小专题八非金属及其化合物新颖试题的突破策略非金属及其化合物的重点是氯及其化合物(特别是氯水、次氯酸)的性质、氯气和氨气的实验室制法、硫及其化合物(特别是二氧化硫、浓硫酸)的性质、氮及其化合物(特别是氨气、硝酸)的性质、碳和硅及其化合物的特殊性质等，非金属元素及化合物知识是很多试题的基础，如实验题、化学计算题、物质结构题等。在解题过程中需要联系常见物质及化合物的性质，结合相关理论进行分析解答。我们需要熟练掌握常见元素如 C、N、S、Cl 等及其化合物常见反应的现象、原理、解释等。考向1非金属元素及其化合物与物质检验解题指导观察颜色：如黄绿色气体为 Cl2，再如无色气体，遇空气(或试管口)变为红棕色，为 NO。试纸检验：如 Cl2 能使湿润的淀粉-KI 试纸变蓝，NH3 能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。溶液检验：如澄清石灰水、品红溶液检验 CO2、SO2。点燃法：如 O2、H2、CH4 的检验。典例1用下面的方案进行某些离子的检验，其中方案设计最严密的是()。答案：B考向2非金属元素及其化合物与实验设计解题指导(1)氧化性酸和酸的氧化性：氧化性酸如浓硫酸、HNO3 、HClO 是指酸根部分易得电子；酸的氧化性是指 H得电子，所以所有可溶性酸都具有氧化性，氧化性酸的氧化性一般强于非氧化性酸的氧化性。(2)酸的浓度对化学反应的进行及产物均有影响：有些反应对物质的浓度要求比较严格，浓度不仅影响化学反应速率，还影响化学反应能否发生及生成的产物。(3)反应过程中的量变到质变：在反应过程中，随着反应的进行，反应物的量逐渐减小(还可能有水生成)，所以反应物的浓度逐渐减小，那么浓溶液最后变成稀溶液。如浓硫酸与铜、浓硝酸与 Cu 反应等。反应物质浓稀是否反应主要产物是否反应主要产物硫酸与铜加热反应SO2否硫酸与铁冷，钝化反应Fe2、H2硝酸与铜反应NO2反应NO硝酸与铁冷，钝化反应Fe3(或Fe2)、NO盐酸与MnO2加热反应Cl2否典例2(2017 届宁夏银川一中月考)某校化学兴趣小组同学取锌粒与浓硫酸充分反应制取 SO2 气体，待锌粒全部溶解后，同学们准备用收集到的气体(X)做实验，但是老师说收集到的气体(X)可能含有杂质。(1)该化学兴趣小组制得的气体(X)中混有的主要杂质气体可能是_(填化学式)，写出此过程所发生的 2 个反应的化学方程式：_。(2) 一定质量的Zn 与87.5 mL 16.0 molL1 浓硫酸充分反应，反应后称量剩余锌发现质量减少了78 g，产生SO2的体积(标准状况下)_ L。(3)为证实相关分析，该小组的同学设计了如下图所示的实验装置，对此气体(X)取样进行认真研究(遇有气体吸收过程，可视为全吸收)。酸性 KMnO4 溶液的作用是_；B 中添加的试剂是_。装置 C 中所装药品为_，可证实气体 X 中混有较多量某杂质气体的实验现象是_。(4)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如下图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是()。解析：(1)随着反应的进行硫酸浓度降低，稀硫酸与锌反应生成氢气，所以化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是氢气。(2)参加反应的 Zn 的物质的量为78 g65 gmol1 1.2mol，H2SO4 的物质的量为 0.0875 L16.0 molL11.4 mol，由于锌过量，硫酸完全反应，设与浓硫酸反应的 Zn 为 x mol，与稀硫酸反应的 Zn 为 y mol，则：选项a物质b物质c收集的气体d中的物质A浓氨水NaOHNH3H2OB浓硫酸Na2SO3SO2澄清石灰水C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸KMnO4Cl2NaOH溶液Zn2H2SO4(浓)=ZnSO4SO2H2Ox2xxZnH2SO4=ZnSO4H2yyy由题意可知：xy1.2,2xy1.4，解得 x0.2，y1.0。