【干货】高考冲刺——非金属及其化合物！

【知识归纳】

一、硅及其化合物

（一）、硅

1．硅元素在地壳中的含量排第二，在自然界中没有游离态的硅，

2．熔点高，硬度大，常温下，化学性质不活泼。

2．用途：太阳能电池、计算机芯片以及良好的半导体材料等。

（二）、二氧化硅（SiO₂）：

（1）SiO₂的空间结构：SiO₂直接由原子构成，不存在单个SiO₂分子。

（2）物理性质：熔点高，硬度大

（3）化学性质：SiO₂常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），能与强碱溶液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应：

①与强碱反应：生成的硅酸钠

具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na₂SiO₃溶液，避免Na₂SiO₃将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，应用橡皮塞）。

②与氢氟酸反应[SiO₂的特性]：（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）。

③高温下与碱性氧化物反应：SiO₂＋CaOCaSiO₃

（4）用途：光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。

（三）、硅酸（H₂SiO₃）：

（1）物理性质：不溶于水的白色胶状物，能形成硅胶，吸附水分能力强。

（2）化学性质：H₂SiO₃是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，但SiO₂不溶于水，故不能直

接由SiO₂溶于水制得，而用可溶性硅酸盐与酸反应制取：（强酸制弱酸原理）

.  Na₂SiO₃＋CO₂＋H₂O＝Na₂CO₃＋H₂SiO₃↓  （此方程式证明酸性：H₂SiO₃＜H₂CO₃）

（3）用途：硅胶作干燥剂、催化剂的载体。

（四）、硅酸盐

硅酸盐：硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是Na₂SiO₃，Na₂SiO₃的水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，可以作黏胶剂和木材防火剂。硅酸钠水溶液久置在空气中容易变质：

  Na₂SiO₃  + H₂O + CO₂ == Na₂CO₃ + H₂SiO₃↓ （有白色沉淀生成）

传统硅酸盐工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥。

硅酸盐由于组成比较复杂，常用氧化物的形式表示：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。

点评：有关硅及化合物知识，在高考中主要以选择题的形式出现，考查硅及二氧化硅的用途，出现的频率很高。

二、氯气（Cl₂）：

（1）物理性质：黄绿色的有毒气体，液氯为纯净物

（2）化学性质：氯气化学性质非常活泼，很容易得到电子，作强氧化剂，能与金属、非金属、水以及碱反应。

①与金属反应（将金属氧化成最高正价）

Na＋Cl₂===(点燃)2NaCl     

Cu＋Cl₂===(点燃)CuCl₂       

2Fe＋3Cl₂===(点燃)2FeCl₃

（氯气与金属铁反应只生成FeCl₃，而不生成FeCl₂。）（铁跟盐酸反应生成FeCl₂，而铁跟氯气反应生成FeCl₃，这说明Cl₂的氧化性强于盐酸，是强氧化剂。）

