金属及其化合物

金属及其化合物（精选11篇）

金属及其化合物 篇1

教学设计

一、指导思想与理论依据

1.指导思想

建构主义的基本观点为:“学习不是老师向学生传递知识信息、学习者被动吸收的过程, 而是学习者主动建构知识的意义的过程。”认为学习是学习者利用感觉吸收并且建构意义活动的过程, 这一过程不是被动的接受外部知识, 而是同学习者接触的外部世界相互作用的结果。主张在教学活动中, 要以学习者为中心, 从学习者个体出发, 以人为本, 真正把发挥学习者主体能动性放在教学活动与学习活动的首位。

2.理论依据

高中化学必修1模块的“元素及其化合物”内容繁多, 易学难记。化学基本观念是学习该部分内容的“脚手架”;同时, 元素及其化合物教学内容是中学生形成和巩固化学基本观念的“物质基础”。

二、教学背景分析

1.教学内容分析

(1) 在课程与教材中的地位

义务教育阶段:初步了解金属单质的物理和化学性质, 知道活泼金属可以与酸反应置换出氢气。

高中必修阶段:人教版必修1模块系统介绍了金属单质的化学性质, 并着重介绍了钠、铁及铝化合物的内容。

(2) 核心知识的功能价值

社会的发展与我们日常生活离不开化学物质, 从化学学科的社会价值角度来说, 研究“元素及其化合物”有非常重要的实际意义;化学的主要研究内容是物质的组成、结构、性质及应用, 而这些研究内容必须以“元素及其化合物”为载体, 同时, “元素及其化合物”为后续有关化学原理和理论的学习奠定“物质基础”, 是学生在中学阶段形成元素观、分类观和变化观等重要化学观念的关键所在, 从这个角度而言, “元素及其化合物”的知识具有非常重要的学科价值。离开元素及其化合物, 化学就变为无源之水, 无本之木。

(3) 知识本身特点

实际教学中, 高中化学必修1模块的“元素及其化合物”是被普遍认为“教师难教, 学生难学”的部分, 原因是这部分知识本身特点是内容繁多, 易学难记。

2.学生情况分析

(1) 知识与能力基础

通过人教版必修1模块第二章《化学物质及其变化》的学习, 同学们已经形成基本的化学观念:分类观和变化观;经过第三章《金属及其化合物》的学习, 同学们已经认识常见金属及其化合物的性质。高中阶段的学生具有较好的分析理解和归纳能力, 但是主动构建知识网络的能力较差, 思想上存在一定的惰性与畏难情绪。

(2) 学生认识障碍点及待发展点

障碍点:有规律地记忆金属及其化合物的性质, 能较快地找到物质之间转化的途径。

待发展点:从化合价和物质类别两个角度学习化合物的性质。

(3) 教学方法

以具体元素化合物化学知识为载体, 以化学基本观念建构为主旋律, 以认识模型为教学手段, 有效促进知识向能力、素质的转化, 从而促进学生科学素养的全面发展。

三、本课教学目标设计

1.知识与技能

(1) 从化合价和物质类别两个角度分析化合物的性质。

(2) 设计物质间相互转化的路线。

2.过程与方法

以化学基本观念为核心, 构建认识模型, 有规律地学习金属及其化合物的性质。

3.情感态度与价值观

(1) 体会有序思维在学习中的重要作用。

(2) 感受金属化合物在生活中的应用, 增强对化学的热爱。

四、教学过程与教学资源设计

2.教学过程设计

五、学习效果评价设计

对本节课学生学习效果以及教师自身教学效果的评价分析, 评价方式应尽可能做到目的性和可操作性强, 灵活多样。

教学反思

元素化合物属于事实性知识, 而其中蕴含的“物质分类”和“物质变化”属于化学基本观念范畴。化学基本观念是对具体知识的概括提升, 具有超越事实知识的迁移价值。学习价值在于能促进学生学习方式的转变, 增进学生对知识的理解, 促进知识向能力的转化。事实性知识容易被忘记, 但是通过学习形成的认识事物、解决问题的思想、观点和方法会留在学生的头脑中, 通过这些方法可以帮助学生回忆起具体的化学知识, 同时指导学生的后续学习与生活。

本节课是一节复习课, 教学设计建立在学生已有的知识基础上, 以具体元素化合物化学知识为载体, 以化学基本观念建构为主旋律, 以认识模型为教学手段, 已经超越对具体化学知识本身的学习, 能够有效地促进知识向能力、素质的转化, 从而促进学生科学素养的全面发展。认识模型和建构化学基本观念巧妙结合, 对于实施有效教学具有重要意义, 不管是在复习课中, 还是新授课, 我们都应该去尝试、去创新。

本节课目的在于让学生对已经学过的金属元素及其化合物知识进行整理, 找到科学的学习方法。学生是课堂的主体, 让学生以小组为单位对金属元素及其化合物的知识从不同的角度进行整理, 然后通过实物投影仪进行展示, 小组之间进行交流, 教师再通过幻灯片投影规范完整的整理方法。在本节课中运用多媒体技术教学, 学生主动参与课堂, 学生相互交流创造反思的空间, 有利于形成新的认知结构;课堂容量大, 节约时间, 提高了教学的效率。在后续的教学中, 应继续摸索多媒体技术在教学中的合理应用, 比如手持技术、电子书包、电子白板等等, 在互联网快速发展的今天, 让多媒体技术更好地服务于我们的教学。

非金属及其化合物（四） 篇2

1.下列有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是（ ）

A.浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色

B.硝酸能与Na2CO3反应，但不生成CO2

C.硝酸可与Na2S反应制得H2S气体

D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色

2.汽车排放的尾气中含有NO2，NO2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下，NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生O3，加重空气污染。反应过程为①2NO2→2NO+2O；②2NO+O2→2NO2；③O+O2→O3。下列对该反应过程及产物叙述正确的是（ ）

A.NO2起催化剂作用

B.NO起催化剂作用

C.NO2只起氧化剂作用

D.O3与O2互为同分异构体

3.现有等体积混合而成的4组气体：①NO2+NO、②NO2+O2、③HCl+N2、④Cl2+SO2。现将其分别通入体积相同的试管中并立即倒立在足量水中，试管内水面上升的高度分别为h1、h2、h3、h4，则高度关系是（ ）

A.h4>h2>h3>h1 B.h4>h3>h2>h1

C.h2>h3>h1>h4 D.h3>h2>h1>h4

4.把3体积NO2气体依次通入饱和NaHCO3溶液、浓硫酸、Na2O2后（假设每一步反应都充分），再用排水法收集残留气体，则收集到的气体是（ ）

A.1体积NO B.1体积NO2和[12]体积O2

C.[14]体积O2 D.[13]体积NO

非金属元素及其化合物 篇3

一、碳、硅及其化合物

1.碳、硅及其重要化合物的性质与相互转化关系

2.CO2和SiO2的性质比较

例1. (2015·北京卷) 研究CO2在海洋中的转移和归宿, 是当今海洋科学研究的前沿领域。

(1) 溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在, 其中HCO3-占95%。写出CO2溶于水产生HCO3-的方程式:___。

(2) 在海洋碳循环中, 通过下图所示的途径固碳。

①写出钙化作用的离子方程式:___。

②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下, 将其补充完整:

(3) 海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上, 其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳, 可采用如下方法:

①气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收 (装置示意图如下) 。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。

②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3, 再用x mol·L-1HCl溶液滴定, 消耗y mL HCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度为___mol·L-1。

(4) 利用下图所示装置从海水中提取CO2, 有利于减少环境温室气体含量。

①结合方程式简述提取CO2的原理:____。

②用该装置产生的物质处理b室排出的海水, 合格后排回大海。 处理至合格的方法是____。

解析: (1) 溶于海水的CO2, 一部分以CO2的形式存在, 另一部分与水反应生成H2CO3, 而H2CO3为弱酸, 极少部分发生电离生成HCO3-和H+, 故溶于海水的CO2主要以CO2、H2CO3、HCO3-和CO32-等4种无机碳形式存在, 化学方程式分别为。 (2) ① 由海洋碳循环的固碳图示可知, HCO3-参与固碳, 生成CaCO3和CO2, 结合质量守恒和电荷守恒写出离子方程式:2HCO3-+Ca2+=CaCO3↓ +CO2↑+H2O。②植物进行光合作用的原理是吸收CO2和H2O, 生成有机物、O2和H2O。由“同位素示踪法证实光合作用释放的O2只来自H2O”可知, 该反应的反应物中, H2O含有18O, CO2不含18O, 结合质量守恒定律补充完整化学方程式。 (3) ①试剂瓶中盛有未酸化的海水, 而题目要求“用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收”, 故应在虚线框中补充分液漏斗, 用于滴加酸来酸化海水, 这里最好选用H2SO4溶液, 不能选用盐酸或硝酸, 其原因是二者都具有挥发性, 易挥发出HCl或HNO3气体, 对测量海水中溶解无机碳的含量产生影响。②HCl溶液滴定NaHCO3的反应原理为NaHCO3+HCl =NaCl + CO2↑ + H2O, 则有n (NaHCO3) =n (HCl) =xy×10-3mol, 海水的体积为z mL=z×10-3L, 从而可得。 (4) ①a室中电极与电源的正极相连, 作电解池的阳极, H2O发生氧化反应, 电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+, 生成的H+通过阳离子膜进入b室, 发生反应HCO3-+ H+=CO2↑ + H2O, 从而提取CO2。②c室中电极与电源的负极相连, 作电解池的阴极, H2O发生还原反应, 电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-, 因此c室排出的海水呈碱性, 用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装置入口海水的pH, 再排回大海。

(3) ① 答案见右图

(4) ①a室:2H2O-4e-=O2↑ +4H+。H+通过阳离子膜进入b室, 发生反应HCO3-+ H+=CO2↑+H2O ②c室的反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-, 用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装置入口海水的pH

二、氯、溴、碘及其化合物

1.氯、溴、碘及其重要化合物的性质与相互转化关系

2.从海水中提取溴的基本原理

(1) 流程示意图:

(2) 化学反应原理:

①苦卤制取Br2:用Cl2将Br-氧化生成Br2, 离子方程式为Cl2+2Br-=Br2+2Cl-, 所得Br2的浓度较小;

②Br2的富集:先用SO2吸收Br2, 再用Cl2氧化生成的HBr, 化学方程式为Br2+SO2+2H2O =H2SO4+2HBr, 2HBr+Cl2=r2+2HCl, 离子方程式为Br2+SO2+2H2O=4H++ SO42-+ 2Br-, 2Br-+ Cl2= Br2+2Cl-;

③分离Br2:

3.从海带中提取碘的基本原理

(1) 流程示意图:

(2) 化学反应原理:

①浸泡海带灰, 获得含I-的溶液;

②I2的获得:通入Cl2将I-氧化成I2:2I-+Cl2=2Cl-+I2;

③分离I2。

例2. (2015·重庆卷) ClO2与Cl2的氧化性相近, 在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过图1装置 (夹持装置略) 对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。

(1) 仪器D的名称是___。安装F中导管时, 应选用图2中的____。

(2) 打开B的活塞, A中发生反应:2NaClO3+4HCl ——2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收, 滴加稀盐酸的速度宜____ (填 “快”或“慢”) 。

(3) 关闭B的活塞, ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2, 此时F中溶液的颜色不变, 则装置C的作用是____。

(4) 已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2, 该反应的离子方程式为____。在ClO2释放实验中, 打开E的活塞, D中发生反应, 则装置F的作用是。

(5) 已吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ, 加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如图3所示, 若将其用于水果保鲜, 你认为效果较好的稳定剂是____, 原因是___。

解析: (1) 仪器D是锥形瓶。装置F左侧连接气体发生装置, 右侧连接尾气处理装置, 应遵循“长进短出”的原则, 故选择装置b。 (2) 使ClO2在D中被稳定剂充分吸收, 必须控制A中生成ClO2的速率, 因此滴加盐酸的速度应较慢。 (3) F中溶液的颜色不变, 说明没有Cl2进入F溶液, 从而推知Cl2被装置C吸收。 (4) 参加反应的离子有ClO2-和H+, 生成的微粒有Cl-和ClO2, 根据化合价升降总数守恒及质量守恒配平该离子方程式。由于ClO2的性质与Cl2相似, 都具有强氧化性, 故能使淀粉-KI溶液变蓝, 利用此性质可验证是否有ClO2生成。 (5) 由图可知, 稳定剂Ⅱ相对于稳定剂Ⅰ, 可以缓慢释放ClO2, 能较长时间维持保鲜所需的浓度。

答案: (1) 锥形瓶b

(2) 慢

(3) 吸收Cl2

(5) 稳定剂 Ⅱ 稳定剂 Ⅱ 可以缓慢释放ClO2, 能较长时间维持保鲜所需的浓度

三、硫及其化合物

1.硫及其重要化合物的性质与相互转化关系

2.从转化规律角度认识硫及其化合物之间的转化

不同价态的含硫物质之间通过氧化还原反应规律来转化, 相同价态的含硫物质之间通过非氧化还原反应规律来转化。

(1) 相同价态的含硫化合物之间, 通过酸、碱、盐之间的反应规律来转化。

①实验室制取H2S:FeS+H2SO4 (稀) =FeSO4+H2S↑;

②实验室制取SO2:Na2SO3+H2SO4 (浓) =Na2SO4+SO2↑+H2O。

(2) 不同价态的含硫化合物之间, 通过氧化还原反应规律来转化。

①当硫元素的化合价升高或降低时, 一般升高或降低到其相邻的价态, 即台阶式升降, 常见转化关系为例如,

②相邻价态的含硫物质之间不发生氧化还原反应。例如, S和H2S、S和SO2、SO2和浓H2SO4之间不发生氧化还原反应。

3.浓H2SO4的“三大特性”

(1) 浓H2SO4具有吸收现成的水 (如气体、液体中的水分子, 以及固体中的结晶水等) 的性质。可用浓硫酸作干燥剂进行干燥的物质有H2、CO、CO2、N2、NO2、NO、O2、SO2、Cl2、HCl等;常见的不能用浓硫酸作干燥剂的物质有H2S、NH3、HBr、HI等。

(2) 浓H2SO4具有脱水性, 可将许多有机物中的氢、氧原子按水分子的组成 (H2O) 比例脱去, 在蔗糖中滴入浓H2SO4, 蔗糖逐渐变黑, 体积膨胀, 形成疏松多孔的海绵状的炭。

(3) 浓H2SO4具有强氧化性, 在加热条件下, 能与大多数金属、非金属单质反应。

例3.下列有关说法中正确的是 ( )

A.H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥

B.SO2、SO3混合气体通入Ba (NO3) 2溶液可得到BaSO3和BaSO4

C.在未知液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀, 加稀硝酸, 沉淀不溶解, 说明该未知液中存在SO42-或SO32-

D.在酒精灯加热条件下, Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解

解析:A项, 浓硫酸具有较强的吸水性, 常用作干燥剂, 可干燥酸性气体 (SO2、CO2) 、中性气体 (H2) 等;B项, SO2气体通入Ba (NO3) 2溶液中, 发生氧化还原反应, 生成BaSO4沉淀, 得不到BaSO3;C项, 未知液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀, 加稀硝酸, 沉淀不溶解, 该沉淀可能为AgCl或BaSO4, 则该未知液中存在SO42-或SO32-或Ag+;D项, NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O, 而Na2CO3受热不易分解。

答案:A

例4. (2015· 安徽卷) 某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1mol·L-1的Ba (NO3) 2溶液中, 得到了BaSO4沉淀。为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2, 该小组提出了如下假设:

假设一:溶液中的NO3-;

假设二:溶液中溶解的O2。

(1) 验证假设一:

该小组设计实验验证了假设一。请在下表空白处填写相关实验现象。

(2) 为深入研究该反应, 该小组还测得上述两个实验中溶液pH随通入SO2体积的变化曲线如右图。实验1 中溶液pH变小的原因是___;V1时, 实验2中溶液pH小于实验1的原因是____ (用离子方程式表示) 。

(3) 验证假设二:

请设计实验验证假设二, 写出实验步骤、预期现象和结论。

(4) 若假设二成立, 请预测:在相同条件下, 分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液 (溶液体积变化忽略不计) , 充分反应后两溶液的pH前者____ (填“大于”或“小于”) 后者, 理由是____。

