专题02 氮及其化合物 无机非金属材料（考题猜想）（11大题型）-2024-2025学年高一化学下学期期中考点大串讲（人教版2019必修第二册）

专题02 氮及其化合物 无机非金属材料 题型一 常考非金属及其化合物的性质与用途的对应关系 题型二 氮及其化合物的化学性质 题型三 喷泉实验 题型四 氨的实验室制取 题型五 铵根离子的检验 题型六 金属与硝酸反应的计算 题型七 含氮物质的转化 题型八 SO2和NOx的污染治理 题型九 硅及其化合物的性质与工业制备 题型十 无机非金属材料 题型十一 常见非金属及其化合物的实验探究 题型一 常考非金属及其化合物的性质与用途的对应关系 解题要点 重要性质 主要用途 ① 硅是常用半导体材料 用于制造芯片、硅太阳能电池 ② SiO2导光性能强、抗干扰性能好 用于生产光导纤维 ③ 二氧化硫与O2反应 用作葡萄酒中食品添加剂 ④ 液氨汽化时吸收大量的热 用作制冷剂 ⑤ 氢氟酸与玻璃中SiO2反应 用氢氟酸刻蚀玻璃工艺 ⑥ 次氯酸盐（如NaClO等）具有强氧化性 用于漂白棉、麻、纸张等 ⑦ 硫酸钡难溶于水和盐酸 医疗上用作“钡餐” 【例1-1】物质的性质决定用途。下列对应的两者关系正确的是 A．浓硫酸具有很强的脱水性，可作气体干燥剂 B．氨气具有碱性，可用作烟气中的脱除剂 C．溶于水后能电离出，常作烘焙糕点的膨松剂 D．常温下在浓硝酸中钝化，可用铝质容器贮运浓硝酸 【例1-2】下列关于C、N、Si、S等元素及其化合物的说法正确的是 A．四种元素的所有氧化物都是酸性氧化物 B．它们的最高价氧化物都能与强碱反应生成含氧酸盐 C．它们的单质都是非金属单质，都不能导电 D．浓硫酸可用于干燥、等气体，但不能用于干燥氨气 【变式1-1】下列陈述正确且有因果关系的是 A．铝制容器表面有氧化膜保护，所以可用铝制容器盛装浓盐酸 B．的密度小于空气，所以可用向下排空气法收集 C．具有还原性，所以不能用浓硫酸干燥 D．有导电性，所以可用于制备光导纤维 【变式1-2】氮和硫是化工生产中的重要元素。下列相关物质的性质与用途具有对应关系的是 A．液氨汽化时吸收大量热，可用作制冷剂 B．碳酸氢铵受热易分解，可用作化学肥料 C．二氧化硫易溶于水，可用作纸浆漂白剂 D．浓硫酸具有脱水性，可用作气体干燥剂 【变式1-3】下列关于硫、氮及其化合物说法错误的是 A．硝酸的浓溶液保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处 B．葡萄酒中添加适量可以起到抗氧化的作用 C．向盛有固体的试管中加入浓硫酸并加热，管口出现白雾，证明酸性： D．将少量浓氨水滴入装有碱石灰的烧瓶中，可快速获得 题型二 氮及其化合物的化学性质 【例2-1】下列关于氮及其氧化物的说法中错误的是 A．通常情况下N2性质很稳定，可以在电焊时作保护气 B．NO2能与水反应生成硝酸，故NO2是酸性氧化物 C．，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一 D．在反应中，N2作氧化剂 【例2-2】下列关于铵盐的叙述错误的是 A．俗称碳铵，是我国广泛用于农业的化肥 B．可用烧碱处理含高浓度的废水并回收利用氨 C．受热易分解，因而可用作化肥 D．加热或固体，不能用于实验室制取氨气 【例2-3】是一种重要的化工原料，几种制备途径如图所示。下列说法错误的是 已知：途径①的离子方程式为；途径③的化学方程式为。 A．由途径①知，该反应中稀体现了氧化性 B．与途径①、③相比，途径②体现了环境保护的思想 C．生成等量的硫酸铜，三个途径中参加反应的硫酸的质量：①<②<③ D．途径①、②、③中均涉及氧化还原反应 【变式2-1】下列关于氨水的说法不正确的是 A．氨水和液氨不同，氨水是由多种粒子构成的，液氨的组成中只有氨分子 B．氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(除水外) C．氨水显弱碱性，故通常保存在金属容器中 D．在1 mol·L-1氨水中，NH3·H2O、、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L-1 【变式2-2】下列关于氮及其化合物的说法正确的是 A．常温下可以用铁或铝制容器盛装浓硝酸，是因为浓硝酸与铁、铝均不反应 B．氮的氧化物过度排放是形成硝酸型酸雨的主要原因 C．是无色、有刺激性气味的有毒气体，可与水反应制得硝酸 D．浓硝酸与铜反应，只体现了浓硝酸的酸性 【变式2-3】氮及其化合物在工业上有广泛的用途。回答下列问题： （1）氮气的化学性质很稳定，但在一定条件下能够与镁发生反应生成氮化镁，氮化镁的电子式是 。 （2）人类通过控制条件实现人工固氮，为农作物的生长提供必需的氮元素。常用于人工固氮的化学方程式是 。 （3）液氨常用作制冷剂的原因是 。 （4）实验室常用向固体氢氧化钠中滴入浓氨水的方法制备氨气。 ①的主要作用是 。 ②下列固体可以替代的是 。 a.石灰石 　　　b.熟石膏　　　 c.生石灰 ③为收集干燥氨气，常用的干燥剂是 。 （5）常作为水培植物营养液的氮肥来源，若用容量瓶配制的溶液，需要称量固体的质量是 g。 （6）催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的氮氧化物脱除技术，可用于硝酸生产工艺的废气处理，反应原理如下图所示，若催化剂表面参与反应的NO和的物质的量之比为1：1，则总反应的化学方程式是 。当生成时，转移电子的数目是 。 题型三 喷泉实验 解题要点 喷泉实验是中学化学的重要实验，其本质是形成压强差而引发液体上喷，以教材中的装置（发散源）可设计如图所示的多种不同的装置和采用不同的操作（如使气体溶于水、热敷或冷敷、生成气体等）形成喷泉。 【例3-1】标准状况下，将两个干燥圆底烧瓶中分别充满相应的气体后进行喷泉实验(如图所示)。下列说法错误的是 A．收集氨气时，可用湿润的蓝色石蕊试纸靠近瓶口，若试纸变为红色，则已集满 B．若将②中的NO2气体换为NO气体，则不会产生喷泉现象 C．挤出胶头滴管中的水后，①②均可产生红色喷泉 D．若去掉装置中的胶头滴管，采用冷敷烧瓶的方法也可产生喷泉现象 【变式3-1】如图装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和胶头滴管内盛放某种溶液。挤压胶头滴管的胶头，打开活塞K，下列与实验事实相符的是 A．CO2(浓NaOH溶液)：无色喷泉 B．NH3(H2O含石蕊)：红色喷泉 C．SO2(浓NaOH溶液)：红色喷泉 D．HCl(H2O含石蕊)：白色喷泉 【变式3-2】用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理。下列说法正确的是 A．制取氨气时烧瓶中的固体常用CaO或CaCl2 B．关闭a，将单孔塞(插有吸入水的胶头滴管)塞紧颈口c，打开b，完成喷泉实验。电脑绘制三颈烧瓶内压强变化曲线如图2，则E点时喷泉最剧烈 C．喷泉实验结束后，发现水未充满三颈烧瓶，肯定是因为装置的气密性不好 D．工业上，若出现液氨泄漏，喷稀盐酸比喷水处理效果好 题型四 氨的实验室制取 解题要点 （1）制取氨时，不能用硝酸铵代替氯化铵。因为硝酸铵在加热过程中可能发生爆炸性的反应，发生危险。 （2）制取氨时，不能用氢氧化钠代替熟石灰。因为氢氧化钠具有吸湿性，易结块，不利于产生NH3，且在加热条件下易腐蚀试管。 （3）氨是碱性气体，不能用酸性干燥剂(浓硫酸等)干燥，也不能用无水CaCl2干燥，因为它们均能与氨发生反应，常用碱石灰做干燥剂。 （4）实验室快速制氨气的方法:①加热浓氨水制氨气②浓氨水滴入生石灰(或NaOH)中制氨气。 【例4-1】下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 【变式4-1】如图为NH3的制备，收集及催化氧化实验，下列说法正确的是 A．图甲装置除了混合氢气和氮气之外还可以干燥气体及观察氢气和氮气的流速 B．将氨气通入图乙装置中，锥形瓶口出现红棕色气体，说明氨被直接氧化为NO2 C．图丙为实验室制取氨气的正确装置 D．图丁装置可用于实验室制氨气的尾气吸收 【变式4-2】天然脑砂含少量，《唐本草》记载脑砂入药可以散瘀消肿。某学习小组设计下列步骤制取，并进行天然脑砂含量的测定。请回答相关问题： 步骤Ⅰ：用氨气与适量氯气反应制取。 （1）装置A中仪器X的名称为______________；若用浓盐酸与反应制取氯气，则该反应的离子方程式为__________________________________________。 （2）要得到干燥纯净的氯气，C的作用是____________________________。 （3）氨气与适量氯气混合反应可生成和一种无污染的气体，利用E装置模拟该反应，氨气应从_______(填“f”或“g”)通入，反应的化学方程式为__________________________________________。 步骤Ⅱ：天然脑砂中含量的测定。 准确称取一定质量脑砂，与足量的氧化铜混合，如图所示进行实验。 已知：。 （4）为完成含量的测定，请完成下列实验步骤：加热前，称量H装置的总质量；当观察到G中不再有气泡冒出时，停止加热，冷却，__________________________________________。 （5）如果不用J装置，测出的含量将______________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 题型五 铵根离子的检验 解题要点 NH的检验：未知液呈碱性使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。向某盐中加入强碱溶液，用湿润的红色石蕊试纸进行检验，若试纸没有变蓝，则不能说明盐中不含有NH4+，因为盐中含有NH4+，加入强碱溶液后，需要加热才能产生NH3。 【例5-1】检验铵盐的方法是将待检物取出少量放入试管中，然后 A．加热，将红色石蕊试纸放在试管口检验 B．加水溶解，用红色石蕊试纸检验溶液的酸碱性 C．加入碱溶液，加热，再滴入酚酞溶液 D．加入苛性钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验 【变式5-1】为了检验某白色固体粉末中是否含有，下列试剂和试纸选用正确的是 ①蒸馏水   ②稀硫酸   ③氢氧化钠浓溶液   ④红色石蕊试纸   ⑤蓝色石蕊试纸 A．①②④ B．②⑤ C．①③④ D．①③⑤ 题型六 金属与硝酸反应的计算 解题要点 金属与硝酸反应的思维模型 【例6-1】现有16.8 g Fe粉，加入V L 1 mol·L－1 HNO3溶液使其恰好完全溶解后，向所得溶液中继续滴加稀硫酸，至不再产生气泡。下列说法正确的是 A．反应过程中产生气体的总体积为6.72 L B．V=0.8 C．该实验可以证明Fe2＋与NO3－不能大量共存 D．滴加稀硫酸时，产生的气体为SO2 【例6-2】将64gCu投入到一定浓度的溶液中，恰好完全反应，产生和NO的混合气体共1.6mol。下列说法正确的是 A．参加反应的硝酸的物质的量是1.6mol B．和NO的物质的量比值是1∶1 C．反应中硝酸的作用只体现氧化性 D．