品化:‖ 典型高考真题选做——非金属

品化:‖ 典型高考真题选做——非金属

 (2014课标全国Ⅰ,27)

次磷酸(H₃PO₂)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。回答下列问题：

(1)H₃PO₂是一元中强酸，写出其电离方程式H₃PO₂⇌H₂PO₂^-+H⁺。 

(2)H₃PO₂及NaH₂PO₂均可将溶液中的Ag⁺还原为银，从而可用于化学镀银。

①H₃PO₂中，P元素的化合价为+1。 

②利用H₃PO₂进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1，则氧化产物为H₃PO₄(填化学式)。 

③NaH₂PO₂为正盐(填“正盐”或“酸式盐”)，其溶液显弱碱性(填“弱酸性”“中性”或“弱碱性”)。 

(3)H₃PO₂的工业制法是：将白磷(P₄)与Ba(OH)₂溶液反应生成PH₃气体和Ba(H₂PO₂)_{2，后者再与}H₂SO₄反应，写出白磷与Ba(OH)₂溶液反应的化学方程式2P₄+3Ba(OH)₂+6H₂O=3Ba(H₂PO₂)₂+2PH₃↑。 

(4)H₃PO₂也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：

①写出阳极的电极反应式2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺。 

②分析产品室可得到H₃PO₂的原因阳极室的H⁺穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H₂PO₂^-穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H₃PO₂。 

③早期采用“三室电渗析法”制备H₃PO_2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H₃PO₂稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有PO₄^3-/H₃PO₄杂质，该杂质产生的原因是H₂PO₂^-或H₃PO₂被氧化。 

(2021·全国乙,27)

氧化石墨烯具有稳定的网状结构，在能源、材料等领域有重要的应用前景。通过氧化剥离石墨制备氧化石墨烯的一种方法如下(装置如图所示)：

Ⅰ.将浓硫酸、NaNO₃、石墨粉末在c中混合，置于冰水浴中。剧烈搅拌下，分批缓慢加入KMnO₄粉末，塞好瓶口。

Ⅱ.转至油浴中，35 ℃搅拌1小时。缓慢滴加一定量的蒸馏水。升温至98℃并保持1小时。

Ⅲ.转移至大烧杯中，静置冷却至室温。加入大量蒸馏水，而后滴加H₂O₂至悬浊液由紫色变为土黄色。

Ⅳ.离心分离，稀盐酸洗涤沉淀。

Ⅴ.蒸馏水洗涤沉淀。

Ⅵ.冷冻干燥，得到土黄色的氧化石墨烯。

回答下列问题：    

(1)装置图中，仪器a、c的名称分别是滴液漏斗、三颈烧瓶，仪器b的进水口是d (填字母)。 

(2)步骤Ⅰ中，需分批缓慢加入KMnO₄粉末并使用冰水浴，原因是反应放热，防止反应过快。 

(3)步骤Ⅱ中的加热方式采用油浴，不使用热水浴，原因是反应温度接近水的沸点，油浴更易控温。 

(4)步骤Ⅲ中，H₂O₂的作用是(以离子方程式表示)。

(5)步骤Ⅳ中，洗涤是否完成，可通过检测洗出液中是否存在SO₄^2-来判断。检测的方法是取少量洗出液，滴加BaCl₂溶液，看是否有白色沉淀生成。 

(6)步骤Ⅴ可用pH试纸检测来判断Cl^-是否洗净，其理由是H⁺与电离平衡，洗出液接近中性时，可认为Cl^-洗净。 

 (2018·全国Ⅰ·27)

焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。

（1）生产Na₂S₂O₅，通常是由NaHSO₃过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式2NaHSO₃＝Na₂S₂O₅+H₂O。

（2）利用烟道气中的SO₂生产Na₂S₂O₅的工艺为：

①pH=4.1时，Ⅰ中为NaHSO₃溶液（写化学式）。

②工艺中加入Na₂CO₃固体、并再次充入SO₂的目的是得到NaHSO₃过饱和溶液。

（3）制备Na₂S₂O₅也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO₂碱吸收液中含有NaHSO₃和Na₂SO₃。阳极的电极反应式为2H₂O－4e^－＝4H^＋+O₂↑。电解后，a 室的NaHSO₃浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na₂S₂O₅。

