解讀非金屬及其化合物的相關實驗

陶洪兵

(山東省寧陽縣第一中學)

近年來的高考化學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,而是更加重視對學生綜合能力的考查,其中結合化學實驗進行綜合考查是每年高考的重點,也是學生解答的難點.選擇題以非金屬及其化合物的性質為主要考查內容,而非選擇題常結合基本理論、反應原理、實驗設計等考查學生的綜合能力.本文精選典型題目進行剖析,以強化學生的解題能力.

1 非金屬及其化合物性質的檢驗

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

例1下列各實驗相應操作、現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,基礎性較強,掌握物質的性質是解答此類試題的關鍵.濃硫酸有強氧化性,常溫下鐵遇濃硫酸會發生“鈍化”,體現濃硫酸的強氧化性,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性,兩者相遇會發生反應:NH3＋HNO3＝NH4NO3,選項C項正確.將SO2通入溴水中溴水褪色,是因為發生反應Br2＋SO2＋2H2O＝H2SO4＋2HBr,SO2表現還原性,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生對非金屬單質或離子的性質的掌握情況,以選擇題為主,有時也會穿插在綜合知識的考查中.解答此類試題的關鍵是把握非金屬單質和非金屬離子的性質.在檢驗與除雜的過程中要避免其他離子的干擾,準確判斷能產生相似實驗現象的物質的檢驗和除雜順序.

例2下列有關離子檢驗的敘述錯誤的是( ).

A.向Na2SO3溶液中加入BaCl2溶液,出現白色沉淀,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,遇空氣后變為紅棕色,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.中學階段接觸的遇空氣后變為紅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,遇空氣后變為紅棕色,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是SO2,與濃鹽酸反應生成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計與分析等,綜合性較強,對學生的實驗能力要求較高,是每年高考的必考點.復習此模塊時,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,以及使用規范的化學用語解決問題.

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,適當條件下可結晶析出;②ClO2氣體只能保持在稀釋狀態下,以防爆炸性分解,且需現合成現用;③ClO2氣體在中性和堿性溶液中不能穩定存在.

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

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

(3)吸收塔內溫度不能過高的原因為_________.

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

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________、_______、_________.

分析本題結合電解原理和反應原理考查消毒劑NaClO2的制備,對學生的化學綜合能力要求較高.

(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定存在,所以只能在酸性環境中存在.由于在酸性條件下,氯酸鈉容易和鹽酸發生氧化還原反應,所以X 應該是硫酸.(3)H2O2不穩定,溫度過高,容易分解,因此吸收塔內的溫度不能過高,其目的是防止H2O2分解.(4)根據圖像可知,pH≤2時ClO2被還原為Cl－,所以該反應的離子方程式為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)從溶液中得到含結晶水的晶體,只能采取先蒸發濃縮、冷卻結晶,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)蒸發濃縮;冷卻結晶;過濾.

近年來的高考化學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,且制備的物質也多與人們的生產生活聯系密切,充分體現了新課程改革理念和學科核心素養的要求.另外,此類試題中給出的信息相對比較陌生,所以在平時的復習過程中,學生還要注意培養自學能力,把已學知識與所給信息進行有效結合,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進行考查是近年來的常見形式.在復習過程中,學生要以物質結構和氧化還原反應原理為基礎,抓住知識主線構建知識網絡,并結合化學實驗,通過針對性的練習,加深對非金屬及其化合物性質的理解和掌握,進而提高解題效率.

(完)