反应中共转移了2mol电子 【变式6-1】1.92 g铜投入一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，生成的气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下的气体672 mL，将盛有该气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水中，则通入氧气的体积是 A．168mL B．224 mL C．504 mL D．336 mL 【变式6-2】硝酸与金属反应后所得还原产物与硝酸的浓度和金属的活泼性有关。10 mL 0.5 mol·L－1 HNO3与 0.048 g Mg恰好完全反应。若氮元素只被还原到一种价态，下列说法不正确的是(　　) A．HNO3作还原剂 B．HNO3浓度越低，N元素还原价态越低 C．反应中转移电子数为0.004 mol D．还原产物可能为NH4NO3 【变式6-3】向某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化关系如图所示(已知硝酸只被还原为气体)。 回答下列问题： （1）加入铁粉过程中发生反应的离子方程式是 ，加入铁粉时无气体产生的原因是 (用离子方程式表示)。 （2）该稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中 、 。 （3）图中气体体积 。 （4）若取该稀硫酸和稀硝酸的混合溶液于锥形瓶中，向其中逐渐加入铜粉，可以观察到的现象是铜粉溶解， ，此过程中最多能溶解 铜粉。 题型七 含氮物质的转化 解题要点 解题时，抓住氮元素化合价的变化，依据氧化还原反应的知识进行分析、判断。 （1）牢记一条转化主线，侧重物质之间转化的条件及产物： N2NH3NONO2HNO3NH4NO3。 （2）结合氧化还原反应中“价态转化规律”，认识不同价态含氮物质之间的转化关系： NH3NONO2HNO3 （3）明确含氮物质的连续氧化关系：N2NONO2HNO3 【例7-1】在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是 A． B．浓 C． D． 【例7-2】氮及其化合物的转化关系如图所示： 则下列说法不正确的是 A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径 B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径 C．上述所有标号的反应都是氧化还原反应 D．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2 【例7-3】如图所示是氮元素的几种价态与物质类别的对应关系，下列说法错误的是 A．物质B可与物质A反应 B．物质B可经催化氧化直接生成物质A C．物质A、物质均为自然固氮 D．和物质C常用于检验，则C为 【变式7-1】在下列变化 ①工业固氮，②大气固氮，③碳铵分解，按氮元素被氧化、被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列，正确的是 A．②①③ B．③②① C．①②③ D．③①② 【变式7-2】以和为原料制备主要过程如图所示。已知为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是 A．0.1molA完全氧化为B和C时，消耗标准状况下体积为2.8L B．1.7gA和1.8gC含有的共价键数目分别为和 C．和充分反应生成A分子的数目是 D．0.1molD与、C完全转化为时，转移电子数目为 【变式7-3】元素化合价和物质类别是梳理元素及其化合物知识的两个线索，可表示为“价类”二维图。下图为部分含氮、硫元素的“价-类”二维图。下列说法错误的是 A．b可以和i的浓溶液反应 B．e的浓溶液可以用来干燥c和d C．将c和h同时通入到BaCl2溶液中会产生白色沉淀 D．g和CO均属于汽车尾气，但可以通过催化转化生成无毒气体 【变式7-4】工业废水中的氨氮(以、形式存在)，可通过微生物法或氧化法处理，使水中氨氮达到国家规定的排放标准。 （1）微生物法：酸性废水中的部分在硝化细菌的作用下被氧气氧化为，再与作用生成。 ①转化为的离子方程式为 。 ②与在转化为的反应中消耗与的物质的量之比为 。 （2）次氯酸钠氧化法：向氨氮废水中加入NaClO，氨氮转化为而除去。 ①NaClO氧化的离子方程式为 。 ②一定pH下，NaClO的投加量对污水中氨氮去除率的影响如图所示。当时，总氮的去除率随的增大不升反降的原因是 。 （3）活性炭-臭氧氧化法：活性炭-臭氧氧化氨氮的机理如图所示。*表示吸附在活性炭表面的物种，为羟基自由基，其氧化性比更强。 ①活性炭-臭氧氧化氨氮的机理可描述为 。 ②其它条件不变调节废水的pH，废水中氨氮去除率随pH的变化如图所示。随pH增大氨氮去除率先明显增大，后变化较小，可能的原因是 。 题型八 SO2和NOx的污染治理 解题要点 题目中常见的NOx尾气处理方法： ①碱液吸收法 NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②氨气吸收法： 在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，化学方程式为8NH3＋6NO27N2＋12H2O，4NH3＋6NO5N2＋6H2O。 【例8-1】氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下： ①NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O ②2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O （1）在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为 。 （2）在反应②中，氧化产物是 ，还原产物是 (填化学式)。 （3）在反应①②中，参加反应的NaOH均为2mol时，两个反应转移电子数的关系是① ②(填“”、“”或“”) （4）自来水中的NO危害人类健康。为了降低自来水中NO的浓度，某研究人员提出两种方案。 ①方案a：微碱性条件下，用Fe(OH)2还原NO，产物之一是NH3。生成3.4gNH3的同时会生成 mol Fe(OH)3。 ②方案b：碱性条件下，用Al粉还原NO，产物之一是N2。发生的反应如下所示，配平离子方程式并用单线桥标出电子转移的方向和数目： 。 Al+ NO+OH-—AlO+N2↑+H2O 【变式8-1】阅读下列材料并回答问题。 （1）常见的大气污染分为一次污染和二次污染。二次污染指的是排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或生物作用下发生变化，或与环境中的其他物质发生反应生成新的污染物，如，二氧化氮就是二次污染物。 ①无色的气体遇到空气，可观察到的现象是 。 ②在、、、四种物质中，不会导致二次污染的是 。 （2）汽车尾气(含一氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等)是城市空气的污染源之一，治理方法之一是在汽车的排气管上安装“催化转化器”。 ①汽车尾气中易造成光化学烟雾的物质是 。 ②汽车尾气中的一氧化碳和氮氧化物在“催化转化器”的作用下发生反应，生成可参与大气生态循环的无毒气体。该无毒气体为 (填化学式)。 ③请提出有利于控制城市空气污染源的具体措施： 。 （3）氨气亦可用来处理氮氧化物。例如，氨气与二氧化氮发生如下反应：。 ①实验室常用湿润的 (填“红色”或“蓝色”)石蕊试纸来检验氨气。 ②上述反应中每生成7，共有 mol电子发生转移。 ③写出用处理时发生反应的化学方程式： 。 【变式8-2】硝酸生产的尾气中NO和等氮氧化物以及酸性废水中均须处理达标后再排放。 （1）硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为；；①吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到晶体，该晶体中的主要杂质是 (填化学式)；②吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。 （2）用NaClO溶液也能除去尾气中NO。其他条件相同，NO去除为的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。      在酸性溶液中，HClO氧化NO生成Cl-和NO的离子方程式为 ；NaClO溶液的初始pH越大，NO转化率越低。其原因是 。 （3）利用也能够还原氮氧化物()实现氮污染的治理。将硝酸尾气与的混合气体通入与的混合溶液中实现无害化处理，其转化过程如图所示。    ①x=1时，参与的离子方程式为 。 ②若该过程中，每转移3.6mol电子消耗1mol氮氧化物()，则x为 。 题型九 硅及其化合物的性质与工业制备 解题要点 （1）一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体。 （2）Si的还原性强于C，但C在高温下能还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 （3）非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作还原剂，且放出氢气：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 （4）非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 （5）一般情况下，碱性氧化物＋酸―→盐＋水，二氧化硅是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(SiF4不属于盐，故SiO2不是两性氧化物)。 （6）一般情况下，无机酸能溶于水，但硅酸却难溶于水。 （7）一般情况下，较强酸＋较弱酸的盐―→较弱酸＋较强酸的盐(溶液中的反应)。 因碳酸的酸性强于硅酸，所以水玻璃在空气中易变质：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)。 但在高温下，可发生反应Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑(CO2离开反应体系促进反应的正向进行)。 （8）一般情况下，酸性氧化物与水反应生成相应的含氧酸，但二氧化硅不溶于水，也不与水反应。 【例9-1】下列关于硅元素及其化合物的说法正确的是 A．陶瓷是以黏土和石灰石作为原料，经高温烧结而成的 B．因SiO2能导电，故SiO2可用来生产光导纤维 C．碳化硅可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料 D．瓷坩埚及石英坩埚能与氢氟酸接触，也能对苛性碱和碳酸钠进行熔融操作 【例9-2】高纯硅可采用以下方法制备。