（4）Na₂S₂O₅可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na₂S₂O₅残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.01000 mol·L⁻¹的碘标准液滴定至终点，消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为S₂O₅^2－+2I₂+3H₂O＝2SO₄^2－+4I^－+6H^＋，该样品中Na₂S₂O₅的残留量为0.128g·L⁻¹（以SO₂计）。

(2016·全国乙，28) 

NaClO₂ 是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：    

回答下列问题:

(1)NaClO₂中Cl的化合价为+3。 

(2)写出“反应”步骤中生成ClO₂的化学方程式2NaClO₃+SO₂+H₂SO₄=2ClO₂+2NaHSO₄。

(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg²⁺和Ca²⁺，要加入的试剂分别为NaOH溶液、Na₂CO₃溶液。“电解”中阴极反应的主要产物是ClO₂^—(或NaClO₂)。 

(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO₂。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 ，该反应中氧化产物是O₂。 

(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl₂的氧化能力。NaClO₂的有效氯含量为1.57。(计算结果保留两位小数)  

（2013·天津,9）

FeCl₃ 在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl₃，再用副产品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S。

Ⅰ.经查阅资料得知：无水FeCl₃在空气中易潮解，加热易升华。他们设计制备无水FeCl₃的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

①检验装置的气密性；

②通入干燥的Cl₂，赶尽装置中的空气；

③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；

④……

⑤体系冷却后，停止通入Cl₂，并用干燥的H₂赶尽Cl₂，将收集器密封。

请回答下列问题：

(1)装置A中反应的化学方程式为2Fe+3Cl₂ 2FeCl₃。

(2)第③步加热后，生成的烟状FeCl₃大部分进入收集器，少量沉积在反应管A的右端。要使沉积得FeCl₃进入收集器，第④步操作是在沉积的FeCl₃固体下方加热。

(3)操作步骤中，为防止FeCl₃潮解所采取的措施有(填步骤序号) ②⑤。    

(4)装置B中的冷水作用为冷却，使FeCl₃沉积，便于收集产品；装置C的名称为干燥管；装置D中FeCl₂全部反应完后，因为失去吸收Cl₂的作用而失效，写出检验FeCl₂是否失效的试剂：K₃[Fe(CN)₆]。

(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。

Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。

(6)FeCl₃与H₂S反应的离子方程式为2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺。 

(7)电解池中H⁺在阴极放电产生H_{2，阳极的电极反应式为}Fe²⁺-e^-=Fe³⁺。 

(8)综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：

①H₂S的原子利用率为100%；②FeCl₃得到循环利用。 

AlCl₃ 是一种催化剂，某校学习小组用下面装置制备少量AlCl₃ 。已知：AlCl₃遇到空气中的水蒸气时能剧烈反应生成Al(OH)₃和HCl；AlCl₃在180℃时升华。根据要求完成下列问题：

（1）A装置中反应的化学方程式为。

（2）试剂b为饱和食盐水。

（3）所用d导管较粗的原因是防止三氯化铝气体冷凝为固体而堵塞导管；

E装置的作用为冷凝、收集氯化铝。    

（4）F装置的作用为吸收氯气防止污染空气，防止空气中的水蒸气进入E装置。

（5）若图中的D、E装置改为下面装置，D装置中的现象为溶液变红色；用离子方程式表示E中的现象变化Cl₂+2I^－=I₂ +2Cl^－。

(2015•全国Ⅱ,28)

二氧化氯(ClO₂,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂。回答：

(1)工业上可用KClO₃与Na₂SO₃在H₂SO₄存在下制得ClO_{2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为}2∶1 。 

