項是 選項 a中的物質(zhì) b中的物質(zhì) c中收集的氣體 d中的物質(zhì) A 濃氨水 CaO NH3 H2O B 濃硫酸 Na2SO3 SO2 NaOH溶液 C 稀硝酸 Cu NO2 H2O D 濃鹽酸 MnO2 Cl2 NaOH溶液 解析　 NH3的密度比空氣的小，不能用向上排空氣法收集NH3，A錯誤；SO2可通過Na2SO3固體與濃硫酸在常溫下反應(yīng)制取，且能用向上排空氣法收集，能用NaOH溶液進行尾氣吸收，B正確；銅與稀硝酸反應(yīng)生成物為NO，且在c中無法收集到純凈的NO2，且不能用水吸收尾氣，C錯誤；用濃鹽酸和MnO2反應(yīng)制取Cl2需要加熱，D錯誤。 答案　B 7．(2016浙江高考)為落實“五水共治”，某工廠擬綜合處理含NH廢水和工業(yè)廢氣(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考慮其他成分)，設(shè)計了如下流程： 下列說法不正確的是 A．固體1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3 B．X可以是空氣，且需過量 C．捕獲劑所捕獲的氣體主要是CO D．處理含NH廢水時，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NH＋NO===N2↑＋2H2O 解析　工業(yè)廢氣中的CO2、SO2與石灰乳反應(yīng)生成難溶的CaCO3和CaSO3，石灰乳微溶于水，A項正確；氣體1中含有NO、CO和N2，若用過量空氣，則NO被全部氧化為NO2，NO2與NaOH反應(yīng)生成NaNO3和NaNO2，與流程圖中NaNO2不符，故通入的空氣不能過量，NO2與NO氣體按照1∶1混合與NaOH完全反應(yīng)生成NaNO2，B項錯誤；氣體2中含有N2和CO，N2無毒，故捕獲劑捕獲的氣體主要為CO，C項正確；NaNO2具有氧化性，NH具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成無污染的N2，D項正確。 答案　B 二、非選擇題(包括4個小題，共35分) 8．(8分)(1)砷(As)與其化合物被廣泛應(yīng)用在除草劑、殺蟲劑以及含砷藥物中?；卮鹣铝袉栴}： ①砷是氮的同族元素，且比氮多2個電子層，砷在元素周期表中的位置：________；AsH3的熱穩(wěn)定性比NH3的熱穩(wěn)定性________(填“強”或“弱”)。 ②As2O3俗稱砒霜，As2O3是兩性偏酸性氧化物，是亞砷酸(H3AsO3)的酸酐，易溶于堿生成亞砷酸鹽，寫出As2O3與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式_____________________________________________________________________。 ③As2S3和HNO3反應(yīng)如下：As2S3＋10H＋＋10NO===2H3AsO4＋3S＋10NO2↑＋2H2O，將該反應(yīng)設(shè)計成原電池，則NO2應(yīng)該在________(填“正極”或“負極”)附近逸出，該極的電極反應(yīng)式為_______________________________。 (2) 綜合利用CO2對環(huán)境保護及能源開發(fā)意義重大。Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果尋找吸收CO2的其他物質(zhì)，下列建議合理的是________。 a．可在堿性氧化物中尋找 b．可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找 c．可在具有強氧化性的物質(zhì)中尋找 解析　(1)①氮元素在周期表中第二周期，第ⅤA族，砷比氮多2個電子層，在第四周期第ⅤA族 ；砷的非金屬性比氮弱，所以簡單氫化物的穩(wěn)定性比氨氣弱。②As2O3有兩性，性質(zhì)與氧化鋁相似，所以和氫氧化鈉反應(yīng)生成鹽和水，離子方程式為：As2O3＋6OH－===2AsO＋3H2O。③生成二氧化氮化合價降低，在正極逸出。硝酸根得到電子生成二氧化氮和水，電極反應(yīng)為：NO＋e－＋2H＋===NO2↑＋H2O。 (2)二氧化碳是酸性氧化物，可以與堿或堿性氧化物反應(yīng)，所以選ab。 答案　(1)① 第四周期第ⅤA族　弱 ② As2O3＋6OH－===2AsO＋3H2O ③正極　NO＋e－＋2H＋===NO2↑＋ H2O (2)ab 9．(9分)(2016皖南模擬)SO2是大氣主要污染物之一，為探究SO2氣體的還原性，某實驗小組的同學利用如圖1所示裝置進行實驗。 圖1 圖2 (1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)裝置C的作用是________________________________________________。 (3)在上述裝置中通入過量的SO2，為了驗證A中SO2與Fe3＋發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，取A中的溶液少量，分成兩份，并設(shè)計了如下實驗方案： 方案①：向第一份溶液中加入少量酸性KMnO4溶液，發(fā)現(xiàn)紫紅色褪去； 方案②：向第二份溶液中加入少量KSCN溶液，發(fā)現(xiàn)不變紅，再加入少量新制的氯水，溶液變紅。 