解析: (1) 除BaCl2溶液、Ba (NO3) 2溶液外, 实验1和实验2中所用试剂均相同, 故可通过实验2生成白色沉淀, 实验1未生成白色沉淀, 证明假设一正确。 (2) SO2溶于水时, 与水反应生成中强酸H2SO3, 故使得溶液的pH减小。在实验2中, NO3-将SO2氧化生成SO42-, 而NO3-则被还原为NO, 同时生成H+, 故溶液的pH减小。 (3) 在验证假设二时, 不能使用Ba (NO3) 2溶液, 可使用BaCl2溶液等, 向含有O2的BaCl2溶液中缓慢通入SO2, 若有白色沉淀生成, 则证明假设二成立。 (4) O2和KNO3分别与H2SO3反应的离子方程式为O2+2H2SO3=4H++2SO42-和3H2SO3+2NO3-=3SO42-+4H++2NO↑+H2O, 故被O2氧化后溶液的pH小。

答案: (1) 无明显现象有白色沉淀

(3) 见下表

(4) 小于反应的离子方程式表明, 足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3, 生成H+的物质的量前者多余后者 (或其他合理答案)

四、氮及其化合物

1.氮及其重要化合物的性质与相互转化关系

2.实验室制取NH3的方法

(1) 加热铵盐和碱石灰法:

①反应原理: (装置如右图) ;

②收集方法:由于NH3极易溶于水, 且密度小于空气, 故常采用向下排空气法收集NH3;

③检验方法:湿润的红色石蕊试纸遇NH3变成蓝色。

(2) 加热浓氨水法:

在氨水中存在, 加热过程中, 使NH3· H2O不断分解生成NH3, 同时温度越高, NH3的溶解度减小, 所以NH3不断挥发出来。

(3) 浓氨水加碱法:

如右图所示, 将浓氨水滴到NaOH固体上, 不断放出NH3。其原理是:在氨水中存在固体溶于浓氨水放出热量, 且使氨水中c (OH-) 增大, 上述平衡逆向移动, 不断放出NH3。

3.硝酸与金属反应的规律

(1) 硝酸与不活泼金属的反应:

硝酸与金属活动性顺序表中氢以后的金属作用时, 可以看成硝酸先将金属氧化成氧化物, 而后金属氧化物与硝酸反应生成硝酸盐。浓硝酸的还原产物主要是NO2, 稀硝酸的还原产物主要是NO。 例如, Ag+2HNO3 (浓) =AgNO3+NO2↑ + H2O;3Ag+4HNO3 (稀) =3AgNO3+NO↑+2H2O。

注意:HNO3与金属反应时通常起两个作用:一是作氧化剂, 得电子, 被还原;二是提供硝酸根离子, 起酸的作用 (起酸的作用, 提供H+的同时必提供NO3-) 。如铜与稀HNO3的反应:3Cu+8HNO3 (稀) =3Cu (NO3) 2+2NO↑+4H2O, 其中2mol HNO3为氧化剂, 6mol HNO3起酸的作用。

(2) 硝酸与活泼金属的反应:

硝酸与金属活动性顺序表中氢以前的金属作用时, 除生成相应的硝酸盐外, 同时可能生成NO2、NO、N2O、N2、NH3、NH4NO3 (NH3+HNO3=NH4NO3) 等物质。例如, 不同浓度的硝酸与镁的反应:Mg+4HNO3 (16mol/L) =Mg (NO3) 2+2NO2↑ +2H2O, 3Mg+8HNO3 (6mol/L) =3Mg (NO3) 2+2NO↑+4H2O, 4Mg + 10HNO3 (2mol/L) =4Mg (NO3) 2+N2O↑+5H2O。

(3) 钝化现象:

铁、铝等金属虽易溶于稀硝酸, 却不溶于冷的浓硝酸。这是因为在冷的浓硝酸中, 这些金属表面生成了一层致密的、不溶于硝酸的氧化物保护膜, 阻止了金属的进一步氧化。

例5. (2015· 北京卷) 下列关于自然界中氮循环 (如下图) 的说法不正确的是 ( )

A.氮元素均被氧化

B.工业合成氨属于人工固氮

C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化

D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环

解析:A项, N2=→NH3过程中, N元素由0价降低为-3价, N元素被还原;B项, 人工固氮是指将N2转化为含氮化合物的过程, 工业合成氨的反应原理为属于人工固氮;C项, 1828年, 德国化学家维勒首次利用无机物氰酸铵合成尿素, 实现了无机物向有机物的转化, 含氮有机物 (如蛋白质) 可发生分解, 最终转化为无机物 (如铵盐) ;D项, 雷电发生时涉及的反应有进入土壤, 并与矿物质作用生成硝酸盐, 豆科植物的根瘤菌可将N2转化为氮肥, 而生物体内含有碳元素, 故碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环。

答案:A

例6. (2015· 广东卷) NH3及其盐都是重要的化工原料。

(1) 用NH4Cl和Ca (OH) 2制备NH3, 反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为___。

(2) 按下图装置进行NH3性质实验。

①先打开旋塞1, B瓶中的现象是____, 原因是____。稳定后, 关闭旋塞1。

②再打开旋塞2, B瓶中的现象是___。

(3) 设计实验, 探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。

限选试剂与仪器:固体NH4Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽 (可调控温度) 。

①实验目的:探究____对溶液中NH4Cl水解程度的影响。

②设计实验方案。拟定实验表格, 完整体现实验方案[列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的数据, 数据用字母表示;表中“V (溶液) ”表示所配制溶液的体积]。

③按实验序号1所拟数据进行实验, 若读取的待测物理量的数值为Y, 则NH4Cl水解反应的平衡转化率为____ (只列出算式, 忽略水自身电离的影响) 。

解析: (1) 利用NH4Cl和Ca (OH) 2制备NH3, 加热固体药品时, 试管口要略低于试管底部, 防止试管炸裂, 则制备装置选A。NH3的密度小于空气, 应选用向下排空气法收集NH3, 则收集装置选C。NH3极易溶于水, 进行尾气处理时, 导管末端连接一倒扣漏斗, 且漏斗边缘与水面刚好接触, 可防止发生倒吸, 则尾气处理装置选G。 (2) 由图可知, A瓶中HCl气球的压强大于B瓶中NH3的压强, 打开旋塞1后, HCl气体进入B瓶, 并与NH3发生反应生成NH4Cl晶体, 故观察到B瓶中产生白烟。由于HCl和NH3发生生成NH4Cl晶体, 导致B瓶中气体压强减小, 显然A瓶中HCl相对过量。打开旋塞2后, 右侧烧杯中石蕊水溶液被倒吸入B瓶, HCl气体溶于其中而使溶液显酸性, 溶液变成红色。 (3) 利用所给试剂和仪器, 可以探究温度 (或浓度) 对溶液中NH4Cl水解程度的影响。若探究温度对溶液中NH4Cl水解程度的影响, 可以测定不同温度下溶液的pH。若探究浓度对溶液中NH4Cl水解程度的影响, 可测定不同浓度下溶液的pH。故实验表格可以为 (温度的影响) :

也可以为 (浓度的影响) :

所读取的数值Y为溶液的pH。氯化铵的物质的量为, 故NH4Cl的物质的量浓度为, 从而可知, NH4+离子水解的平衡转化率为

答案: (1) A、C、G

(2) ①有白烟生成A瓶中的HCl移动到B瓶中, 与B瓶中的NH3反应生成NH4Cl, 能观察到白烟生成 ②液体进入B瓶中, 溶液的颜色变为红色

(3) ① 温度 (或浓度) ② 见解析

【专项训练】

1.为探究Na2SO3溶液的性质, 在白色点滴板的a、b、c、d四个凹槽中滴入Na2SO3溶液, 再分别滴加下图所示的试剂。对实验现象的“解释或结论”错误的是 ( )

2.高纯硅晶体是信息技术的重要材料。

(1) 在周期表的以下区域中可以找到类似硅的半导体材料的是____ (填字母) 。

A.过渡元素区域

B.金属和非金属元素的分界线附近

(2) 工业上用石英和焦炭可以制得粗硅。已知:

写出用石英和焦炭制取粗硅的热化学方程式:___。

(3) 某同学设计下列流程制备高纯硅:

①Y的化学式为___。

②写出反应Ⅰ的离子方程式:___。

③写出反应Ⅳ的化学方程式:___。

④步骤Ⅵ中硅烷 (SiH4) 分解生成高纯硅, 已知甲烷分解的温度远远高于硅烷, 用原子结构解释其原因是____。

(4) 将粗硅转化成三氯硅烷 (SiHCl3) , 进一步反应也可以制得粗硅。其反应为, 不同温度下, SiHCl3的平衡转化率随反应物的投料比 (反应初始时各反应物的物质的量之比) 的变化关系如上图所示。下列说法正确的是 (填字母) 。

A.该反应是放热反应

B.横坐标表示的投料比应该是

C.该反应的平衡常数随温度升高而增大

D.实际生产中为提高SiHCl3的利用率, 可以适当增大压强

3.某小组设计如下图装置 (部分夹持装置已略去) , 以探究潮湿的Cl2与Na2CO3反应得到固体物质的成分。

(1) 试剂X的化学式为___。A中制取Cl2的离子方程式为___。

(2) 试剂Y的名称为___。

(3) 通入一定量潮湿的Cl2反应后, 经检测, D中只有Cl2O一种气体, C中只含一种氯盐外, 同时含有NaHCO3等, 某同学对C中所得固体残渣的成分进行探究。

①提出合理假设。

假设1:存在两种成分:NaHCO3和___;

假设2:存在三种成分:NaHCO3和___、___。

②设计方案, 进行实验。写出实验步骤以及预期现象和结论。

限选实验试剂和仪器:蒸馏水、稀HNO3、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、试管、小烧杯。

(4) 已知, Cl2O与水反应生成次氯酸, 则D中Cl2O进入E反应的化学方程式为___。

4.含氮化合物是重要的化工原料。存在如下转化关系:

(1) 工业上常用浓氨水检验氯气管道是否泄漏。

①氨气溶于水的过程中存在的平衡有 (用离子方程式表示) ___。

②向固体氧化钙中滴加浓氨水, 可用于实验室制取少量氨气, 简述原理:___。

(2) 转化Ⅱ中发生的系列反应, 在工业上可以用来制备硝酸, 写出①中反应的化学方程式:____。

(3) 现代工业常以氯化钠、二氧化碳和氨气为原料制备纯碱。转化Ⅲ中部分反应如下:

①转化Ⅲ中有NaHCO3沉淀析出的原因是____。

②欲测定某工业纯碱样品中Na2CO3的质量分数, 某同学设计方案如下:

准确称取10.00g样品, 加入过量的盐酸, 充分反应, 蒸干、冷却后称量。反复加热、冷却、称量, 直至所称量的固体质量几乎不变为止, 此时所得固体的质量为10.99g。样品中碳酸钠的质量分数为___。

(4) 以氨作为燃料的固体氧化物 (含有O2-) 燃料电池, 具有全固态结构、能量效率高、无污染等特点。工作原理如下图所示:

①固体氧化物作为电池工作的电解质, O2-移向____ (填字母) 。

A.电极a B.电极b

②该电池工作时, 电极a上发生的电极反应为____。

【参考答案】

1.D

2. (1) B

(3) ④周期表中, 硅和碳属于同主族, 原子半径Si大于C, 硅元素的非金属性弱于碳元素, 硅烷的热稳定性弱于甲烷

(4) BC

(2) 饱和食盐水

(3) ①NaCl NaCl Na2CO3②答案见下表

(4) Cl2O+2NaOH =2NaClO+H2O

4. (1) ②氧化钙与水反应放热, 生成氢氧化钙溶于水, 增大了OH-离子浓度, 氨水中的离子平衡向左移动, 使氨气挥发出来

(3) ①混合液中NaHCO3的溶解度最小, 溶液达过饱和时会有NaHCO3晶体析出②95.4%

金属及其化合物 篇4

姓名学号

相对原子质量：H-1C-12N-14O-16Na-23Mg-24Al-27S-32Fe-56Cu-64Zn-65

一、选择题（共42分）

1、(2013·试题调研)下列关于Al2O3的说法正确的是()A．Al2O3也可以通过分解反应制得 B．Al2O3加热分解为铝和氧气

C．Al2O3结构致密，所以可用铝制容器盛盐酸和NaOH溶液等

D．擦去表面氧化铝的铝条，在酒精灯上灼烧时，熔化的铝滴落下来

2、我国盛产矿盐（主要成分是NaCl，还好有SO42-等其他可溶性杂质的离子）。下列有关说法正确的是（）

A． 有矿盐生成食盐，除去SO42-最合适的实际是Ba(NO3)2B． 工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气

C． 室温下，AgCl在水中的溶解度小于在食盐中的溶解度 D． 用酚酞试液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液

34、(2013·试题调研)向含0.2 mol AlCl3的溶液中加入了一定量的1 mol/L的NaOH溶液后，生成了7.8 g的沉淀，则加入的NaOH溶液的体积为()

A．150 mLB．200 mLC．300 mLD．400 mL5、NA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法中正确的是（）

A．6.4g铜与足量的硫加热，转移电子为0.2NA

B．一定条件下，2.3g的Na完全与O2反应生成3.6g产物时失去的电子数为0.1NAC．1.0L的0.1 mol·L

－

1FeCl3溶液中含有的Fe3＋离子数为0.1NA

D．标准状况下，22.4L的CCl4中含有的CCl4分子数为NA6、已知室温下，Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1mol·L—1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成沉淀的质量m与加入NaOH溶液的体积的关系，合理的是（）

ABCD7、20 g由两种金属粉末组成的混合物,与足量的盐酸充分反应后得到11.2L氢气(标准状况), 这种金属混合物的组成可能是（）

A．Mg和AlB．Al和Fe

C．Fe和ZnD．Zn和Cu

二、非选择题（共58分）

8、（共14分）

A—I分别表示中学化学中常见的物质，它们之间的相互转化关系如下图所示（有部分反应物和生成物没有列出）：

已知A、B、C、D、E、F六种物质中含有同一种元素，G为主族元素的固态氧化物，请回答下列问题：（1）氢氧化钠的电子式为：，E的化学式：；

（2）①的化学方程式为；该反应在工业中的一个用途是

（3）②的离子方程式是；该反应是否是氧化还原反应，理由是

（4）③的离子方程式是；

④的离子方程式是；

（5）向J溶液中加入D溶液的离子方程式是；

9．11．A、B、C、D、E五种化合物，均含有某种常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C

为难溶的白色固体，E则易溶于水，若取A溶液灼烧，焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。请回答下列问题：

(1)写出化学式：A_______，B________，C________，D________，E________。(2)写出下列反应的离子方程式：

A→B：________________________________________________，B→D：________________________________________________，C→E：________________________________________________。10．（14分）

为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。Ⅰ．AgNO3的氧化性

将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出。为验证溶液中Fe的氧化产物，将溶液中的Ag+除尽后，进行了如下实验。可选用的试剂：KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。（1）请完成下表：

[Ⅱ．AgNO3的热稳定性

用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束后，试管中残留固体为黑色。

（2）装置B的作用是。（3）经小组讨论并验证该无色气体为O2，其验证方法是。

（4）【查阅资料】Ag2O和粉末状的Ag均为黑色；Ag2O可溶于氨水。

【提出设想】试管中残留的黑色固体可能是：ⅰ．Ag；ⅱ．Ag2O；ⅲ．Ag和Ag2O。

【实验评价】根据上述实验，不能确定固体产物成分的实验是（填试验编号）。【实验结论】根据上述实验结果，该小组得出AgNO3固体热分解的产物有。

11、(2013·经典习题选萃)下图表示的反应关系中，部分产物被略去。已知2 mol白色固体粉末受热分解，恢复到室温生成白色固体A、无色液体B、无色气体C各1 mol。X、E、G的焰色反应均为黄色。

回答下列问题：

(1)写出下列物质的化学式：G______，D______。(2)写出G与C反应生成D的化学反应方程式：

______________________________________________________。(3)写出X＋E→A的离子方程式：

______________________________________________________。(4)写出C与Na2O2参加反应的化学方程式：

专题十一 非金属元素及其化合物 篇5

例1 某合作学习小组在学完非金属知识后，归纳出以下规律。以下说法中，不正确的是（ ）

A. 现有的元素周期表中，所有非金属元素原子的最外层电子数都大于或等于其核外电子层数

B. 除稀有气体外的非金属元素全部在元素周期表的主族中

C. 所有的非金属元素在化合物中都既能显正价，又能显负价

D. 若元素周期表第七周期可以排满，则第七周期第ⅦA族的元素应为非金属元素

解析 现有元素周期表中，除H元素的最外层电子数等于其原子核外电子层数外，其他元素最外层电子数都大于其原子核外电子层数，A项正确；除零族元素外的非金属元素均存在于主族中，B项正确；一般来讲，O、F元素只有负价，没有正价，C项错误；按照元素周期表排列的规律来看，第七周期第ⅦA族的元素应为非金属元素，D项正确。