②与非金属反应

Cl₂＋H₂ ===(点燃) 2HCl（氢气在氯气中燃烧现象：安静燃烧，发出苍白色火焰）

将H₂和Cl₂混合后在点燃或光照条件下发生爆炸。

③Cl₂与水反应：离子方程式中，应注意次氯酸是弱酸，要写成化学式而不能拆开。

将氯气溶于水得到氯水（浅黄绿色），氯水含七种微粒，其中有 Cl₂、HClO、H₂O、Cl^－、H^＋、ClO^－、OH^- 。

氯水的性质取决于其组成的微粒：

（1）强氧化性：Cl₂是新制氯水的主要成分，实验室常用氯水代替氯气，如氯水中的氯气能FeCl₂反应。

（2）漂白、消毒性：氯水中的Cl₂和HClO均有强氧化性，一般在应用其漂白和消毒时，

应考虑HClO，HClO的强氧化性将有色物质氧化成无色物质，不可逆。

（3）酸性：氯水中含有HCl和HClO，故可被NaOH中和，盐酸还可与NaHCO₃，CaCO₃等反应。

（4）不稳定性：次氯酸见光易分解，久置氯水(浅黄绿色)会变成稀盐酸(无色)失去漂白性。

（5）沉淀反应：加入AgNO₃溶液有白色沉淀生成（氯水中有Cl^－）。

自来水也用氯水杀菌消毒，所以用自来水配制以下溶液如FeCl₂、Na₂CO₃、NaHCO₃、AgNO₃、NaOH等溶液会变质。

④Cl₂与碱液反应：与NaOH反应： 2NaOH＋Cl₂＝NaCl＋NaClO＋H₂O        

与Ca(OH)₂溶液反应： 2Ca(OH)₂＋2Cl₂＝CaCl₂＋Ca(ClO)₂＋2H₂O 

此反应用来制漂白粉，漂白粉的主要成分为  CaCl₂、Ca(ClO)₂ ，有效成分为 Ca(ClO)₂  。

漂白粉之所以具有漂白性，原因是：Ca(ClO)₂＋CO₂＋H₂O==CaCO₃↓+2HClO生成的HClO具有漂白性；同样，氯水也具有漂白性，因为氯水含HClO；NaClO同样具有漂白性，干燥的氯气不能使红纸褪色，因为不能生成HClO，湿的氯气能使红纸褪色，因为氯气发生下列反应Cl₂＋H₂O＝HCl＋HClO

漂白粉久置空气会失效（涉及两个反应）：Ca(ClO)₂＋CO₂＋H₂O＝CaCO₃↓＋2HClO，↑，漂白粉变质会有CaCO₃存在，外观上会结块，久置空气中的漂白粉加入浓盐酸会有CO₂气体生成，含CO₂和HCl杂质气体。

⑤氯气的用途：制漂白粉、自来水杀菌消毒、农药和某些有机物的原料等。

2、Cl^－的检验：

原理：根据Cl^－与Ag^＋反应生成不溶于酸的AgCl沉淀来检验Cl^－存在。

方法：先加硝酸化溶液（排除CO₃^2-、SO₃^2-干扰），再滴加AgNO₃溶液，如有白色沉淀生成，则说明有Cl^－存在。

点评：氯气的强氧化性及氯水的漂白性是一直是高考的命题的热点，如Cl₂氧化Fe²⁺、Cl₂氧化SO₂等，另外，与生活联系比较密切的漂白液、漂白粉及漂白精等内容，也较为重要。在2008年的高考实验中，让你根据制取氯气的反应原理，选取合适的实验装置。

三、硫及其化合物

1、硫元素的存在：硫元素最外层电子数为6个，化学性质较活泼，容易得到2个电子呈－2价或者与其他非金属元素结合成呈＋4价、＋6价化合物。硫元素在自然界中既有_游离_态,又有  化合  态。（如火山口中的硫就以 游离态  存在）

2、硫单质：①物质性质：俗称硫磺，淡黄色固体，不溶于水，熔点低。

②化学性质：S+O₂  ===(点燃) SO₂（空气中点燃淡蓝色火焰，纯氧中为蓝紫色）

3、二氧化硫（SO₂）

（1）物理性质：易溶于水，有毒气体，易液化。

（3）化学性质：

①SO₂能与水反应：亚硫酸为中强酸，此反应为可逆反应。

可逆反应定义：在相同条件下，正逆方向同时进行的反应。（关键词：相同条件下）

②SO₂为酸性氧化物，可与碱反应生成盐和水。

a、与NaOH溶液反应：SO₂(少量)＋2NaOH＝Na₂SO₃＋H₂O    

SO₂(过量)＋NaOH＝NaHSO₃                

对比CO₂与碱反应：CO₂(少量)＋Ca(OH)₂＝CaCO₃↓(白色)+H₂O  

2CO₂(过量)＋Ca(OH)₂＝Ca(HCO₃) ₂ (可溶)

将SO₂逐渐通入Ca(OH)₂溶液中先有白色沉淀生成，后沉淀消失，与CO₂逐渐通入Ca(OH)₂溶液实验现象相同，所以不能用石灰水来鉴别SO₂和CO₂。能使石灰水变浑浊的无色无味的气体一定是二氧化碳，这说法是对的，因为SO₂是有刺激性气味的气体。

b、SO₂将通入酚酞变红的溶液，溶液颜色褪去，体现了SO₂和水反应生成亚硫酸，是酸性氧化物的性质，而不是漂白性，SO₂不能漂白指示剂。

③SO₂具有强还原性，能与强氧化剂（如酸性高锰酸钾溶液、氯气、氧气等）反应。SO₂能使酸性KMnO₄溶液、新制氯水褪色，显示了SO₂的强还原性（不是SO₂的漂白性）。