下列说法正确的是 A．石英砂是制陶瓷和水泥的主要原料之一 B．过程①的化学方程式为 C．通过，实现粗硅的制备 D．过程④的化学方程式为 【变式9-1】硅及其化合物在人类进步中发挥了重要作用。Si和SiC用于制造芯片，SiO2用于制造光纤，Na2SiO3用作木材防火剂。下列说法正确的是 A．Si在自然界以游离态存在 B．Si和SiC具有优良的导电性 C．SiO2不与酸反应 D．Na2SiO3溶液可与CO2反应 【变式9-2】重组下列化学方程式的书写不正确的是 A．氢氟酸与玻璃中的SiO2反应：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O B．SiHCl3转化为高纯硅的化学方程式：SiHCl3＋H2Si＋3HCl C．硅与氢氧化钠溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑ D．焦炭与石英砂反应：SiO2＋CSi＋CO2↑ 题型十 无机非金属材料 解题要点 传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别 类别 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 主要成分 硅酸盐 不一定是硅酸盐 主要特性 抗腐蚀、耐高温、质脆、经不起热冲击 大都强度高、硬度大，耐高温，另外还具有一定的电学特性、光学特性和生物功能等 【例10-1】定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是 A．传统陶瓷是典型的绝缘材料 B．陶瓷主要成分为SiO2和MgO C．陶瓷烧制的过程为物理变化 D．白瓷的白色是因铁含量较高 【变式10-1】下列叙述正确的是 ①“C919”大飞机使用的氮化硅陶瓷属于传统硅酸盐材料 ②“天和”核心舱电推进系统中的霍尔推力器腔体使用的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料 ③“神舟十三号”宇宙飞船返回舱所用高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料 ④相控阵雷达使用的碳化硅陶瓷属于新型的有机材料 A．①④ B．②③ C．①③ D．②④ 题型十一 常见非金属及其化合物的实验探究 【例11-1】下述实验中均有红棕色气体产生，经对比分析所得结论不正确的是 已知：碎玻璃中的各成分均不与发生反应。 A．由①中的红棕色气体，可推断产生的气体一定为混合气体 B．由②中的红棕色气体，说明②中木炭与浓硝酸发生了反应 C．由③中的红棕色气体，可说明浓硝酸具有挥发性 D．③的气体产物中检测出，可说明木炭与浓硝酸发生了反应 【例11-2】某化学学习小组采用如图所示装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究。 请回答下列问题: （1）检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，伸入三颈烧瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为　　　　　　　，产生该气体的化学方程式是　　　　　　。   （2）装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，炽热的木炭与浓硝酸反应后可观察到C中出现白色沉淀，该白色沉淀为　　　　(填化学式)。   （3）装置B的作用是　　　　　　。   （4）装置D中收集到了无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。 ①下列对该气体的检验方法合适的是　　　　　　。  A.敞口观察装置D中集气瓶内气体的颜色变化 B.将湿润的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察蓝色石蕊试纸是否变红 C.将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃 ②如果D中集气瓶中收集的无色气体是氧气，则氧气的来源是　　　　　　。  【变式11-1】探究氮及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是 实验方案 现象 结论 A 常温下，将Fe片分别插入稀硝酸和浓硝酸中 一段时间后，前者有气体产生，后者无明显现象 稀硝酸的氧化性强于浓硝酸 B 将样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液 溶液变红 晶体已氧化变质 C 向两个同规格烧瓶中分别装入同比例的和气体，并分别浸泡于热水和冷水中 一段时间后，两烧瓶内颜色深浅不同 的转化存在限度 D 将盛有固体的试管加热 试管底部固体消失，试管口有晶体凝结 固体受热易升华 【变式11-2】某校化学实验小组为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮，用如图所示装置进行实验(加热装置和夹持装置均已略去，装置气密性良好，F是用于鼓入空气的双连打气球)。试回答下列问题： （1）将B装置下移，使碳酸钙与稀硝酸接触，产生气体的化学式为___________。该操作的目的是_______________________________________________________。 （2）当C装置中产生白色沉淀时，立刻将B装置上提，原因是_______________________________。 （3）将A装置中铜丝放入稀硝酸中，给A装置微微加热，A装置中产生无色气体的离子方程式是_____________________。E装置中开始时出现浅红棕色气体的原因是_____________________。 （4）用F装置向E装置中鼓入空气，E装置内气体颜色加深的原因是_________________________。(用化学方程式表示)。 （5）反应一段时间后，C装置中白色沉淀溶解的原因是(用两个化学方程式说明)______________________。 （6）D装置的作用是_______________________。若一定体积的NOx，被250 mL 2 mol·L－1的NaOH溶液恰好完全吸收，溶液质量增加19.8 g，则x的值为_______。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 氮及其化合物 无机非金属材料 题型一 常考非金属及其化合物的性质与用途的对应关系 题型二 氮及其化合物的化学性质 题型三 喷泉实验 题型四 氨的实验室制取 题型五 铵根离子的检验 题型六 金属与硝酸反应的计算 题型七 含氮物质的转化 题型八 SO2和NOx的污染治理 题型九 硅及其化合物的性质与工业制备 题型十 无机非金属材料 题型十一 常见非金属及其化合物的实验探究 题型一 常考非金属及其化合物的性质与用途的对应关系 解题要点 重要性质 主要用途 ① 硅是常用半导体材料 用于制造芯片、硅太阳能电池 ② SiO2导光性能强、抗干扰性能好 用于生产光导纤维 ③ 二氧化硫与O2反应 用作葡萄酒中食品添加剂 ④ 液氨汽化时吸收大量的热 用作制冷剂 ⑤ 氢氟酸与玻璃中SiO2反应 用氢氟酸刻蚀玻璃工艺 ⑥ 次氯酸盐（如NaClO等）具有强氧化性 用于漂白棉、麻、纸张等 ⑦ 硫酸钡难溶于水和盐酸 医疗上用作“钡餐” 【例1-1】物质的性质决定用途。下列对应的两者关系正确的是 A．浓硫酸具有很强的脱水性，可作气体干燥剂 B．氨气具有碱性，可用作烟气中的脱除剂 C．溶于水后能电离出，常作烘焙糕点的膨松剂 D．常温下在浓硝酸中钝化，可用铝质容器贮运浓硝酸 【答案】D 【解析】A．浓硫酸具有很强的吸水性，可作气体干燥剂，A错误；B．氨气具有还原性，可用作烟气中的脱除剂，B错误；C．受热易分解产生二氧化碳，且也能与酸产生二氧化碳，常作烘焙糕点的膨松剂，与溶于水后能电离出无关系，C错误；D．浓硝酸具有强氧化性，常温下在浓硝酸中钝化，在金属表面形成一层致密氧化膜，可用铝质容器贮运浓硝酸，D正确；答案选D。 【例1-2】下列关于C、N、Si、S等元素及其化合物的说法正确的是 A．四种元素的所有氧化物都是酸性氧化物 B．它们的最高价氧化物都能与强碱反应生成含氧酸盐 C．它们的单质都是非金属单质，都不能导电 D．浓硫酸可用于干燥、等气体，但不能用于干燥氨气 【答案】B 【解析】A．四种元素的氧化物中的CO、N2O、NO、NO2都不是酸性氧化物，A错误；B．四种元素的最高价氧化物分别为二氧化碳、N2O5、SiO2和SO3都是酸性氧化物，都能与强碱反应生成对应的含氧酸盐，B正确；C．它们的单质都是非金属单质，但碳的单质如石墨能导电，C错误；D．浓硫酸有强氧化性，能与H2S发生氧化还原反应，不能用浓硫酸干燥硫化氢，D错误；故答案选B。 【变式1-1】下列陈述正确且有因果关系的是 A．铝制容器表面有氧化膜保护，所以可用铝制容器盛装浓盐酸 B．的密度小于空气，所以可用向下排空气法收集 C．具有还原性，所以不能用浓硫酸干燥 D．有导电性，所以可用于制备光导纤维 【答案】B 【解析】A．氧化铝、铝都能与浓盐酸反应，不能用铝制容器盛装浓盐酸，故A错误；B．的密度小于空气，所以可用向下排空气法收集，故B正确；C．具有还原性，但不能与浓硫酸发生氧化还原反应，所以能用浓硫酸干燥，故C错误；D．SiO2不导电，故D错误；答案选B。 【变式1-2】氮和硫是化工生产中的重要元素。下列相关物质的性质与用途具有对应关系的是 A．液氨汽化时吸收大量热，可用作制冷剂 B．碳酸氢铵受热易分解，可用作化学肥料 C．二氧化硫易溶于水，可用作纸浆漂白剂 D．浓硫酸具有脱水性，可用作气体干燥剂 【答案】A 【解析】A．液氨汽化时吸收大量热，能使环境温度降低，具有制冷作用，可作制冷剂，A项正确；B．碳酸氢铵含有植物生长所需的营养元素N，则碳酸氢铵可作化学肥料，与碳酸氢铵受热易分解无关，B项错误；C．二氧化硫能与某些有色物质反应生成无色物质，表现出漂白性，可作纸浆漂白剂，与二氧化硫易溶于水无关，C项错误；D．浓硫酸可用作气体干燥剂，是因为其具有吸水性，与浓硫酸具有脱水性无关，D项错误；答案选A。 【变式1-3】下列关于硫、氮及其化合物说法错误的是 A．硝酸的浓溶液保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处 B．葡萄酒中添加适量可以起到抗氧化的作用 C．向盛有固体的试管中加入浓硫酸并加热，管口出现白雾，证明酸性： D．将少量浓氨水滴入装有碱石灰的烧瓶中，可快速获得 【答案】C 【分析】掌握硫和氮常见化合物的化学性质，以及相关气体在制取方法 【解析】A．硝酸见光易分解，应保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处，故A正确；B．二氧化硫具有还原性，葡萄酒中添加适量SO2可以起到抗氧化的作用，故B正确；C．向盛有固体NaCl的试管中加入浓硫酸并加热，管口出现白雾，证明浓硫酸具有难挥发性，不能证明酸性：H2SO4>HCl，故C错误；D．