答案 C

点拨 考查非金属元素在周期表中的位置和其原子结构特点，除了对常见非金属元素的位置、结构要熟知外，还要注意某些元素的特殊性。此外，对元素周期表的规律性变化也要熟悉，例如金属和非金属交界线的位置、最后一个非金属（除稀有气体外）的位置等。

考点2 常见非金属单质的结构、性质、制法及其重要化合物

例2 用如图所示实验装置（夹持仪器已略去）探究铜丝与过量某酸的反应。下列实验不合理的是（ ）

[①][②][③]

A．①中将铜丝弯成螺旋状以增大反应速率

B．①中盛浓硫酸，②中选用酸性KMnO4溶液可验证SO2的漂白性

C．①中盛稀硝酸，②中选用KI淀粉溶液，该环境下溶液会变蓝色

D．无论①中盛浓硫酸还是稀硝酸，③中都选用NaOH溶液吸收尾气

解析 Cu+2H2SO4（浓）[△]CuSO4+2H2O+SO2↑，3Cu+8HNO3（浓）[△]3Cu（NO3）2+4H2O+2NO↑，①中铜丝弯成螺旋状可增大铜丝与浓硫酸的接触面积，从而增大化学反应速率，A项正确；SO2可以使酸性KMnO4溶液褪色是因为发生了氧化还原反应，体现了SO2的还原性，B项错误；该环境下装置中有大量空气残留，生成的NO与O2、H2O反应生成HNO3，氧化KI生成I2使淀粉溶液变蓝色，C项正确；SO2、NO能污染大气造成酸雨，因此不能直接排放，可用NaOH溶液吸收，NO与O2混合后也可用NaOH溶液吸收，D项正确。

答案 B

点拨 浓硫酸、稀硝酸都具有较强的氧化性，能够将铜单质氧化，自身被还原生成SO2和NO。SO2具有漂白性，是因为SO2能和有机色素发生化合反应生成无色化合物，这种化合物不稳定，加热后又能恢复原色。NO尾气也可以用NaOH溶液吸收，4NO+3O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O。

考点3 重要非金属单质及其化合物之间的转化

例3 下列推断，正确的是（ ）

A. 向Ba（NO3）2溶液中通入CO2没有沉淀生成，所以向Ba（NO3）2溶液中通入SO2也没有沉淀生成

B. 向FeI2溶液中通入少量Cl2没有Fe3+生成，所以向FeBr2溶液中通入少量Cl2也没有Fe3+生成

C. 因为新制氯水显酸性，所以向其中滴加少量紫色石蕊试液并充分振荡后，溶液会呈红色

D. 因为SiO2的沸点很高，所以在高温条件下它能与Na2CO3反应生成CO2

解析 SO2通入Ba（NO3）2溶液中将被氧化而生成BaSO4沉淀，A项错误；还原性：I-＞Fe2+＞Br-，所以少量Cl2通入FeI2溶液中会先将I-氧化而生成I2，但少量Cl2通入FeBr2溶液中会先将Fe2+氧化而生成Fe3+，B项错误；新制氯水中含有HCl和HClO，HClO具有强氧化性，故滴入少量紫色石蕊试液的现象是先变红，后褪色，C项错误；SiO2在高温下与Na2CO3反应生成CO2是高沸点的酸酐制低沸点的酸酐，D项正确。

答案 D

点拨 对常见非金属元素C、Si、O、S、N、Cl及其化合物的结构、性质、制法都要能熟练掌握，尤其要熟悉重点物质（如SiO2、SO2、Cl2、氯水、NH3、HNO3、H2SO4等）的相关性质和反应。

[【练习】]

1. 下列对非金属元素（稀有气体除外）的相关判断正确的是（ ）

①非金属元素都是主族元素 ②单质在反应中都只能做氧化剂 ③氢化物常温下都是气态，所以都叫气态氢化物 ④氧化物常温下都可以与水反应生成酸 ⑤非金属元素R所形成的含氧酸盐（MaROb）中的R元素必定呈现正价

A. ②⑤ B. ①③ C. ①⑤ D. ②③④

2. 下列实验过程中，始终无明显现象的是（ ）

A. NO2通入FeSO4溶液中

B. CO2通入CaCl2溶液中

C. NH3通入AlCl3溶液中

D. SiO2加入到KOH溶液中

[Cl2][浸有浓氨水

的棉花][氢氧化钠

溶液]3. 右图是模拟氯碱工业生产中检查氯气是否泄漏的装置，下列说法，错误的是（ ）

A. 烧瓶中立即出现白烟

B. 烧瓶中立即出现红棕色

C. 烧瓶中发生的反应表明常温下氨气有还原性

D. 烧杯中的溶液是为了吸收有害气体

4. 下列实验能达到预期目的的是（ ）

A. 检验溶液中是否含有CO32-：滴加稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水

B. 从含I-的溶液中提取碘：加入适量稀硫酸与3%的H2O2溶液，再用酒精萃取

C. 检验溶液中是否含有SO42-：先滴加稀硝酸，再滴加BaCl2溶液

D. 分离NaCl和NH4Cl：将固体直接加热

5. 现有等体积混合而成的四组气体：①NO2+NO；②NO2+O2；③HCl+N2；④NO+N2。将其分别通入体积相同的试管，并立即倒立于水槽中，试管内水面上升的高度分别为h1、h2、h3、h4，其关系是（ ）

A. h2＞h3＞h1＞h4 B. h3＞h2＞h1＞h4

C. h1=h2=h3=h4 D. h1＞h2＞h3＞h4

6. 将足量NH3通入HNO3和AgNO3的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（n）和通入NH3的体积（V）的关系正确的是（ ）

[n][V][O] [A B C D] [n][V][O] [n][V][O] [n][V][O]

7. 向100 mL pH=0的硫酸和硝酸的混合溶液中投入3.2 g铜粉，微热使充分反应后，生成448 mL（标准状况）NO气体。则反应前的混合溶液中硝酸的物质的量浓度为（ ）

A. 0.2 mol·L-1 B. 0.25 mol·L-1

C. 0.4 mol·L-1 D. 0.8 mol·L-1

8. 某化学兴趣小组的同学利用如图所示实验装置进行实验（图中a、b、c表示止水夹）。

[甲][乙][丙][水][丁][有孔

nlc202309030734

塑料板][氢氧化钠溶液][a][b][c][A B C D E]

请按要求填空：

（1）利用B装置可制取的气体有 （写出两种即可）。

（2）A、C、E相连后的装置可用于制取Cl2并进行相关的性质实验。若在丙中加入石蕊试液，实验过程中溶液发生的颜色变化为：

[紫色] [红色] [无色] [黄绿色]

请在方框内填写出导致该阶段颜色变化的粒子符号。

（3）B、D、E装置相连后在B中盛装浓硝酸和铜片（放在有孔塑料板上），可制得NO2并进行有关实验。

①B中发生反应的化学方程式为 ；

②欲用D装置验证NO2与水的反应，其操作步骤为：先关闭止水夹 ，再打开止水夹 ，使烧杯中的水进入试管丁的操作是 ；

③试管丁中的NO2与水充分反应后，若向试管内缓缓通入一定量的O2，直至试管全部充满水，则所得溶液中溶质的物质的量浓度是 （气体按标准状况计算）。

9. 下表为部分短周期元素化合价及相应氢化物沸点的数据：

[元素性质&元素编号&A&B&C&D&E&F&G&H&氢化物的

沸点(℃)&-60.7&-33.4&-111.5&100&-87.7&19.54&-84.9&-161.5&最高化合价&+6&+5&+4&&+5&&+7&+4&最低化合价&-2&-3&-4&-2&-3&-1&-1&-4&]

已知：①A与D可形成化合物AD2、AD3，可用于制备强酸甲；②B与D可形成化合物BD、BD2，可用于制备强酸乙。请回答：

（1）表中属于第三周期元素的是 （用表中元素编号填写）。

（2）写出H的最高价氧化物的电子式： ,比较A、D、G三种简单阴离子的半径大小：

r（ ）＞r（ ）＞r（ ）（用实际的元素符号表示）。

（3）由表中D元素和氢元素的原子按1:1组成的常见液态化合物的稀溶液易被催化分解，可使用的催化剂为（填序号） 。

a．MnO2 b．FeCl3 c．Na2SO3 d．KMnO4

（4）分子组成为ADG2的物质在水中会强烈水解，产生使品红溶液褪色的无色气体和一种强酸。该反应的化学方程式是： 。

（5）工业生产强酸乙时可用纯碱溶液处理尾气，该反应如下：BD+BD2+Na2CO3=2 +CO2

①横线上某盐的化学式应为 ；

②每产生44.8 L（标准状况）CO2，被吸收尾气的质量是 g。

（6）请设计一个实验方案，使得铜和稀的强酸甲反应，得到蓝色溶液和氢气，绘出实验装置图，作出必要的说明即可。

10. 某同学设计的制取氯气和验证氯气部分化学性质的实验装置如下图甲所示：

[甲 乙][饱和食盐水][浓硫酸][A][B][C][D][E][F][G][H][I][K][K][I][H]

其中D处放有干燥的紫色石蕊试纸，E处放有湿润的紫色石蕊试纸， F、G处依次放有喷上少量淀粉KI溶液、浓NaOH溶液的棉球。回答下列问题：

（1）在装置A中放入有关药品后，打开活塞K，将分液漏斗中的液体加入烧瓶中，关闭分液漏斗活塞，点燃酒精灯，写出A处反应的离子方程式 。

（2）B处饱和食盐水是为了除去 ，C处浓硫酸的作用是 。

（3）实验中可观察到颜色的变化：D处 ，E处 ，F处 ，G处棉球的作用 。

（4）当F处棉球变色，立即关闭活塞K，可看到I瓶中液面上升，H瓶中充满黄绿色气体。则H瓶中加入的液体一般为 ，甲中H—I装置的作用为 。若将甲中的H—I装置置换为乙装置，是否可行（填“是”或“否”） ，理由是 。

11. 硝酸是一种重要的化工原料，工业上生产硝酸的主要过程如下：

（1）以N2和H2为原料合成氨气，反应N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g） ΔH＜0。

①下列措施可以提高H2的转化率是（填选项序号） 。

a．选择适当的催化剂 b．增大压强

c．及时分离生成的NH3 d．升高温度

②一定温度下，在密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2发生反应。若容器容积恒定，达到平衡状态时，气体的总物质的量是原来的[1516]，则N2的转化率[α1]= ；若容器压强恒定，达到平衡状态时，N2的转化率为[α2]，则[α2] [α1]（填“＞”“＜”或“=”）。

（2）以氨气、空气为主要原料制硝酸。

①NH3被氧气催化氧化生成NO的反应的化学方程式是 。

②在容积恒定 [v(正)][v][t][t0][t1][t2][t3][t4][t5][v(正)][v(正)][v(逆)][v(逆)][v(逆)]的密闭容器中进行反应2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g） [ΔH＞0]该反应的反应速率（v）随时间（t）变化的关系如右图所示。若t2、t4时刻只改变一个条件，下列说法正确的是（填选项序号） 。

a．在t1~t2时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态

b．在t2时，采取的措施可以是升高温度

c．在t3~t4时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态

d．在t5时，容器内NO2的体积分数是整个过程中的最大值

（3）硝酸厂常用如下2种方法处理尾气。

①催化还原法：催化剂存在时用H2将NO2还原为N2。已知：2H2（g）+O2（g）=2H2O（g） [ΔH=]-483.6 kJ·mol-1； N2（g）+2O2（g）=2NO2（g） [ΔH=]+67.7 kJ·mol-1。则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是 。

②碱液吸收法：用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2。若每9.2 g NO2和Na2CO3溶液反应时转移电子数为0.1 mol，则反应的离子方程式是 。

金属元素及其化合物核心突破 篇6

1. 钠及其重要化合物之间的转化

2. 钠与酸、碱、盐溶液的反应

(1) 钠与酸溶液的反应

钠与稀硫酸、盐酸等非氧化性酸反应时, 首先是钠直接跟酸反应, 过量的钠再与水反应, 而不能认为是钠先跟水反应, 生成的NaOH再与酸发生中和反应。

(2) 钠与碱溶液的反应

反应的实质是钠与碱溶液中的水反应。

(3) 钠与盐溶液的反应

钠与盐溶液反应时, 钠不能置换出盐溶液中的金属。钠与盐溶液的反应一般分为两个过程进行分析, 首先钠与水反应生成H2和NaOH, 然后NaOH再与盐发生复分解反应, 生成难溶性弱碱和相应的钠盐。

3. 氧化钠与过氧化钠的比较

4. 碳酸钠与碳酸氢钠的比较

[例1] (2013·广东五校联考) 下列对过氧化钠的叙述中, 正确的是 ()

A.将少量Na2O2投入紫色石蕊试液中, 溶液最终呈蓝色

B.1mol Na2O2与足量水完全反应, 转移2mol电子

C.充分加热等物质的量的Na2O2和NaHCO3的混合物, 剩余固体物质为Na2CO3

D.ag CO和H2的混合气体充分燃烧的产物与足量Na2O2充分反应后, 固体质量增加ag

答案:D

误区警示:分析有关过氧化钠的问题时, 要特别注意: (1) Na2O2具有强氧化性, 能与SO2、Fe2+、S2-、I-、S32-等还原性物质发生氧化还原反应; (2) Na2O2具有漂白性, 能使品红溶液褪色; (3) Na2O2具有还原性, 能使酸性KMnO4溶液褪色。

温馨提示: (1) 鉴别Na2CO3和NaHCO3的方法

(2) Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的分析

二、镁及其重要化合物

1. 镁及其重要化合物之间的转化

2.镁的化学性质

3. 氧化镁、氢氧化镁和碳酸镁

[例2] (2011·上海高考) 物质的量为0.10mol的镁条在只含有CO2和O2混合气体的容器中燃烧 (产物不含碳酸镁) , 反应后容器内固体物质的质量不可能为 ()

解析:本题采用极值法进行分析:

(1) 当气体不足量时, Mg与CO2和O2混合气体反应, 所得固体为Mg、C和MgO的混合物, 由于含有Mg和C, 其质量可能小于4.0g。

(2) 当气体足量时, 若气体全部为CO2, 反应后所得固体为MgO和C, 其质量为0.1mol×40g/mol+0.05mol×12g/mol=4.6g, 由于题给气体是CO2和O2混合气体, 故固体物质的质量应小于4.6g, 显然D项不符合题意。

答案:D

三、铝及其重要化合物

1. 铝及其重要化合物之间的转化

2. 铝的化学性质

3. 氧化铝和氢氧化铝

4. 可溶性铝盐与强碱溶液发生反应的分析

(1) 图像分析

(1) 向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量 (如图1所示) ; (2) 向盐酸酸化后的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量 (如图2所示) ; (3) 向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液, 直至过量 (如图3所示) ; (4) 向等物质的量混合的MgCl2、AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量 (如图4) 。

(2) 定量关系分析

分析上述三个离子方程式, 将Al 3+、OH-的量的关系及产物中Al元素的存在形式用数轴表示为

很明显, 生成Al (OH) 3沉淀的量n[Al (OH) 3]与n (Al 3+) 、n (OH-) 之间存在如下关系:

[例3] (2013·安徽名校联考) 已知Ba (AlO2) 2易溶于水。右图表示的是向Al2 (SO4) 3溶液中逐滴加入Ba (OH) 2溶液时, 生成沉淀的物质的量y与加入Ba (OH) 2的物质的量x的关系。下列有关叙述正确的是 ()

A.a—b段沉淀的物质的量:Al (OH) 3比BaSO4多

B.d—e段溶液中离子的物质的量:Ba2+可能等于OH-

C.a—d段沉淀的物质的量:BaSO4可能小于Al (OH) 3

D.c—d段溶液中离子的物质的量:AlO2-比Ba2+少

答案:B

四、铁及其重要化合物

1. 铁及其重要化合物之间的转化

2. 铁的化学性质

(3) 与酸溶液反应:

