2023届高考化学二轮总复习广西专版课后习题 专题能力训练8 常见的非金属元素及其化合物

专题能力训练8　常见的非金属元素及其化合物

一、选择题

1.(2022天津南开一模)下列实验过程中试剂颜色变浅的是(　　)。

A.光照CH4和Cl2的混合气体

B.加热经SO2漂白的品红溶液

C.加热含酚酞的CH3COONa溶液

D.加热密闭烧瓶内NO2、N2O4的混合气体

2.(2022北京朝阳一模)测量汽车尾气中氮氧化物(NO、NO2)含量的方法如下:

ⅰ.在高温、催化剂作用下,NO2分解为NO和O2;

ⅱ.再利用O3与NO反应,产生激发态的NO2(用N表示),当N回到基态NO2时,产生荧光。通过测量荧光强度可获知NO的浓度,两者呈正比。

下列说法不正确的是(　　)。

A.基态NO2与N具有的能量不同

B.NO2在大气中形成酸雨:4NO2+O2+2H2O4HNO3

C.O3与NO发生反应:NO+O3N+O2

D.测得荧光强度越大,说明汽车尾气中NO含量越高

3.自然界中时刻存在着氮的转化。实现氮气按照一定方向转化一直是科学领域研究的重要课题,如图为N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图。下列叙述正确的是(　　)。

A.N2NH3,NH3NO均属于氮的固定

B.在催化剂b作用下,O2发生了氧化反应

C.使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量

D.催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂

4.下表所列各组物质中,物质之间通过一步反应不能实现如下图所示转化的是(　　)。

5.一种制备高效漂白剂NaClO2的实验流程如图所示,反应Ⅰ中的反应为3NaClO3+4SO2+3H2O2ClO2+Na2SO4+3H2SO4+NaCl。下列说法正确的是(　　)。

A.产品中可能含有NaCl

B.反应Ⅱ中H2O2作氧化剂

C.NaClO2的漂白原理与SO2相同

D.实验室通常在坩埚中进行结晶操作

二、非选择题

6.某化学兴趣学习小组设计实验探究金属M与浓硫酸反应的气体产物。

【提出假设】假设1:气体产物只有SO2;

假设2:　。 

【实验设计】为了探究金属M与浓硫酸反应产物,设计如图实验装置:一定量的浓硫酸与金属M反应。

(1)若B瓶里品红溶液褪色,E、F和G中都无明显现象。反应后硫酸盐中金属显+2价。写出A中发生反应的化学方程式:　                                                  。 

(2)若假设2正确,则可观察到:F管中　　　　　　　　　　　　;G干燥管里　                                                   　。 

【实验反思】为了进一步探究金属M成分和气体组分,进行如下实验:称取11.2 g金属M放入装置A中,加入一定量的浓硫酸,反应结束后,B瓶里品红溶液褪色,金属没有剩余,拆下G并称重,G增重0.9 g。

(3)为了观察溶液颜色,实验完毕后,需要稀释烧瓶里溶液。稀释烧瓶里溶液的操作方法:                                                   　。 

(4)将稀释后的溶液分装甲、乙试管,向甲试管里滴加KSCN溶液,溶液变红色;向乙试管里滴加酸性高锰酸钾溶液,振荡,溶液紫色褪去。如果烧瓶溶液中金属离子浓度相等,则气体成分及物质的量为　　　　　　　　　　　　　　　　。试写出烧瓶里发生反应的总化学方程式                                                   　。 

7.硒元素不仅被科学家称为人体微量元素中的“抗癌之王”,还广泛应用于冶金、玻璃、陶瓷、电子、太阳能等众多领域。以铜阳极泥(主要成分为Ag2Se、Cu2Se和银、金、铂等)为原料制备纯硒的工艺流程如图所示:

回答下列问题:

(1)焙烧。此时硫酸最好选择　　　　　　(填“浓硫酸”“50%硫酸”或“20%硫酸”);“焙烧”过程中Ag2Se参与反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)水吸收。水吸收反应过程中的还原产物是　　　　　。 