将少量浓氨水滴入装有碱石灰的烧瓶中， 可快速获得NH3，故D正确；故答案选C。 题型二 氮及其化合物的化学性质 【例2-1】下列关于氮及其氧化物的说法中错误的是 A．通常情况下N2性质很稳定，可以在电焊时作保护气 B．NO2能与水反应生成硝酸，故NO2是酸性氧化物 C．，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一 D．在反应中，N2作氧化剂 【答案】B 【解析】A．通常情况下N2性质很稳定，故可以在电焊时作保护气，A正确；B．酸性氧化物是指能与碱反应只生成盐和水的氧化物，部分酸性氧化物与水反应生成相应的酸，但NO2与水反应生成HNO3，还生成NO，故不是酸性氧化物，B错误；C．汽车气缸中燃料燃烧时产生高温条件，因发生，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一，C正确；D．在反应中，N元素的化合价降低，被还原，故N2作氧化剂，D正确；故答案为：B。 【例2-2】下列关于铵盐的叙述错误的是 A．俗称碳铵，是我国广泛用于农业的化肥 B．可用烧碱处理含高浓度的废水并回收利用氨 C．受热易分解，因而可用作化肥 D．加热或固体，不能用于实验室制取氨气 【答案】C 【解析】A．俗称碳铵含有氮元素，是我国广泛用于农业的氮肥，A正确；B．烧碱可与铵根离子反应生成氨气，故可用烧碱处理含高浓度铵根离子的废水并回收利用氨，B正确；C．硫酸铵含有氮元素可以作为氮肥，受热易分解，与作化肥无关，C错误；D．加热生成的氨气和HCl遇冷又化合为氯化铵，加热固体易爆炸，不能用于实验室制取氨气，D正确；故选C。 【例2-3】是一种重要的化工原料，几种制备途径如图所示。下列说法错误的是 已知：途径①的离子方程式为；途径③的化学方程式为。 A．由途径①知，该反应中稀体现了氧化性 B．与途径①、③相比，途径②体现了环境保护的思想 C．生成等量的硫酸铜，三个途径中参加反应的硫酸的质量：①<②<③ D．途径①、②、③中均涉及氧化还原反应 【答案】C 【解析】A．反应中N元素化合价降低，体现氧化性，故A正确；B．途径②为分步反应，Cu先与加热条件下生成CuO，CuO再与反应生成，不产生空气污染物，体现环境保护的思想，故B正确；C．根据三个途径涉及的方程式分析，若生成等质量的，途径①，途径②，途径③，故①=②<③，故C错误；D．途径②为分步反应，第一步中Cu先与加热条件下生成CuO，为氧化还原反应，根据题中所给化学方程式可知，途径①、②、③均涉及氧化还原反应，故D正确；故答案选C。 【变式2-1】下列关于氨水的说法不正确的是 A．氨水和液氨不同，氨水是由多种粒子构成的，液氨的组成中只有氨分子 B．氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(除水外) C．氨水显弱碱性，故通常保存在金属容器中 D．在1 mol·L-1氨水中，NH3·H2O、、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L-1 【答案】C 【解析】A．氨水和液氨不同，氨水是混合物，液氨是纯净物，氨水是由多种粒子构成的，比如、OH-、NH3、NH3∙H2O等，液氨的组成中只有氨分子，A项正确；B．氨水是一水合氨分子的水溶液，一水合氨是弱碱，只有少部分电离，因此物质的量浓度最大的粒子是 (除水外)，B项正确；C．氨水中，部分电离，，溶液显弱碱性，金属易被腐蚀，故不能用金属容器保存氨水，C项错误；D．在氨水中，根据N原子守恒，D项正确；答案选C。 【变式2-2】下列关于氮及其化合物的说法正确的是 A．常温下可以用铁或铝制容器盛装浓硝酸，是因为浓硝酸与铁、铝均不反应 B．氮的氧化物过度排放是形成硝酸型酸雨的主要原因 C．是无色、有刺激性气味的有毒气体，可与水反应制得硝酸 D．浓硝酸与铜反应，只体现了浓硝酸的酸性 【答案】B 【解析】A．常温下浓硝酸可以使铁或铝钝化，常温下可以用铁或铝制容器盛装浓硝酸，A错误；B．氮的氧化物过度排放会在空气中形成酸性物质，是形成硝酸型酸雨的主要原因，B正确；C．和水不反应，和氧气生成二氧化氮，二氧化氮可与水反应制得硝酸，C错误；   D．浓硝酸与铜反应，生成硝酸铜、二氧化氮、水，体现浓硝酸的酸性和强氧化性，D错误；故选B。 【变式2-3】氮及其化合物在工业上有广泛的用途。回答下列问题： （1）氮气的化学性质很稳定，但在一定条件下能够与镁发生反应生成氮化镁，氮化镁的电子式是 。 （2）人类通过控制条件实现人工固氮，为农作物的生长提供必需的氮元素。常用于人工固氮的化学方程式是 。 （3）液氨常用作制冷剂的原因是 。 （4）实验室常用向固体氢氧化钠中滴入浓氨水的方法制备氨气。 ①的主要作用是 。 ②下列固体可以替代的是 。 a.石灰石 　　　b.熟石膏　　　 c.生石灰 ③为收集干燥氨气，常用的干燥剂是 。 （5）常作为水培植物营养液的氮肥来源，若用容量瓶配制的溶液，需要称量固体的质量是 g。 （6）催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的氮氧化物脱除技术，可用于硝酸生产工艺的废气处理，反应原理如下图所示，若催化剂表面参与反应的NO和的物质的量之比为1：1，则总反应的化学方程式是 。当生成时，转移电子的数目是 。 【答案】（1） （2） （3）氨易液化，且液氨汽化时要吸收大量的热 （4）；吸水放热有利于的逸出，电离产生促进平衡正移 c 碱石灰 （5）8.0 （6） 【解析】（1）氮气的化学性质很稳定，但在一定条件下能够与镁发生反应生成氮化镁，氮化镁为离子化合物，电子式是； （2）人工固氮用于工业合成氨，化学方程式是； （3）液氨常用作制冷剂的原因是氨易液化，且液氨汽化时要吸收大量的热； （4）①实验室常用向固体氢氧化钠中滴入浓氨水的方法制备氨气，原理是NaOH固体遇水放热，使一水合氨分解得到氨气， 溶液中存在过程，的作用是溶于水放热升高温度，增大溶液中浓度使平衡正向移动，使更多的NH3逸出； ②生石灰可以与水反应，同时放热，也能使一水合氨分解制得氨气，可以代替NaOH，故答案选c； ③干燥氨气应用碱性干燥剂碱石灰； （5）用容量瓶配制的溶液，按照500mL容量瓶的体积进行计算，需要称量NH4NO3固体的质量是； （6）由图可知，若催化剂表面参与反应的NO和的物质的量之比为1：1，根据原子守恒和化合价升降守恒，可得总反应的化学方程式为：；根据化合价升降可知，当生成时，转移3mol电子，故转移电子的数目是。 题型三 喷泉实验 解题要点 喷泉实验是中学化学的重要实验，其本质是形成压强差而引发液体上喷，以教材中的装置（发散源）可设计如图所示的多种不同的装置和采用不同的操作（如使气体溶于水、热敷或冷敷、生成气体等）形成喷泉。 【例3-1】标准状况下，将两个干燥圆底烧瓶中分别充满相应的气体后进行喷泉实验(如图所示)。下列说法错误的是 A．收集氨气时，可用湿润的蓝色石蕊试纸靠近瓶口，若试纸变为红色，则已集满 B．若将②中的NO2气体换为NO气体，则不会产生喷泉现象 C．挤出胶头滴管中的水后，①②均可产生红色喷泉 D．若去掉装置中的胶头滴管，采用冷敷烧瓶的方法也可产生喷泉现象 【答案】A 【解析】A．氨气的水溶液显碱性，能够使湿润的红色石蕊试纸变为蓝色，因此在收集氨气时，可用湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口，若试纸变为蓝色，则证明氨气已集满，A错误；B．NO不溶于水，不会使烧瓶内气压减小，故若将②中的NO2气体换为NO气体，则不会产生喷泉现象，B正确；C．①中氨气极易溶于水，使瓶内气压减小，氨水呈碱性,能使酚酞溶液变红色，可形成红色喷泉；②中发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应后气体体积减小，使瓶内气压减小，小于外界大气压，也可以形成喷泉。由于硝酸溶液显酸性，能使紫色的石蕊溶液变红色，故可形成红色喷泉，C正确；D．去掉装置中的胶头滴管，冷敷烧瓶，使烧瓶内气体压强减小，小于外界大气压强，从而造成了压强差，也会引发喷泉现象，D正确；故合理选项是A。 【变式3-1】如图装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和胶头滴管内盛放某种溶液。挤压胶头滴管的胶头，打开活塞K，下列与实验事实相符的是 A．CO2(浓NaOH溶液)：无色喷泉 B．NH3(H2O含石蕊)：红色喷泉 C．SO2(浓NaOH溶液)：红色喷泉 D．HCl(H2O含石蕊)：白色喷泉 【答案】A 【分析】要形成喷泉，必须满足气体易溶于水或与溶液反应，烧瓶内外产生较大的压强差，据此分析。 【解析】A．CO2与浓NaOH溶液容易反应生成碳酸钠，碳酸钠为无色溶液，可以产生无色喷泉，故A正确；B．NH3易溶于水，溶液显碱性，应形成蓝色喷泉，故B错误；C．SO2能与NaOH溶液反应，但溶液无色，形成无色喷泉，故C错误；D．HCl易溶于水，使溶液显酸性，形成红色喷泉，故D错误；故选A。 【变式3-2】用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理。下列说法正确的是 A．制取氨气时烧瓶中的固体常用CaO或CaCl2 B．关闭a，将单孔塞(插有吸入水的胶头滴管)塞紧颈口c，打开b，完成喷泉实验。电脑绘制三颈烧瓶内压强变化曲线如图2，则E点时喷泉最剧烈 C．喷泉实验结束后，发现水未充满三颈烧瓶，肯定是因为装置的气密性不好 D．工业上，若出现液氨泄漏，喷稀盐酸比喷水处理效果好 【答案】D 【解析】A．CaO溶于水与水反应放出大量热，促使浓氨水分解放出大量氨气，CaCl2与氨气结合生成络合物，不能制备氨气，A错误；B．根据图示，C点压强最小，此时喷泉最剧烈，B错误；C．氨气密度比空气小，所以氨气首先聚集在三颈烧瓶的上方；若发现水未充满三颈烧瓶，可能是氨气未将烧瓶中的空气完全排尽，而不能说是因为装置的气密性不好，C错误；D．氨气能够极易溶于水，不仅能够与稀盐酸水溶液反应产生NH3·H2O，而且还能够与稀盐酸中的HCl发生反应生成NH4Cl，而在水中NH3只能溶于水反应产生NH3·H2O，有若出现液氨泄漏，喷稀盐酸比喷水处理效果好，D正确；故合理选项是D。 题型四 氨的实验室制取 解题要点 （1）制取氨时，不能用硝酸铵代替氯化铵。因为硝酸铵在加热过程中可能发生爆炸性的反应，发生危险。 （2）制取氨时，不能用氢氧化钠代替熟石灰。因为氢氧化钠具有吸湿性，易结块，不利于产生NH3，且在加热条件下易腐蚀试管。 （3）氨是碱性气体，不能用酸性干燥剂(浓硫酸等)干燥，也不能用无水CaCl2干燥，因为它们均能与氨发生反应，常用碱石灰做干燥剂。 （4）实验室快速制氨气的方法:①加热浓氨水制氨气②浓氨水滴入生石灰(或NaOH)中制氨气。 【例4-1】下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 【答案】A 【解析】①氯化铵固体受热分解生成氯化氢和氨气，氯化氢和氨气在试管口遇冷生成氯化铵，则题给装置不能制得氨气，故错误；②浓氨水与氧化钙反应生成氢氧化钙、氨气和水，则题给装置能制得氨气，故正确；③氢氧化钙固体与氯化铵固体共热反应生成氯化钙、氨气和水，实验时，为防止生成的水倒流导致试管受热不均炸裂，试管口应略向下倾斜，故错误；④浓氨水不稳定，受热易分解生成氨气和水，则题给装置能制得氨气，故正确；①③错误，故选A。 