(2) 铁与氧化性酸反应, 不产生H2。常温下遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。

3. 铁的重要化合物

(1) 铁的氢氧化物

(2) 铁盐及亚铁盐的性质与转化

[例4] (2013·浙江温州模拟) 铁及其化合物有重要用途, 如聚合硫酸铁[Fe2 (OH) n (SO4) 3-n/2]m是一种新型高效的水处理混凝剂, 而高铁酸钾 (其中铁的化合价为+6) 是一种重要的杀菌消毒剂, 某课题小组设计如下方案制备上述两种产品:

请回答下列问题:

(1) 若A为H2O (g) , 可以得到Fe3O4, 写出反应的化学方程式:__________。

(2) 若B为NaClO3与稀硫酸, 写出其氧化Fe2+的离子方程式 (还原产物为Cl-) :_________。

(3) 若C为KNO3和KOH的混合物, 写出其与Fe2O3加热共融制得高铁酸钾的化学方程式并配平:

(4) 为测定溶液Ⅰ中铁元素的总含量, 实验操作:准确量取20.00mL溶液Ⅰ于带塞锥形瓶中, 加入足量H2O2, 调节pH<3, 加热除去过量H2O2;加入过量KI充分反应后, 再用0.1000mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点, 消耗标准溶液20.00mL。

(1) 写出滴定选用的指示剂________, 滴定终点观察到的现象__________。

(2) 溶液Ⅰ中铁元素的总含量为________g/L。若滴定前溶液中H2O2没有除尽, 所测定的铁元素的含量将会_______ (填“偏高”、“偏低”或“不变”) 。

(5) 设计实验方案, 检验溶液Ⅰ中的Fe2+:_______。

(4) (1) 用0.1000mol/LNa2S2O3标准溶液滴定生成的I2, 应用淀粉作指示剂, 达到滴定终点时, 溶液由蓝色变成无色且半分钟内不恢复原来颜色。

(2) 由题给反应得关系式:

则有n (Fe3+) =n (S2O2-3) =0.1000mol/L×20.00×10-3L=2.0×10-3 mol, 从而可知溶液Ⅰ中铁元素的含量为 (2.0×10-3 mol×56g/mol) &#247; (20.00×10-3L) =5.6g/L。若滴定前溶液中H2O2没有除尽, 可将S2O32-氧化, 消耗Na2S2O3, 溶液的体积增大, 测定的铁元素的含量偏高。

(4) (1) 淀粉溶液由蓝色变为无色且保持半分钟不恢复原来颜色 (2) 5.6偏高

(5) 取少量溶液Ⅰ于试管中, 加入酸性KMnO4溶液, 溶液颜色由紫红色变为无色 (或几乎无色) , 则含有Fe2+ (其他合理答案均可)

五、铜及其重要化合物

1. 铜及其重要化合物之间的转化

2. 铜的化学性质

3. 铜的重要化合物

[例5]孔雀石的主要成分为Cu2 (OH) 2CO3, 还含少量铁的氧化物和硅的氧化物。以下是实验室以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O晶体的流程图:

(1) 孔雀石研磨的目的是________。浸泡孔雀石的试剂A若选用过量的稀硫酸, 则产生的气体a是________ (填化学式) 、固体a是_______ (填化学式) 。

(2) 使用试剂B的目的是将溶液中的Fe2+转化为Fe3+, 试剂B宜选用_________ (填选项序号) 。

A.酸性KMnO4溶液B.双氧水

C.浓硝酸D.氯水

写出相应的离子方程式:_________。

(3) 试剂C的使用目的是调节溶液pH, 使Fe3+转化为沉淀予以分离。试剂C宜选用____________ (填选项序号) 。

A.稀硫酸B.NaOH溶液

C.氨水D.CuO

涉及反应的离子方程式:__________。

(4) 1mol NH3通过加热的Cu2 (OH) 2CO3可以产生1.5mol金属铜, 发生反应的化学方程式:_________。

(5) 常温下, Fe (OH) 3的Ksp=1×10-39, 若要将溶液中的Fe3+转化为Fe (OH) 3沉淀, 使溶液中c (Fe3+) 降至1×10-3 mol/L, 必须将溶液pH调节至____________。

解析: (1) Cu2 (OH) 2CO3与稀硫酸反应生成CO2, 孔雀石中SiO2不溶于稀硫酸, 从而推知固体a为SiO2。

(2) 四个选项中能将Fe2+转化为Fe3+, 且不引入新杂质的是双氧水, 符合除杂要求。

(3) 调节溶液pH, 可加入能与H+反应的物质, 如碱溶液、金属氧化物等, 考虑不能引入新杂质, 可选用CuO、Cu (OH) 2等。

(4) 1mol NH3可以产生1.5mol金属铜, 而生成1.5mol Cu时转移3mol电子, 故1mol NH3转移3mol电子, 设NH3对应氧化产物中N元素的化合价为x, 根据电子得失守恒有[x- (-3) ]×1mol=3mol, 则x=0, 即NH3的氧化产物为N2, 由此可写出化学方程式。

(5) 由题意可知, Ksp=c (Fe3+) ·c3 (OH-) =1×10-39, 若溶液中c (Fe3+) =1×10-3 mol/L, 则有c (OH-) =1×10-12 mol/L, 所以溶液的pH=2。

答案: (1) 增大固体表面积, 从而增大反应速率CO2 SiO2

非金属及其化合物复习概要 篇7

非金属元素及其化合物知识, 在中学化学中占有较大的篇幅和比重, 不仅介绍的内容多, 而且知识点较零碎, 推理少、叙述多。若不对这些散乱的知识进行压缩、处理, 使其减量、有序, 就会感到杂乱无章, 没有规律可循, 难记易忘。同时在高考中, 以元素及其化合物知识为载体, 结合氧化还原、强弱电解质、平衡移动原理、物质结构等理论知识, 对学生的各种能力进行综合考查的试题不断增加, 因此搞好非金属元素及其化合物知识的复习显得至关重要。现就非金属元素及其化合物专题的复习方法趋势探讨如下, 希望对考生的第一轮复习有所帮助。

一、复习方法指导

1. 重视周期表的应用

在化学复习中, 一定要重视元素周期表的应用。应用周期表对零乱的元素及其化合物知识进行条理化、纲领化, 使其变成有序的可推理的知识, 便于学生采用逻辑推理的方法记忆和掌握, 才能取得事半功倍的复习效果。现以非金属单质的化学性质为例, 谈谈如何应用元素周期表进行复习。

(1) 与单质反应。

(1) 与金属单质反应。主要掌握与活泼金属Na、较活泼金属Fe (也是变价元素) 、不活泼金属Cu的反应情况。如:ⅦA族元素X与Na反应生成NaX, 与Fe反应生成FeX3 (I2生成FeI2) , 与Cu反应生成CuX2 (I2生成CuI) ;ⅥA族元素中的O2与Na反应生成Na2O和Na2O2, 与Fe反应生成Fe3O4, 与Cu反应生成CuO;S与Na反应生成Na2S, 与Fe反应生成FeS (不是Fe2S3) , 与Cu反应生成Cu2S (不是CuS) ;ⅤA族元素中的N2与Na反应生成Na3N;磷与Na反应生成Na3P, 与Fe、Cu的反应中学不介绍。ⅣA族、ⅢA族元素与金属反应, 中学不介绍。ⅡA族没有非金属元素。ⅠA族中H2与Na反应生成NaH, 与Fe、Cu不直接反应。在上述基础上, 需要补充的是:S在常温下能与Hg反应生成HgS, 实验室用于除去洒落的水银;Al2S3不能用湿法制取, 必须在干态时用S与Al加热制取;Mg可在N2中燃烧生成Mg3N2等。

(2) 与非金属单质反应。在掌握与ⅠA族中的H2反应 (ⅡA族中无非金属, ⅢA族中的B元素的性质中学不介绍) 的基础上, 主要是掌握ⅣA族、ⅤA族、ⅥA族、ⅦA族元素间的反应;并从周期表角度, 把非金属元素之间反应的主要产物列入下表, 以便学生推断、理解和记忆。

表格中是不同主族元素之间相互反应的产物, 同族元素之间也可以相互反应, 如ⅦA族中的卤素互化物, ⅥA族中O2与S反应生成SO2、SO3, ⅣA族中的SiC等。

在掌握非金属单质间反应关系的基础上, 还要掌握它们之间发生反应的条件和反应现象, 所得产物的结构和性质, 并配合化学方程式的书写, 才能全面、准确地掌握它们的性质。

(2) 与化合物反应。

非金属单质还可与酸、碱、盐、氧化物等化合物反应, 以非金属元素中代表元素的单质为例, 说明推理的过程。

(1) 与酸反应。Cl2可与酸中的H2S、H2SO3 (有水参与) 、HBr、HI等反应, O2可与酸中的H2S、H2SO3等反应, S可与酸中的浓H2SO4、浓HNO3反应, N2不与酸反应, P可与浓HNO3反应, 碳可与浓H2SO4、浓HNO3反应, Si可与HF反应。

(2) 与碱反应。Cl2可与NaOH、Ca (OH) 2发生歧化反应, 还可与NH3反应;O2可与Fe (OH) 2 (有水参与) 反应;S可与NaOH、Ca (OH) 2发生歧化反应;N2不与碱反应;P可与NaOH、KOH发生歧化反应;碳不与碱反应;Si与NaOH发生氧化还原反应 (水是氧化剂, NaOH不是氧化剂) 。

(3) 与盐反应。Cl2可与盐中的亚铁盐、Na2S (NaHS) 、Na2SO3 (NaHSO3) (有水参与) 、NaBr、KI等反应, O2可与盐中的Na2S (NaHS) 、Na2SO3 (NaHSO3) 、亚铁盐等反应, S可与盐中的Na2SO3、KNO3+C (组成黑火药) 反应, N2、P不与盐反应, 碳可与KNO3+S (组成黑火药) 反应, Si不与盐反应。

(4) 与氧化物反应。Cl2可与氧化物中的H2O、SO2 (有水参与) 等反应, O2可与CO、NO、NO2、SO2、Na2O等反应, S、N2、P不与氧化物反应, 碳与CO2、H2O、CaO、SiO2等反应, Si不与氧化物反应。

同时, 在掌握上述物质之间反应关系的基础上, 还要掌握这些单质与化合物之间发生反应的条件和现象, 配合化学方程式和离子方程式的书写, 掌握产物的差别和异同等。

综上可以看出, 应用元素周期表, 对非金属单质的化学性质进行系统归类, 把元素及其化合物的性质变成可推理的, 有一定的逻辑关系的程序性知识, 可以把数十页的课本浓缩成千余字的一页纸, 把教材厚重的知识内容转化成单薄的知识纲要, 学生掌握和记忆元素化合物的知识就会轻松方便些。

2. 重视知识网的建设

复习元素及其化合物知识行之有效的方法是构建知识网络, 采用“知识点—知识线—知识网”的方式, 将元素及其化合物知识结构化、条理化、系统化、整体化, 这样才能收到事半功倍的复习效果。

知识点是知识线中一个一个的具体物质。中学化学中常见非金属元素, 以H、C、N、O、Si、S、Cl为代表, 代表元素及其化合物具有典型性和代表性。掌握代表元素及其化合物的性质是学好同族其他元素化合物的前提和基础, 所谓“以点带面”, 就是说有了“知识点”才能串成“知识线”, 才能结出“知识网”。在掌握重点代表元素的单质、氧化物、氢化物、酸和盐性质的基础上, 还要根据“非金属元素在元素周期表中的位置及性质”的关系, 掌握同族其他元素及其化合物性质的相似性、递变性和差异性, 这是培养学生知识类比和迁移能力的保证。

知识线是指“气态氢化物←单质→氧化物→氧化物对应的水化物→相应的含氧酸盐”这条物质之间的衍生线。非金属元素的重要特征之一是变化多, 各种单质和化合物间容易发生氧化还原反应。复习时要以氧化还原反应为主线, 把单质和化合物知识串起来, 抓住价态变化的规律去理解元素化合物的性质。如复习氧族元素硫时, 按价态由低到高把其单质和化合物排成一行:H2S→S→SO2 (H2SO3及亚硫酸盐) →SO3 (H2SO4及硫酸盐) 。引导学生讨论:单质硫有氧化性又有还原性的原因是什么?举例说明。二氧化硫中硫元素既有氧化性又有还原性, 表现在哪些反应中?通过价态变化规律来把握硫元素在不同价态之间的相互转化关系, 并探讨对应反应中的电子转移情况, 氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物分别是什么物质等。

知识网是把各知识点、知识线进行网络化, 得到整体的、相互联系的、结构化的知识, 使单质及其化合物的相互转化关系形成一个完整的知识网络。复习时以知识点、知识线为线索, 配合周期表、周期律中的“位置-结构-性质”, 通过讨论、回忆和联想, 把各族单质和化合物知识串起来, 并做到元素及其化合物知识与物质结构和化学键理论相结合, 与实验设计和化学计算相联系, 与生活实际和化工生产相融合。然后再通过练习巩固, 就能达到熟能生巧、运用自如的程度。

二、考情分析与命题预测

1. 考情分析

高考考试说明指出:中学化学阶段的常见非金属元素包括H、C、N、O、Si、S、Cl等, 要求考生:了解常见非金属单质及其重要化合物的主要性质及应用;了解常见非金属单质及其重要化合物对环境质量的影响;以上各部分知识的综合应用。因此在历年的高考中都是围绕这些常见的非金属元素及其化合物的性质及应用进行命题的, 其考查的内容可能是元素及其化合物的性质、鉴别、制法、用途, 也可能是以此类知识为载体, 考查化学实验知识和实验技能、元素化合物之间的转化关系。题型以选择题、实验题和无机推断题的形式出现, 也有以环境保护为主题形式设计试题。

2. 命题预测

非金属元素及其化合物在保持原有考点的基础上, 弱化了对磷的考查, 淡化单纯考查元素化合物知识中的记忆与简单应用的试题。其命题形式在保留传统的以物质 (元素) 推断、检验、计算、实验等为主要形式的试题的基础上, 逐步向以实际情境为依托, 以元素化合物知识为载体, 融化学基本概念和理论、元素化合物知识、实验和计算能力于一体的试题转化。

(1) 试题仍以主要元素及其化合物的主要性质为考查核心, 但具有一定的综合性、整体性, 知识覆盖面广、思维跨度大。预计融合“位置→结构→性质”、元素周期表和元素周期律、电化学、反应热等知识的综合性试题可能要增多。

(2) 试题往往以生产 (生活) 实际、温室效应、环境保护、光合作用、碳捕捉技术等热点问题作为考查的切入点, 在化工生产、科技前沿信息的真实背景下寻找中学化学可以解释或解决的疑难问题, 考查考生利用元素及其化合物知识, 解决化学实际问题的能力。预计融实验探究过程、方法和技能为一体的开放性实验探究题、化工流程题等应用型试题可能要增多。

(3) 试题的情景更加新颖, 探讨的问题字面内容是陌生的, 但涉及应用的知识是课本中熟悉的, 这就保证了高考的公平性, 让考生在同一起跑线上竞争。试题起点高落点低, 在不弱化知识考查的前提下, 更加注重能力考查。预计考查考生灵活运用所学的化学知识, 处理化学现实问题的能力型试题要增加。

3. 复习对策

(1) 要注意常见非金属元素中的重点元素及其化合物。随着新材料、新能源、新科技的发展, 以往高考中的不被看好的硅元素及其化合物, 在新高考中的地位得到相对突显。要注意碳、硅、氮元素在材料科学中的重要作用, 注意氮、硫元素涉及的环境保护问题。这能体现考生对新信息的接受能力, 促使考生关心社会, 热爱生活, 学有用化学。

(2) 试题趋向综合型方向发展, 复习时就要关注各类物质之间的转化, 注重知识的发散和迁移, 关注学科间的联系、渗透和综合, 并与氧化还原、盐类水解、化学平衡、电化学、实验的设计与评价等知识相整合, 提升了学生的知识综合应用能力。在遵循“化抽象为具体, 从一般到特殊, 从无机到有机”的解题思路的基础上, 提高学生审题、分析问题、解决问题的能力。

(3) 试题趋向应用型方向发展, 因此实验复习就不能纸上谈兵, 应在掌握基本实验操作的基础上, 关注物质之间的分离、除杂, 沉淀的洗涤以及相关操作的过程和效果检验方法。注意物质的量浓度配制、中和滴定等实验的过程、细节、注意事项和误差讨论, 引导学生从定性和定量两个角度研讨化学问题。

