高考中陌生的非金屬元素——高考化學以非金屬元素為背景的試題解題策略再談

吉林 趙鑫光

氧族元素(ⅥA族)及其化合物是高考考查的熱點內容之一，經常出現在非選擇題的必考題部分，硫單質、硫的氧化物、硫酸等物質在高中教材中有較為詳細的介紹，而基于硫元素及其化合物間轉化的氧化還原反應是高考的常考題型，其中出現的硫的鹵化物(例如S2Cl2)、硫的鹵氧化物(例如SOCl2、SO2Cl2)和各種硫的含氧酸鹽(例如Na2S2O3、Na2S2O5、Na2S2O4、Na2S2O8)卻是同學們不熟悉的，這體現了高考命題源于教材又高于教材的特點，著重考查學生的化學學科核心素養，具有較強的綜合性。以含有硒、碲元素的化合物等新材料為背景信息的試題，綜合考查物質的制備與提純、物質的化學性質及檢驗、純度分析等內容，具有較大的難度。因此本文選擇硫(S)、硒(Se)和碲(Te)等幾種典型的氧族非金屬元素及其化合物加以介紹。并配以例題、解析，以期通過練習掌握該類試題的解題策略。

一、硫的化合物

1.亞硫酰氯(SOCl2)和硫酰氯(SO2Cl2)

2.二氯化二硫(S2Cl2)和二氯化硫(SCl2)

3.硫代硫酸鈉(Na2S2O3)

4.焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)

5.連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)

6.過二硫酸鈉(Na2S2O8)

【例1】亞硫酰氯(SOCl2)又名二氯亞砜，其熔點：-105℃，沸點：79℃，140℃以上時易分解。二氯亞砜是一種無色或淡黃色發煙液體，遇水劇烈水解生成兩種酸性氣體，常用作脫水劑，廣泛應用于醫藥、農藥、染料工業及有機合成工業。

(1)二氯亞砜應儲存于陰涼、干燥、通風良好的庫房，但久置后微顯黃色，其原因是____________________，用硫黃(用S表示)、液氯和三氧化硫為原料在一定條件合成二氯亞砜，如果想達到原子利用率最大化，則三者的物質的量之比為________。

(2)甲同學設計如圖裝置用ZnCl2·xH2O晶體制取無水ZnCl2，回收剩余的SOCl2并驗證生成物中含有SO2(夾持及加熱裝置略)：

①裝置的連接順序為A→B→________→________→________→________。

②向儀器A中緩慢滴加SOCl2，需打開活塞________(填“a”“b”或“a和b”)，為了更加充分地回收SOCl2，寫出可對裝置B采取的有效措施________________________。

④裝置A中發生反應的化學方程式是________________。

(3)丙同學認為SOCl2還可用作FeCl3·6H2O制取無水FeCl3的脫水劑，但丁同學認為該實驗會發生氧化還原反應。戊同學設計了如下實驗方案判斷丁同學的觀點：取少量FeCl3·6H2O于試管中，加入過量SOCl2，振蕩使兩種物質充分反應；再往試管中加水溶解，滴加KSCN溶液，若________，則證明脫水過程中發生了氧化還原反應，按照戊同學的思路方法，還可以選擇驗證________或________(填離子符號)是否存在，證明該過程是否發生了氧化還原反應。

【例2】焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫藥、橡膠、印染、食品等方面應用廣泛。回答下列問題：

(1)Na2S2O5通常是由NaHSO3過飽和溶液經結晶脫水制得，寫出該過程的化學方程式：______________。

(2)利用煙道氣中的SO2生產Na2S2O5的工藝為

①pH=4.1時，Ⅰ中為________溶液(寫化學式)。

②工藝中加入Na2CO3固體，并再次通入SO2的目的是________________。

(3)制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應式為__________________________。電解后，________室的NaHSO3濃度增加，將該室溶液進行結晶脫水，可得到Na2S2O5。

(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時，取50.00 mL葡萄酒樣品，用0.010 00 mol·L-1的碘標準液滴定至終點，消耗10.00 mL。滴定反應的離子方程式為______________，

該樣品中Na2S2O5的殘留量為________g·L-1(以SO2計)。

【評價】在例1和例2中SOCl2和Na2S2O5是學生不熟悉的物質，但水解反應以及對水解規律的應用，學生可以通過題干信息或通過對已有知識的遷移順利完成。SOCl2和Na2S2O5中S元素的化合價是+4價，具有還原性，學生根據氧化還原反應的相關知識可以正確解答。而例2中對電化學知識的考查只是把Na2S2O5當成最終的產物，只要掌握電解基本原理就可以順利解答。對于這種背景陌生，起點較高，但落點較低的題目在高考試題中常不斷變換形式加以考查，學生在復習過程中需要注意。

二、硒、碲及其化合物

1.單質硒、碲

(1)硒和碲的游離態存在同素異形體，最穩定的是灰硒和灰碲。

(5)Se、Te的制備方法：用SO2還原SeO2、TeO2得到其單質。

2.硒化氫(H2Se)和碲化氫(H2Te)

(2)酸性為H2Te>H2Se>H2S，還原性為H2Te>H2Se>H2S，熱穩定性為H2S>H2Se>H2Te。

3.二氧化硒(SeO2)、亞硒酸(H2SeO3)

(1)SeO2易揮發，加壓時可以液化為液態的橙黃色SeO2。SeO2溶于水，生成亞硒酸，它是二元弱酸。

【例3】硒(Se)、碲(Te)為ⅥA族元素，是當今高新技術新材料的主要成分之一，電解精煉銅的陽極泥主要成分為Cu2Te、Ag2Se和少量金屬單質及其他化合物，工業上從其中回收碲、硒的一種工藝流程如圖：

已知：

Ⅰ.Se單質難溶于水。TeO2微溶于水，易溶于較濃的強酸和強堿；

Ⅲ.25℃時，亞碲酸(H2TeO3)的Ka1=1×10-3，Ka2=2×10-8。

(1)Se的氫化物的電子式是________。0.1 mol/L的H2TeO3電離度約為________。

(2)加入濃硫酸焙燒前常將陽極泥中大塊顆粒先粉碎，其目的是______________。

(3)SeO2與SO2在冷卻后通入水中發生反應的化學方程式：______________；

反應后分離出Se單質的操作①為________(填操作名稱)。

(4)焙砂中碲以TeO2形式存在，與足量NaOH溶液反應后得到的溶液①，其溶質的主要成分為________(填化學式，過量的NaOH除外)。工業上也可以通過電解溶液①得到單質碲，已知電解時的電極均為石墨，則陰極的電極反應式為______________。

(5)向溶液①中加入硫酸時控制溶液的pH為4.5～5.0，生成TeO2沉淀，如果H2SO4過量，將導致碲的回收率________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。

(6)將純凈的TeO2先溶于鹽酸得到四氯化碲，然后再將SO2通入到溶液中得到Te單質，請寫出由四氯化碲得到Te單質的離子方程式：______________。

(7)上述流程中可循環利用的物質為________(填化學式)。

【評價】在例3中，Se和Te元素是中學生在高中化學課本中從未接觸過的元素，但學生對和它們同一主族的硫元素較熟悉，根據同族元素的物理化學性質具有一定的相似性和遞變性，把課本上的知識遷移過來，再加上物質結構、氧化還原反應、電解原理等相關理論知識，可以順利得到題目的答案。在高考試題中，一些難度較大的題目往往需要學生對已有知識進行遷移、類比來解決問題，這體現了對學生化學學科核心素養和綜合能力的考查，學生在復習時要注意對基礎知識的原理和外延的了解。

三、小結