【变式4-1】如图为NH3的制备，收集及催化氧化实验，下列说法正确的是 A．图甲装置除了混合氢气和氮气之外还可以干燥气体及观察氢气和氮气的流速 B．将氨气通入图乙装置中，锥形瓶口出现红棕色气体，说明氨被直接氧化为NO2 C．图丙为实验室制取氨气的正确装置 D．图丁装置可用于实验室制氨气的尾气吸收 【答案】A 【解析】A项，浓硫酸有吸水性，可干燥氢气和氮气，同时可由气体经过液体产生的气泡快慢来观察气体流速，正确；B项，瓶口出现红棕色气体，为NO被氧气氧化为NO2，不是直接产生的，错误；C项，加热固体药品时，试管口应略向下，错误；D项，氨气极易溶于水，发生倒吸，造成实验安全问题，错误。 【变式4-2】天然脑砂含少量，《唐本草》记载脑砂入药可以散瘀消肿。某学习小组设计下列步骤制取，并进行天然脑砂含量的测定。请回答相关问题： 步骤Ⅰ：用氨气与适量氯气反应制取。 （1）装置A中仪器X的名称为______________；若用浓盐酸与反应制取氯气，则该反应的离子方程式为__________________________________________。 （2）要得到干燥纯净的氯气，C的作用是____________________________。 （3）氨气与适量氯气混合反应可生成和一种无污染的气体，利用E装置模拟该反应，氨气应从_______(填“f”或“g”)通入，反应的化学方程式为__________________________________________。 步骤Ⅱ：天然脑砂中含量的测定。 准确称取一定质量脑砂，与足量的氧化铜混合，如图所示进行实验。 已知：。 （4）为完成含量的测定，请完成下列实验步骤：加热前，称量H装置的总质量；当观察到G中不再有气泡冒出时，停止加热，冷却，__________________________________________。 （5）如果不用J装置，测出的含量将______________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 【答案】（1） 圆底烧瓶     （2）除去氯气中的氯化氢气体 （3） f     （4）称量H装置的总质量 （5）偏高 【解析】A中浓盐酸与加热制备氯气， C中盛放饱和食盐水除氯气中的氯化氢，用B中的浓硫酸干燥氯气，为使氨气和氯气充分混合，由f管向E中通入氨气、由g管向E中通入氯气，氨气和氯气在E中反应生成氯化铵和氮气。 （1）根据装置图，装置A中仪器X的名称为圆底烧瓶；浓盐酸与加热生成氯化锰、氯气、水，该反应的离子方程式为。 （2）浓盐酸与反应制取的氯气中含有杂质氯化氢，要得到干燥纯净的氯气，需要除去氯气中的氯化氢，C中盛饱和食盐水，作用是除去氯气中的氯化氢气体； （3）氨气与适量氯气混合反应可生成和一种无污染的气体，根据元素守恒，该气体是氮气，反应方程式为；氯气的密度大于氨气，为使氯气和氨气充分混合，氨气应从f通入； （4）碱石灰吸收反应生成的氯化氢，H反应前后的质量差即反应生成氯化氢的质量，从而计算出的含量，所以实验步骤为：加热前，称量H装置的总质量；当观察到G中不再有气泡冒出时，停止加热，冷却，称量H装置的总质量。 （5）如果不用J装置，H可能吸收空气中的二氧化碳、水，使计算出的氯化氢质量偏大，测出的含量将偏高。 题型五 铵根离子的检验 解题要点 NH的检验：未知液呈碱性使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。向某盐中加入强碱溶液，用湿润的红色石蕊试纸进行检验，若试纸没有变蓝，则不能说明盐中不含有NH4+，因为盐中含有NH4+，加入强碱溶液后，需要加热才能产生NH3。 【例5-1】检验铵盐的方法是将待检物取出少量放入试管中，然后 A．加热，将红色石蕊试纸放在试管口检验 B．加水溶解，用红色石蕊试纸检验溶液的酸碱性 C．加入碱溶液，加热，再滴入酚酞溶液 D．加入苛性钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验 【答案】D 【解析】铵盐与碱溶液共热反应生成氨气，检验铵盐的方法是向少量待检物中加入NaOH溶液，加热后产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则该物质是铵盐；答案选D。 【变式5-1】为了检验某白色固体粉末中是否含有，下列试剂和试纸选用正确的是 ①蒸馏水   ②稀硫酸   ③氢氧化钠浓溶液   ④红色石蕊试纸   ⑤蓝色石蕊试纸 A．①②④ B．②⑤ C．①③④ D．①③⑤ 【答案】C 【解析】检验某白色固体粉末中是否含有铵根，应先加蒸馏水溶解，然后加入氢氧化钠浓溶液，再加热，将铵根转化为氨气，再用湿润的红色石蕊试纸检验氨气，若试纸变蓝，则固体粉末中含有铵根，故答案为C。 题型六 金属与硝酸反应的计算 解题要点 金属与硝酸反应的思维模型 【例6-1】现有16.8 g Fe粉，加入V L 1 mol·L－1 HNO3溶液使其恰好完全溶解后，向所得溶液中继续滴加稀硫酸，至不再产生气泡。下列说法正确的是 A．反应过程中产生气体的总体积为6.72 L B．V=0.8 C．该实验可以证明Fe2＋与NO3－不能大量共存 D．滴加稀硫酸时，产生的气体为SO2 【答案】B 【解析】A项，未指明标准状况，无法计算物质的量，错误；B项，使铁粉恰好完全溶解时，向所得溶液中继续滴加稀硫酸，至不再产生气泡，说明Fe与HNO3反应生成Fe2＋，反应的化学方程式为3Fe＋8HNO3＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，16.8 g Fe粉物质的量为0.3 mol，需要0.8 mol HNO3，其体积为＝0.8 L，即V＝0.8，正确；C项，向所得溶液中继续滴加稀硫酸，有产生气泡，可以证明Fe2＋与NO3－在酸性环境下不能大量共存，错误；D项，滴加稀硫酸时，产生的气体为NO，错误。 【例6-2】将64gCu投入到一定浓度的溶液中，恰好完全反应，产生和NO的混合气体共1.6mol。下列说法正确的是 A．参加反应的硝酸的物质的量是1.6mol B．和NO的物质的量比值是1∶1 C．反应中硝酸的作用只体现氧化性 D．反应中共转移了2mol电子 【答案】D 【分析】64gCu的物质的量为，根据电子转移守恒，Cu失去电子=N得到的电子，1molCu被氧化失去2mol电子，设NO的物质的量为xmol，NO2的物质的量为ymol，故有3x+y=2和x+y=1.6mol，解得x=0.2mol，y=1.4mol。 【解析】A．根据原子守恒，消耗的硝酸的总物质的量=起氧化剂作用的硝酸的物质的量(还原产物的总物质的量)+起酸性作用的硝酸的物质的量(生成盐中的硝酸根的物质的量)，故有n(HNO3)=n(NO)+n(NO2)+2n(Cu(NO3)2)=0.2+1.4+2×1=3.6mol，A错误；B．由以上分析可知NO和NO2物质的量之比为0.2：1.4=1:7，B错误；C．反应中硝酸的作用体现氧化性和酸性，C错误；D．64gCu的物质的量为，根据电子转移守恒，1molCu被氧化失去2mol电子，反应中共转移了2mol电子，D正确；故选：D。 【变式6-1】1.92 g铜投入一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，生成的气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下的气体672 mL，将盛有该气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水中，则通入氧气的体积是 A．168mL B．224 mL C．504 mL D．336 mL 【答案】D 【解析】1.92gCu的物质的量为，反应时失去电子数目为，整个反应过程为Cu与HNO3反应生成NO、NO2，NO、NO2与O2转化生成HNO3，反应前后HNO3的物质的量不变，而化合价变化的只有Cu和O2，则Cu失去的电子数目等于O2得到电子的数目，所以消耗O2的物质的量为，，故选D。 【变式6-2】硝酸与金属反应后所得还原产物与硝酸的浓度和金属的活泼性有关。10 mL 0.5 mol·L－1 HNO3与 0.048 g Mg恰好完全反应。若氮元素只被还原到一种价态，下列说法不正确的是(　　) A．HNO3作还原剂 B．HNO3浓度越低，N元素还原价态越低 C．反应中转移电子数为0.004 mol D．还原产物可能为NH4NO3 【答案】A 【解析】HNO3与金属反应时，表现酸性和强氧化性，故A错误；HNO3浓度越高，氧化性越强，氧化同种金属时，N元素被还原的价态就越高，故B正确；HNO3与Mg反应，还原剂只有Mg，Mg的化合价由0→＋2，0.048 g Mg的物质的量为0.002 mol，根据得失电子守恒，反应中转移电子为0.004 mol，故C正确；硝酸的物质的量为0.01 L×0.5 mol·L－1＝0.005 mol，生成0.002 mol Mg(NO3)2，根据N原子守恒，可能生成0.0005 mol NH4NO3，若生成0.0005 mol NH4NO3转移电子为0.004 mol，符合得失电子守恒，故D正确。 【变式6-3】向某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化关系如图所示(已知硝酸只被还原为气体)。 回答下列问题： （1）加入铁粉过程中发生反应的离子方程式是 ，加入铁粉时无气体产生的原因是 (用离子方程式表示)。 （2）该稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中 、 。 （3）图中气体体积 。 （4）若取该稀硫酸和稀硝酸的混合溶液于锥形瓶中，向其中逐渐加入铜粉，可以观察到的现象是铜粉溶解， ，此过程中最多能溶解 铜粉。 【答案】（1） （2）1.0 0.25 （3） （4）溶液变蓝色，有无色气体产生，并在锥形瓶中液面上方变为红棕色(合理即可) 4.8 【分析】向某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，依次发生反应 、、。 【解析】（1）加入铁粉过程中，Fe被氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式是，加入铁粉时无气体产生的原因是发生反应。 （2）加入铁粉过程中，发生反应，该反应消耗0.1molFe，硝酸根离子的物质的量为0.1mol，该稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中1；反应后溶于中的阳离子只有Fe2+，n(Fe2+)=，溶质为硫酸亚铁，所以0.25。 （3）发生反应，该反应消耗0.1molFe，则生成NO的物质的量为0.1mol；发生反应，消耗铁的物质的量为，a是生成NO的体积，(b-a)是氢气的体积，所以气体体积1:1。 （4）取该稀硫酸和稀硝酸的混合溶液于锥形瓶中，向其中逐渐加入铜粉，发生反应，可以观察到的现象是铜粉溶解，溶液变蓝色，有无色气体产生，并在锥形瓶中液面上方变为红棕色；1mol/L，，根据电荷守恒，此反应过程中氢离子过量，硝酸根完全反应，n=0.05mol，最多能溶解0.075mol铜粉，溶解铜粉的质量为0.075mol×64g/mol=4.8g。 