(4) 试题趋向能力型方向发展, 因此提升学生的各种能力就成为高考复习的关键。复习时要轻题海战术, 重能力培养。注意试题的变式、延伸、迁移, 既要注意一题多法解, 也要注意一法解多题。让学生从不同角度、多方位考虑问题, 以训练学生思维的发散性、收敛性和变通性, 拓展思维的深广度, 提高学生的思维能力和品质。

三、典型例题解析

例1. (1) 为防治酸雨, 降低煤燃烧时向大气排放的SO2, 工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时, 有关“固硫” (不使硫化合物进入大气) 反应的化学方程式:、。

(2) 化学上曾有人发明一种固氮方法, 该法以石灰石、焦炭、空气为原料。第一步反应是石灰石分解;第二步是用第一步反应产物和焦炭反应, 在电炉中的高温下制得第三步反应起始物;第三步反应中另一反应物是空气, 该反应也是在电炉中完成的, 生成一种固体;第四步是使该固体和水蒸气反应制得氨气。又知该固体中有与N3-互为等电子体的离子。试写出四步反应的化学方程式:、、、。

解析: (1) 酸性氧化物SO2能与碱性氧化物CaO反应生成固体CaSO3, 从而达到“固硫”的作用。又因为亚硫酸盐容易被氧化, 生成硫酸盐 (这点易被考生疏忽) 。故反应的化学方程式为

反思:随着新材料、新能源的广泛应用, 人们环境意识的提高, 合成和制造的新物质也会增加, 所以应用原有元素化合物知识, 分析、类推、迁移书写有关信息方程式、离子方程式、电极反应式的试题可能要增多。如2012年高考上海化学卷第5题、全国新课标试卷第36题等。

例2. (2012年高考天津理综试卷第7题) X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期, 且原子序数依次增大。X、Z同主族, 可形成离子化合物ZX;Y、M同主族, 可形成MY2、MY3两种分子。

请回答下列问题:

(1) Y在元素周期表中的位置为。

(2) 上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是 (写化学式, 下同) , 非金属气态氢化物还原性最强的是。

(3) Y、G的单质或两元素之间形成的化合物中可作水消毒剂的有 (写出其中两种物质的化学式) 。

(4) X2M的燃烧热ΔH=-akJ·mol-1, 写出X2M燃烧反应的热化学方程式:。

(5) ZX的电子式为;ZX与水反应放出气体的化学方程式为。

解析:由X、Z同主族, 可形成离子化合物ZX, 可知X是H元素, Z是Na元素。由Y、M同主族, 可形成MY2、MY3两种分子, 可知M为S元素, Y为O元素。因五种元素分属三个短周期, 且原子序数依次增大, 故G是Cl元素。由此得出答案。

反思:受理综试卷中试题总量的限制, 化学试题只有11题左右, 要想利用这么少的试题覆盖中学化学的主干内容, 试题必须要有一定的综合度, 即把多个知识点串联、糅合起来进行综合考查。因此, 将化学基本概念和基本理论、实验能力、计算技巧、推理能力, 渗透到元素化合物的组成、结构、性质、变化与制备中进行考查的综合型试题可能要增多。如2012年高考安徽理综试卷第25题、全国理综试卷第27题等。

例3. (2012年高考全国大纲卷第29题) 氯化钾样品中含有少量碳酸钾、硫酸钾和不溶于水的杂质。为了提纯氯化钾, 先将样品溶于适量水中, 充分搅拌后过滤, 再将滤液按下图所示步骤进行操作。

回答下列问题:

(1) 起始滤液的pH7 (填“大于”、“小于”或“等于”) , 其原因是。

(2) 试剂Ⅰ的化学式为, (1) 中发生反应的离子方程式为。

(3) 试剂Ⅱ的化学式为, (2) 中加入试剂Ⅱ的目的是。

(4) 试剂Ⅲ的名称是, (3) 中发生反应的离子方程式为。

(5) 某同学称取提纯的产品0.7759g, 溶解后定容在100mL容量瓶中, 每次取25.00mL溶液, 用0.1000mol·L-1的硝酸银标准溶液滴定, 三次滴定消耗标准溶液的平均体积为25.62mL, 该产品的纯度为 (列式并计算结果) 。

反思:实验探究题、无机流程题、物质分离与提纯题, 这些来自生产生活实际的实验题, 能考查考生灵活运用所学的化学知识与理论, 处理化学现实问题的能力, 因而这类试题以后会逐渐增多。如2012年高考福建理综试卷第24题、浙江理综试卷第26题等。

四、常见易错点归纳

在化学学习中, 要善于揭示、总结化学反应的规律和本质。但化学规律与其他规律一样, 有其相对性, 常有例外或特殊的例子。俗话说:“规律是学习的主线, 特性是高考的考点”。复习时除要总结元素及其化合物有关规律的共性外, 还应注意搜集、整理一些特性。忽视了化学规律的特殊性, 就易犯以偏概全的错误, 解答出错也就在所难免了。现列举部分容易造成学生解题出错的特性, 供参考。

1. 碳、硅及其化合物的“易错点”

(4) 非金属氧化物一般为分子晶体, 以为SiO2也是分子晶体。

(5) 酸性氧化物一般不与酸作用, 以为SiO2不能与HF作用。

(6) 以为CO2 (或SO2) 通入CaCl2 (或BaCl2) 溶液中均可产生白色沉淀。

(7) 硅酸钠水溶液称为泡花碱或水玻璃, 就以为泡花碱属于碱溶液。

(10) SiO2既能与NaOH又能与HF反应, 以为SiO2是两性氧化物。

2. 氮、磷及其化合物的“易错点”

(1) NH4Cl中氯元素是-1价, 以为NH2Cl中氯元素也为-1价。

(2) 浓HNO3与铜反应生成NO2, 稀HNO3与铜反应生成NO, 氮元素价态变化前者小于后者, 以为稀HNO3的氧化性大于浓HNO3。

(3) 以为标准状况下22.4L的NO2, 含有NO2的分子数为NA。

(4) 以为用浓HNO3与足量铜反应, 能收集到纯NO2气体。

(5) NO2能与水反应生成HNO3, 以为NO2是HNO3的酸酐。

(6) 以为不能与碱反应的氧化物NO、CO, 一定能与酸反应。

(8) FeO与盐酸反应生成FeCl2和H2O, 以为FeO、Fe3O4与HNO3反应也有Fe (NO3) 2和H2O生成。

(9) 以为PO43-与H2PO4-可共存。

(10) 以为只有金属与非金属元素之间才能形成离子化合物, 其实遗忘了铵盐。

3. 氧、硫及其化合物的“易错点”

(1) 浓硫酸能作干燥剂, 以为浓硫酸可干燥H2S、NH3。

(4) 以为向浓H2SO4中加入足量的铜, 加热充分反应后, 硫酸没有剩余。

(5) 以为用Ba (NO3) 2和盐酸作试剂检验SO42-时, 就可以防止SO32-的干扰。

(6) 向浓H2SO4中加入足量的铁, 加热充分反应后, 以为能收集到纯SO2气体。

(8) 在有SO42-存在的情况下, 直接用AgNO3和HNO3溶液检验Cl-。

(9) 把SO2通入氯水中, 认为所得的混合液漂白能力增强。

(10) 因SO2有漂白性, 以为SO2通入紫色石蕊溶液, 溶液先变红后褪色。

4. 卤素及其化合物的“易错点”

(1) 以为裂化汽油可作为溴水或碘水的萃取剂。

(4) Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3和H2O, 以为Fe2O3、Fe3O4与HI反应也有FeI3和H2O生成。

(8) 活泼的非金属单质可把不活泼的非金属从其盐溶液中置换出来, 以为F2能从氯化钠水溶液中置换出Cl2。

(9) 向Fe (NO3) 2中加入盐酸, 以为相互之间不发生反应。

(10) NH4Cl加热分解生成NH3和HCl, 以为NH4I加热分解生成NH3和HI。

总之, 在非金属元素及其化合物的复习过程中, 要抓住“位—构—性”三者的关系, 抓住非金属元素化合物知识与化学基本理论的结合点, 充分利用基本理论对非金属元素及其化合物学习的指导作用, 使知识规律化、网络化。并注意物质的特性, 全面、准确地认识反应规律。同时要顺应试题的变化和发展, 对解题的切入方法和突破技巧及时加以筛选、改进, 高考复习就一定能取得良好的效果。

非金属及其化合物复习全攻略 篇8

中学化学如果离开 (非金属) 元素化合物, 基本概念和基本原理就会“黯然失色”, 化学基本计算更是失去了物质间内在的可依据的定量“光彩”, 化学实验也将“荡然无存”。 (非金属) 元素及其化合物的重要性可见一斑!

一、考情分析

1.《高中化学课程标准》明确指出, 涉及元素化合物知识的“试题并不完全测试教学内容的掌握程度, 其测试重点集中在能够将这些内容应用到广泛的情景中去的能力上。”因此, 非金属元素及其化合物的复习不在于详尽、系统地掌握知识, 而在于能否“通过对实验现象、实物、模型、图形、图表以及自然界、生产和生活中的化学现象的观察, 获取有关的感性知识和印象, 并对这些感性知识进行初步加工和记忆的能力。”

2.《考试说明》中规定:①了解常见非金属元素单质 (如H、C、N、O、Si、S、Cl等, 下同) 及其重要化合物的主要性质和应用。②了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。③知识的综合应用。

3.分析2011年全国各地的高考化学试题, 可以看到:①试题一般都以元素化合物知识为载体, 很少有不涉及元素化合物组成、结构、性质、变化与制备等知识的试题, 但单纯考查元素化合物知识的记忆与简单应用的试题有所减少。②II卷中一般都摒弃了以物质 (元素) 推断、填空、实验等为主要形式的试题, 采用了以实际情境为依托、以元素化合物知识为载体, 融元素化合物知识、化学理论、化学实验、化学计算、有机化学知识等于一体的综合考查方式。③以对工业生产、材料科学等生产生活中的热点物质的研究为载体, 考查结合非金属元素及其化合物的化学实验方法。融实验技能、设计技能、探究方法、分析归纳、信息采集整理等为一体;或设计成开放性探究实验, 通过改变条件、改变装置、改变结论等方式进行考查。

4.预计2012年将会进一步注重非金属元素及其化合物之间知识的整体性和探究性, 强化与生活、生产、社会实际问题的联系。特别关注:氮元素及其化合物!

二、题型预测

新高考试题有明显特点:新——情景设计新;宽——分析问题和解决问题的方法和过程宽;活——设问方式、呈现形式活;高——思维能力要求高。

然而, 不管试题如何变化, 2012年高考化学试题从大的方面来讲, 不外乎以下四类:

1.突出概念、原理对元素化合物知识学习的指导作用

例1 短周期元素E的氯化物EClx的熔点为-78℃, 沸点为59℃;若0.2molEClx与足量的AgNO3溶液完全反应后, 可以得到57.4g的AgCl沉淀。则下列判断错误的是 ( )

A.E是一种非金属元素

B.在EClx中E与Cl之间形成共价键

C.E的一种氧化物为EO2

D.E位于元素周期表的ⅣA族

解析:n (AgCl) =0.4mol, 由Cl-守恒得x=2, 所以E为+2价;又根据EClx的熔点为-78℃、沸点为59℃, 均较低, 常温下为液体, 故EClx属于分子晶体, E必为一种非金属元素, 所以在EClx中E与Cl之间形成共价键;由于ECl2是共价化合物, 如果是8电子稳定结构的话, 则E形成两个共价键, 它的最外层应该有6个电子, 位于第ⅥA族, 因此, E为硫。

答案:D

本题易错点:因试题以不熟悉的SCl2为知识背景, 显性信息量又不大, 起始状态距离目标状态的空间太大, 无法直接判断出E在周期表中的位置。这样, 原有的位—构—性问题的位置优先策略运用起来就很难。当求得E为+2价时, 将它当做最高价就错误地认为E属于ⅡA族元素, 即E为金属元素铍。

2.以元素化合物间转化、反应为线索, 考查化学计算技巧与能力

例2 已知H2S与NaOH反应时, 当H2S过量时将得到NaHS。现向含8.0gNaOH的溶液中通入一定量H2S, 将得到的溶液低温小心蒸干, 称得无水物7.9g, 则该无水物中一定含有的物质是 ( )

A.Na2S B.NaHS

C.Na2S和NaHS D.NaOH和NaHS

解析:假设产物全部为NaHS

$\begin{array}{l}\text{Ν}\text{a}\text{Ο}\text{Η}+\text{Η}{}_2\text{S}\underset{}{\overset{}{=}}\text{Ν}\text{a}\text{Η}\text{S}+\text{Η}{}_2\text{Ο}\\ 0.2\text{m}\text{o}\text{l}\to 0.2\text{m}\text{o}\text{l}\times 56\text{g}/\text{m}\text{o}\text{l}=11.2\text{g}\end{array}$

假设产物全部为Na2S

$\begin{array}{l}2\text{Ν}\text{a}\text{Ο}\text{Η}+\text{Η}{}_2\text{S}\underset{}{\overset{}{=}}\text{Ν}\text{a}{}_2\text{S}+2\text{Η}{}_2\text{Ο}\\ 0.2\text{m}\text{o}\text{l}\to 0.1\text{m}\text{o}\text{l}\times 78\text{g}/\text{m}\text{o}\text{l}=7.8\text{g}\end{array}$

当NaOH完全反应时, 所得无水物质量应在 (7.8～11.2) g之间, 现称得无水物7.9g, 说明:当NaOH完全反应时, 既有Na2S又有NaHS;当NaOH没有完全反应时, 所得盐必有Na2S。综合以上两种情况, 该无水物中一定有Na2S。

答案:A

本题易错点:①对极端假设法不甚了解而不能形成正确的解题思路。②当计算出无水物质量在7.8～11.2g之间, 根据题告质量7.9g, 错误地认为C是本题的答案。

3.题设情景新颖、鲜活, 密切联系生产、生活实际, 巧妙地将元素化合物与化学用语有机地融合在一起

例3 汽车安全气囊是行车安全的重要保障。当车辆发生碰撞的瞬间, 安全装置通电点火使其中的粉末分解, 释放出大量的氮气形成气囊, 从而保护司机及乘客免受伤害。为研究安全气囊工作的化学原理, 取安全装置中的粉末进行实验。经组成分析, 确定该粉末仅含Na、Fe、N、O四种元素。水溶性实验表明, 固体粉末部分溶解。经检测, 可溶物为化合物甲;不溶物为红棕色固体, 可溶于盐酸。

取13.0g化合物甲, 加热使其完全分解, 生成氮气和单质乙, 生成的氮气折合成标准状况下的体积为6.72L;单质乙在高温隔绝空气的条件下与不溶物红棕色粉末反应生成化合物丙和另一种单质;化合物丙与空气接触可转化为可溶性盐。

请回答下列问题。

(1) 甲的化学式为______, 丙的电子式为______。

(2) 若丙在空气中转化为碳酸氢盐, 则反应的化学方程式为______。

(3) 单质乙与红棕色粉末发生反应的化学方程式为______, 安全气囊中的红棕色粉末的作用是______。

(4) 以下物质中, 有可能作为安全气囊中红棕色粉末替代品的是______。

A.KCl B.KNO3

C.Na2S D.CuO

解析:本题一改惯用的框图推断题, 素材选自日益普及的汽车安全装置, 是极为新颖的融概念、化学用语、计算、实验为一体的元素化合物考题。

根据题中信息:①粉末仅含Na、Fe、N、O四种元素且分解释放出氮气;②水溶性实验部分溶解, 可溶部分为化合物甲, 不溶物为红棕色并可溶于盐酸;③13.0g化合物甲分解得到两种单质, 其中氮气折合成标准状况下的体积为6.72L;④单质乙在高温隔绝空气的条件下与不溶物红棕色粉末反应, 生成化合物丙和另一种单质。