上述方案中不合理的是________，原因是______________________________。 (4)能表明I－的還原性弱于SO2的現(xiàn)象是_______________________________。 (5)該小組同學設(shè)計實驗?zāi)M測定硫酸工業(yè)生產(chǎn)排放的尾氣中SO2的體積分數(shù)(假設(shè)其他氣體均難溶于水且不反應(yīng))，選用了如圖2所示的簡易實驗裝置。 ①若混合氣體的流向按從左向右時，裝置組裝連接的順序合理的是：混合氣體→____________________________(填寫a、b等儀器接口字母)。 ②你認為下列試劑中，可以用來代替試管中碘的淀粉溶液的是________(填標號)。 A．酸性KMnO4溶液 B．NaOH溶液 C．溴水 D．氨水 ③若碘溶液的濃度為0.05 molL－1、體積為30 mL，與SO2氣體恰好完全反應(yīng)時，量筒內(nèi)水的體積為386.4 mL(已折算為標準狀況下的體積)，則SO2的體積分數(shù)為________。 解析　(1)裝置A中二氧化硫與鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸根離子和亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為SO2＋2H2O＋2Fe3＋===2Fe2＋＋SO＋4H＋。 (2)二氧化硫有毒，會污染空氣，所以要有尾氣吸收裝置，所以裝置C的作用是吸收未反應(yīng)的二氧化硫，防止污染空氣。 (3)過量的二氧化硫能溶于水，也能使高錳酸鉀褪色，所以方案①不合理。 (4)碘能與二氧化硫反應(yīng)生成碘離子和硫酸根離子，則裝置B中藍色褪色，據(jù)此可判斷I－的還原性弱于SO2。 (5)①原料氣通過碘的淀粉溶液，碘能氧化H2SO3，生成H2SO4 ，吸收二氧化硫氣體。通過裝置①③排水量氣測定剩余氣體體積，連接裝置接口順序為c→d→b→a→e。 ②二氧化硫具有還原性，可以利用高錳酸鉀溶液吸收，且現(xiàn)象明顯，氫氧化鈉雖能吸收二氧化硫，但無明顯現(xiàn)象，溴水可以吸收二氧化硫棕紅色褪去，現(xiàn)象明顯，氨水可以吸收二氧化硫，但實驗無明顯現(xiàn)象。 ③寫出方程式I2＋SO2＋2H2O===2I－＋SO＋4H＋由已知條件知n(SO2)=n(I2)=0.05 molL－10.03 L=0.001 5 mol，即33.6 mL，所以工業(yè)原料氣總體積為386.4 mL＋22.4 mL=408.8 mL，其中SO2的體積分數(shù)為100%=8%。 答案　(1)SO2＋2H2O＋2Fe3＋===2Fe2＋＋SO＋4H＋ (2)吸收未反應(yīng)的二氧化硫，防止污染空氣 (3)方案①　過量的二氧化硫能溶于水，也能使高錳酸鉀褪色 (4)B中藍色褪色　(5)①c→d→b→a→e?、贏、C　③8% 10．(9分)碘是生命體中的必需元素，請根據(jù)如下有關(guān)碘及其化合物的性質(zhì)，回答下列問題： (1)實驗室中制取少量碘可采用如下方法： KI＋CuSO4―→CuI↓＋K2SO4＋I2。 此反應(yīng)生成1 mol I2時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是________mol。 工業(yè)生產(chǎn)中，可用智利硝石(含有NaIO3)為原料，與NaHSO3溶液反應(yīng)后生成碘，寫出此反應(yīng)的離子方程式：____________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)單質(zhì)碘與氟氣反應(yīng)可制得IF5，實驗表明液態(tài)IF5具有一定的導電性，研究人員發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因在于IF5的自偶電離(如：2H2OH3O＋＋OH－)，電離生成的＋1價陽離子為________，－1價陰離子為________。 (3)將單質(zhì)碘與鋁屑置于管式電爐中，隔絕空氣加熱至500 ℃得到棕色片狀固體(AlI3)，此固體溶于Na2CO3溶液可產(chǎn)生白色沉淀和氣體。請寫出AlI3和Na2CO3溶液反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________。 (4)設(shè)計以下實驗方案判斷加碘食鹽中碘的存在形式為I－、IO，或兩者同時存在。請對以下試驗方案進行預(yù)測和分析。 首先取試樣加水溶解，分成三份試樣： ①第一份試樣加酸酸化，如果加淀粉溶液后試樣溶液變藍，說明試樣中同時存在I－和IO，該過程反應(yīng)的離子方程式為________________________________。 ②第二份試樣酸化后，加入淀粉溶液無變化，再加________溶液，溶液變藍，說明試樣中存在I－。 ③第三份試樣酸化后，如果直接使________試紙變藍，說明試樣存在IO離子。 解析　(1) 反應(yīng)生成1 mol I2時轉(zhuǎn)移電子1 mol2=2 mol。