非金属(As、Si、N、P)及其化合物制备流程探究(含解析).doc

2020届高考化学第二轮专题复习课时提升训练
非金属（As、Si、N、P）及其化合物制备流程探究
1、砷(As)及其化合物在生产、医疗、科技等方面有许多应用。

(1)中国自古“信口雌黄”“雄黄入药”之说。雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)都是自然界中常见的砷化物，早期都曾用作绘画颜料，因都有抗病毒疗效也用来入药。一定条件下，雌黄和雄黄的转化关系如图所示。
①砷元素有＋2、＋3、＋5等常见价态。雌黄和雄黄中S元素的价态相同，其价态是________。Ⅰ中发生反应的离子方程式是_
______________________________________。
②Ⅱ中，雄黄在空气中加热至300℃会产生两种物质，若4.28gAs4S4反应转移0.28mole－，则a为__________________(填化学式)，砒霜(As2O3)可用双氧水将其氧化成H3AsO4而除去，该反应的化学方程式为
____________________________。
(2)AsH3是一种很强的还原剂，室温下，0.4molAsH3气体在空气中自燃，氧化产物为As2O3固体，放出bkJ热量，AsH3自燃的热化学方程式是________________________________________。
(3)将Na3AsO3(aq)＋I2(aq)＋H2O(l) Na2HAsO4(aq)＋NaI(aq)＋HI(aq)设计成原电池如图1所示，放电时电流强度(I)与时间关系如图2所示。

①图2中表示在该时刻上述可逆反应达到平衡状态的点是________(填字母)。
②已知：a点对应图1中电流由C1极经外电路流向C2极。则d点对应的负极反应式为______________________________。
③图2中，b→c改变的条件可能是______________(填字母)，c→d电流强度变化的原因是______________________________________。
A．向左室中加入适量的浓Na3AsO3溶液
B．向左室中加入适量的烧碱溶液
C．向右室中加入适量的浓KI溶液
D．向右室中加入适量的稀硫酸
答案：(1)①－2　4H＋＋2Sn2＋＋2As2S3===2H2S↑＋2Sn4＋＋As4S4
②SO2　As2O3＋2H2O2＋H2O===2H3AsO4
(2)2AsH3(g)＋3O2(g)===As2O3(s)＋3H2O(l)
ΔH＝－5bkJ·mol－1
(3)①b
②AsO－2e－＋H2O===HAsO＋H＋
③AB　随着正反应进行，反应物浓度下降，反应速率下降，单位时间转移的电子(电量)减少
2、如图所示为各物质之间的相互转化关系图，而且各单质和化合物组成的元素皆为短周期元素。

根据上述关系判断：
(1)单质A只可能是　硅　，这是因为　在短周期内能与NaOH反应放出H2和生成化合物的只有Al和Si，而NaAlO2与盐酸反应生成的Al(OH)3会溶解在过量的盐酸中不合题意，故A只能是单质硅　。
(2)单质B一定是金属还是非金属　非金属　，这是因为　Si只有和O2反应才能生成能与NaOH溶液反应的酸性氧化物SiO2　。
(3)各化合物的化学式：
甲：　SiO2
乙：　Na2SiO3
丙：　H2O
丁：　H4SiO4　。
答案：(1)硅　在短周期内能与NaOH反应放出H2和生成化合物的只有Al和Si，而NaAlO2与盐酸反应生成的Al(OH)3会溶解在过量的盐酸中不合题意，故A只能是单质硅　
(2)非金属　Si只有和O2反应才能生成能与NaOH溶液反应的酸性氧化物SiO2　
(3)SiO2　Na2SiO3　H2O　H4SiO4
解析：本题的突破口是在框图中，A单质与NaOH溶液反应放出H2，只有Al和Si，另一突破口即是化合物丁受热失去化合物丙后生成化合物甲，故化合物丁为H4SiO4，化合物丙为H2O，化合物甲为SiO2，进而可推出B及化合物乙。
3、硅及其化合物在自然界广泛存在并被人类应用。
(1)氮化硅膜与二氧化硅膜相比较具有表面化学性能稳定等优点，故氮化硅膜可用于半导体工业。可以用NH3和SiH4(甲硅烷)在一定条件下反应，并在加热基板上生成氮化硅膜：
3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2。
以硅化镁为原料制备甲硅烷的反应和工业流程如下。
反应原理：4NH4Cl＋Mg2Si4NH3↑＋SiH4↑＋2MgCl2　(ΔH＜0)

