解讀非金屬及其化合物的相關(guān)實驗

陶洪兵

(山東省寧陽縣第一中學(xué))

近年來的高考化學(xué)對于非金屬及其化合物知識的考查,不再局限于教材中重點介紹的幾種非金屬及其化合物的性質(zhì),而是更加重視對學(xué)生綜合能力的考查,其中結(jié)合化學(xué)實驗進行綜合考查是每年高考的重點,也是學(xué)生解答的難點.選擇題以非金屬及其化合物的性質(zhì)為主要考查內(nèi)容,而非選擇題常結(jié)合基本理論、反應(yīng)原理、實驗設(shè)計等考查學(xué)生的綜合能力.本文精選典型題目進行剖析,以強化學(xué)生的解題能力.

1 非金屬及其化合物性質(zhì)的檢驗

高考中對于非金屬及其化合物性質(zhì)的檢驗類實驗題多以選擇題的形式出現(xiàn),主要考查學(xué)生對基本實驗設(shè)計和操作的掌握情況.此類試題常將幾種實驗設(shè)計或操作通過文字敘述或表格的形式綜合呈現(xiàn)在一道試題中,解題過程中須分清各選項所考查的主要實驗設(shè)計或操作,然后結(jié)合非金屬及其化合物的性質(zhì)進行解答.

例1下列各實驗相應(yīng)操作、現(xiàn)象及解釋或推論合理的是( ).

分析本題主要考查濃硫酸、濃硝酸和二氧化硫的性質(zhì),基礎(chǔ)性較強,掌握物質(zhì)的性質(zhì)是解答此類試題的關(guān)鍵.濃硫酸有強氧化性,常溫下鐵遇濃硫酸會發(fā)生“鈍化”,體現(xiàn)濃硫酸的強氧化性,選項A 錯誤.將濃硫酸滴到白紙上,看到白紙變黑,是因為濃硫酸有脫水性,能將紙的主要成分纖維素中的H、O 元素以H2O 的形式脫去,選項B 錯誤.濃氨水和濃硝酸都具有揮發(fā)性,兩者相遇會發(fā)生反應(yīng):NH3＋HNO3＝NH4NO3,選項C項正確.將SO2通入溴水中溴水褪色,是因為發(fā)生反應(yīng)Br2＋SO2＋2H2O＝H2SO4＋2HBr,SO2表現(xiàn)還原性,選項D 錯誤.答案為C.

2 非金屬及其化合物的檢驗與除雜

非金屬及其化合物的檢驗與除雜主要考查學(xué)生對非金屬單質(zhì)或離子的性質(zhì)的掌握情況,以選擇題為主,有時也會穿插在綜合知識的考查中.解答此類試題的關(guān)鍵是把握非金屬單質(zhì)和非金屬離子的性質(zhì).在檢驗與除雜的過程中要避免其他離子的干擾,準確判斷能產(chǎn)生相似實驗現(xiàn)象的物質(zhì)的檢驗和除雜順序.

例2下列有關(guān)離子檢驗的敘述錯誤的是( ).

A.向Na2SO3溶液中加入BaCl2溶液,出現(xiàn)白色沉淀,再加入稀鹽酸,沉淀部分溶解,則部分Na2SO3被氧化

B.向某溶液中加入稀硫酸和銅,溶液變藍,有無色氣體生成,遇空氣后變?yōu)榧t棕色,則原溶液中含有NO3－

C.檢驗溶液中是否含有Fe2＋:取少量待測溶液,向其中加入少量新制氯水,再滴加KSCN 溶液,觀察現(xiàn)象

D.向某溶液中加入濃鹽酸,將所得氣體通入品紅溶液中,品紅溶液褪色,證明原溶液中可能含有

分析本題主要考查常見非金屬離子的檢驗,題中涉及的和Fe2＋是高考的熱點,同時也是學(xué)生易混的知識點,解答的核心是掌握常見離子的特征及實驗現(xiàn)象.BaSO3是難溶物,但由于鹽酸的酸性大于亞硫酸的酸性,所以BaSO3易溶于稀鹽酸,向Na2SO3溶液中加入BaCl2溶液,出現(xiàn)白色沉淀,再加入稀鹽酸,沉淀部分溶解,則可說明部分Na2SO3被氧化為Na2SO4,選項A 敘述正確.中學(xué)階段接觸的遇空氣后變?yōu)榧t棕色的無色氣體只有NO,所以向某溶液中加入稀硫酸和銅,溶液變藍,有無色氣體生成,遇空氣后變?yōu)榧t棕色,則可說明原溶液中含有,選項B敘述正確.KSCN 溶液常用于檢驗Fe3＋,且Fe2＋易被氯水氧化為Fe3＋,此時加入KSCN 溶液只能證明Fe3＋的存在,但不能說明原溶液中是否含有Fe2＋,選項C敘述錯誤.能使品紅溶液褪色的物質(zhì)是SO2,與濃鹽酸反應(yīng)生成SO2的離子可能是或,選項D 敘述正確.答案為C.