（催化剂：粉尘、五氧化二钒）

（将SO₂气体和Cl₂气体混合后作用于有色溶液，漂白效果将大大减弱。）

④SO₂的弱氧化性：如2H₂S＋SO₂＝3S↓＋2H₂O（有黄色沉淀生成）

⑤SO₂的漂白性：SO₂能使品红溶液褪色，加热会恢复原来的颜色。用此可以检验SO₂的存在。

	SO2	Cl2
漂白的物质	漂白某些有色物质	使湿润有色物质褪色
原理	与有色物质化合生成不稳定的无色物质	与水生成HClO，HClO具有漂白性，将有色物质氧化成无色物质
加热	能恢复原色（无色物质分解）	不能复原

⑥SO₂的用途：漂白剂、杀菌消毒、生产硫酸等。

4、硫酸（H₂SO₄）

（1）浓硫酸的物理性质：纯的硫酸为无色油状粘稠液体，能与水以任意比互溶（稀释浓硫酸要规范操作：注酸入水且不断搅拌）。不挥发，沸点高，密度比水大。

（2）浓硫酸三大性质：

①吸水性：浓硫酸可吸收结晶水、湿存水和气体中的水蒸气，可作干燥剂，可干燥H₂、

O₂、SO₂、CO₂等气体，但不可以用来干燥NH₃、H₂S气体。

②脱水性：能将有机物（蔗糖、棉花等）以H和O原子个数比2︰1脱去，炭化变黑。

③强氧化性：浓硫酸在加热条件下显示强氧化性（＋6价硫体现了强氧化性），能与大多数金属反应，也能与非金属反应。

(ⅰ)与大多数金属反应（如铜）：（此反应浓硫酸表现出酸性和强氧化性 ）

(ⅱ)与非金属反应（如C反应）：（此反应浓硫酸表现出强氧化性 ）

注意：常温下，Fe、Al遇浓H₂SO₄或浓HNO₃发生钝化，而不是不反应。

浓硫酸的强氧化性使许多金属能与它反应，但在常温下，铝和铁遇浓硫酸时，因表面被浓硫酸氧化成一层致密氧化膜，这层氧化膜阻止了酸与内层金属的进一步反应。这种现象叫金属的钝化。铝和铁也能被浓硝酸钝化，所以，常温下可以用铁制或铝制容器盛放浓硫酸和浓硝酸。

（3）、硫酸的用途：干燥剂、化肥、炸药、蓄电池、农药、医药等。

点评：SO₂的性质及酸雨一直是高考命题的热点内容，如SO₂的漂白性，还原性等。特别注意：能使下列物质褪色体现的是SO₂的何种性质？能使溴水、氯水、高锰酸钾溶液褪色；能使酚酞试液变红的溶液褪色等。将SO₂通入BaCl₂溶液中，是否有沉淀生成？若再通入足量的氨气、氯气是否产生白色沉淀？原理是什么？写出对应的化学方程式。

四、氮及其化合物

1、氮的氧化物：NO₂和NO

N₂＋O₂ ========(高温或放电) 2NO，生成的一氧化氮很不稳定： 2NO＋O₂ == 2NO₂

一氧化氮：无色气体，有毒，能与人血液中的血红蛋白结合而使人中毒（与CO中毒原理相同），难溶于水，是空气中的污染物。

二氧化氮：红棕色气体（与溴蒸气颜色相同）、有刺激性气味、有毒、易液化、易溶于水，并与水反应：3NO₂＋H₂O＝2HNO₃＋NO，此反应中NO₂既是氧化剂又是还原剂。

以上三个反应是“雷雨固氮”、“雷雨发庄稼”的反应。

2、硝酸（HNO₃）：

（1）硝酸物理性质：纯硝酸是无色、有刺激性气味的油状液体。低沸点（83℃）、易挥发，在空气中遇水蒸气呈白雾状。

（2）硝酸的化学性质：具有一般酸的通性，稀硝酸遇紫色石蕊试液变红色，浓硝酸的氧化性比稀硝酸强。浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂，能氧化大多数金属，但不放出氢气，通常浓硝酸产生NO₂，稀硝酸产生NO，如：