可以得到结论:①粉末由两种物质混合而成。②红棕色物质只能为Fe2O3, 不可能为Fe (OH) 3, 因粉末中无氢元素。③甲只有两种元素, 且含N, 必含Na。根据有关数据进一步计算出钠与氮的物质的量之比:n (N) =6.72L/22.4L·mol-1×2=0.6mol, n (Na) = (13.0g-0.6mol×14g·mol-1) /23g·mol-1=0.2mol, 即有n (Na) ∶n (N) =0.2mol∶0.6mol=1∶3, 则化合物甲的化学式为NaN3。④Na与Fe2O3在高温隔绝空气的条件下发生置换反应, 其产物必为Na2O (化合物丙) 和Fe。丙不可能是Na2O2, 因隔绝空气的条件下没有O2参加反应, 生成Na2O2的反应中找不到氧化剂, Fe2O3充当了氧化剂, 而Na为还原剂, 由此引出可以用KNO3和CuO替代的结论。

答案:$(1)\text{Ν}\text{a}\text{Ν}{}_3\text{Ν}\text{a}{}^{+}[:\underset{\cdot \cdot }{\overset{\cdot \cdot }{{\displaystyle \text{Ο}}}}:]{}^{2-}\text{Ν}\text{a}{}^{+}(2)\text{Ν}\text{a}{}_2\text{Ο}+2\text{C}\text{Ο}{}_2+\text{Η}{}_2\text{Ο}\underset{}{\overset{}{=}}2\text{Ν}\text{a}\text{Η}\text{C}\text{Ο}{}_3(3)6\text{Ν}\text{a}+\text{F}\text{e}{}_2\text{Ο}{}_3\underset{}{\overset{\text{高}\text{温}}{=}}3\text{Ν}\text{a}{}_2\text{Ο}+2$Fe 避免分解产生的金属钠可能产生的危害 (4) BD

本题易错点:误认为甲是Na3N;误认为丙是Na2O2;误认为红棕色粉末Fe2O3的作用是催化剂, 且代用品中漏选B。

4.以元素化合物性质为载体而设置的实验 (探究) 试题

例4 单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常在高温下还原二氧化硅制得粗硅 (含铁、铝、硼、磷等杂质) , 粗硅与氯气反应生成四氯化硅 (反应温度:450～500℃) , 四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。实验室制备四氯化硅的装置如图所示:

相关信息如下:

a.四氯化硅遇水极易水解。

b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物。

c.有关物质的物理常数见下表:

请回答下列问题。

(1) 写出装置A中发生反应的离子方程式:______。

(2) 装置A中g管的作用是______, 装置C中的试剂是______, 装置E中的h瓶需要冷却的理由是______。

(3) 装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏 (类似多次蒸馏) 得到高纯度四氯化硅, 精馏后的残留物中, 除铁元素外可能还含有的杂质元素是______ (填写元素符号) 。

(4) 为了分析残留物中铁元素的含量, 先将残留物预处理, 使铁元素还原成Fe2+, 再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定, 反应的离子方程式是$5\text{F}\text{e}{}^{2+}+\text{Μ}\text{n}\text{Ο}{}_4^{-}+8\text{Η}{}^{+}\underset{}{\overset{}{=}}5\text{F}\text{e}{}^{3+}+\text{Μ}\text{n}$2++4H2O。

①滴定前是否要滴加指示剂?______ (填“是”或“否”) , 理由: 。

②某同学称取5.000g残留物, 处理后在容量瓶中配制成100mL溶液, 移取25.00mL试样溶液, 用1.000×10-2mol·L-1KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时, 消耗标准溶液20.00mL, 则残留物中铁元素的质量分数是______。

解析: (1) 制备四氯化硅的原料为Cl2和Si。A装置为Cl2的制备装置, B、C装置为除杂装置。先用B除去HCl, 再用C (浓H2SO4) 除去H2O蒸气。Cl2通入粗硅中反应, 用冷水将产生的SiCl4冷凝即可。 (2) g管是将分液漏斗与烧瓶相连, 使它们中的压强相等, 这样便于盐酸能顺利滴下。SiCl4的沸点很低, 只有57.7℃, 而反应的温度达几百度, 故需要冷凝收集。 (3) 从物质的物理性质表可发现, AlCl3、FeCl3和PCl5均易升华, 故还应有Al、P、Cl元素。 (4) 由于高锰酸钾本身是紫红色的, 与Fe2+反应时可以褪色, 故而可以作为指示剂。根据方程式可以找出关系, 5Fe2+～MnO${}_4^{-}$, n (Fe) =10-2×20×10-3×5×100/25=4×10-3mol。w (Fe) =4×10-3×56/5×100%=4.480%。

答案:$(1)\text{Μ}\text{n}\text{Ο}{}_2+4\text{Η}{}^{+}+2\text{C}\text{l}{}^{-}\underset{}{\overset{△}{=}}\text{Μ}\text{n}{}^{2+}+\text{C}\text{l}$2↑+2H2O (2) 平衡压强, 使液体顺利流出并防止漏气 浓硫酸 产物SiCl4沸点低, 需要冷凝收集 (3) Al、P、Cl (4) ①否 KMnO4溶液的紫红色可指示反应终点 ②4.480%

本题易错点:对本题物理性质表理解不透, 导致 (2) 中冷却原理写不出; (3) 中杂质元素漏写P;对有效数字的运算规则不熟练, 导致 (4) 中4.480%写成4.48%。

三、核心知识透视

非金属及其化合物的知识内容, 除了稀有气体外, 主要是硅 (含碳) 、氯 (含溴、碘) 、硫、氮为代表的四种非金属及其化合物。

1.非金属元素通论

(1) 非金属元素的原子最外层电子数较多 (H除外) , 在化学反应中易获得电子, 而体现氧化性;又由于其元素化合价的“多端性”, 故而也体现还原性 (如H2、C、S、S2-等) 。

(2) 非金属构成的晶体类型有原子晶体 (如金刚石) 、分子晶体 (如S8) 和混合晶体 (如石墨) 。

(3) 存在同素异形现象。

(4) 最高价氧化物的对应水化物一般显酸性。

2.非金属元素分论

(1) Si

例1 如图所示的物质转化关系中, A是一种固体物质, E是一种白色沉淀。据此填空。

(1) B的名称:______。

(2) B与a溶液反应的化学方程式: 。

(3) 写出下列物质的化学式:A______, C______, D______, E______, F______。

解析:从框图可知, A是单质Si, E是白色沉淀H2SiO3, 则a溶液为NaOH溶液, B为SiO2。A+a的反应式:$\text{S}\text{i}+2\text{Ν}\text{a}\text{Ο}\text{Η}+\text{Η}{}_2\text{Ο}\underset{}{\overset{}{=}}\text{Ν}\text{a}{}_2\text{S}\text{i}\text{Ο}{}_3+2\text{Η}{}_2\uparrow ‚\text{B}+\text{a}$的反应式:$\text{S}\text{i}\text{Ο}{}_2+2\text{Ν}\text{a}\text{Ο}\text{Η}\underset{}{\overset{}{=}}\text{Ν}\text{a}{}_2\text{S}\text{i}\text{Ο}{}_3+\text{Η}{}_2\text{Ο}$, 即C为Na2SiO3、F为H2、D为H2O。C+过量HCl的反应:$\text{Ν}\text{a}{}_2\text{S}\text{i}\text{Ο}{}_3+2\text{Η}\text{C}\text{l}\underset{}{\overset{}{=}}2\text{Ν}\text{a}\text{C}\text{l}+\text{Η}{}_2\text{S}\text{i}\text{Ο}{}_3\downarrow$;H2SiO3受热分解成B (SiO2) 和D (H2O) , 反应式为$\text{Η}{}_2\text{S}\text{i}\text{Ο}{}_3\underset{}{\overset{△}{=}}\text{Η}{}_2\text{Ο}+\text{S}\text{i}\text{Ο}$2。

答案: (1) 二氧化硅$(2)\text{S}\text{i}\text{Ο}{}_2+2\text{Ν}\text{a}\text{Ο}\text{Η}\underset{}{\overset{}{=}}\text{Ν}\text{a}{}_2\text{S}\text{i}\text{Ο}{}_3+\text{Η}{}_2\text{Ο}(3)$Si Na2SiO3 H2O H2SiO3

H2

透视:元素硅及其化合物的性质在新高考中的地位相当突出, 以Si、SiO2为载体的工艺流程题和工业制硅的实验探究题将成为一种命题趋势。复习时, 要注意知识的深度和硅在新材料、新技术方面的实际应用。

(2) S

例2 某无色溶液可能含有钠盐中的几种:①NaCl、②Na2SO4、③Na2SO3、④Na2S2O3、⑤Na2S、⑥Na2CO3。

(1) 向此溶液中加入适量稀硫酸, 有浅黄色沉淀析出, 同时有气体生成, 该气体有臭鸡蛋气味, 可使澄清石灰水变浑浊, 不能使品红试液褪色。该气体肯定含有______, 肯定不含有______。

(2) 在无色溶液中至少存在几种钠盐?最多有几种可能的组合?

解析:重点考查硫及其化合物间的相互关系。以钠盐的混合溶液与稀硫酸反应, 产生浅黄色沉淀和无色气体的实验现象, 判断无色溶液的可能组合。

写出有关化学反应式:

$\text{C}\text{Ο}{}_3^{2-}+2\text{Η}{}^{+}\underset{}{\overset{}{=}}\text{Η}{}_2\text{Ο}+\text{C}\text{Ο}$2↑ ①

$\text{S}{}^{2-}+2\text{Η}{}^{+}\underset{}{\overset{}{=}}\text{Η}{}_2\text{S}\uparrow ②$

$\text{S}\text{Ο}{}_3^{2-}+2\text{Η}{}^{+}\underset{}{\overset{}{=}}\text{Η}{}_2\text{Ο}+\text{S}\text{Ο}$2↑ ③

$\text{S}{}_2\text{Ο}{}_3^{2-}+2\text{Η}{}^{+}\underset{}{\overset{}{=}}\text{S}\downarrow +\text{S}\text{Ο}$2↑+H2O ④

反应生成的H2S与SO2间还可以发生以下反应:$2\text{Η}{}_2\text{S}+\text{S}\text{Ο}{}_2\underset{}{\overset{}{=}}3\text{S}\downarrow +2\text{Η}{}_2\text{Ο}⑤$

掌握了以上五个反应, 便可根据题目给出的有关实验现象, 通过分析, 做出正确判断。

答案: (1) H2S、CO2 SO2 (2) 第一种情况:含有Na2S、Na2SO3、Na2CO3, 且n (Na2S) >2n (Na2SO3) 。第二种情况:含有Na2S、Na2S2O3、Na2CO3, 且n (Na2S) >2n (Na2S2O3) 。

透视:考查的热点有SO2的性质、SO${}_3^{2-}$和SO${}_4^{2-}$的性质及检验、浓硫酸的性质等, 其中硫及其化合物之间的相互转化与氧化还原反应知识、化学计算等综合起来更是热点中的热点。复习时, 要注意将硫及其化合物之间的相互转化形成知识网络, 并注意物质检验中语言的准确性和逻辑性。

(3) N

例3 X、Y、Z、W为含有相同电子数的分子或离子, 均由原子序数小于10的元素组成, X有5个原子核, 通常状况下, W为无色液体。已知:$\text{X}+\text{Y}\stackrel{△}{\to }\text{Ζ}+\text{W}$。

(1) Y的电子式是______。

(2) 液态Z与W的电离相似, 都可电离出电子数相同的两种离子, 则液态Z的电离方程式是______。

(3) 用右图所示装置制备NO并验证其还原性。有下列主要操作:

a.向广口瓶内注入足量热NaOH溶液, 将盛有Cu片的小烧杯放入瓶中。

b.关闭止水夹, 点燃红磷, 伸入瓶中, 塞好胶塞。

c.待红磷充分燃烧一段时间后, 打开分液漏斗旋塞, 向烧杯中滴入少量稀硝酸。

①步骤c后还缺少的一步主要实验操作是______。

②红磷充分燃烧的产物与NaOH溶液反应的离子方程式是______。

③步骤c中滴入稀硝酸后烧杯中的现象是______, 反应的离子方程式是______。

(4) 一定温度下, 将1molN2O4置于密闭容器中, 保持压强不变, 升高温度至T1的过程中, 气体由无色逐渐变为红棕色, 温度继续由T1升高到T2的过程中, 气体逐渐变为无色。若保持T2, 增大压强, 气体逐渐变为红棕色。气体的物质的量n随温度T变化如右图所示。

①温度在T1～T2之间, 反应的化学方程式是______。

②温度在T2～T3之间, 气体的平均相对分子质量是______ (保留一位小数) 。

解析:X、Y、Z、W为含有相同电子数的分子或离子, 其组成元素的序数均小于10。X有5个原子核, 为CH4或NH${}_4^{+}$;通常状况下, W为无色液体, 为H2O;根据$\text{X}+\text{Y}\stackrel{△}{\to }\text{Ζ}+\text{W}$, 可知X为NH${}_4^{+}$, Y为OH-, Z为NH3。故Y的电子式为$[:\underset{\cdot \cdot }{\overset{\cdot \cdot }{{\displaystyle \text{Ο}}}}:\text{Η}]{}^{-}$。液氨电离和水相似, 其电离式为$2\text{Ν}\text{Η}{}_3(\text{l})\stackrel{}{\rightleftharpoons }\text{Ν}\text{Η}{}_4^{+}+\text{Ν}\text{Η}$${}_2^{-}$。用图示装置制备NO并验证其还原性, 但整个操作中没有验证步骤, 可以在制备到NO后, 通入少量氧气, 通过现象变化确定其还原性, 故应在c步骤后增加:打开止水夹, 通入少量氧气;红磷充分燃烧生成P2O5, 与氢氧化钠反应的离子方程式为$\text{Ρ}{}_2\text{Ο}{}_5+6\text{Ο}\text{Η}{}^{-}\underset{}{\overset{}{=}}2\text{Ρ}\text{Ο}{}_4^{3-}+3\text{Η}{}_2\text{Ο}$;步骤c中滴入硝酸后的现象为:Cu片逐渐溶解, 有无色气泡产生, 溶液由无色变为蓝色, 反应的离子方程式为$3\text{C}\text{u}+8\text{Η}{}^{+}+2\text{Ν}\text{Ο}{}_3^{-}\underset{}{\overset{}{=}}3\text{C}\text{u}{}^{2+}+2\text{Ν}\text{Ο}+4\text{Η}{}_2\text{Ο}$。1molN2O4置于密闭容器, 升温过程中, 逐渐转变为红棕色, 说明$\text{Ν}{}_2\text{Ο}{}_4\stackrel{}{\rightleftharpoons }2\text{Ν}\text{Ο}{}_2$, 此时装置中为2molNO2;根据图像中表示的意义, 继续加压时, 气体的物质的量增多, 且为无色, 超T2温度后, 物质的量约为3mol, 故其反应式为$2\text{Ν}\text{Ο}{}_2\stackrel{}{\rightleftharpoons }\text{Ο}{}_2+2$NO, 其平均相对分子质量为92/3=30.7。

答案:$(1)[:\underset{\cdot \cdot }{\overset{\cdot \cdot }{{\displaystyle \text{Ο}}}}:\text{Η}]{}^{-}(2)2\text{Ν}\text{Η}{}_3(\text{l})\stackrel{}{\rightleftharpoons }\text{Ν}\text{Η}{}_2^{-}+\text{Ν}\text{Η}$+4 (3) ①打开止水夹, 通入少量氧气$②\text{Ρ}{}_2\text{Ο}{}_5+6\text{Ο}\text{Η}{}^{-}\underset{}{\overset{}{=}}2\text{Ρ}\text{Ο}{}_4^{3-}+3\text{Η}{}_2\text{Ο}③$Cu片逐渐溶解, 有无色气泡产生, 溶液由无色变为蓝色$3\text{C}\text{u}+8\text{Η}{}^{+}+2\text{Ν}\text{Ο}{}_3^{-}\underset{}{\overset{}{=}}3\text{C}\text{u}{}^{2+}+2\text{Ν}\text{Ο}\uparrow +4\text{Η}{}_2\text{Ο}(4)①2\text{Ν}\text{Ο}{}_2\stackrel{}{\rightleftharpoons }2\text{Ν}\text{Ο}+\text{Ο}{}_2②30.7$

透视:氮的知识比硫更为复杂, 在近年来的新高考试题中更是频频亮相。涉及的知识点有:氨分子的结构与性质;氨气的实验室制法及相关计算;铵根离子的检验及铵盐的性质、硝酸的性质、NO和NO2的性质及相关计算、胺、肼等。