(3)过滤。“过滤”所得粗硒可采用真空蒸馏的方法进行提纯,获得纯硒。真空蒸馏的挥发物中硒含量与温度的关系如图所示:

蒸馏操作中控制的最佳温度是　　　　(填字母)。 

A.455 ℃ B.462 ℃

C.475 ℃ D.515 ℃

(4)浸出液。若“浸出液”中c(Ag+)=3.0×10-2 mol·L-1,则溶液中c(S)最大为　　　　　　　　　。[已知:Ksp(Ag2SO4)=1.20×10-5] 

参考答案

专题能力训练8　常见的非金属元素及其化合物

1.A　解析 光照CH4和Cl2的混合气体将发生取代反应,生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl等无色物质,故导致试剂颜色变浅,A项符合题意;由于SO2使品红溶液褪色是一个可逆过程,加热经SO2漂白的品红溶液,溶液恢复红色,即试剂颜色变深,B项不合题意;加热含酚酞的CH3COONa溶液,由于升高温度促进CH3COO-的水解,溶液碱性增强而使溶液红色加深,C项不合题意;由于2NO2(g)N2O4(g)正反应是一个放热反应,则加热密闭烧瓶内NO2、N2O4的混合气体,上述平衡逆向移动,容器内颜色加深,D项不合题意。

2.D　解析 由题干信息ⅱ:当N回到基态NO2时,产生荧光可知,基态NO2与N具有的能量不同,故A项正确;已知3NO2+H2O2HNO3+NO,2NO+O22NO2,则NO2在大气中形成酸雨的总的化学方程式为4NO2+O2+2H2O4HNO3,故B项正确;由题干信息ⅱ可知,O3与NO反应,产生激发态的NO2(用N表示),反应的化学方程式:NO+O3N+O2,故C项正确;由信息ⅰ可知,在高温、催化剂作用下,NO2分解为NO和O2,信息ⅱ测量荧光强度可获知NO的浓度,两者呈正比,测得荧光强度越大,说明NO的含量越高,但NO不一定都是汽车尾气中的NO,也可能是汽车尾气中的NO2分解生成的NO,则只能说明汽车尾气中氮氧化物的含量越高,故D项错误。

3.C　解析 把游离态的氮转化为化合态的氮,称为氮的固定,N2NH3属于氮的固定,NH3NO不属于氮的固定,故A错误;在催化剂b作用下,O2NO,O元素的化合价由0价变为-2价,化合价降低,发生了还原反应,故B错误;催化剂可以提高化学反应速率,可以提高单位时间内生成物的产量,故C正确;催化剂a作用下,N2NH3,断裂非极性共价键N≡N键和H—H键,催化剂b作用下,NH3NO,断裂极性共价键N—H键和非极性共价键OO键,故D错误。

4.B　解析 钠与水反应生成氢氧化钠,电解熔融的氯化钠生成钠,电解氯化钠溶液得到氢氧化钠,氢氧化钠与盐酸反应生成氯化钠,A正确;硅酸钠不能直接转化为硅单质,B错误;氯气溶于水生成次氯酸,次氯酸与氢氧化钠反应生成次氯酸钠,次氯酸钠溶液吸收CO2转化为次氯酸,次氯酸钠氧化盐酸生成氯气,C正确;NO与氧气反应生成NO2,NO2溶于水生成硝酸,浓硝酸被还原生成NO2,稀硝酸被还原生成NO,D正确。

5.A　解析 在蒸发浓缩NaClO2溶液时,由于NaClO2不稳定,受热易分解,产品中可能含有NaCl,故A正确;反应Ⅱ:2ClO2+H2O2+2NaOH2NaClO2+2H2O+O2,H2O2作还原剂,故B错误;NaClO2的漂白性是利用其强氧化性,SO2与有色物质结合生成不稳定的无色物质,故两者漂白原理不同,C错误;实验室进行结晶操作通常在蒸发皿中进行,故D错误。