(3)气体(X)中可能含有二氧化硫和氢气，酸性 KMnO4 溶液可以吸收二氧化硫，将氢气通入硬质玻璃管前需要干燥，因此 B中添加的试剂是浓硫酸。C 中所装药品应为氧化铜，氢气与氧化铜反应生成水，用无水硫酸铜可以检验生成的水，如果气产生SO2的体积(标准状况下)0.2 mol22.4 Lmol14.48 L。体 X 中混有较多量氢气，则无水硫酸铜会变蓝色。(4)A 项，氨气的密度比空气的密度小，应该采用向下排空气法收集，装置c 中的导管应改为短进长出，故 A 错误；B 项，浓硫酸可以与亚硫酸钠反应生成二氧化硫，SO2 的密度比空气大，能用向上排空气法收集，SO2 气体有毒，应用氢氧化钠溶液吸收，防止污染，故 B 错误；C 项，铜与稀硝酸反应的产物为一氧化氮，无法得到二氧化氮，且一氧化氮、二氧化氮的尾气吸收不能用水，故 C 错误；D 项，用 KMnO4 和浓盐酸可在常温下制取氯气，氯气的密度比空气大，能用向上排空气法收集，氯气用氢氧化钠溶液吸收，故 D 正确。答案：(1)H2Zn 2H2SO4( 浓)=ZnSO4 SO2H2O 、ZnH2SO4=ZnSO4H2(2)4.48(3)除去 SO2浓硫酸CuOC 中的黑色粉末变为红色，D 中的白色固体变为蓝色(4)D考向3非金属元素及其化合物与气体制备解题指导(1)气体收集：NO 与氧气反应，所以不能用排空气法收集，能用排水法收集；CO2、SO2、NO2 均与水反应，所以不能用排水法收集，可以用向上排空气法收集。(2)尾气处理：除 CO 外大多数非金属氧化物均能与强碱反应，所以可以用碱液吸收，CO 可用点燃方法除去。(3)气体检验：依据 SO2 具有较强还原性，漂白性，检验SO2。常用方法：a.通入酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色；b.通入品红溶液，溶液褪色，加热后恢复红色。检验 CO2 常用方法：通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，但要排除 SO2 的干扰。(4)气体除杂：依据 SO2 具有较强还原性、H2SO3 的酸性强于 H2CO3 的，所以除去 CO2 中 SO2 的常用方法：a.通过盛有酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶；b.通过盛有饱和 NaHCO3 溶液的洗气瓶。典例3(2017 届山西运城康杰中学月考)二氧化硫常温下为无色有刺激性气味的有毒气体，易液化，易溶于水。某同学设计如下实验方案，对二氧化硫的化学性质进行探究，装置如下图所示。请回答下列问题：(1)反应结束时烧瓶中 Cu 有剩余，某同学认为 H2SO4 也有剩余，他设计了下列实验方案来测定剩余 H2SO4 的量。经冷却，定量稀释后进行下列实验，能达到目的的是_(填序号)。a用酸碱中和滴定法测定b与足量 Zn 反应，测量生成 H2 的体积c用 pH 计测溶液 pHd与足量 BaCl2 溶液反应，称量生成沉淀的质量.HSO3与ClO恰好反应(2)装置 B 的作用是_，设计装置 C 的目的是验证SO2 的 _ 性 ， 装 置 C 中 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 ：_，装置 D 中 NaOH 全部转化为 NaHSO3 的标志是_。(3)向 NaHSO3 溶液中加入 NaClO 溶液时，反应有三种可能的情况：.NaClO 不足.NaClO 过量序号实验操作现象结论加几小块 CaCO3 固体有气泡产生滴加少量淀粉 KI 溶液，振荡滴加少量溴水，振荡滴入加少量酸性 KMnO4 溶液，振荡 溶液为紫色甲同学分别取上述混合溶液于试管中，通过下列实验确定该反应属于哪一种情况，请你完成下表。 ( 已知酸性：H2SO3H2CO3HClO)(4)设计简单实验证明：室温下 HSO3的电离平衡常数 Ka与水解平衡常数 Kb 的相对大小：_。解析：由图可知，A中Cu与浓硫酸反应生成二氧化硫，B作安全瓶，可防止倒吸，C中发生反应：SO2Br22H2O=H2SO42HBr，D中NaOH溶液吸收尾气。(1)某同学认为H2SO4也有剩余，则可以检验H的存在。反应后的溶液含有CuSO4，溶液呈蓝色，不能指示反应的终点，故a错误；CuSO4能与BaCl2反应生成BaSO4沉淀，故d错误。(2)由上述分析可知，装置B的作用是防倒吸(或安全瓶)，设计装置C的目的是验证SO2的还原性。装置D中NaOH全部转化为NaHSO3时碱性降低，则溶液由红色变为无色。(3)加几小块CaCO3固体，生成CO2气体，溶液显酸性，可能是或；如果 NaClO 过量，次氯酸根氧化碘离子，生成碘单质，碘遇淀粉变蓝，溶液变为蓝色；如果 NaClO 不足，溴水被 NaHSO3 还原，则溴水褪色；滴入加少量酸性 KMnO4 溶液，溶液显紫色，说明没有还原性物质，可能是或。(4)电离显酸性，水解显碱性，则测定 pH 即可。答案：(1)bc(2)防倒吸(或安全瓶)还原SO2 Br2 2H2O=4H溶液由红色变为无色(3)或溶液变为蓝色溴水褪色或(4)常温下，用 pH 试纸(或 pH 计)测定 NaHSO3 溶液的 pH，若 pHKb，若 pH7，则 KaKb考向4非金属元素及其化合物与化学计算解题指导定量计算一般涉及差量法、守恒法(电子守恒、电荷守恒以及物料守恒等)、关系式法、极端假设法、平均值法、估算法等。若要熟练解决高中化学有关的计算，起码应该掌握关系式法和守恒法两种计算方法。(1)关系式法：对于多步进行的连续反应，尽管每一步反应都是各自独立的(反应条件和设备可能不同)，但前一个反应的产物是后一个反应的反应物，可根据中间产物的传递关系，找出原料和最终产物的关系式。由关系式进行计算会带来很大的方便，并且可以保证计算结果的准确性。(2)守恒法：守恒法是巧妙地选择化学式中某两数(如总化合价数、正负电荷总数等)始终保持相等，或几个连续(或平行)的化学反应前后某粒子(如原子、电子、离子)的物质的量保持不变，作为解题的依据。可以避免书写化学方程式，从而提高解题的速度和准确率。该法抛开了繁琐的反应过程，只抓住始态和终态中某些物理量的守恒关系，可以简化思维，快速解答。典例4(2017 届湖北武汉武钢三中月考)将一定质量的镁、铜合金加入稀硝酸中，两者恰好完全反应，假设反应过程中还原产物全是 NO，向所得溶液中加入物质的量浓度为 3 molL1的 NaOH 溶液至沉淀完全，测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加 5.1 g，则下列有关叙述中正确的是()。A开始加入合金的质量可能为 16.4 gB标准状况下产物 NO 的体积为 22.4 LC沉淀完全时消耗 NaOH 溶液的体积为 100 mLD参加反应的硝酸的物质的量为 0.1 mol化铜含有氢氧根的质量为5.1g，氢氧根的物质的量为17gmol1解析：将一定量的镁、铜合金加入到稀 HNO3 中，二者恰好完全反应，金属、硝酸都没有剩余，反应中还原产物只有NO，发生反应：3Mg8HNO3(稀)=3Mg(NO3)2 2NO4H2O、3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O；向反应后的溶液中加入3 molL1 NaOH 溶液至沉淀完全 ， 发生反应 ：Mg(NO3)2 2NaOH=Mg(OH)2 2NaNO3 、 Cu(NO3)2 2NaOH=Cu(OH)22NaNO3，沉淀为氢氧化镁和氢氧化铜，生成沉淀的质量比原合金的质量增加 5.1 g，则氢氧化镁和氢氧5.1 g0.3 mol，根据电荷守恒，镁和铜的总物质的量为 0.15 mol，答案：C