另外, 尚需关注“氨碱法制纯碱”:向浓氨水中加足量食盐晶体制成饱和氨盐水, 然后向饱和氨盐水中通入足量的CO2气体生成NaHCO3。因为NaHCO3在该状态下溶解度小, 所以先结晶析出, 再加热分解NaHCO3得到纯碱、水和二氧化碳。这种制碱方法是我国化学家侯德榜发明创造的, 所以叫侯氏制碱法。工业流程:盐水$\stackrel{\text{精}\text{制}}{\to }$精盐水$\stackrel{\text{通}\text{氨}}{\to }$氨盐水$\stackrel{\text{碳}\text{酸}\text{化}}{\to }$碳酸氢钠$\stackrel{\text{过}\text{滤}‚\text{热}\text{解}}{\to }$纯碱。

(4) Cl

例4 右图是模拟氯碱工业生产中检查氯气是否泄漏的装置, 下列有关说法错误的是 ( )

A.烧瓶中立即出现白烟

B.烧瓶中立即出现红棕色

C.烧瓶中发生的反应表明常温下氨气有还原性

D.烧杯中的溶液是为了吸收有害气体

解析:此题考查化学实验、元素化合物的性质等知识。分析装置图, 可知氨气 (过量) 和氯气接触时发生反应:$8\text{Ν}\text{Η}{}_3+3\text{C}\text{l}{}_2\underset{}{\overset{}{=}}6\text{Ν}\text{Η}{}_4\text{C}\text{l}+\text{Ν}{}_2$, 烧瓶中出现白烟, A对;不出现红棕色气体, B错;该反应中, 氨气中的氮元素化合价升高, 表现还原性, C对;烧杯中的氢氧化钠可以吸收多余的有害气体, D对。

答案:B

透视:考查的知识点主要为氯气及含氯化合物的性质, 其中氯气的实验室制法和性质实验备受命题者青睐, 有时延伸到氯碱工业。复习时, 既要注意掌握氯气的性质及制法、氯水的性质、次氯酸根离子的性质, 又要注意与基本概念、基本理论 (重点是氧化还原反应) 及现实相联系。另外, 不能忽视氯气在有机反应中也占有一席之地。

3.常见非金属的性质比较

四、复习方法点拨

1.“串串珠”法

此法由目前广大农村家庭的来料加工衍生而来。君不见:家家户户, 妇孺小孩, 都在家中“串串珠”, 将一颗颗形式各异的珠子, 用一条线穿串起来, 成为一条人见人爱的“项链”或“手镯”。学习非金属及其化合物也一样, 如可以从“二氧化硅、硅酸、硅酸盐、硅单质”中找出一颗颗“硅珠”, 并将其串成以下一条“硅链”:

(SiH4→) Si→SiO2→H2SiO3→Na2SiO3

同理, 氯、硫、氮也可以串成相似的“非金属及其化合物”链:

HCl→Cl2→Cl2O7→HClO3 (HClO、HClO4) →KClO3 (NaClO、NaClO4)

H2S→S→SO3 (SO2) →H2SO4 (H2SO3) →Na2SO4 (Na2SO3)

NH3→N2→N2O5 (NO、NO2) →HNO3→NH4NO3 (NaNO3)

至此, 事情还没有做完, 若能在知识链的基础上将其结成知识网, 使“分散”的知识系统化、条理化, 更利于记忆。

如氮及其化合物的知识网:

然后, 根据每一价态元素的代表物, 弄清每一步转化的条件和化学方程式, 从而总结出各代表物质的结构、性质、制法、检验、用途、存在和化合物的相互转化关系。

2.“硫梯”构造法

由于氧族元素中硫元素化合价的多变性, 增加了这部分内容中化学方程式书写的难度。但仔细观察并分析自然界中不同价态硫元素间的转化关系“链”:H2S→S→SO2→SO3, 你可能会发现:此链是按硫元素化合价递增的顺序排列的。若将此链竖起来, 并适当形变, 则得右上图所示的形如“楼梯”的“硫梯”。

(1) 硫梯中的规律

相邻阶梯不反应, 相间阶梯能反应。原因是处于最高阶梯只有氧化性, 处于最低阶梯只有还原性, 中间阶梯既有氧化性又有还原性。

(2) 硫梯的应用

硫梯的应用很广泛, 但要注意的是, 发生氧化还原反应时, 硫元素的化合价变化与我们上下楼梯相似, 都得一个一个阶梯的爬上或走下。

①解析SO2可用浓H2SO4进行干燥:

SO2中硫元素的化合价为+4价, 而硫酸中的硫元素为+6价, 属于相邻价态, 相邻不反应 (即化合价不能互换) 。

②解析H2S不能用浓H2SO4干燥:

根据相间能反应, H2S不能用浓H2SO4干燥且要被浓H2SO4氧化成单质S, 浓H2SO4自身被还原为SO2 (即只靠拢不交错) 。

③书写“陌生”的化学方程式, 如硫与热的氢氧化钠溶液共热:

在NaOH溶液中, S能升高到+4价 (即上一个“阶梯”) , 降低到-2价 (即下一个“阶梯”) (即歧化反应) :$3\text{S}+6\text{Ν}\text{a}\text{Ο}\text{Η}\underset{}{\overset{}{=}}2\text{Ν}\text{a}{}_2\text{S}+\text{Ν}\text{a}{}_2\text{S}\text{Ο}{}_3+3\text{Η}{}_2\text{Ο}$。

3.纵横比较法

(1) 纵向比较——同族元素间的比较

结构比较, 如卤素。首先比较氟、氯、溴、碘、砹的原子结构, 它们最外层都是7个电子, 决定了它们具有相似的化学性质;又从F→I, 核电荷数增加, 电子层数递增, 原子半径逐渐增大, 决定了它们的性质具有差异性。再从性质、制法和用途等方面进行比较。

(2) 横向比较——不同族元素间的比较

如卤族元素与氧族元素的比较:

在结构上——卤族元素与氧族元素的原子, 最外层电子分别为7个和6个, 一般情况下易得电子, 表现出氧化性。

在化学性质上——氯和硫, 既有氧化性, 又有还原性, 但以氧化性为主。当可变价态的金属 (如Fe) 与氯气反应时, 金属呈高价态;与硫反应时, 金属呈低价态。氯、氧、硫元素氧化性强弱的顺序为Cl2>O2>S。

4.理论指导法

中学化学理论有平衡理论、结构理论、酸碱理论等。用理论指导复习, 更能在深层次上理解知识。

如复习氮族时, 可用氨水的平衡方程式复习氨和铵盐的性质。

$\text{Ν}\text{Η}{}_3+\text{Η}{}_2\text{Ο}\stackrel{}{\rightleftharpoons }\text{Ν}\text{Η}{}_3\cdot \text{Η}{}_2\text{Ο}\stackrel{}{\rightleftharpoons }\text{Ν}\text{Η}{}_4^{+}+\text{Ο}\text{Η}$①氨极易溶于水, 溶解过程是放热过程且易挥发 (以氢键结合且氢键较弱) 。②氨水是电解质溶液, 电解质是NH3·H2O不是NH3。③氨水是碱性的, 得出检验氨气的方法:用湿润的红色石蕊试纸。④氨能与酸反应生成铵盐 (加酸平衡向右移动) 。⑤氨水中的粒子种类:分子有NH3、H2O和NH3·H2O, 离子有NH${}_4^{+}$、OH-、极少量的H+。⑥铵盐能与碱反应放出氨气。由此得出氨气的实验室制法和铵盐的检验方法, 以及氨态氮肥不宜与碱性肥料混合施用的原因。

5.建模法

学习 (非金属) 元素及其化合物的思维模式:

五、反馈演练

1.以水为溶剂进行中和滴定的原理:$\text{Η}{}_3\text{Ο}{}^{+}+\text{Ο}\text{Η}{}^{-}\underset{}{\overset{}{=}}2\text{Η}{}_2\text{Ο}$。已知液态SO2和纯水的导电性相近, 因为液态SO2也能发生自电离:$2\text{S}\text{Ο}{}_2\stackrel{}{\rightleftharpoons }\text{S}\text{Ο}{}_3^{2-}+\text{S}\text{Ο}$2+, ΔH>0。下列叙述中错误的是 ( )

A.若以液态SO2为溶剂, 用SOCl2滴定Na2SO3, 该滴定反应可以表示为$\text{S}\text{Ο}{}_3^{2-}+\text{S}\text{Ο}{}^{2+}\underset{}{\overset{}{=}}2\text{S}\text{Ο}{}_2$

B.在一定温度下, 液态SO2中c (SO${}_3^{2-}$) 与c (SO2+) 的乘积是一个常数

C.液态SO2中自电离的存在, 说明SO2是离子化合物

D.适当升高温度, 液态SO2的导电能力增强

2.硅酸盐与二氧化硅一样, 都是以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以用投影图表示成 (如图所示) :

其中“○”表示氧原子, 中心黑点表示硅原子。硅氧四面体通过不同方式的连接可以组成各种不同的硅酸根离子。则在无限长的单链阴离子中, 硅原子与氧原子的个数之比为 ( )

A.1∶2 B.1∶3 C.2∶5 D.2∶7

3.工业废气中的氮氧化物 (主要为NO2和NO) 是大气的主要污染物之一, 为了保护环境, 工业上常通入氨气与之发生如下反应:$\text{Ν}\text{Ο}{}_x+\text{Ν}\text{Η}{}_3\stackrel{}{\to }\text{Ν}{}_2+\text{Η}{}_2\text{Ο}$, 通过此反应可转化为无毒的氮气。现有NO2和NO的混合气体3L, 通入3L (同温、同压下) NH3恰好使其完全转化为N2, 原混合气体中NO2和NO的物质的量之为 ( )

A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.1∶4

4.下图所示的框图中, A～I都是由短周期元素组成的常见物质。其中A是气体, 它的水溶液呈碱性;氧化物D和氧化物F都易与人体血液中的血红蛋白结合而使人中毒;单质E可作半导体材料。

(1) 化合物A的化学式是______, 氧化物G的电子式是______。

(2) 组成单质E的元素在元素周期表中的位置是______;单质H和单质E以及氧化物I均能形成______ (填“分子”、“原子”或“离子”) 晶体, 其中单质E的熔点______ (填“高于”、“低于”或“等于”) 氧化物I的熔点。

(3) 标准状况下, 将2.24L氧化物F和1.68L单质B同时通入1L氧化物G中 (反应前后溶液体积的变化忽略不计) , 发生反应的化学方程式为______, 所得溶液的pH=______。此时再向溶液中通入2.24L化合物A, 完全反应后所得溶液的pH______ (填“>7”、“<7”或“=7”) , 用离子方程式表示其原因: 。

(4) 单质B和单质C在一定条件下可组成原电池 (用KOH溶液作电解质) , 则该原电池负极的电极反应式为______。

参考答案:$1.\text{C}2.\text{B}3.\text{A}4.(1)\text{Ν}\text{Η}{}_3\text{Η}:\underset{\cdot \cdot }{\overset{\cdot \cdot }{{\displaystyle \text{Ο}}}}:\text{Η}(2)$第三周期ⅣA族 原子 低于$(3)4\text{Ν}\text{Ο}+3\text{Ο}{}_2+2\text{Η}{}_2\text{Ο}\underset{}{\overset{}{=}}4\text{Η}\text{Ν}\text{Ο}{}_{3}1＜7\text{Ν}\text{Η}{}_4^{+}+\text{Η}{}_2\text{Ο}\stackrel{}{\rightleftharpoons }\text{Ν}\text{Η}{}_3\cdot \text{Η}{}_2\text{Ο}+\text{Η}{}^{+}(4)\text{Η}{}_2+2\text{Ο}\text{Η}{}^{-}-2\text{e}{}^{-}\underset{}{\overset{}{=}}2\text{Η}{}_2\text{Ο}$

金属及其化合物 篇9

运用分子设计和晶体工程中的有关原理和方法,对金属有机骨架化合物材料实现分子剪裁和分子组装,使之具有新颖结构和优良性能,已成为配位化学和无机化学领域的研究热点之一。穿插金属有机骨架化合物由于其自身结构的特殊性使金属有机骨架化合物材料具备了更独特的性质,引起了人们的广泛关注。穿插现象在宏观世界中普遍存在,但是在微光世界中并不常见。穿插网金属有机骨架化合物的设计思想来源于艺术与建筑的巧妙结合[1],正如Joel S.Miller在其发表的论文中这样描述到:“在无法追查的过去时代里,艺术和建筑的融合已经引起了人们广泛的研究兴趣,这个好奇心被应用到了分子的拓扑结构和功能材料上,它们通过对称和紧密堆积型的分子有目的地合成。”

近年来,已有不少的资料报道了穿插网金属有机骨架化合物,它们从基于刚性配体与过渡金属构筑的化合物发展到柔性配体(柔性脂肪羧酸和芳香环柔性羧酸类配体)和“刚柔并济”的有机配体与过渡金属构筑的化合物[2,3,4,5],同时也初步探索了其合成规律和结构与性能之间的构效关系,促进了金属有机骨架化合物材料的迅速发展。

1 穿插网金属有机骨架化合物的特点

随着穿插网金属有机骨架化合物结构的陆续报道,不仅丰富了金属有机骨架网的结构类型,也为人们对金属有机骨架化合物的认识提供了借鉴和帮助。许多有趣的网络单元以不同的方式交织在一起,形成结构更为复杂的网络图,穿插体系比起单一的网络图其结构更具有复杂性,具有周期性的网络骨架至少在一维方向上相互锁套或相互交织,很大体系则可以被认为是有限分子网的规则重复排列。值得注意的是穿插网并非是分子网简单的重叠,而是必须通过打破开网连接环才能将其分开的才属于穿插网,反之为非穿插结构。例如图1中的分子只是简单的落在一起,并不需要打破开网连接环就能将其分开,所以此结构并未构成穿插结构。

然而要描述一个穿插结构,就要对每个拓扑网进行分析,然后再分析整个拓扑网[6,7]。首先,分析每个拓扑网的维数(1D,2D或3D);如果该拓扑网是一维或者二维,它们可能有两种相互穿插方式,即,平行穿插和倾斜穿插(塌陷穿插)。网之间相互穿插可以形成更高维数的穿插结构,比如1D拓扑网通过穿插可以形成1D,2D或3D拓扑网,2D拓扑网通过倾斜穿插可以形成3D网(如果相互穿插的网络平均平面有高度的错位,可通过平行穿插形成3D骨架网)。常见的拓扑网穿插类型[8]有:0D→0D,1D→1D,1D→2D,1D→3D,2D→2D,2D→3D,3D→3D,1D+2D→3D等。其次,要用一个图示符号来完成穿插网的描述;如对以上1D或2D穿插网为例可描述为mD(/nD)→pD(m,n≤p)。如果相互穿插网络维数不同,则mD被mD/nD取代;如果相互穿插的维数相同但拓扑不同,则mD被mD/mD取代。如图2是低维网络通过穿插后形成的高维网络示意图。

此外,还需用拓扑符号来标记所形成的穿插网。拓扑方法使得晶体结构变得简化,而合理的选取点是拓扑学表达结构的关键,常见的选取点有三种:以金属离子作为点;以配体作为点;以金属离子和配位原子为点。所选取的节点不同,得到的拓扑图也就不同。得到拓扑图后,要用拓扑标记来表达结构。拓扑的符号标记常见的有简单标记、Schlafli标记以及顶点标记[9],这三种标记中最常使用的为Schlafli标记,即AaBbCc,A/B/C表示各类回路的大小,a/b/c表示各类回路的数目,但是对于某些不同结构具有相同的Schlafli标记,如103可以表示为103-a,103-b,103-c等,这里的回路是指只从角的顶点沿其中一边起始,途中经过若干个点,最后回到原点处,在这个过程所形成的最短路径。其大小由回路的点的数目来决定,如2D结构:三元、四元、六元环等;3D结构:三元、四元、六元、八元、十元和十二元环等。但是若通过连接对的最小回路含有捷径,该回路就不叫环,而且所有最小的环是最小的回路,但最小的回路不一定是最小的环。如图3是一个2D的TiS2拓扑网,Schlafli标记为(43)2(46·66·83)。