①Cu＋4HNO₃(浓)＝  Cu＋4HNO₃(浓)＝ Cu(NO₃)₂＋2NO₂↑＋2H₂O  

②3Cu＋8HNO₃(稀)＝  3Cu＋8HNO₃(稀)＝ 3Cu(NO₃)₂＋2NO↑＋4H₂O  

反应①还原剂与氧化剂物质的量之比为  1：2  ；反应②还原剂与氧化剂物质的量之比为 3：2   。

常温下，Fe、Al遇浓H₂SO₄或浓HNO₃发生钝化，（说成不反应是不妥的），加热时能发生反应：Fe＋6HNO₃(浓)Fe(NO₃)₃＋3NO₂↑＋3H₂O

3、氨气（NH₃）

（1）氨气的物理性质：极易溶于水，有刺激性气味，易液化。

（2）氨气的化学性质：

a.溶于水溶液呈 碱 性：NH₃＋H₂ONH₃·H₂ONH₄^＋＋OH^－

生成的一水合氨NH₃·H₂O是一种弱碱，很不稳定，受热会分解：

NH₃·H₂ONH₃ ↑＋H₂O

氨水中的微粒：    H₂O、NH₃、NH₃·H₂O、NH₄⁺、OH^－、H^＋ （六种微粒）。

喷泉实验的原理：是利用气体极易被一种液体吸收而形成压强差，使容器内气体压强降低，外界大气压把液体压入气体容器内，在玻璃导管尖嘴处形成美丽的“喷泉”。

喷泉实验成功的关键：

（1）气体在吸收液中被吸收得既快又多，如NH₃、HCl、HBr、HI用水吸收，CO₂、SO₂，Cl₂、H₂S等用NaOH溶液吸收等。

（2）装置的气密性要好。

（3）烧瓶内的气体纯度要大。

b.氨气可以与酸反应生成盐：

①NH₃＋HCl＝NH₄Cl   

②NH₃＋HNO₃＝NH₄NO₃     

③ 2NH₃＋H₂SO₄＝(NH₄)₂SO₄

因NH₃溶于水呈碱性，所以可以用湿润的红色石蕊试纸检验氨气的存在，因浓盐酸有挥发性，所以也可以用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近集气瓶口，如果有大量白烟生成，可以证明有NH₃存在。

（3）氨气的实验室制法：（课本P88图4－33）

1）原理： 2NH₄Cl＋Ca(OH)₂ =（△）CaCl₂＋2H₂O＋2NH₃↑ 

2）装置特点：固＋固气体，与制O₂相同。

3）收集：向下排空气法。

4）验满：a.   使用湿润的红色石蕊试纸    b.   蘸有浓盐酸的玻璃棒     

5) 干燥：用碱石灰（NaOH与CaO的混合物）或生石灰在干燥管或U型管中干燥。不能用CaCl₂、P₂O₅、浓硫酸作干燥剂，因为NH₃能与CaCl₂反应生成CaCl₂·8NH₃。P₂O₅、浓硫酸均能与NH₃反应，生成相应的盐。所以NH₃通常用碱石灰干燥。

（4）氨气的用途：液氨易挥发，汽化过程中会吸收热量，使得周围环境温度降低，因此，液氨可以作制冷剂。

4、铵盐

铵盐均易溶于水，且都为白色晶体（很多化肥都是铵盐）。

(1)受热易分解，放出氨气：NH₄Cl  NH₃↑+HCl↑    

 NH₄HCO₃  NH₃↑+H₂O+CO₂↑  

(2)干燥的铵盐能与碱固体混合加热反应生成氨气，利用这个性质可以制备氨气：

  NH₄NO₃＋KOH =（△）KNO₃＋H₂O＋NH₃↑  

(3)NH₄^＋的检验：样品加碱混合加热，放出的气体能使湿的红色石蕊试纸变蓝，则证明该物质会有NH₄^＋。

点评：氨气的实验室制取方法是高考命题的重点内容，实验中“气体制备实验”一直是实验考查的热点之一。因此，要对氨气的制备原理、收集、干燥、检验、尾气的吸收等方面进行全面的梳理，另外，氨气的其他制取方法及氨气的性质一直是高考命题的热点内容。