①NH4Cl中的化学键类型有______________________。
②上述生产甲硅烷的过程中液氨的作用是____________________。
③氨气是重要的工业原料，写出氨气发生催化氧化反应生成NO的化学方程式：______________________________，
实验室可利用如图所示装置完成该反应。在实验过程中，除观察到锥形瓶中产生红棕色气体外，还可观察到有白烟生成，白烟的主要成分是______________。

(2)三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)难溶于水，在医药上可作抗酸剂。它除了可以中和胃液中多余的酸之外，生成的H2SiO3还可覆盖在有溃疡的胃表面，保护其不再受刺激。三硅酸镁与盐酸反应的化学方程式为
________________________。将0.184g三硅酸镁加入到50mL0.1mol·L－1盐酸中，充分反应后，滤去沉淀，用0.1mol·L－1NaOH溶液滴定剩余的盐酸，消耗NaOH溶液30mL，则Mg2Si3O8·nH2O中的n值为__________。(注：Mg2Si3O8的摩尔质量为260g·mol－1；在此条件下Mg2＋不与OH－发生反应。)
答案；(1)①极性共价键、离子键　②吸收热量，保证反应在常温下进行(答“制冷”或“降温”均可)　③4NH3＋5O24NO＋6H2O　NH4NO3(或硝酸铵)
(2)Mg2Si3O8·nH2O＋4HCl===3H2SiO3＋2MgCl2＋(n－1)H2O　6
4、工业上常用亚硝酸钠(NaNO2)作媒染剂、漂白剂、钢材缓蚀剂、金属热处理剂。某兴趣小组用下列装置制备NaNO2并探究NO、NO2的某一化学性质。

已知：①2NO＋Na2O2===2NaNO2；②NO能被酸性KMnO4氧化成NO，MnO被还原为Mn2＋。
请回答下列问题：
(1)装置A三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为
_______________________________________。
(2)用上图中的装置制备NaNO2，其连接顺序为a→__________________→h(按气流方向，用小写字母表示)，此时活塞K1、K2如何操作____________________________________。
(3)E装置发生反应的离子方程式_____________________________。
(4)通过查阅资料，NO2或NO可能与溶液中Fe2＋发生反应。某同学选择上述装置并按A→C→E顺序连接，E中装入FeSO4溶液，进行如下实验探究。
步骤
操作及现象
①
关闭K2，打开K1，打开弹簧夹通一段时间的氮气，夹紧弹簧夹，开始A中反应，一段时间后，观察到E中溶液逐渐变为深棕色
②
停止A中反应，打开弹簧夹和K2、关闭K1，持续通入N2一段时间
③
更换新的E装置，再通一段时间N2后关闭弹簧夹，使A中反应继续，观察到的现象与步骤①中相同

步骤②操作的目的是________________________________；步骤③C瓶中发生反应的化学方程式为___________________________；
通过实验可以得出：__________(填“NO2、NO”中的一种或两种)和溶液中Fe2＋发生反应使溶液呈深棕色。
答案：1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(2)d→e→b(或c)→c(或b)→f(或g)→g(或f)　关闭K1，打开K2
(3)3MnO＋4H＋＋5NO===3Mn2＋＋5NO＋2H2O
(4)排尽装置中残留的NO2　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　NO
解析　(2)A生成的NO2，根据已知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再与Na2O2反应制备NaNO2，最后用酸性KMnO4吸收尾气NO。在操作时注意将反应装置中的空气排尽。
(4)根据②③实验可知NO和Fe2＋反应。
5、溴化锂是一种高效的水汽吸收剂,其一种绿色工业合成工艺如下(部分操作和条件已略去)。