题型七 含氮物质的转化 解题要点 解题时，抓住氮元素化合价的变化，依据氧化还原反应的知识进行分析、判断。 （1）牢记一条转化主线，侧重物质之间转化的条件及产物： N2NH3NONO2HNO3NH4NO3。 （2）结合氧化还原反应中“价态转化规律”，认识不同价态含氮物质之间的转化关系： NH3NONO2HNO3 （3）明确含氮物质的连续氧化关系：N2NONO2HNO3 【例7-1】在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是 A． B．浓 C． D． 【答案】D 【解析】A．一氧化氮和水不反应，A错误；B．浓硝酸被铜还原为二氧化氮，B错误；C．氮气和氧气反应生成一氧化氮，C错误；D．氨气、二氧化碳和饱和氯化钠溶液生成碳酸氢钠，D正确；故选D。 【例7-2】氮及其化合物的转化关系如图所示： 则下列说法不正确的是 A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径 B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径 C．上述所有标号的反应都是氧化还原反应 D．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2 【答案】D 【解析】A．在工业上是用氨催化氧化方法制取硝酸，路线①②③就是工业生产硝酸的主要途径，A正确；B．雷电固氮就是空气中的N2与O2在放电作用下反应产生NO，NO被O2氧化产生NO2，NO2被水吸收得到硝酸，故路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径，B正确；C．在上述标号反应中都存在N元素化合价的变化，因此都是氧化还原反应，C正确；D．氮气与氧气在高温或放电时反应产生NO，无法一步得到二氧化氮，D错误；故选D。 【例7-3】如图所示是氮元素的几种价态与物质类别的对应关系，下列说法错误的是 A．物质B可与物质A反应 B．物质B可经催化氧化直接生成物质A C．物质A、物质均为自然固氮 D．和物质C常用于检验，则C为 【答案】C 【分析】由图可知，B为氨气，A为一氧化氮，C为硝酸盐。 【解析】A．氨气和一氧化氮发生氧化还原反应，A正确; B．氨气和氧气催化氧化反应生成一氧化氮和水，B正确;C．将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程为氮的固定，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，不属于自然固氮，C错误;D．实验室通常采用硝酸酸化的硝酸银检验氯离子，D正确;故选C。 【变式7-1】在下列变化 ①工业固氮，②大气固氮，③碳铵分解，按氮元素被氧化、被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列，正确的是 A．②①③ B．③②① C．①②③ D．③①② 【答案】A 【解析】①工业固氮是游离态氮转化为化合态的氨气，N元素的化合价降低，氮元素被还原;②大气固氮是游离态氮转化为化合态的氮的氧化物，氮元素被氧化;③碳铵分解生成氨气、水、二氧化碳，氮元素化合价没有发生变化，既不被氧化又不被还原;综上所述按氮元素被氧化、被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列为②①③;故选A。 【变式7-2】以和为原料制备主要过程如图所示。已知为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是 A．0.1molA完全氧化为B和C时，消耗标准状况下体积为2.8L B．1.7gA和1.8gC含有的共价键数目分别为和 C．和充分反应生成A分子的数目是 D．0.1molD与、C完全转化为时，转移电子数目为 【答案】C 【分析】氮气和氢气反应生成氨气，即A为NH3，氨气发生催化氧化，得到NO和H2O，即C为H2O，B为NO，NO被氧化成NO2，NO2、氧气、水生成硝酸，据此分析； 【解析】A．氨气与氧气发生4NH3+5O24NO+6H2O，消耗0.1mol氨气同时，消耗氧气的物质的量为mol=0.125mol，即标况下消耗氧气的体积为0.125mol×22.4L/mol=2.8L，故A说法正确；B．根据上述分析，A为NH3，C为H2O，1.7g氨气中所含共价键数目为=0.3NA，1.8g水中所含共价键数目为=0.2NA，故B说法正确；C．合成氨是可逆反应，不能进行到底，因此生成氨气物质的量小于0.2mol，故C说法错误；D．NO2、O2、水反应方程式为4NO2+O2+2H2O=4HNO3，消耗0.1molNO2转移电子数目为0.1mol×1×NA=0.1NA，故D说法正确；答案为C。 【变式7-3】元素化合价和物质类别是梳理元素及其化合物知识的两个线索，可表示为“价类”二维图。下图为部分含氮、硫元素的“价-类”二维图。下列说法错误的是 A．b可以和i的浓溶液反应 B．e的浓溶液可以用来干燥c和d C．将c和h同时通入到BaCl2溶液中会产生白色沉淀 D．g和CO均属于汽车尾气，但可以通过催化转化生成无毒气体 【答案】B 【分析】由图可知，a为H2S，b为S，c为SO2，d为SO3，e为H2SO4，f为NH3，g为NO，h为NO2，i为HNO3，以此解题。 【解析】A．浓硝酸有氧化性，可以和硫发生氧化还原反应，A正确；B．浓硫酸具有吸收性，可以干燥SO2，SO3能被浓硫酸吸收,不能用浓硫酸干燥，B错误；C．二氧化硫和二氧化氮同时通入水中，会发生氧化还原反应生成硫酸，加入氯化钡会生成硫酸钡白色沉淀，C正确；D．NO、CO均属于汽车尾气，在催化转化器中发生反应生成N2和CO2两种无毒气体，D正确；故选B。 【变式7-4】工业废水中的氨氮(以、形式存在)，可通过微生物法或氧化法处理，使水中氨氮达到国家规定的排放标准。 （1）微生物法：酸性废水中的部分在硝化细菌的作用下被氧气氧化为，再与作用生成。 ①转化为的离子方程式为 。 ②与在转化为的反应中消耗与的物质的量之比为 。 （2）次氯酸钠氧化法：向氨氮废水中加入NaClO，氨氮转化为而除去。 ①NaClO氧化的离子方程式为 。 ②一定pH下，NaClO的投加量对污水中氨氮去除率的影响如图所示。当时，总氮的去除率随的增大不升反降的原因是 。 （3）活性炭-臭氧氧化法：活性炭-臭氧氧化氨氮的机理如图所示。*表示吸附在活性炭表面的物种，为羟基自由基，其氧化性比更强。 ①活性炭-臭氧氧化氨氮的机理可描述为 。 ②其它条件不变调节废水的pH，废水中氨氮去除率随pH的变化如图所示。随pH增大氨氮去除率先明显增大，后变化较小，可能的原因是 。 【答案】（1） 3：5 （2） NaClO将部分氨氮氧化为、留在废水中 （3）与活性炭表面吸附的作用生成，将活性炭表面吸附的转化为 随pH增大，活性炭上吸附的增多，生成增多；pH继续增大时，将转化为，不利于活性炭对氨氮的吸附 【解析】（1）①转化为 ，N元素化合价从-3升高到+5价，氧元素从0价降低到-2价，则按得失电子数守恒、电荷守恒、元素质量守恒得离子方程式为。 ②与在转化为的反应中，中N元素化合价从+5降低到0价，中N元素化合价从-3升高到0价，按得失电子数守恒、消耗与的物质的量之比为3：5。 （2）①氧化氨气为氮气，反应中，氮元素从-3价升高到0价、氯元素从+1价降低到-1价，则按得失电子数守恒、元素质量守恒、电荷守恒得离子反应方程式为：。 ②一定pH下，NaClO的投加量对污水中氨氮去除率的影响如图所示。当时，总氮的去除率随的增大不升反降、意味着溶液中生成了其它含氮的微粒，应该是氨气被氧化的产物，则原因是： NaClO将部分氨氮氧化为、留在废水中。 （3）①由图可知：活性炭-臭氧氧化氨氮的机理可描述为：与活性炭表面吸附的作用生成，将活性炭表面吸附的转化为。 ②结合信息可知：生成增多时反应速率增大。则随pH增大氨氮去除率先明显增大后变化较小的可能原因是：随pH增大，活性炭上吸附的增多，生成增多；pH继续增大时，将转化为，不利于活性炭对氨氮的吸附。 题型八 SO2和NOx的污染治理 解题要点 题目中常见的NOx尾气处理方法： ①碱液吸收法 NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②氨气吸收法： 在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，化学方程式为8NH3＋6NO27N2＋12H2O，4NH3＋6NO5N2＋6H2O。 【例8-1】氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下： ①NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O ②2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O （1）在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为 。 （2）在反应②中，氧化产物是 ，还原产物是 (填化学式)。 （3）在反应①②中，参加反应的NaOH均为2mol时，两个反应转移电子数的关系是① ②(填“”、“”或“”) （4）自来水中的NO危害人类健康。为了降低自来水中NO的浓度，某研究人员提出两种方案。 ①方案a：微碱性条件下，用Fe(OH)2还原NO，产物之一是NH3。生成3.4gNH3的同时会生成 mol Fe(OH)3。 ②方案b：碱性条件下，用Al粉还原NO，产物之一是N2。发生的反应如下所示，配平离子方程式并用单线桥标出电子转移的方向和数目： 。 Al+ NO+OH-—AlO+N2↑+H2O 【答案】（1）23:15 （2） NaNO3 NaNO2 （3）= （4）1.6 【解析】（1）反应①中NO2中N元素化合价降低，所以NO2为氧化剂，NO中N元素化合价升高，所以NO为还原剂，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为23:15； （2）根据反应②方程式可知，NO2中N元素化合价升高生成NaNO3，所以NaNO3为氧化产物，N元素化合价降低生成NaNO2，所以NaNO2为还原产物； （3）反应①中2molNaOH参加反应，消耗1molNO，转移1mol电子；反应②中2molNaOH参加反应，生成1molNaNO2，所以也转移1mol电子，即两个反应转移电子数的关系是：=； （4）①根据题意Fe(OH)2与NO反应时，NO被还原为NH3，3.4gNH3的物质的量为0.2mol，根据N元素化合价的变化可知转移1.6mol电子，根据电子守恒可知有1.6molFe(OH)3生成； ②反应中Al元素的化合价由0价升至+3价，N元素的化合价由+5价降至0价，根据电子守恒可知，反应时Al与NO的系数比为5：3，再结合元素守恒可知化学方程式为10Al+6 NO+4OH-=10AlO+3N2↑+2H2O，该反应中Al失去电子，根据Al元素化合价的变化可知，10份Al参与反应转移30份电子，所以用单线桥标出电子转移的方向和数目为。 