五、运用守恒法解氮氧化物计算题

目前有关氮氧化物（NO、NO₂）和O₂混合溶于水的计算题都是依据如下方法求解：

依据化学反应方程式：

2NO + O₂ ＝ 2NO₂        ①    

3NO₂ + H₂O ＝2HNO₃ + NO   ②

经叠加得到：

①×3+②×2：  4NO + 3O₂ + 2H₂O ＝ 4HNO₃     ③

①+②×2：4NO₂ + O₂ + 2H₂O ＝ 4HNO₃      ④

在解有关试题时，主要依据②、③、④三个化学反应方程式求解。上述方法依据反应历程将循环进行的反应①、②进行叠加得到NO和O₂、NO₂和O₂完全与水反应得到硝酸的物质的量比例关系确实给有关计算带来了便利。笔者在此基础上研究发现：有关氮氧化物（NO、NO₂）和O₂混合溶于水从总的结果来看，实际上是N、O、H原子间重新结合生成硝酸；从反应实质看，是氧化还原反应过程，、被氧化为，O₂被还原H₂，而氧化还原反应过程则蕴含了电子得失相等这样一条规律。

【高考真题】

1、【2015·新课标Ⅱ】海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是

A．向苦卤中通入Cl₂是为了提取溴

B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯

C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂

D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO₂将其还原吸收

【答案】C

【解析】A．氯气具有强氧化性，能把溴离子氧化为单质溴，因此向苦卤中通入Cl₂是为了提取溴，A正确；B．粗盐中的钙离子、镁离子等可采用沉淀法除去，所得氯化钠溶液可采用重结晶等过程提纯，B正确；C．工业生产常选用来源更广泛、价格更便宜的石灰乳作为沉淀剂，用氢氧化钠不经济，C错误；D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，SO₂具有还原性，能被溴氧化，因此再用SO₂将其还原吸收，D正确，答案选C。

【考点】本题以海水的综合开发利用为载体重点考查了粗盐的提纯、海水提取溴、物质的分离与提纯操作、试剂的选取等，题目难度中等。

2、【2015·北京】下列关于自然界中氮循环（如图）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

【答案】A

【解析】A.人工固氮中氮气转化为氨气，是N₂转化为NH₃的过程，N化合价由0→-3价，化合价降低，被还原，故A错误； B.工业合成氨是典型的人工固氮方法，故B正确；C.根据自然界中氮循环图知，通过生物体可以将铵盐和蛋白质相互转化，实现了含氮的无机物和有机物的转化，故C正确；D.生物体合成蛋白质的过程也有碳、氢、氧元素的参与，故D选项正确。

【考点】非金属元素氮的物理和化学性质 ，涉及氮的固定、氧化还原反应等知识

3、【2015·北京】某消毒液的主要成分为NaClO，还含有一定量的NaOH，下列用来解释事实的方程式中不合理的是（已知：饱和NaClO溶液的pH约为11）

A．该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl₂制备：Cl₂ +2OH^－=== Cl^－+ ClO^－+ H₂O

B．该消毒液的pH约为12：ClO^－+ H₂OHClO+ OH^－

C．该消毒液与洁厕灵（主要成分为HCl）混用，产生Cl₂：2H^＋+ Cl^－+ ClO^－= Cl₂ ↑+ H₂O

D．该消毒液加白醋生成HClO，可增强漂白作用：CH₃COOH+ ClO^－= HClO+ CH₃COO^—

【答案】B

【解析】A.用Cl₂和NaOH溶液反应制取漂白液，方程式正确，故A正确 ；B. 根据提干信息知：饱和NaClO溶液的pH约为11，而该溶液pH=12＞11，故主要是因为该消毒液中含有一定量的NaOH，故B不合理； C.根据HCl和HClO中Cl的化合价分析，该氧化还原方程式的书写正确，故C正确 ；D.根据漂白粉起漂白作用的原理，应用的是较强酸制取较弱酸，故D正确。

【考点】考查化学反应原理和化学方程式的正误判断

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