已知:碳酸锂微溶于水,其水溶液显碱性。
(1)合成过程中发生的反应如下,请写出反应ⅱ的化学方程式,并将ⅲ补充完整。
ⅰ.Br2 +H2O HBr+HBrO;
ⅱ. ____________________________________。
ⅲ.3LiBrO+CO(NH2)2 3LiBr+_________尿素
(2)LiBrO3是生产过程中的副产物。
①用化学方程式表示生成该副产物的原因___________________。
②为了提高原料的利用率,减少副产物的生成,必须调控体系的pH在3~5之间,通过合理的加料方法来实现:将碳酸锂粉末溶解于冷的溴水中至饱和,并一次性加入尿素,然后 ,直到尿素完全转化。
③常用硫脲除去LiBrO3,反应的化学方程式是4LiBrO3 +3CS(NH2)2(硫脲)+3H2O 4LiBr +3CO(NH2)2+3H2SO4 。选用硫脲除杂的优点是 ;缺点是引入新杂质且溶液酸性增强,为解决该问题需要加入的试剂是____________________________________。
答案　 (1)Li2CO3+2HBr 2LiBr+H2O+CO2↑
CO2↑+N2↑+2H2O
(2)①3Br2+3Li2CO3 LiBrO3+5LiBr+3CO2↑
②少量多次交替加入Br2和Li2CO3
③可将LiBrO3转化为LiBr,并得到可以循环使用的CO(NH2)2　BaCO3
6、磷化铝、磷化锌、磷化钙与水反应产生高毒的PH3气体(熔点为－132℃，还原性强、易自燃)，可用于粮食熏蒸杀虫。卫生安全标准规定：当粮食中磷化物(以PH3计)的含量低于0.05mg·kg－1时算合格。可用以下方法测定粮食中残留的磷化物含量：

[操作流程]　安装吸收装置→PH3的产生与吸收→转移KMnO4吸收溶液→亚硫酸钠标准溶液滴定。
[实验装置]　C中盛100g原粮，D中盛有20.00mL1.12×10－4mol·L－1KMnO4溶液(H2SO4酸化)。
请回答下列问题：
(1)仪器C的名称是________；原粮最好先打成粉末，其原因是___________________。
(2)磷化钙与水反应的化学方程式为_______________________；检查整套装置气密性良好的方法是
__________________________________________。
(3)A中盛装KMnO4溶液的作用是除去空气中的还原性气体；B中盛装焦性没食子酸的碱性溶液，其作用是吸收空气中的O2，防止_______________；通入空气的作用是_________________。
(4)D中PH3被氧化成磷酸，所发生反应的离子方程式为________________________。
(5)把D中吸收液转移至容量瓶中，加水稀释至250mL，取25.00mL于锥形瓶中，用5.0×10－5mol·L－1的Na2SO3标准溶液滴定剩余的KMnO4溶液，消耗Na2SO3标准溶液11.00mL，则该原粮中磷化物(以PH3计)的含量为________mg·kg－1，该原粮质量________(填“合格”或“不合格”)。
答案：(1)三颈烧瓶　使原粮中的磷化物与水充分反应
(2)Ca3P2＋6H2O===3Ca(OH)2＋2PH3↑　关闭K1、打开K2，用抽气泵缓慢抽气，若观察到A、B、D各装置中有气泡产生则装置气密性良好(或在D左边用橡胶管和止水夹封闭、关闭K2用压差法；或关闭分液漏斗旋塞后对C加热法)
(3)装置C中生成的PH3被氧化　吹出PH3，使其全部被酸性KMnO4溶液吸收
(4)5PH3＋8MnO＋24H＋===5H3PO4＋8Mn2＋＋12H2O
(5)0.0085　合格