【变式8-1】阅读下列材料并回答问题。 （1）常见的大气污染分为一次污染和二次污染。二次污染指的是排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或生物作用下发生变化，或与环境中的其他物质发生反应生成新的污染物，如，二氧化氮就是二次污染物。 ①无色的气体遇到空气，可观察到的现象是 。 ②在、、、四种物质中，不会导致二次污染的是 。 （2）汽车尾气(含一氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等)是城市空气的污染源之一，治理方法之一是在汽车的排气管上安装“催化转化器”。 ①汽车尾气中易造成光化学烟雾的物质是 。 ②汽车尾气中的一氧化碳和氮氧化物在“催化转化器”的作用下发生反应，生成可参与大气生态循环的无毒气体。该无毒气体为 (填化学式)。 ③请提出有利于控制城市空气污染源的具体措施： 。 （3）氨气亦可用来处理氮氧化物。例如，氨气与二氧化氮发生如下反应：。 ①实验室常用湿润的 (填“红色”或“蓝色”)石蕊试纸来检验氨气。 ②上述反应中每生成7，共有 mol电子发生转移。 ③写出用处理时发生反应的化学方程式： 。 【答案】（1）①气体颜色变为红棕色 ②CO （2）①NO等氮氧化物 ②N2和CO2 ③开发新能源、使用电动车、植树造林等 （3）①红色 ②24 ③ 【解析】（1）①无色的气体遇到空气，NO被氧气氧化为NO2，则现象为气体颜色变为红棕色；②SO2转化为三氧化硫，与水反应生成硫酸，会加重酸雨的形成，导致二次污染物；NO能够和氧气反应生成新的污染物二氧化氮，导致二次污染物；NO2与水反应生成硝酸和NO，硝酸会造成酸雨，所以NO2会导致二次污染物；CO虽然能够转化为CO2，但CO2不是污染物，所以CO不会导致二次污染，综上所述不会导致二次污染的是CO； （2）①光化学烟雾是由氮的氧化物排放引起，汽车尾气含有大量NO等氮氧化物，能引起光化学烟雾；②根据题意可知一氧化碳与一氧化氮生成参与大气生态循环的N2和CO2， ③有利于控制城市空气污染源的具体措施有：开发新能源、使用电动车、植树造林等； （3）①为了观察更明显的现象，实验室常用湿润的红色石蕊试纸来检验氨气；②反应中氨气中的N的化合价由-3价升高到0价，二氧化氮中的N化合价由+4价降低到0价，故每生成7molN2转移24mol电子；③用处理时发生反应的化学方程式为。 【变式8-2】硝酸生产的尾气中NO和等氮氧化物以及酸性废水中均须处理达标后再排放。 （1）硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为；；①吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到晶体，该晶体中的主要杂质是 (填化学式)；②吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。 （2）用NaClO溶液也能除去尾气中NO。其他条件相同，NO去除为的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。      在酸性溶液中，HClO氧化NO生成Cl-和NO的离子方程式为 ；NaClO溶液的初始pH越大，NO转化率越低。其原因是 。 （3）利用也能够还原氮氧化物()实现氮污染的治理。将硝酸尾气与的混合气体通入与的混合溶液中实现无害化处理，其转化过程如图所示。    ①x=1时，参与的离子方程式为 。 ②若该过程中，每转移3.6mol电子消耗1mol氮氧化物()，则x为 。 【答案】（1） NO （2）3HClO + 2NO + H2O = 3Cl- + 2NO +5H+ 溶液pH越大，溶液中HClO的浓度越小，氧化NO的能力越弱 （3） 2.8 【解析】（1）①根据硝酸尾气与NaOH溶液反应方程式，可知吸收后的溶液所含溶质主要为NaNO2和NaNO3，因此吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体中含有主要杂质为NaNO3；②NO不与NaOH溶液反应，若NO物质的量比NO2多时，吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物为NO； （2）在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl-和NO ，反应后溶液呈酸性，则反应的离子方程式为3HClO + 2NO + H2O = 3Cl- + 2NO +5H+。 因为HClO具有强氧化性，因此NaClO氧化NO的实质是HClO与NO发生氧化还原反应，pH越大，c(H+)减小，c(HClO)减小，氧化NO能力减弱，NO转化率降低； （3）①x=1时，氮的氧化物为NO，根据转化过程，Ce3+、NO在酸性条件下发生氧化还原反应，得到Ce4+、N2、H2O，根据得失电子数目守恒，以及原子守恒，反应离子方程式为4Ce3++4H++2NO=4Ce4++N2+2H2O；②令NOx转化成N2时，N的化合价变化y价，1molNOx能转化成0.5molN2，根据得失电子数目守恒有0.5mol×2×y=3.6，即y=3.6，NOx中O显-2价，N的化合价为+3.6价，化合价代数和为0，则x=1.8； 题型九 硅及其化合物的性质与工业制备 解题要点 （1）一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体。 （2）Si的还原性强于C，但C在高温下能还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 （3）非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作还原剂，且放出氢气：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 （4）非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 （5）一般情况下，碱性氧化物＋酸―→盐＋水，二氧化硅是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(SiF4不属于盐，故SiO2不是两性氧化物)。 （6）一般情况下，无机酸能溶于水，但硅酸却难溶于水。 （7）一般情况下，较强酸＋较弱酸的盐―→较弱酸＋较强酸的盐(溶液中的反应)。 因碳酸的酸性强于硅酸，所以水玻璃在空气中易变质：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)。 但在高温下，可发生反应Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑(CO2离开反应体系促进反应的正向进行)。 （8）一般情况下，酸性氧化物与水反应生成相应的含氧酸，但二氧化硅不溶于水，也不与水反应。 【例9-1】下列关于硅元素及其化合物的说法正确的是 A．陶瓷是以黏土和石灰石作为原料，经高温烧结而成的 B．因SiO2能导电，故SiO2可用来生产光导纤维 C．碳化硅可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料 D．瓷坩埚及石英坩埚能与氢氟酸接触，也能对苛性碱和碳酸钠进行熔融操作 【答案】C 【解析】A．陶瓷是以黏土为原料，经高温烧结而成的，故A错误；B．SiO2不导电，因SiO2具有优良光学特性，故SiO2可用来生产光导纤维，故B错误；C．碳化硅是新型无机非金属材料，碳化硅可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料，故C正确；D．二氧化硅能与氢氧化钠反应，瓷坩埚及石英坩埚不能对苛性碱和碳酸钠进行熔融操作，故D错误；选C。 【例9-2】高纯硅可采用以下方法制备。下列说法正确的是 A．石英砂是制陶瓷和水泥的主要原料之一 B．过程①的化学方程式为 C．通过，实现粗硅的制备 D．过程④的化学方程式为 【答案】D 【分析】SiO2和C在高温下发生反应生成Si和CO得到粗硅，粗硅和HCl生成SiHCl3，SiHCl3在高温下和氢气反应生成高纯硅。 【解析】A．水泥的原料是黏土和石灰石，不需要石英砂，石英砂可以作为陶瓷的原材料，而黏土才是制陶瓷和水泥的主要原料之一，故A错误；B．过程①是制备粗硅，SiO2和C在高温下发生反应生成Si和CO，反应方程式为，故B错误；C．不与溶液反应，不能通过该途径提纯粗硅，故C错误；D．过程④是SiHCl3在高温下和氢气反应生成高纯硅，反应为：，故D正确；故答案选D。 【变式9-1】硅及其化合物在人类进步中发挥了重要作用。Si和SiC用于制造芯片，SiO2用于制造光纤，Na2SiO3用作木材防火剂。下列说法正确的是 A．Si在自然界以游离态存在 B．Si和SiC具有优良的导电性 C．SiO2不与酸反应 D．Na2SiO3溶液可与CO2反应 【答案】D 【解析】A项，硅在自然界中以化合态存在，而不是游离态形式存，错误；B项，Si和SiC属于半导体，导电能力弱，错误；C项，SiO2能与氢氟酸发生反应，而不是不与任何酸反应，错误；D项，碳酸的酸性比硅酸强，则Na2SiO3溶液可与CO2反应生成H2SiO3，正确。 【变式9-2】重组下列化学方程式的书写不正确的是 A．氢氟酸与玻璃中的SiO2反应：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O B．SiHCl3转化为高纯硅的化学方程式：SiHCl3＋H2Si＋3HCl C．硅与氢氧化钠溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑ D．焦炭与石英砂反应：SiO2＋CSi＋CO2↑ 【答案】D 【解析】SiO2与C在高温条件下发生反应产生的气体是CO，D错误。 题型十 无机非金属材料 解题要点 传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别 类别 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 主要成分 硅酸盐 不一定是硅酸盐 主要特性 抗腐蚀、耐高温、质脆、经不起热冲击 大都强度高、硬度大，耐高温，另外还具有一定的电学特性、光学特性和生物功能等 【例10-1】定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是 A．传统陶瓷是典型的绝缘材料 B．陶瓷主要成分为SiO2和MgO C．陶瓷烧制的过程为物理变化 D．白瓷的白色是因铁含量较高 【答案】A 【解析】A项，陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，常用于高压变压器的开关外包装和器件，正确；B项，陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，错误；C项，陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，由新物质生成，属于化学变化，错误；D项，由于Fe2+、Fe3+和铁的氧化物均有颜色，故陶瓷中含铁量越多，陶瓷的颜色越深，白瓷的白色是因为铁含量较低甚至几乎不含，错误。 