3 非金屬及其化合物的制備

非金屬及其化合物的制備類試題中常涉及實驗操作、氣體檢驗、尾氣處理及實驗過程的設(shè)計與分析等,綜合性較強,對學(xué)生的實驗?zāi)芰σ筝^高,是每年高考的必考點.復(fù)習(xí)此模塊時,要把握常見氣體的制備裝置、常見離子的檢驗方法、氣體制備實驗中裝置的作用和連接的先后順序等,同時也要注意解讀題目中給出的信息,以及使用規(guī)范的化學(xué)用語解決問題.

例3亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的消毒劑,其制取工藝流程如圖1所示.

圖1

已知:①NaClO2的溶解度隨著溫度的升高而增大,適當條件下可結(jié)晶析出;②ClO2氣體只能保持在稀釋狀態(tài)下,以防爆炸性分解,且需現(xiàn)合成現(xiàn)用;③ClO2氣體在中性和堿性溶液中不能穩(wěn)定存在.

(1)持續(xù)電解一段時間后,生成H2和NaClO3,請寫出陽極的電極反應(yīng)式:_______.

(2)反應(yīng)生成ClO2氣體需要X 酸酸化的原因為_________________;X 酸為_________.

(3)吸收塔內(nèi)溫度不能過高的原因為_________.

(4)吸收塔內(nèi)ClO2被S2－還原的轉(zhuǎn)化率與溶液pH 的關(guān)系如圖2所示.pH≤2時ClO2與S2－反應(yīng)的離子方程式為_________.

圖2

(5)第二步向NaClO3溶液中通SO2的同時通入空氣的原因為_________.

(6)從濾液中得到NaClO2·3H2O 粗晶體的操作步驟為________、_______、_________.

分析本題結(jié)合電解原理和反應(yīng)原理考查消毒劑NaClO2的制備,對學(xué)生的化學(xué)綜合能力要求較高.

(1)電解池中陽極失去電子,所以溶液中的Cl－在陽極失去電子,電極反應(yīng)式是Cl－－6e－＋6OH－＝ClO－3＋3H2O.(2)由于ClO2氣體在中性和堿性溶液中不能穩(wěn)定存在,所以只能在酸性環(huán)境中存在.由于在酸性條件下,氯酸鈉容易和鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng),所以X 應(yīng)該是硫酸.(3)H2O2不穩(wěn)定,溫度過高,容易分解,因此吸收塔內(nèi)的溫度不能過高,其目的是防止H2O2分解.(4)根據(jù)圖像可知,pH≤2時ClO2被還原為Cl－,所以該反應(yīng)的離子方程式為2ClO2＋5S2－＋8H＋＝2Cl－＋5S↓＋4H2O.(5)由信息②可知,純ClO2易分解或發(fā)生爆炸,因此需要用稀有氣體或空氣稀釋.(6)從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體,只能采取先蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,再過濾的方法得到粗晶體.

答案(1)Cl－－6e－＋6OH－＝ClO－3＋3H2O.

(2)ClO2只能在酸性環(huán)境中存在;硫酸.

(3)防止H2O2分解.

(4)2ClO2＋5S2－＋8H＋＝2Cl－＋5S↓＋4H2O.

(5)稀釋ClO2氣體,防止爆炸.

(6)蒸發(fā)濃縮;冷卻結(jié)晶;過濾.

近年來的高考化學(xué)對于非金屬及其化合物的制備實驗多以流程題的形式出現(xiàn),且制備的物質(zhì)也多與人們的生產(chǎn)生活聯(lián)系密切,充分體現(xiàn)了新課程改革理念和學(xué)科核心素養(yǎng)的要求.另外,此類試題中給出的信息相對比較陌生,所以在平時的復(fù)習(xí)過程中,學(xué)生還要注意培養(yǎng)自學(xué)能力,把已學(xué)知識與所給信息進行有效結(jié)合,進而提高解題效率.

非金屬及其化合物是每年高考考查的重點,以實驗題的形式對其性質(zhì)進行考查是近年來的常見形式.在復(fù)習(xí)過程中,學(xué)生要以物質(zhì)結(jié)構(gòu)和氧化還原反應(yīng)原理為基礎(chǔ),抓住知識主線構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò),并結(jié)合化學(xué)實驗,通過針對性的練習(xí),加深對非金屬及其化合物性質(zhì)的理解和掌握,進而提高解題效率.

(完)