2 穿插网金属有机骨架化合物的设计合成

刚性配体由于其在配位过程中,配位构型和配位点的间距不易发生明显的变化,减少了与金属组装过程中的不确定因素,易于对整个骨架网络预测和调控,因此是合成金属有机骨架化合物的良好载体。近年来通过研究发现,柔性配体的配点的间距、夹角和配位基团的形状在反应过程中会随着反应体系和金属中心的改变而变化,这个特点更加激起了配位化学家的研究兴趣,并受到化学家们的青睐。如西北大学的王尧宇课题组最近报道的一个V型柔性羧酸配体4,4'-氧化二苯甲酸(H2oba)与柔性含氮辅助配体1,3-二(4-吡啶基)丙烷(bpp)和铜离子自组装形成了一个2D→2D的二重平行穿插拓扑网(如图4所示)。在这个反应体系中,柔性芳香羧酸配体4,4'-氧化二苯甲酸(H2oba)具有如下特点:ⅰ)构型都可以改变,其中的两个苯环不处于同一平面,存在一定的角度,因此与金属离子配位易于形成螺旋链,而且配体的尺寸比较长,便于形成穿插结构。ⅱ)自身的苯环具有刚性与金属离子连接易于形成高维且有空洞的结构;ⅲ)苯环中共轭体系的存在便于电子之间的传递,使得化合物具有特殊的性能;ⅳ)羧基的配位模式丰富,可以以单齿、螯合、桥连等模式配位;ⅴ)羧酸容易全部脱质子或部分脱质子,可以作为氢键的给体或受体以稳定化合物结构;ⅵ)辅助配体柔性和尺寸也有利于形成穿插结构。

3 合成穿插结构的影响因素

合成影响因素一直是我们研究和探索的重点和难点。选择合适的有机配体对合成穿插结构的配合物具有重要的作用,如有机配体的配位模式、构型、柔韧程度和尺寸、形状等都可以影响到最终网络结构类型;另外还有金属离子(配位几何类型、半径)、辅助配体(柔韧性、尺寸、形状)、抗衡离子、PH值、溶剂、反应摩尔比、反应温度与时间等。其中最明显的是辅助配体的变化导致结构的迥异。如图5是4,4'-氧化二苯甲酸(H2oba)与尺寸较小的刚性辅助配体1,2-二(4-吡啶基)乙烷(bpe)形成2D→3D的三重穿插结构,比较图4和图5可以看出,辅助配体的不同造成最终结构也不同。可见,柔性配体与辅助配体的结合也是构筑穿插金属有机骨架化合物材料的良好途径。

(上)及其拓扑网图(下)

4 应用前景

具有穿插结构的化合物晶体已经报道过不少,除了它们在结构上的新颖外,通过格子间穿插堆积成的晶体材料在性能上更具有独特性,主要表现如下几个方面:ⅰ)化合物密度的增加;ⅱ)化合物磁耦合增强;ⅲ)导电性增强;ⅳ)多孔性增大和吸附能力增强;ⅴ)非线性光学性增强;ⅵ)热稳定性增强和具有骨架柔性动态可塑性[1,10,11]等。因此,这些特点使得穿插结构的化合物晶体在光、电、磁、吸附、分离、催化等领域有潜在的应用并能够带来更大的商业价值。

参考文献

[1]J.S.Miller,Interpenetrating Lattices—Materials of the Future,Adv.Mater.,200113,525-527.

[2]A.Sudik,A.Cote and A.Wong-Foy,A Metal-Organic Framework with a Hierarch-ical System of Pores and Tetrahedral Building Blocks,Angew.Chem.Int.Edit.,2006,V118,2615-2618.

[3]Y.Wang,T.Okamura,and W.Y.Sun,Large(H2O)56(OH)6and(H2O)20Clusters in-side a Nanometer-Sized M6L8Cage Constructed by FiveCoordination Copper(И)and Flexible Carboxanide-Containing Tripodal Ligand,Cryst.Growth.Des.,2008,V8(3),802-804.

[4]X.L.Wang,C.Qin,and E.B.Wang,Interlocked and Interdigitated Architecures from Self-Assembly of Long Flexible Ligands and Cadmium Salts,Angew.Chem.Int.Edit.,2004,V116,5146-5150.

[5]X.L.Wang,C.Qin,and E.B.Wang,Entangled Coofdination Networks with Inh-erent Features of Polycatenation,Polythreading,and polyknotting,Angew.Chem.Int.Edit.,2005,V117,5974-5977.

[6]S.R.Batten,R.Robson,Interpenetrating Nets:Ordered,Periodic Entanglement,Angew.Chem.Int.Edit.,1998,V37,1460-1494.

[7]M.Du,Z.H.Zhang,and S.R.Batten,Molecular Tectonics of MetalOrganic Fra-meworks(MOFs)-A Rational Design Strategy for Unusual Mixed-Connected Net-work Topologies,Chem-Eur.J.,2007,V13,2578-2586.

[8]J.Q.,Liu,Y.Y.Wang,and Q.Z.Shi,Two Coordination Polymers Displying Unu-sual Threefold1D→1D and Threefold2D→3D Interpenetration Topologies,CrystEngComm.,2009,V11,1207-1209.

[9]X.D.Guo,G.S.Zhu,and S.L.Qin,Rare Earth Coordination Polymers with Zeo-lite Topology Constructed from4-Connected Bilding Units,Inorganic Chemistry.,2006,V45(10),4065-4070.

[10]J.L.Manson,A.L.Rheingold,and J.S.Miller,,Structure and Magnetic Proper-ties of Mn[N(CN)2]2(pyrazine).An Antiferromagnet with an Interpenetrating3-D Network Structure,J Chem Soc.Dalton.Trans.,1998,3705-3706.

金属及其化合物 篇10

关键词：高中化学；非金属；化合物教学；实例分析

在高中化学的教学过程中，现代的物质结构理论是化学教学中十分重要的内容。本文主要是结合高中化学必修一中的第四章内容，将硅、硫、氯和氮等作为代表性的元素，进而对于“非金属元素及其他化合物”的知识结构、元素研究方法和性质等方面进行探索，进而对于化学研究的物质性质的实际实验方法和设计构想等方面进行分析。

1、教学设计

1.1教学目标的设定

在高中化学的教学目标设定上主要是从三个方面入手，分别是知识技能上的掌握、过程方法上的指导和情感价值上的树立，进而实现对于硫酸等化学物质的物理知识方面的利用来实现硫酸用途和特性上的掌握。此外，在课堂实践过程中，通过实验演示和实验探究的方式来为学生的学习进行正确的价值观引导，实现学生思考能力和探究能力的不断提高，最终实现课堂实用性的不断提高。

1.2教材分析与重难点的分析

在初中的化学教学中曾经介绍过硫酸的通行，但是对于浓硫酸所具有的氧化性只是一带而过，因此本章节的设立就是为了对其基础知识的深入，进而通过实验教学来实现浓硫酸所具有的强氧化性来进行分析。因此，本章教学中的重点就是对于浓硫酸所具有的特性来进行分析，而其教学中的实际重点则是通过浓硫酸教学内容的深入来实现其强氧化性的阐述。在实际的教学过程中需要对于实验的器材来进行准备和教学课件和多媒体等方面的准备。

2、教学流程

2.1复习环节

由于学生在初中阶段就已经学过硫酸的相关知识，但是却只是浅显的了解其为一种重要的工业化学原料，但是对于深层次的内容却没有充分的了解。因此，教师首先需要带领学生复习中学过的知识，诸如，活泼金属的特性以及如何利用酸反应原理来制取氢气，进而对于稀释后的硫酸特想来进行分析。之后就可以得出诸如在酸碱性测试实验中会出现变色、与碱性的氧化物发生反应并且出现中和反应、与活泼金属发生反应和某些成分的盐类发生反应等等。

2.2新课程的设计

教师在实际的教学过程中需要认识到学生在课堂学习之中的主体地位，进而对老师提出的问题进行思考，教师可以提出，诸如“在化学实验室制取氢气的过程中为什么必须使用稀释后的硫酸？”、“为什么硫酸的浓度不同就会有不同的性质？”等等之类的问题，进而让学生在思考和解决这两个问题时候能对于硫酸所表现出来的特性进行更加深入的了解，进而使得课堂学习效率的不断提高。

2.3多媒体手段的应用

在实验开始之前，教师还需要借助多媒體手段来对硫酸的物理性质进行展示，进而为学生的实验提供理论基础和注意事项，例如，针对硫酸无色粘稠的状态需要对其进行辨别。此外由于硫酸的沸点大概在338摄氏度左右，因此在实验的过程中一定需要注意温度的掌握，因此如果温度过高的话其酸性会出现挥发的现象，进而影响整个实验的效果。值得注意的是，在实验的过程中需要考虑到硫酸具有高密度性和溶解性强的特点，再加上其溶解的过程中会释放出大量的热，因此在实验过程中，将水与硫酸进行融和的过程中需要不断的搅拌，进而让其产生的热量快速的散去。

2.4教学实验设计

为了能够验证硫酸具有脱水性，进而就可以通过实验来实现更加生动的解释，实际实验可以参照课本一百零一页中的内容来进行验证，通过蔗糖中加入浓硫酸，进而使得蔗糖出现体积膨胀，表面呈黑色并且出现刺激性气味，进而对其实验原理利用学过的知识来进行解释；而对于其所具有的强氧化性就可以利用某些金属与浓硫酸的实验来进行验证，通过加热使得金属铜的表面颜色变化并且溶液的颜色也发生了变化。因此教师根据几个简单的实验来对硫酸的用途进行生动的解释，进而实现课堂教学效率的不断提高，之后教师还可以做几个更加具有针对性的课堂练习，进而让学生对于已经学过的知识进行夯实，实现学习效率不断提高。

3、结语

高中学生在实际的学习过程中具有一定的阶段性，也就是说高中化学教材在编写过程中不可能面面俱到的将所有的内容全部都写入到教材之中，而其编写的重要原则就是根据教学对象和教学内容来实现一种相对性的、发展式的教学，由于学生的学习情况是一种逐步的深化过程，因此在教学过程中需要根据教材中的编写特点来进行更加具有针对性的教学，进而提高学生知识掌握的效率，同时还要给予学生足够的时间和空间来进行思考和探究，最终实现学习效率的不断提高。

参考文献

[1]苑守峰.导学案在高中化学教学中的实施——以《无机非金属的材料主角—硅（2）》一课为例[J].延边教育学院学报.2014.06.（03）.

金属配位聚合物及其应用 篇11

关键词：聚合物,应用,金属

金属聚合物的性能主要取决于金属中心的种类和它在聚合物中的分布, 如何设计和合成结构可控的金属聚合物在推动功能高分子材料的发展和应用方面具有重要的作用。

金属配位聚合物是超分子化合物在晶体工程应用的具体表现之一。金属聚合物因为整合了金属中心的导电、荧光、氧化还原和催化特性以及高分子材料良好的柔性、溶解性能和成型性能而引起人们的广泛重视, 可用作于生物传感器、生物酶燃料电池、半导体、智能响应材料和催化剂等。

1 壳聚糖金属配位聚合物

壳聚糖金属配位聚合物是壳聚糖与金属离子经过鳌合作用形成的一种产物, 是现在研究广泛的一类新型高分子生物材料。因为有金属离子引入到了壳聚糖结构中, 因此壳聚糖金属配合物具有了许多特殊的性能。经过研究发现壳聚糖金属配合物具有良好的成膜、固化、抗菌等作用。近期, 研究学者发现壳聚糖及壳聚糖金属配合物在木材工业中也具有良好的发展前景, 目前此方面研究主要集中体现在木材染色, 木材保护等方面。通过对木材、竹材等生物材料进行改良是有效利用木质资源, 缓解我国木材供需矛盾的一个重要手段。

2 席夫碱金属配合物

席夫碱 (Schiff base) 是指由含有活泼羰基和氨基的两类物质通过缩水形成的含亚氨基 (HCN) 或烷亚氨基 (RCN) 的一类有机化合物。因为席夫碱中含有CN键, 并且杂化轨道上的N原子具有孤对电子, 所以具有非常重要的化学与生物学意义。我们可以灵活的选择各种胺类和带有羰基的醛和酮类进行合成反应制备席夫碱, 而且通过改变取代基给予体基团和它的化学环境, 就容易衍生出一系列性能不同、结构多变的席夫碱配体;在一定条件下还可以使席夫碱与大部分金属元素合成稳定性不同的金属配合物, 使得其在分子设计和应用上与众不同。从人们发现席夫碱与其金属配合物具有生物活性开始, 从事该领域的研究的人非常多, 并且在抗菌、抗肿瘤、抗氧化等方面取得了非常大的进展, 所以越来越受到人们的重视。席夫碱及其金属配合物所具有的较好的抑菌、抗氧化、抗肿瘤活性, 除了在催化、分析、材料等方面应用广泛外, 在医药方面也有广阔的应用前景。三、环糊精金属聚合物

环糊精是由D-吡喃型葡萄糖单元通过α- (1, 4) 糖苷键连接而成的一类环状化合物[。在聚合物分子的主链或侧链中引入环糊精分子, 可以组成各类环糊精聚合物, 这类聚合物不但将母体环糊精分子的包合性保持下来, 还具有独特的协同效应、邻基效应等高分子效应等。环糊精聚合物的应用非常范围, 如荧光识别、手性化合物拆分及作为气相色谱固定相等, 而且近年来在食品、医药和化妆品等方面的应用也在不断扩大。最近有报道, 将环糊精聚合物制成脲酶抑制剂, 它可以通过堵塞脲酶分子中促进尿素水解的活性部位, 使之活性降低, 从而达到抑制尿素分解的目的。

3 含肟金属配合物

肟 (Oxime, R1R2C=N-OH) 是醛或酮与羟胺的缩合产物。它是一类重要的、含有两性基团的有机化合物, 即它既含有微碱性的氮原子也含有弱酸性的羟基。由于肟基具有二齿配位功能, 它可通过N原子或/和O原子与金属原子配位形成各种键合异构体。所以, 肟配合物已成为化学家感兴趣的研究对象之一。

自从Hantzch和Werner于1890年、Chugaev于1905年和Hieber and Leutert于1927年开展了肟和肟的金属配合物的研究工作以来, 肟在促进配位化学的发展方面起着重要作用。随后, 肟和肟的金属配合物得到了蓬勃发展。含肟金属化合物在制备具有磁性、生物活性、光学性质和催化性能等新材料以及分析测试等方面有着潜在的应用前景。同时, 在分子的结构、稳定性和反应性, 生物化学模型, 分析和有机金属化学, 具有不寻常电性的分子合成等领域还起着重要作用。例如肟可作为组氨酸咪唑部分的模型, 因此是一个非常有用的生物无机模型;多核肟-Zn (Ⅱ) 配合物可作为Ca2+和Ba2+选择接受器;金属离子-肟体系可有效催化有机腈的水解;肟的配位聚合物还具有有趣的磁性, 例如单分子磁性和单链磁性等。

4 磺胺类金属配合物

磺胺类药物 (Sulfonamides) 是指结构中有对氨基苯磺酰胺的一类药物, 其抑菌作用的机理是干扰细菌的酶系统对氨基苯甲酸的利用, 使细菌生长的必需物质叶酸无法生成。磺胺类药物具有抑菌性能, 药理活性往往是与金属离子形成配合物后才加强。但是同时也面临着另一个问题, 具有治疗作用的金属离子因为毒性大, 刺激性强, 难吸收等特点, 不能直接在临床上应用。但也不是没有解决的办法, 只要将它们与磺胺类药物形成配合物, 就可以在降低其毒性及刺激性, 并且有利于吸收。随着人们对金属配合物的药理作用越来越深入的认识, 许多高效、低毒、具有抗菌抗癌活性的新金属配合物不断地被合成出来。

参考文献

[1]M.Eddaoudi, D.B.Moler, H.L.Li.et al.“Modular Chemistry:Secondary Building Units as a Basis for the Design of Highly Porous and Robust Metal-Organic Carboxylate Frameworks”Acc.Chem.Res., 2001, 34:319-330.[1]M.Eddaoudi, D.B.Moler, H.L.Li.et al.“Modular Chemistry:Secondary Building Units as a Basis for the Design of Highly Porous and Robust Metal-Organic Carboxylate Frameworks”Acc.Chem.Res., 2001, 34:319-330.

[2]段新芳.甲壳素和壳聚糖的研究及其在农林业中的应用[J].世界林业研究, 1998. (3) :9～13.[2]段新芳.甲壳素和壳聚糖的研究及其在农林业中的应用[J].世界林业研究, 1998. (3) :9～13.

[3]陈玉红, 丁克强, 王庆飞等.河北师范大学学报 (自然科学版) , 2003, 27 (1) :71～74.[3]陈玉红, 丁克强, 王庆飞等.河北师范大学学报 (自然科学版) , 2003, 27 (1) :71～74.