【变式10-1】下列叙述正确的是 ①“C919”大飞机使用的氮化硅陶瓷属于传统硅酸盐材料 ②“天和”核心舱电推进系统中的霍尔推力器腔体使用的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料 ③“神舟十三号”宇宙飞船返回舱所用高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料 ④相控阵雷达使用的碳化硅陶瓷属于新型的有机材料 A．①④ B．②③ C．①③ D．②④ 【答案】B 【解析】氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、高温结构陶瓷、碳化硅陶瓷都属于新型无机非金属材料，B项正确。 题型十一 常见非金属及其化合物的实验探究 【例11-1】下述实验中均有红棕色气体产生，经对比分析所得结论不正确的是 已知：碎玻璃中的各成分均不与发生反应。 A．由①中的红棕色气体，可推断产生的气体一定为混合气体 B．由②中的红棕色气体，说明②中木炭与浓硝酸发生了反应 C．由③中的红棕色气体，可说明浓硝酸具有挥发性 D．③的气体产物中检测出，可说明木炭与浓硝酸发生了反应 【答案】B 【解析】A．加热条件下，浓硝酸分解生成二氧化氮和氧气，则产生的气体一定是混合气体，A项正确；B．碳与浓硝酸反应生成二氧化氮、二氧化碳，二氧化氮气体为红棕色；在加热条件下，浓硝酸可分解生成二氧化氮，不一定与碳反应生成，B项错误；C．红热木炭没有接触浓硝酸，仅提高了环境温度，在加热条件下，浓硝酸可分解生成二氧化氮，③中的红棕色气体，可说明浓硝酸具有挥发性，C项正确；D．③的气体产物中检测出CO2，说明有碳元素参与了反应，由于碎玻璃不与浓硝酸反应，所以可说明木炭与浓硝酸发生了反应，D项正确；答案选B。 【例11-2】某化学学习小组采用如图所示装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究。 请回答下列问题: （1）检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，伸入三颈烧瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为　　　　　　　，产生该气体的化学方程式是　　　　　　。   （2）装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，炽热的木炭与浓硝酸反应后可观察到C中出现白色沉淀，该白色沉淀为　　　　(填化学式)。   （3）装置B的作用是　　　　　　。   （4）装置D中收集到了无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。 ①下列对该气体的检验方法合适的是　　　　　　。  A.敞口观察装置D中集气瓶内气体的颜色变化 B.将湿润的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察蓝色石蕊试纸是否变红 C.将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃 ②如果D中集气瓶中收集的无色气体是氧气，则氧气的来源是　　　　　　。  【答案】（1）红棕色 C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O （2）BaCO3　（3）防倒吸　（4）①AC　②浓硝酸的分解 【解析】（1）装置A中发生的是浓硝酸与木炭的反应，生成NO2、CO2、H2O，三颈烧瓶中显示的是NO2的红棕色。（2）NO2、CO2通入Ba(OH)2溶液分别生成Ba(NO3)2和BaCO3，由于Ba(OH)2溶液足量，故溶液为碱性环境，BaCO3不溶解，以沉淀形式析出。（3）为防止装置C中酸性气体溶解速率太快而导致C中溶液进入三颈烧瓶，装置B应为防倒吸装置。（4）①NO与足量O2反应生成红棕色的NO2，A正确；NO和O2均不具有酸性，B错误；O2能使带火星的木条复燃，而NO不能，C正确。②装置A中木炭除与浓硝酸的反应外，硝酸不稳定，部分浓硝酸还会发生分解:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。 【变式11-1】探究氮及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是 实验方案 现象 结论 A 常温下，将Fe片分别插入稀硝酸和浓硝酸中 一段时间后，前者有气体产生，后者无明显现象 稀硝酸的氧化性强于浓硝酸 B 将样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液 溶液变红 晶体已氧化变质 C 向两个同规格烧瓶中分别装入同比例的和气体，并分别浸泡于热水和冷水中 一段时间后，两烧瓶内颜色深浅不同 的转化存在限度 D 将盛有固体的试管加热 试管底部固体消失，试管口有晶体凝结 固体受热易升华 【答案】C 【解析】A．铁遇浓硫酸会发生钝化，浓硝酸的氧化性比稀硝酸强，选项A错误；B．向溶液中滴加稀硫酸，酸性条件下硝酸根离子与亚铁离子发生氧化还原反应生成铁离子，结论不合理，选项B错误；C．向两个同规格烧瓶中分别装入同比例的和气体，并分别浸泡于热水和冷水中，一段时间后，两烧瓶内颜色深浅不同，说明温度影响平衡移动，的转化存在限度，不能完全转化，选项C正确；D．将盛有固体的试管加热，发生反应，氨气和氯化氢在试管口遇冷又生成氯化铵，所以试管口处有晶体出现，选项D错误；答案选C。 【变式11-2】某校化学实验小组为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮，用如图所示装置进行实验(加热装置和夹持装置均已略去，装置气密性良好，F是用于鼓入空气的双连打气球)。试回答下列问题： （1）将B装置下移，使碳酸钙与稀硝酸接触，产生气体的化学式为___________。该操作的目的是_______________________________________________________。 （2）当C装置中产生白色沉淀时，立刻将B装置上提，原因是_______________________________。 （3）将A装置中铜丝放入稀硝酸中，给A装置微微加热，A装置中产生无色气体的离子方程式是_______________________________________________。E装置中开始时出现浅红棕色气体的原因是_________________________________________________________________________________________。 （4）用F装置向E装置中鼓入空气，E装置内气体颜色加深的原因是_________________________。(用化学方程式表示)。 （5）反应一段时间后，C装置中白色沉淀溶解的原因是(用两个化学方程式说明)_____________________，_____________________________。 （6）D装置的作用是___________________________________________。若一定体积的NOx，被250 mL 2 mol·L－1的NaOH溶液恰好完全吸收，溶液质量增加19.8 g，则x的值为_______。 【答案】（1）CO2 用碳酸钙与稀硝酸反应产生的二氧化碳赶走装置内的空气 （2）防止消耗稀硝酸过多，从而影响铜与稀硝酸的反应 （3）3Cu＋8H＋＋NO3－＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O CO2的密度比空气的大，CO2从长管进入E装置，并没有把E装置中的空气排尽，致使部分NO先与未排尽的空气反应生成少量红棕色NO2 （4）2NO＋O2＝2NO2 （5）3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO(或4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3) CaCO3＋2HNO3＝Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O （6）平衡压强，吸收NO、NO2、CO2尾气，防止污染大气 1.6 【解析】装置A中利用碳酸钙与稀硝酸反应产生二氧化碳，将装置内的空气排干净，然后再让铜与稀硝酸反应产生一氧化氮；装置E的目的是收集产生的一氧化氮，与F相连的气球中的空气挤入E中可以验证E中收集到的气体为一氧化氮；C中产生白色沉淀时，说明装置中空气已经排干净，需要将碳酸钙与稀硝酸分离，防止消耗较多的稀硝酸，影响铜与稀硝酸的反应；D装置可以起到平衡压强的作用，且其中的氢氧化钠可以吸收NO、NO2、CO2尾气，防止污染大气。 （1）稀硝酸与碳酸钙反应产生的气体为CO2；根据分析可知该操作的目的是：用碳酸钙与稀硝酸反应产生的二氧化碳赶走装置内的空气；（2）当C装置中产生白色沉淀时，立刻将B装置上提，根据分析可知原因为：防止消耗稀硝酸过多，从而影响铜与稀硝酸的反应；（3）铜与稀硝酸反应的离子方程式为：3Cu＋8H＋＋NO3－＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；E装置中开始时出现浅红棕色气体即产生了二氧化氮，可能的原因是：CO2的密度比空气的大，CO2从长管进入E装置，并没有把E装置中的空气排尽，致使部分NO先与未排尽的空气反应生成少量红棕色NO2；（4）颜色加深的原因是一氧化氮与氧气发生了反应：2NO＋O2＝2NO2；（5）C装置中白色沉淀溶解是因为产生的二氧化氮与水反应（或一氧化氮与氧气和水反应）生成了硝酸，硝酸与碳酸钙反应使沉淀溶解，故涉及到的化学方程式为：3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO(或4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3)；CaCO3＋2HNO3＝Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O；（6）根据分析可知，平衡压强，吸收NO、NO2、CO2尾气，防止污染大气；一定体积的NOx，被250 mL 2 mol·L－1 的NaOH溶液恰好完全吸收，得到的产物为NaNOx，根据元素守恒，N的物质的量与Na的物质的量相同，n(Na)＝n(N)＝2 mol·L－1×0.250 L＝0.5 mol，N的质量为0.5 mol×14 g·mol－1＝7 g，氧元素的质量为19.8 g－7 g＝12.8 g，O的物质的量为0.8 mol，故＝，x＝1.6。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$