6.答案 气体产物有SO2和H2

(1)M+2H2SO4(浓)MSO4+SO2↑+2H2O

(2)黑色粉末变成红色　白色粉末变为蓝色

(3)先将烧瓶中混合溶液冷却,再将混合溶液慢慢加入盛水的烧杯中,并不断搅拌

(4)SO2:0.2 mol,H2:0.05 mol

4Fe+9H2SO4(浓)2FeSO4+Fe2(SO4)3+4SO2↑+H2↑+8H2O

解析 浓硫酸具有强氧化性,与金属发生氧化还原反应生成二氧化硫气体,但是随着反应的进行,浓硫酸变稀,与金属反应就会产生氢气;故假设2:气体产物有SO2和H2。

(1)若B瓶里品红溶液褪色,E、F和G中都无明显现象,说明只生成了二氧化硫气体,化学方程式:M+2H2SO4(浓)MSO4+SO2↑+2H2O。

(2)若假设2正确,则可观察到:F管中黑色粉末变成红色(氢气还原氧化铜);G干燥管里白色粉末变为蓝色(还原产物水使无水硫酸铜变蓝)。

(3)稀释烧瓶里溶液的操作方法:先将烧瓶中混合溶液冷却,再将混合液慢慢加入盛水的烧杯里,并不断搅拌,注意不能用烧瓶进行直接稀释。

(4)根据特征反应,该金属是铁,反应后离子是铁离子和亚铁离子,浓度相等,设其物质的量均为x,则56 g·mol-1×2x=11.2 g,x=0.1 mol;G中增重0.9 g,对应生成氢气的物质的量是0.05 mol;反应中金属化合价升高,失电子的物质的量为0.1 mol×(2+3)=0.5 mol,设生成二氧化硫的物质的量为y,得电子物质的量为(0.05×2) mol+2y;得失电子的物质的量相等,y=0.2 mol;即n(SO2)∶n(H2)=4∶1,所以化学方程式:4Fe+9H2SO4(浓)2FeSO4+Fe2(SO4)3+4SO2↑+H2↑+8H2O。

7.答案 (1)浓硫酸　Ag2Se+4H2SO4(浓)Ag2SO4+SeO2↑+3SO2↑+4H2O

(2)Se

(3)C

(4)1.3×10-2 mol·L-1

解析 以铜阳极泥(主要成分为Ag2Se、Cu2Se和银、金、铂等)加入硫酸焙烧,得到SeO2、SO2,浓硫酸具有氧化剂的作用,由元素守恒可知还生成CuSO4与水,Ag也能与浓硫酸反应生成Ag2SO4,将滤渣再进行水浸,浸出液中含有CuSO4、Ag2SO4,浸渣中含有Au、Pt。+4价Se的氧化性强于+4价S的氧化性,SeO2、SO2混合气体用水吸收得到H2SO4、Se,过滤分离,滤液中含有硫酸,经过净化除杂得到Se,由此分析:

(1)“加硫酸并焙烧”时S元素化合价降低,硫酸起氧化剂作用,选用浓硫酸;“加硫酸并焙烧”过程中Ag2Se与浓硫酸反应生成Ag2SO4、SeO2、SO2和水,反应的化学方程式为Ag2Se+4H2SO4(浓)Ag2SO4+SeO2↑+3SO2↑+4H2O;

(2)+4价Se的氧化性强于+4价S的氧化性,SeO2、SO2混合气体用水吸收得到H2SO4、Se,反应的化学方程式为SeO2+2SO2+2H2O2H2SO4+Se↓,Se元素的化合价从+4价降低到0价,还原产物为Se;

(3)由图可知,在475 ℃作用真空蒸馏的挥发物中硒含量最大,故最好选择475 ℃;

(4)滤液中c(Ag+)=3.0×10-2 mol·L-1,根据Ksp(Ag2SO4)=c2(Ag+)×c(S)=1.2×10-5,可知“浸出液”中c(S)= mol·L-1≈1.3×10-2 mol·L-1。