NaIO3與NaHSO3溶液反應(yīng)后生成碘的離子方程式為：2IO＋ 5HSO===3H＋＋ 5SO ＋I2＋H2O 。 (2)由2H2OH3O＋＋OH－可推知，2IF5IF＋IF 。 (3) AlI3和Na2CO3溶液發(fā)生相互促進水解反應(yīng)：2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑。 (4)①碘單質(zhì)遇淀粉溶液變藍，第一份試樣加酸酸化，如果加淀粉溶液后試樣溶液變藍，說明試樣中I－和IO反應(yīng)生成了碘單質(zhì)。反應(yīng)式為5I－＋IO＋6H＋===3I2＋3H2O。 ②第二份試樣要檢驗I－，酸化后，加入淀粉溶液，還需要加入氧化劑，如FeCl3或H2O2。 ③第三份試樣要檢驗IO，酸化后，還需要加入淀粉和KI，即淀粉KI試紙。 答案　 (1)2 2IO＋5HSO===3H＋＋5SO＋I2＋H2O (2) IF　IF (3) 2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑ (4) ① 5I－＋ IO＋6H＋===3I2＋3H2O ② FeCl3或H2O2　③淀粉KI試紙 11．(9分)單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度450～500 ℃)，四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實驗室制備四氯化硅的裝置示意圖。 相關(guān)信息如下： a．四氯化硅遇水極易水解； b．硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物； c．有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表： 物質(zhì) SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸點/℃ 57.7 12.8 － 315 － 熔點/℃ －70.0 －107.2 － － － 升華溫度/℃ － － 180 300 162 請回答下列問題： (1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_____________________________。 (2)裝置A中g(shù)管的作用是____________________；裝置C中的試劑是____________；裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是__________________________。 (3)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是________(填寫元素符號)。 (4)為了分析殘留物中鐵元素的含量，先將殘留物預(yù)處理，使鐵元素還原成Fe2＋，再用KMnO4標準溶液在酸性條件下進行氧化還原滴定，反應(yīng)的離子方程式5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 ①滴定前是否要滴加指示劑？________(填“是”或“否”)，請說明理由：_____________________________________________________________________。 ②某同學稱取5.000 g殘留物，經(jīng)預(yù)處理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL試樣溶液，用1.00010－2 mol L－1 KMnO4標準溶液滴定。達到滴定終點時，消耗標準溶液20.00 mL，則殘留物中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)是________。 解析　依題中信息可知A為Cl2的發(fā)生裝置，B、C為Cl2凈化裝置，D中發(fā)生2Cl2＋SiSiCl4，生成SiCl4用E收集，B中為飽和食鹽水將氯化氫氣體除去，C中應(yīng)為濃H2SO4除水，由E中可知SiCl4沸點較低，用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4；由題中信息粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))，即可輕松完成(3)問。 (4) ①因MnO本來有顏色，故不再需其他指示劑。 ②由關(guān)系式 5Fe2＋　～　MnO 5 1 n(Fe2＋) 20.0010－3 L10－2 molL－1 可求出25.00 mL試樣溶液中n(Fe2＋)=0.001 mol，所以殘留物中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)w(Fe)==4.48%。 答案　(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O (2)平衡氣壓　濃H2SO4　SiCl4沸點較低，用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4 (3)Al、P　(4)①否 MnO有色，故不需其他指示劑　②4.48%