(2)实验室用NH₄Cl、盐酸、NaClO₂(亚氯酸钠)为原料，通过以下过程制备ClO₂：

①电解时发生反应的化学方程式为NH₄Cl+2HCl3H₂↑+NCl₃ 。 

②溶液X中大量存在的阴离子有Cl^-、OH^- 。 

③除去ClO₂中的NH₃可选用的试剂是c(填标号)。 

a.水b.碱石灰c.浓硫酸d.饱和食盐水

(3)用右图装置可以测定混合气中ClO₂的含量：

Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50mL水溶解后，再加入3mL稀硫酸；

Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管口；

Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；

Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中；

Ⅴ.用0.100 0 mol·L^-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-)，指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中：

①锥形瓶内ClO₂与碘化钾反应的离子方程式为2ClO₂+10I^-+8H⁺=5I₂+4H₂O+2Cl^- 。 

②玻璃液封装置的作用是吸收残余的二氧化氯气体(避免碘的逸出) 。 

③Ⅴ中加入的指示剂通常为淀粉溶液 ，滴定至终点的现象是溶液由蓝色变为无色，且半分钟内溶液颜色不再改变。 

④测得混合气中ClO₂的质量为0.027 00 g。 

(4)用ClO₂处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐，下列物质最适宜的是d (填标号)。 

a.明矾b.碘化钾c.盐酸d.硫酸亚铁

 (2020·全国3·26)

氯可形成多种含氧酸盐，广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备KClO₃和NaClO,探究其氧化还原性质。    

回答下列问题:

(1)盛放MnO₂粉末的仪器名称是圆底烧瓶，a中的试剂为饱和食盐水。 

(2)b中采用的加热方式是水浴加热。c中化学反应的离子方程式是Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，采用冰水浴冷却的目的是避免生成NaClO₃。 

(3)d的作用是吸收尾气(Cl₂)，可选用试剂AC (填标号)。 

A.Na₂SB.NaClC.Ca(OH)₂D.H₂SO₄

(4)反应结束后，取出b中试管，经冷却结晶、过滤 、少量(冷)水洗涤、干燥，得到KClO₃晶体。 

(5)取少量KClO₃和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中，滴加中性KI溶液。1 号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色，加入CCl₄振荡，静置后CCl₄层显紫 色。可知该条件下KClO₃的氧化能力小于 (填“大于”或“小于”)NaClO。

(2020·全国2·26)

化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题：

(1)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图(a)所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许Na⁺ 离子通过，氯气的逸出口是a (填标号)。 

图(a)图(b)

(2)次氯酸为一元弱酸，具有漂白和杀菌作用，其电离平衡体系中各成分的组成分数δ[δ(X)=^-]与pH的关系如图(b)所示。HClO的电离常数K_a值为10^-7.5 。 

(3)Cl₂O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl₂反应来制备，该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl₂O的化学方程式为2Cl₂+HgO=HgCl₂+Cl₂O。 

(4)ClO₂常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO₂、NaHSO₄、NaHCO₃的“二氧化氯泡腾片”，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO₂溶液。上述过程中生成ClO₂的反应属于歧化反应，每生成1 mol ClO₂消耗NaClO₂的量为1.25mol；产生“气泡”的化学方程式为NaHCO₃+NaHSO₄=CO₂↑+Na₂SO₄+H₂O。     

(5)“84消毒液”的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是ClO^-+Cl^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O(用离子方程式表示)。工业上是将氯气通入到30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%，则生产1 000 kg该溶液需消耗氯气的质量为203 kg(保留整数)。 

(2015全国课标Ⅰ,26)

草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K₁=5.4×10^-2，K₂=5.4×10^-5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H₂C₂O₄·2H₂O) 无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃ 以上分解。回答下列问题：

(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊，由此可知草酸晶体分解的产物中有 CO₂ 。装置B的主要作用是冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO₂的检验。 

(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、F、D、G、H、D、I。装置H反应管中盛有的物质是CuO。 

②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是H中黑色粉末变为红色，其后的装置D中的石灰水变浑浊。 

(3)设计实验证明：

①草酸的酸性比碳酸的强向盛有少量NaHCO₃溶液的试管中滴加草酸溶液，有气泡产生。 

②草酸为二元酸用NaOH标准溶液滴定同浓度的草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍。