資源簡介 (共51張PPT)第29講非金屬及其化合物拓展創(chuàng)新1.了解第ⅥA族元素硒、碲的性質(zhì)及應用。2.了解第ⅤA族元素磷、砷的性質(zhì)及應用。復習目標內(nèi)容索引考點一 氧族元素——硒、碲考點二 氮族元素——磷、砷課時精練氧族元素——硒、碲><考點一1.氧族元素概述(1)主要包括氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po),價層電子排布為ns2np4。(2)硫、硒、碲與大多數(shù)金屬元素形成共價化合物。硒、碲在自然界無單質(zhì)存在,常存在于重金屬硫化物礦中。少量硒對人體新陳代謝起調(diào)節(jié)作用,過量則有毒;有光電性質(zhì),用于電影傳真和制造光電管。2.硒及其化合物的性質(zhì)(1)單質(zhì)硒及其氫化物在空氣中燃燒可得到SeO2。(2)SeO2的氧化性比SO2強,屬于中等強度的氧化劑,可氧化H2S、NH3等,化學方程式分別為SeO2+2H2S===Se+2S+2H2O、3SeO2+4NH3===3Se+2N2+6H2O。(3)亞硒酸可作氧化劑,能氧化SO2,反應為H2SeO3+2SO2+H2O===2H2SO4+Se↓,但遇到強氧化劑時表現(xiàn)還原性,可被氧化成硒酸,反應為H2SeO3+Cl2+H2O===H2SeO4+2HCl。3.碲及其化合物的性質(zhì)(1)碲在空氣或純氧中燃燒生成TeO2。(2)TeO2是不揮發(fā)的白色固體,微溶于水,可溶于強酸、強堿,如TeO2+2NaOH===Na2TeO3+H2O。(3)H2TeO3具有氧化性和還原性,如H2TeO3+2SO2+H2O===2H2SO4+Te,H2TeO3+Cl2+H2O===H2TeO4+2HCl。1.硒(34Se)元素及其化合物與人體健康、工業(yè)生產(chǎn)密切相關。某科研小組以陽極泥(主要成分是Se,含有CuSe、Ag2Se等雜質(zhì))為原料,提煉硒的流程如下:請回答下列問題:(1)基態(tài)硒原子的價層電子排布式為________,與硒同主族相鄰元素是________(填元素名稱)。(2)已知濾液A中主要成分是Na2SeO3,可用于治療克山病,則Na2SeO3的化學名稱為__________;濾液C中主要成分是Na2Se,則Na2Se的電子式為________________。4s24p4硫、碲亞硒酸鈉(3)題述流程圖中的括號內(nèi),按操作先后順序依次填寫的內(nèi)容是____、____。(4)寫出高溫下用焦炭還原固體B的化學方程式:______________________________。(5)濾液C中析出硒的離子方程式為_____________________________________________________________________________。粉碎過濾+4CO↑2.(2023·長沙一中高三段考)碲及其化合物具有許多優(yōu)良性能,被廣泛用于冶金、化工、醫(yī)藥衛(wèi)生等工業(yè)領域。工業(yè)上用銅陽極泥(主要成分除含Cu2Te、TeO2外,還有少量Ag和Au)經(jīng)如下工藝流程得到粗碲。已知:TeO2是兩性氧化物,TeOSO4為正鹽。(1)已知此工藝中“加壓硫酸浸出”過程中會發(fā)生以下化學反應:Cu2Te+2O2===2CuO+TeO2;TeO2+H2SO4===TeOSO4+H2O。“含碲浸出液”的溶質(zhì)成分除了TeOSO4外,主要是_______(填化學式)。CuSO4(2)操作Ⅰ的分離方法是______;從浸出渣中分離出Au的方法是___________________________________。(3)“電解沉積除銅”目的是除去溶液中的Cu2+,電解初級階段陰極的主要電極反應是________________。過濾加稀硝酸充分反應,過濾、洗滌、干燥Cu2++2e-===Cu(4)向“含碲硫酸銅母液”中通入SO2并加入NaCl反應一段時間后,Te(Ⅳ)濃度從6.72 g·L-1下降到0.10 g·L-1,在一定條件下,碲沉淀率與還原時間、溫度的變化曲線分別如圖1、圖2所示:①由圖可知,最適宜的溫度和還原時間分別為____________。②圖2中80 ℃后,升高溫度,碲沉淀率幾乎不再升高,甚至有下降趨勢。可能的原因是________________________________________________________________。③生成粗碲的離子方程式:_______________________________________。80 ℃,2.0 hSO2的溶解度隨著溫度的升高而降低,SO2濃度降低,粗碲的產(chǎn)率會降低返回氮族元素——磷、砷><考點二1.氮族元素概述(1)主要包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)。(2)主要化合價:-3、0、+3、+5(其中N還有+1、+2、+4等價態(tài))。(3)元素性質(zhì)①能形成氫化物RH3,最高價氧化物對應的水化物為HRO3或H3RO4。②隨核電荷數(shù)增大,非金屬性逐漸減弱,金屬性逐漸增強。砷雖是非金屬,卻已表現(xiàn)出某些金屬性,而銻、鉍明顯表現(xiàn)出金屬性。(4)化合物的性質(zhì)①NH3、PH3、AsH3穩(wěn)定性依次減弱,還原性依次增強。②酸性:H3BiO42.磷及其化合物(1)磷的常見同素異形體常見的同素異形體有兩種:①白磷(分子晶體,分子式為P4),在空氣中容易自燃,易溶于CS2;②紅磷。(3)磷的氫化物(PH3)磷的氫化物PH3(磷化氫)又稱為膦,膦分子與氨分子的結(jié)構(gòu)相似,也呈三角錐形。膦是一種較強的還原劑,穩(wěn)定性較差,在水中的溶解度很小。(4)磷的含氧酸含氧酸能電離的氫離子通常是羥基上的氫。磷的含氧酸如下表:名稱 磷酸 亞磷酸 偏磷酸 次磷酸 多磷酸化學式 H3PO4 H3PO3 HPO3 H3PO2 Hn+2PnO3n+1結(jié)構(gòu) 酸性 三元中強酸 二元弱酸 一元弱酸 一元弱酸 -聚酸結(jié)構(gòu)式的推導nH3PO4―→ Hn+2PnO3n+1+(n-1)H2O(類似有機的縮聚反應)。3.砷及其化合物(1)砷的常見同素異形體單質(zhì)以灰砷、黑砷和黃砷三種同素異形體的形式存在。(2)砷的氫化物(AsH3)砷與氫氣結(jié)合生成有劇毒的砷化氫(AsH3),砷化氫相當不穩(wěn)定,加熱時分解為單質(zhì)砷,砷化氫還是一種很強的還原劑。(3)砷的氧化物砷有兩種氧化物,三氧化二砷(As2O3)和五氧化二砷(As2O5)。三氧化二砷,俗稱砒霜,有劇毒,無臭無味,外觀為白色霜狀粉末,故稱砒霜。(4)砷的含氧酸①亞砷酸為三元弱酸,其結(jié)構(gòu)式為 ,具有較強的還原性。②砷酸為三元弱酸,其結(jié)構(gòu)式為 ,砷酸具有弱氧化性,可與I-發(fā)生氧化還原反應:H3AsO4+2KI+H2SO4===H3AsO3+K2SO4+H2O+I2。1.磷元素有白磷、紅磷、黑磷等常見的單質(zhì),其中黑磷晶體是一種比石墨烯更優(yōu)秀的新型材料,其晶體有與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu),如圖所示。下列有關說法錯誤的是A.黑磷中磷原子采取sp2雜化B.白磷、紅磷、黑磷互為同素異形體C.黑磷能導電,黑磷屬于混合型晶體D.白磷是非極性分子,白磷難溶于水、易溶于CS2√由圖可知,黑磷中磷原子形成3個共價鍵,且存在1個孤電子對,采取sp3雜化,A錯誤;同素異形體是同種元素組成的不同單質(zhì),白磷、紅磷、黑磷互為同素異形體,B正確;黑磷晶體有與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu),能導電,屬于混合型晶體,C正確;白磷分子為四面體結(jié)構(gòu),是非極性分子,根據(jù)相似相溶原理可知,白磷難溶于水、易溶于CS2,D正確。2.次磷酸(H3PO2)是一種精細磷化工產(chǎn)品,有強還原性,可冶煉金屬。已知:①2P4+3Ba(OH)2+6H2O===3Ba(H2PO2)2+2PH3↑,②H3PO2+NaOH(足量)===NaH2PO2+H2O。下列推斷錯誤的是A.NaH2PO2是正鹽B.H3PO2具有強還原性,可使重金屬離子變?yōu)榻饘賳钨|(zhì)C.H3PO2電離方程式:H3PO2 H++D.每消耗2 mol P4,反應①中轉(zhuǎn)移12 mol電子√根據(jù)反應②可知H3PO2與足量NaOH反應生成NaH2PO2,故NaH2PO2為正鹽,A正確;根據(jù)反應①可知,每消耗2 mol P4,生成2 mol PH3,轉(zhuǎn)移6 mol電子,D錯誤。3.[2019·全國卷Ⅲ,35(5)]NH4H2PO4和LiFePO4屬于簡單磷酸鹽,而直鏈的多磷酸鹽則是一種復雜磷酸鹽,如:焦磷酸鈉、三磷酸鈉等。焦磷酸根離子、三磷酸根離子如圖所示:這類磷酸根離子的化學式可用通式表示為______________(用n代表P原子數(shù))。(PnO3n+1)(n+2)-由三磷酸根離子的結(jié)構(gòu)可知,中間P原子連接的4個O原子中,2個O原子完全屬于該P原子,另外2個O原子分別屬于另外2個P原子,故屬于該P原子的O原子數(shù)為2+2× =3,屬于左、右兩邊的2個P原子的O原子數(shù)為3×2+ ×2=7,故若這類磷酸根離子中含n個P原子,則O原子個數(shù)為3n+1,又O元素的化合價為-2,P元素的化合價為+5,故該離子所帶電荷為-2×(3n+1)+5n=-n-2,這類磷酸根離子的化學式可用通式表示為(PnO3n+1)(n+2)-。4.(1)中國自古有“信口雌黃”“雄黃入藥”之說。雄黃(As4S4)和雌黃(As2S3)都是自然界中常見的砷化物,早期都曾用作繪畫顏料,因都有抗病毒療效也用來入藥。一定條件下,雌黃和雄黃的轉(zhuǎn)化關系如圖所示。①砷元素有+2、+3、+5等常見價態(tài)。雌黃和雄黃中S元素的價態(tài)相同,其價態(tài)是____。Ⅰ 中發(fā)生的離子方程式是___________________________________________。②Ⅱ 中,雄黃在空氣中加熱至300 ℃會產(chǎn)生兩種物質(zhì),若4.28 g As4S4反應轉(zhuǎn)移0.28 mol e-,則a為_____(填化學式),砒霜(As2O3)可用雙氧水將其氧化成H3AsO4而除去,該反應的化學方程式為______________________________。-24H++2Sn2++2As2S3===2H2S↑+2Sn4++As4S4SO2As2O3+2H2O2+H2O===2H3AsO4若4.28 g(即0.01 mol)As4S4反應轉(zhuǎn)移0.28 mol e-,則1 mol雄黃失去28 mol電子,其中As元素失去4 mol電子,所以1 mol S元素失去6 mol電子,其化合價從-2價升高到+4價,則a為SO2。(2)AsH3是一種很強的還原劑,室溫下,0.4 mol AsH3氣體在空氣中自燃,氧化產(chǎn)物為As2O3固體,放出b kJ熱量,AsH3自燃的熱化學方程式是_______________________________________________________。2AsH3(g)+3O2(g)===As2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-5b kJ·mol-1返回課時精練1.菜譜中記載:河蝦不宜與西紅柿同食。主要原因是河蝦中含有+5價砷,西紅柿中含有比較多的維生素C,兩者同食時會生成有毒的+3價砷。下列說法正確的是A.在該反應中維生素C作氧化劑B.由上述信息可推知砒霜(As2O3)有毒C.因為河蝦中含有砷元素,所以不能食用D.上述反應中河蝦中的+5價砷被氧化√12345671234567該反應中+5價As被還原為+3價,說明維生素C具有還原性,作還原劑,A、D錯誤;砒霜(As2O3)中As元素為+3價,所以有毒,B正確;+5價砷無毒,所以河蝦可以食用,C錯誤。2.碲(Te)廣泛用于彩色玻璃和陶瓷。工業(yè)上用精煉銅的陽極泥(含有質(zhì)量分數(shù)為8%的TeO2、少量Ag、Au)為原料制備單質(zhì)碲的一種工藝流程如下(已知TeO2微溶于水,易溶于強酸和強堿),下列有關說法不正確的是A.將陽極泥研磨、反應適當加熱都有利于提高“堿浸”的速率和效率B.“堿浸”時發(fā)生主要反應的離子方程式為TeO2+2OH-=== +H2OC.“沉碲”時為使碲元素沉淀充分,應加入過量的硫酸D.若提取過程碲元素的回收率為90%,則處理1 kg這種陽極泥最少需通入標準狀況下SO2 20.16 L√1234567在沉碲的過程中,硫酸若過量,可能導致TeO2的溶解,造成產(chǎn)品的損失,故C錯誤;1 kg陽極泥中含有TeO2的質(zhì)量為1 000 g×8%=80 g,碲元素的回收率為90%,則有80 g×90%=72 g的TeO2被還原,根據(jù)關系式:TeO2~2SO2,V(SO2)=×2×22.4 L ·mol-1=20.16 L,故D正確。12345673.純磷酸可通過市售85%磷酸溶液減壓蒸餾除水、結(jié)晶除雜得到。制備純磷酸的實驗裝置如圖所示(夾持裝置略)。已知:純磷酸熔點為42 ℃,磷酸純化過程需要嚴格控制溫度和水分,溫度低于21 ℃易形成雜質(zhì)2H3PO4·H2O(熔點為30 ℃),高于100 ℃則發(fā)生分子間脫水生成焦磷酸等。下列說法錯誤的是A.裝置m不能用球形冷凝管代替B.實驗選用水浴加熱的目的包括使溶液受熱均勻C.磷酸過濾時需要控制溫度低于20 ℃D.磷酸中少量的水極難除去的原因是磷酸與水形成分子間氫鍵√12345671234567直形冷凝管一般用于冷凝收集;球形冷凝管一般用于冷凝回流,裝置m用于產(chǎn)物的冷凝收集,不能用球形冷凝管代替,A正確;水浴加熱可避免直接加熱造成的局部過度劇烈,并能最大限度保證溫度低于100 ℃,避免磷酸分子間脫水生成焦磷酸等,B正確;過濾時應控制溫度為30~42 ℃,使磷酸以晶體形式存在,而雜質(zhì)2H3PO4·H2O為液態(tài),從而通過過濾除去雜質(zhì),C錯誤;1234567磷酸的結(jié)構(gòu)簡式為 ,其中的羥基可以與水分子形成氫鍵,從而提高除水難度,D正確。4.一種處理強酸性高濃度砷( )、Cu2+廢液并回收As2O3和海綿銅等的工藝流程如圖:下列說法正確的是A.試劑X可以是FeOB.加入NaHSO3發(fā)生反應后溶液的酸性增強C.加入H2O2的主要目的是將過量NaHSO3氧化成Na2SO4D.達標廢液中含有的溶質(zhì)主要為Na2SO4√1234567置換出海綿銅的試劑X為Fe,故A錯誤;加入亞硫酸氫鈉,反應的離子方程式為+HAsO2↓+H2O,反應后溶液的酸性減弱,故B錯誤;加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+,通過調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去,故C錯誤;流程中鈉離子和生成的硫酸根離子沒從體系中分離出去,故達標廢液中含有的溶質(zhì)主要為Na2SO4,故D正確。12345675.硒是人體必需微量元素之一,含硒化合物在材料和藥物領域具有重要應用。粗硒經(jīng)過下列流程可獲得亞硒酸鈉(Na2SeO3)。請回答下列問題:(1)硒與硫是同主族的相鄰元素,Na2SeO3中硒的化合價為___,硒元素在周期表中的位置為_________________。(2)已知在氧化器中粗硒轉(zhuǎn)化為SeO2,則攪拌槽中發(fā)生主要反應的離子方程式為___________________________。1234567+4第四周期第ⅥA族(3)由濾液獲取Na2SeO3·5H2O晶體的操作為_______________________、過濾、洗滌。Na2SeO3·5H2O脫水制取Na2SeO3時,須在真空箱中進行,原因是_______________________________。1234567蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶氣中的氧氣氧化防止Na2SeO3被空由Na2SeO3溶液得到Na2SeO3·5H2O晶體,操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌;Na2SeO3·5H2O中硒的化合價為+4價,具有還原性,因此Na2SeO3·5H2O脫水制取Na2SeO3時在真空箱中進行,可以防止被空氣中的O2氧化。(4)吸入人體內(nèi)的O2有2%轉(zhuǎn)化為氧化性極強的“活性氧( )”,它能加速人體衰老,被稱為“生命殺手”。服用亞硒酸鈉(Na2SeO3)能消除人體內(nèi)的活性氧( )。由此判斷下列說法正確的是___(填字母)。A.活性氧發(fā)生氧化反應B.Na2SeO3具有氧化性C.Na2SeO3在反應中作還原劑D.活性氧化合價升高C1234567則其電離常數(shù)K=________(用含α的計算式表示,忽略水的電離)。12345676.(2023·杭州學軍中學高三模擬)三氯氧磷(POCl3)是一種化工原料,可用于制取有機磷農(nóng)藥、長效磺胺藥物等,還可用作染料中間體、有機合成的氯化劑和催化劑、阻燃劑等。利用O2和PCl3為原料可制備三氯氧磷,其制備裝置如圖所示(夾持裝置略去):1234567已知PCl3和POCl3的性質(zhì)如表: 熔點/℃ 沸點/℃ 其他物理或化學性質(zhì)PCl3 -112.0 76.0 PCl3和POCl3互溶,均為無色液體,遇水均劇烈水解,發(fā)生復分解反應生成磷的含氧酸和HClPOCl3 1.25 106.0回答下列問題:(1)儀器乙的名稱是___________,進水口為__(填“a”或“b”)。(2)裝置B中長頸漏斗的作用是________________________________________________________________。(3)干燥管中堿石灰的作用是_________________________________________。(4)裝置C中發(fā)生反應的化學方程式:_________________________,用溫度計控制溫度在60~65 ℃,溫度不宜過高也不宜過低的原因是_________________________________________________。1234567球形冷凝管a平衡氣壓(或與大氣相通,保持裝置壓強恒定或防止裝置內(nèi)壓強過大)防止空氣中的水蒸氣進入裝置C導致產(chǎn)物水解溫度低,反應速率慢,溫度高,原料易揮發(fā),利用率低(5)通過佛爾哈德法可以測定三氯氧磷產(chǎn)品中Cl元素含量,實驗步驟如下:Ⅰ.取a g產(chǎn)品于錐形瓶中,加入足量NaOH溶液待完全水解后加稀硝酸至溶液呈酸性。Ⅱ.向錐形瓶中加入0.100 0 mol·L-1AgNO3溶液20.00 mL,使Cl-完全沉淀。Ⅲ.向其中加入2 mL硝基苯,用力搖動,使沉淀表面被有機物覆蓋。Ⅳ.加入指示劑,用c mol·L-1NH4SCN溶液滴定過量Ag+至終點,記錄所用體積為V mL。已知:Ksp(AgCl)=1.77×10-10,Ksp(AgSCN)=1.03×10-12。1234567①滴定選用的指示劑是___(填字母)。a.FeCl2 b.NH4Fe(SO4)2c.淀粉 d.甲基橙②實驗過程中加入硝基苯的目的是________________________________________________。③所測Cl元素含量為___________________________(列出表達式)。1234567b使生成的沉淀被硝基苯覆蓋,防止AgCl轉(zhuǎn)化為AgSCN用c mol·L-1NH4SCN溶液滴定過量的銀離子至終點,當?shù)味ㄟ_到終點時,NH4SCN稍過量一點,加入NH4Fe(SO4)2作指示劑,鐵離子與硫氰酸根離子反應使溶液變紅,故選b;加入硝基苯可將生成的氯化銀沉淀與溶液隔1234567開,如果不加硝基苯,根據(jù)Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN),可知在水溶液中部分氯化銀可以轉(zhuǎn)化為AgSCN,使得實驗中生成的AgSCN偏多,測定結(jié)果將偏小;n(Cl)=0.100 0 mol·L-1×20.00×10-3 L-cV×10-3 mol=(2.0-cV)×10-3 mol,則m(Cl)=35.5×(2.0-cV)×10-3 g,所測Cl元素含量為 ×100%。7.NaSbF6(六氟銻酸鈉)是光化學反應的催化劑。我國科學家開發(fā)一種以銻礦(主要含Sb2O3、Sb2S3,還含少量Sb2O5、Fe2O3、CuO等)為原料制備NaSbF6的工藝流程如圖所示。已知:①Sb的氧化物及氫氧化物的性質(zhì)與Al的類似,Sb2S3溶于NaOH濃溶液;②NaSbO3·3H2O難溶于水,NaSbF6易溶于水;③常溫下,Ksp(CuS)=6.0×10-36。回答下列問題:(1)NaSbF6的組成元素中第一電離能最大的是___(填元素符號)。F1234567(2)“堿浸”前,先將銻礦粉碎過篩的目的是_______________________。(3)“除雜”時生成CuS的化學方程式為_____________________________,“除雜”結(jié)束后溶液中c(S2-)=1×10-6mol·L-1,此時溶液中c(Cu2+)=_________mol·L-1。1234567增大固體和液體接觸面積Na2S+CuSO4===CuS↓+Na2SO46.0×10-30銻礦(主要含Sb2O3、Sb2S3,還含有少量Sb2O5、Fe2O3、CuO等)加NaOH濃溶液、Na2S2O3溶液進行堿浸、還原,過濾除去不溶的Fe2O3、CuO,Sb2O3、Sb2S3與NaOH溶液反應最終轉(zhuǎn)化為NaSbO2、1234567Na2S,Sb2O5、NaOH溶液與Na2S2O3溶液反應生成NaSbO2、Na2SO4;含NaSbO2、Na2S的溶液加硫酸銅將硫離子轉(zhuǎn)化為CuS,將過量的氫氧根離子轉(zhuǎn)化為氫氧化銅除去,得到主要溶質(zhì)為NaSbO2的溶液,NaSbO2溶液加過氧化氫、濃NaOH轉(zhuǎn)化得到NaSbO3·3H2O,再用HF進行氟化得到NaSbF6。“除雜”時Na2S和CuSO4反應生成CuS沉淀,化學方程式為Na2S+CuSO4=== CuS↓+Na2SO4,“除雜”結(jié)束后溶液中c(S2-)=1×10-6mol·L-1,此時溶液中c(Cu2+)= mol·L-1=6.0×10-30mol·L-1。1234567(4)“轉(zhuǎn)化”中H2O2與NaSbO2溶液發(fā)生反應,該反應中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_______;分離出NaSbO3·3H2O的操作是______(填名稱);“轉(zhuǎn)化”時適當加熱可提高反應速率,但是溫度過高,轉(zhuǎn)化效率降低,其主要原因是__________________________________________。(5)“氟化”中加入氫氟酸,“氟化”不能使用陶瓷容器,其主要原因是_________________________________________。12345671∶1過濾溫度過高,雙氧水分解加快,反應物濃度降低要成分是硅酸鹽,HF與硅酸鹽反應陶瓷的主返回1.菜譜中記載:河蝦不宜與西紅柿同食。主要原因是河蝦中含有+5價砷,西紅柿中含有比較多的維生素C,兩者同食時會生成有毒的+3價砷。下列說法正確的是( )A.在該反應中維生素C作氧化劑B.由上述信息可推知砒霜(As2O3)有毒C.因為河蝦中含有砷元素,所以不能食用D.上述反應中河蝦中的+5價砷被氧化2.碲(Te)廣泛用于彩色玻璃和陶瓷。工業(yè)上用精煉銅的陽極泥(含有質(zhì)量分數(shù)為8%的TeO2、少量Ag、Au)為原料制備單質(zhì)碲的一種工藝流程如下(已知TeO2微溶于水,易溶于強酸和強堿),下列有關說法不正確的是( )A.將陽極泥研磨、反應適當加熱都有利于提高“堿浸”的速率和效率B.“堿浸”時發(fā)生主要反應的離子方程式為TeO2+2OH-===TeO+H2OC.“沉碲”時為使碲元素沉淀充分,應加入過量的硫酸D.若提取過程碲元素的回收率為90%,則處理1 kg這種陽極泥最少需通入標準狀況下SO2 20.16 L3.純磷酸可通過市售85%磷酸溶液減壓蒸餾除水、結(jié)晶除雜得到。制備純磷酸的實驗裝置如圖所示(夾持裝置略)。已知:純磷酸熔點為42 ℃,磷酸純化過程需要嚴格控制溫度和水分,溫度低于21 ℃易形成雜質(zhì)2H3PO4·H2O(熔點為30 ℃),高于100 ℃則發(fā)生分子間脫水生成焦磷酸等。下列說法錯誤的是( )A.裝置m不能用球形冷凝管代替B.實驗選用水浴加熱的目的包括使溶液受熱均勻C.磷酸過濾時需要控制溫度低于20 ℃D.磷酸中少量的水極難除去的原因是磷酸與水形成分子間氫鍵4.一種處理強酸性高濃度砷(AsO)、Cu2+廢液并回收As2O3和海綿銅等的工藝流程如圖:下列說法正確的是( )A.試劑X可以是FeOB.加入NaHSO3發(fā)生反應后溶液的酸性增強C.加入H2O2的主要目的是將過量NaHSO3氧化成Na2SO4D.達標廢液中含有的溶質(zhì)主要為Na2SO45.硒是人體必需微量元素之一,含硒化合物在材料和藥物領域具有重要應用。粗硒經(jīng)過下列流程可獲得亞硒酸鈉(Na2SeO3)。請回答下列問題:(1)硒與硫是同主族的相鄰元素,Na2SeO3中硒的化合價為______,硒元素在周期表中的位置為________________。(2)已知在氧化器中粗硒轉(zhuǎn)化為SeO2,則攪拌槽中發(fā)生主要反應的離子方程式為______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)由濾液獲取Na2SeO3·5H2O晶體的操作為__________________、過濾、洗滌。Na2SeO3·5H2O脫水制取Na2SeO3時,須在真空箱中進行,原因是__________________________________________________________________________________________________________________。(4)吸入人體內(nèi)的O2有2%轉(zhuǎn)化為氧化性極強的“活性氧(O)”,它能加速人體衰老,被稱為“生命殺手”。服用亞硒酸鈉(Na2SeO3)能消除人體內(nèi)的活性氧(O)。由此判斷下列說法正確的是________(填字母)。A.活性氧發(fā)生氧化反應B.Na2SeO3具有氧化性C.Na2SeO3在反應中作還原劑D.活性氧化合價升高(5)硒酸(H2SeO4)是中強酸,水溶液中的電離方程式為H2SeO4===H++HSeO,HSeO??H++SeO。25 ℃時,1 mol·L-1的H2SeO4溶液中,HSeO的電離度為α,則其電離常數(shù)K=__________(用含α的計算式表示,忽略水的電離)。6.(2023·杭州學軍中學高三模擬)三氯氧磷(POCl3)是一種化工原料,可用于制取有機磷農(nóng)藥、長效磺胺藥物等,還可用作染料中間體、有機合成的氯化劑和催化劑、阻燃劑等。利用O2和PCl3為原料可制備三氯氧磷,其制備裝置如圖所示(夾持裝置略去):已知PCl3和POCl3的性質(zhì)如表:熔點/℃ 沸點/℃ 其他物理或化學性質(zhì)PCl3 -112.0 76.0 PCl3和POCl3互溶,均為無色液體,遇水均劇烈水解,發(fā)生復分解反應生成磷的含氧酸和HClPOCl3 1.25 106.0回答下列問題:(1)儀器乙的名稱是______________,進水口為________(填“a”或“b”)。(2)裝置B中長頸漏斗的作用是____________________________________________________。(3)干燥管中堿石灰的作用是______________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)裝置C中發(fā)生反應的化學方程式:____________________________________________,用溫度計控制溫度在60~65 ℃,溫度不宜過高也不宜過低的原因是____________________________________________________________________________________________________。(5)通過佛爾哈德法可以測定三氯氧磷產(chǎn)品中Cl元素含量,實驗步驟如下:Ⅰ.取a g產(chǎn)品于錐形瓶中,加入足量NaOH溶液待完全水解后加稀硝酸至溶液呈酸性。Ⅱ.向錐形瓶中加入0.100 0 mol·L-1AgNO3溶液20.00 mL,使Cl-完全沉淀。Ⅲ.向其中加入2 mL硝基苯,用力搖動,使沉淀表面被有機物覆蓋。Ⅳ.加入指示劑,用c mol·L-1NH4SCN溶液滴定過量Ag+至終點,記錄所用體積為V mL。已知:Ksp(AgCl)=1.77×10-10,Ksp(AgSCN)=1.03×10-12。①滴定選用的指示劑是____________(填字母)。a.FeCl2 b.NH4Fe(SO4)2c.淀粉 d.甲基橙②實驗過程中加入硝基苯的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________。③所測Cl元素含量為_____________________________________________________(列出表達式)。7.NaSbF6(六氟銻酸鈉)是光化學反應的催化劑。我國科學家開發(fā)一種以銻礦(主要含Sb2O3、Sb2S3,還含少量Sb2O5、Fe2O3、CuO等)為原料制備NaSbF6的工藝流程如圖所示。已知:①Sb的氧化物及氫氧化物的性質(zhì)與Al的類似,Sb2S3溶于NaOH濃溶液;②NaSbO3·3H2O難溶于水,NaSbF6易溶于水;③常溫下,Ksp(CuS)=6.0×10-36。回答下列問題:(1)NaSbF6的組成元素中第一電離能最大的是______(填元素符號)。(2)“堿浸”前,先將銻礦粉碎過篩的目的是____________________________________。(3)“除雜”時生成CuS的化學方程式為___________________________________________________________________________________________________________________________,“除雜”結(jié)束后溶液中c(S2-)=1×10-6mol·L-1,此時溶液中c(Cu2+)=____________mol·L-1。(4)“轉(zhuǎn)化”中H2O2與NaSbO2溶液發(fā)生反應,該反應中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為__________;分離出NaSbO3·3H2O的操作是________(填名稱);“轉(zhuǎn)化”時適當加熱可提高反應速率,但是溫度過高,轉(zhuǎn)化效率降低,其主要原因是____________________________________________________________________________________________________________。(5)“氟化”中加入氫氟酸,“氟化”不能使用陶瓷容器,其主要原因是________________________________________________________________________________________________。1.B 2.C 3.C [直形冷凝管一般用于冷凝收集;球形冷凝管一般用于冷凝回流,裝置m用于產(chǎn)物的冷凝收集,不能用球形冷凝管代替,A正確;水浴加熱可避免直接加熱造成的局部過度劇烈,并能最大限度保證溫度低于100 ℃,避免磷酸分子間脫水生成焦磷酸等,B正確;過濾時應控制溫度為30~42 ℃,使磷酸以晶體形式存在,而雜質(zhì)2H3PO4·H2O為液態(tài),從而通過過濾除去雜質(zhì),C錯誤;磷酸的結(jié)構(gòu)簡式為,其中的羥基可以與水分子形成氫鍵,從而提高除水難度,D正確。]4.D [置換出海綿銅的試劑X為Fe,故A錯誤;加入亞硫酸氫鈉,反應的離子方程式為AsO+HSO+2H+===SO+HAsO2↓+H2O,反應后溶液的酸性減弱,故B錯誤;加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+,通過調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去,故C錯誤;流程中鈉離子和生成的硫酸根離子沒從體系中分離出去,故達標廢液中含有的溶質(zhì)主要為Na2SO4,故D正確。]5.(1)+4 第四周期第ⅥA族 (2)SeO2+2OH-===SeO+H2O (3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 防止Na2SeO3被空氣中的氧氣氧化 (4)C (5)6.(1)球形冷凝管 a (2)平衡氣壓(或與大氣相通,保持裝置壓強恒定或防止裝置內(nèi)壓強過大) (3)防止空氣中的水蒸氣進入裝置C導致產(chǎn)物水解 (4)2PCl3+O22POCl3 溫度低,反應速率慢,溫度高,原料易揮發(fā),利用率低 (5)①b ②使生成的沉淀被硝基苯覆蓋,防止AgCl轉(zhuǎn)化為AgSCN ③×100%7.(1)F (2)增大固體和液體接觸面積 (3)Na2S+CuSO4===CuS↓+Na2SO4 6.0×10-30 (4)1∶1 過濾 溫度過高,雙氧水分解加快,反應物濃度降低 (5)陶瓷的主要成分是硅酸鹽,HF與硅酸鹽反應解析 銻礦(主要含Sb2O3、Sb2S3,還含有少量Sb2O5、Fe2O3、CuO等)加NaOH濃溶液、Na2S2O3溶液進行堿浸、還原,過濾除去不溶的Fe2O3、CuO,Sb2O3、Sb2S3與NaOH溶液反應最終轉(zhuǎn)化為NaSbO2、Na2S,Sb2O5、NaOH溶液與Na2S2O3溶液反應生成NaSbO2、Na2SO4;含NaSbO2、Na2S的溶液加硫酸銅將硫離子轉(zhuǎn)化為CuS,將過量的氫氧根離子轉(zhuǎn)化為氫氧化銅除去,得到主要溶質(zhì)為NaSbO2的溶液,NaSbO2溶液加過氧化氫、濃NaOH轉(zhuǎn)化得到NaSbO3·3H2O,再用HF進行氟化得到NaSbF6。(3)“除雜”時Na2S和CuSO4反應生成CuS沉淀,化學方程式為Na2S+CuSO4===CuS↓+Na2SO4,“除雜”結(jié)束后溶液中c(S2-)=1×10-6mol·L-1,此時溶液中c(Cu2+)=mol·L-1=6.0×10-30mol·L-1。第29講 非金屬及其化合物拓展創(chuàng)新[復習目標] 1.了解第ⅥA族元素硒、碲的性質(zhì)及應用。2.了解第ⅤA族元素磷、砷的性質(zhì)及應用。考點一 氧族元素——硒、碲1.氧族元素概述(1)主要包括氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po),價層電子排布為ns2np4。(2)硫、硒、碲與大多數(shù)金屬元素形成共價化合物。硒、碲在自然界無單質(zhì)存在,常存在于重金屬硫化物礦中。少量硒對人體新陳代謝起調(diào)節(jié)作用,過量則有毒;有光電性質(zhì),用于電影傳真和制造光電管。2.硒及其化合物的性質(zhì)(1)單質(zhì)硒及其氫化物在空氣中燃燒可得到SeO2。(2)SeO2的氧化性比SO2強,屬于中等強度的氧化劑,可氧化H2S、NH3等,化學方程式分別為SeO2+2H2S===Se+2S+2H2O、3SeO2+4NH3===3Se+2N2+6H2O。(3)亞硒酸可作氧化劑 ,能氧化SO2,反應為H2SeO3+2SO2+H2O===2H2SO4+Se↓,但遇到強氧化劑時表現(xiàn)還原性,可被氧化成硒酸,反應為H2SeO3+Cl2+H2O===H2SeO4+2HCl。3.碲及其化合物的性質(zhì)(1)碲在空氣或純氧中燃燒生成TeO2。(2)TeO2是不揮發(fā)的白色固體,微溶于水,可溶于強酸、強堿,如TeO2+2NaOH===Na2TeO3+H2O。(3)H2TeO3具有氧化性和還原性,如H2TeO3+2SO2+H2O===2H2SO4+Te,H2TeO3+Cl2+H2O===H2TeO4+2HCl。1.硒(34Se)元素及其化合物與人體健康、工業(yè)生產(chǎn)密切相關。某科研小組以陽極泥(主要成分是Se,含有CuSe、Ag2Se等雜質(zhì))為原料,提煉硒的流程如下:請回答下列問題:(1)基態(tài)硒原子的價層電子排布式為________,與硒同主族相鄰元素是________(填元素名稱)。(2)已知濾液A中主要成分是Na2SeO3,可用于治療克山病,則Na2SeO3的化學名稱為________;濾液C中主要成分是Na2Se,則Na2Se的電子式為________。(3)上述流程圖中的括號內(nèi),按操作先后順序依次填寫的內(nèi)容是________、________。(4)寫出高溫下用焦炭還原固體B的化學方程式:_____________________________________。(5)濾液C中析出硒的離子方程式為________________________。答案 (1)4s24p4 硫、碲 (2)亞硒酸鈉 (3)粉碎 過濾 (4)Na2SeO4+4CNa2Se+4CO↑ (5)2Se2-+O2+2CO2===2Se↓+2CO(或2Se2-+O2+4CO2+2H2O===2Se↓+4HCO)2.(2023·長沙一中高三段考)碲及其化合物具有許多優(yōu)良性能,被廣泛用于冶金、化工、醫(yī)藥衛(wèi)生等工業(yè)領域。工業(yè)上用銅陽極泥(主要成分除含Cu2Te、TeO2外,還有少量Ag和Au)經(jīng)如下工藝流程得到粗碲。已知:TeO2是兩性氧化物,TeOSO4為正鹽。(1)已知此工藝中“加壓硫酸浸出”過程中會發(fā)生以下化學反應:Cu2Te+2O2===2CuO+TeO2;TeO2+H2SO4===TeOSO4+H2O。“含碲浸出液”的溶質(zhì)成分除了TeOSO4外,主要是__________(填化學式)。(2)操作Ⅰ的分離方法是__________________;從浸出渣中分離出Au的方法是____________________________________________________________________________________________。(3)“電解沉積除銅”目的是除去溶液中的Cu2+,電解初級階段陰極的主要電極反應是______________。(4)向“含碲硫酸銅母液”中通入SO2并加入NaCl反應一段時間后,Te(Ⅳ)濃度從6.72 g·L-1下降到0.10 g·L-1,在一定條件下,碲沉淀率與還原時間、溫度的變化曲線分別如圖1、圖2所示:①由圖可知,最適宜的溫度和還原時間分別為________________。②圖2中80 ℃后,升高溫度,碲沉淀率幾乎不再升高,甚至有下降趨勢。可能的原因是________________。③生成粗碲的離子方程式:________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)CuSO4 (2)過濾 加稀硝酸充分反應,過濾、洗滌、干燥 (3)Cu2++2e-===Cu (4)①80 ℃,2.0 h ②SO2的溶解度隨著溫度的升高而降低,SO2濃度降低,粗碲的產(chǎn)率會降低 ③TeO2++2SO2+3H2O===Te↓+2SO+6H+考點二 氮族元素——磷、砷1.氮族元素概述(1)主要包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)。(2)主要化合價:-3、0、+3、+5(其中N還有+1、+2、+4等價態(tài))。(3)元素性質(zhì)①能形成氫化物RH3,最高價氧化物對應的水化物為HRO3或H3RO4。②隨核電荷數(shù)增大,非金屬性逐漸減弱,金屬性逐漸增強。砷雖是非金屬,卻已表現(xiàn)出某些金屬性,而銻、鉍明顯表現(xiàn)出金屬性。(4)化合物的性質(zhì)①NH3、PH3、AsH3穩(wěn)定性依次減弱,還原性依次增強。②酸性:H3BiO42.磷及其化合物(1)磷的常見同素異形體常見的同素異形體有兩種:①白磷(分子晶體,分子式為P4),在空氣中容易自燃,易溶于CS2;②紅磷。(2)磷的化學性質(zhì)①在空氣中燃燒:4P+5O22P2O5(產(chǎn)生大量白煙)。②P2O5是酸性氧化物,P2O5+3H2O2H3PO4。P2O5常用作干燥劑,H3PO4是穩(wěn)定的非氧化性酸,具有酸的通性。偏磷酸(HPO3)不穩(wěn)定,易水解為H3PO4。③在氯氣中燃燒:2P+3Cl22PCl3(液態(tài));PCl3+Cl2??PCl5(固態(tài))。現(xiàn)象:產(chǎn)生大量的白色煙霧。(3)磷的氫化物(PH3)磷的氫化物PH3(磷化氫)又稱為膦,膦分子與氨分子的結(jié)構(gòu)相似,也呈三角錐形。膦是一種較強的還原劑,穩(wěn)定性較差,在水中的溶解度很小。(4)磷的含氧酸含氧酸能電離的氫離子通常是羥基上的氫。磷的含氧酸如下表:名稱 磷酸 亞磷酸 偏磷酸 次磷酸 多磷酸化學式 H3PO4 H3PO3 HPO3 H3PO2 Hn+2PnO3n+1結(jié)構(gòu)酸性 三元中強酸 二元弱酸 一元弱酸 一元弱酸 -聚酸結(jié)構(gòu)式的推導nH3PO4―→Hn+2PnO3n+1+(n-1)H2O(類似有機的縮聚反應)。3.砷及其化合物(1)砷的常見同素異形體單質(zhì)以灰砷、黑砷和黃砷三種同素異形體的形式存在。(2)砷的氫化物(AsH3)砷與氫氣結(jié)合生成有劇毒的砷化氫(AsH3),砷化氫相當不穩(wěn)定,加熱時分解為單質(zhì)砷,砷化氫還是一種很強的還原劑。(3)砷的氧化物砷有兩種氧化物,三氧化二砷(As2O3)和五氧化二砷(As2O5)。三氧化二砷,俗稱砒霜,有劇毒,無臭無味,外觀為白色霜狀粉末,故稱砒霜。(4)砷的含氧酸①亞砷酸為三元弱酸,其結(jié)構(gòu)式為,具有較強的還原性。②砷酸為三元弱酸,其結(jié)構(gòu)式為,砷酸具有弱氧化性,可與I-發(fā)生氧化還原反應:H3AsO4+2KI+H2SO4===H3AsO3+K2SO4+H2O+I2。1.磷元素有白磷、紅磷、黑磷等常見的單質(zhì),其中黑磷晶體是一種比石墨烯更優(yōu)秀的新型材料,其晶體有與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu),如圖所示。下列有關說法錯誤的是( )A.黑磷中磷原子采取sp2雜化B.白磷、紅磷、黑磷互為同素異形體C.黑磷能導電,黑磷屬于混合型晶體D.白磷是非極性分子,白磷難溶于水、易溶于CS2答案 A解析 由圖可知,黑磷中磷原子形成3個共價鍵,且存在1個孤電子對,采取sp3雜化,A錯誤;同素異形體是同種元素組成的不同單質(zhì),白磷、紅磷、黑磷互為同素異形體,B正確;黑磷晶體有與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu),能導電,屬于混合型晶體,C正確;白磷分子為四面體結(jié)構(gòu),是非極性分子,根據(jù)相似相溶原理可知,白磷難溶于水、易溶于CS2,D正確。2.次磷酸(H3PO2)是一種精細磷化工產(chǎn)品,有強還原性,可冶煉金屬。已知:①2P4+3Ba(OH)2+6H2O===3Ba(H2PO2)2+2PH3↑,②H3PO2+NaOH(足量)===NaH2PO2+H2O。下列推斷錯誤的是( )A.NaH2PO2是正鹽B.H3PO2具有強還原性,可使重金屬離子變?yōu)榻饘賳钨|(zhì)C.H3PO2電離方程式:H3PO2??H++H2POD.每消耗2 mol P4,反應①中轉(zhuǎn)移12 mol電子答案 D解析 根據(jù)反應②可知H3PO2與足量NaOH反應生成NaH2PO2,故NaH2PO2為正鹽,A正確;根據(jù)反應①可知,每消耗2 mol P4,生成2 mol PH3,轉(zhuǎn)移6 mol電子,D錯誤。3.[2019·全國卷Ⅲ,35(5)]NH4H2PO4和LiFePO4屬于簡單磷酸鹽,而直鏈的多磷酸鹽則是一種復雜磷酸鹽,如:焦磷酸鈉、三磷酸鈉等。焦磷酸根離子、三磷酸根離子如圖所示:這類磷酸根離子的化學式可用通式表示為____________________________________________(用n代表P原子數(shù))。答案 (PnO3n+1)(n+2)-解析 由三磷酸根離子的結(jié)構(gòu)可知,中間P原子連接的4個O原子中,2個O原子完全屬于該P原子,另外2個O原子分別屬于另外2個P原子,故屬于該P原子的O原子數(shù)為2+2×=3,屬于左、右兩邊的2個P原子的O原子數(shù)為3×2+×2=7,故若這類磷酸根離子中含n個P原子,則O原子個數(shù)為3n+1,又O元素的化合價為-2,P元素的化合價為+5,故該離子所帶電荷為-2×(3n+1)+5n=-n-2,這類磷酸根離子的化學式可用通式表示為(PnO3n+1)(n+2)-。4.(1)中國自古有“信口雌黃”“雄黃入藥”之說。雄黃(As4S4)和雌黃(As2S3)都是自然界中常見的砷化物,早期都曾用作繪畫顏料,因都有抗病毒療效也用來入藥。一定條件下,雌黃和雄黃的轉(zhuǎn)化關系如圖所示。①砷元素有+2、+3、+5等常見價態(tài)。雌黃和雄黃中S元素的價態(tài)相同,其價態(tài)是________。Ⅰ 中發(fā)生的離子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________。②Ⅱ 中,雄黃在空氣中加熱至300 ℃會產(chǎn)生兩種物質(zhì),若4.28 g As4S4反應轉(zhuǎn)移0.28 mol e-,則a為__________________(填化學式),砒霜(As2O3)可用雙氧水將其氧化成H3AsO4而除去,該反應的化學方程式為___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)AsH3是一種很強的還原劑,室溫下,0.4 mol AsH3氣體在空氣中自燃,氧化產(chǎn)物為As2O3固體,放出b kJ熱量,AsH3自燃的熱化學方程式是____________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)①-2 4H++2Sn2++2As2S3===2H2S↑+2Sn4++As4S4②SO2 As2O3+2H2O2+H2O===2H3AsO4(2)2AsH3(g)+3O2(g)===As2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-5b kJ·mol-1解析 (1)②若4.28 g(即0.01 mol)As4S4反應轉(zhuǎn)移0.28 mol e-,則1 mol雄黃失去28 mol電子,其中As元素失去4 mol電子,所以1 mol S元素失去6 mol電子,其化合價從-2價升高到+4價,則a為SO2。課時精練1.菜譜中記載:河蝦不宜與西紅柿同食。主要原因是河蝦中含有+5價砷,西紅柿中含有比較多的維生素C,兩者同食時會生成有毒的+3價砷。下列說法正確的是( )A.在該反應中維生素C作氧化劑B.由上述信息可推知砒霜(As2O3)有毒C.因為河蝦中含有砷元素,所以不能食用D.上述反應中河蝦中的+5價砷被氧化答案 B解析 該反應中+5價As被還原為+3價,說明維生素C具有還原性,作還原劑,A、D錯誤;砒霜(As2O3)中As元素為+3價,所以有毒,B正確;+5價砷無毒,所以河蝦可以食用,C錯誤。2.碲(Te)廣泛用于彩色玻璃和陶瓷。工業(yè)上用精煉銅的陽極泥(含有質(zhì)量分數(shù)為8%的TeO2、少量Ag、Au)為原料制備單質(zhì)碲的一種工藝流程如下(已知TeO2微溶于水,易溶于強酸和強堿),下列有關說法不正確的是( )A.將陽極泥研磨、反應適當加熱都有利于提高“堿浸”的速率和效率B.“堿浸”時發(fā)生主要反應的離子方程式為TeO2+2OH-===TeO+H2OC.“沉碲”時為使碲元素沉淀充分,應加入過量的硫酸D.若提取過程碲元素的回收率為90%,則處理1 kg這種陽極泥最少需通入標準狀況下SO2 20.16 L答案 C解析 由已知信息可知,TeO2微溶于水,易溶于強酸和強堿,與氫氧化鈉反應生成TeO的離子方程式為TeO2+2OH-===TeO+H2O,故B正確;在沉碲的過程中,硫酸若過量,可能導致TeO2的溶解,造成產(chǎn)品的損失,故C錯誤;1 kg陽極泥中含有TeO2的質(zhì)量為1 000 g×8%=80 g,碲元素的回收率為90%,則有80 g×90%=72 g的TeO2被還原,根據(jù)關系式:TeO2~2SO2,V(SO2)=×2×22.4 L ·mol-1=20.16 L,故D正確。3.純磷酸可通過市售85%磷酸溶液減壓蒸餾除水、結(jié)晶除雜得到。制備純磷酸的實驗裝置如圖所示(夾持裝置略)。已知:純磷酸熔點為42 ℃,磷酸純化過程需要嚴格控制溫度和水分,溫度低于21 ℃易形成雜質(zhì)2H3PO4·H2O(熔點為30 ℃),高于100 ℃則發(fā)生分子間脫水生成焦磷酸等。下列說法錯誤的是( )A.裝置m不能用球形冷凝管代替B.實驗選用水浴加熱的目的包括使溶液受熱均勻C.磷酸過濾時需要控制溫度低于20 ℃D.磷酸中少量的水極難除去的原因是磷酸與水形成分子間氫鍵答案 C解析 直形冷凝管一般用于冷凝收集;球形冷凝管一般用于冷凝回流,裝置m用于產(chǎn)物的冷凝收集,不能用球形冷凝管代替,A正確;水浴加熱可避免直接加熱造成的局部過度劇烈,并能最大限度保證溫度低于100 ℃,避免磷酸分子間脫水生成焦磷酸等,B正確;過濾時應控制溫度為30~42 ℃,使磷酸以晶體形式存在,而雜質(zhì)2H3PO4·H2O為液態(tài),從而通過過濾除去雜質(zhì),C錯誤;磷酸的結(jié)構(gòu)簡式為,其中的羥基可以與水分子形成氫鍵,從而提高除水難度,D正確。4.一種處理強酸性高濃度砷(AsO)、Cu2+廢液并回收As2O3和海綿銅等的工藝流程如圖:下列說法正確的是( )A.試劑X可以是FeOB.加入NaHSO3發(fā)生反應后溶液的酸性增強C.加入H2O2的主要目的是將過量NaHSO3氧化成Na2SO4D.達標廢液中含有的溶質(zhì)主要為Na2SO4答案 D解析 置換出海綿銅的試劑X為Fe,故A錯誤;加入亞硫酸氫鈉,反應的離子方程式為AsO+HSO+2H+===SO+HAsO2↓+H2O,反應后溶液的酸性減弱,故B錯誤;加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+,通過調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去,故C錯誤;流程中鈉離子和生成的硫酸根離子沒從體系中分離出去,故達標廢液中含有的溶質(zhì)主要為Na2SO4,故D正確。5.硒是人體必需微量元素之一,含硒化合物在材料和藥物領域具有重要應用。粗硒經(jīng)過下列流程可獲得亞硒酸鈉(Na2SeO3)。請回答下列問題:(1)硒與硫是同主族的相鄰元素,Na2SeO3中硒的化合價為______,硒元素在周期表中的位置為______。(2)已知在氧化器中粗硒轉(zhuǎn)化為SeO2,則攪拌槽中發(fā)生主要反應的離子方程式為__________________________________________________________________________________________。(3)由濾液獲取Na2SeO3·5H2O晶體的操作為______、過濾、洗滌。Na2SeO3·5H2O脫水制取Na2SeO3時,須在真空箱中進行,原因是___________________________________________________________________________________________________________________________。(4)吸入人體內(nèi)的O2有2%轉(zhuǎn)化為氧化性極強的“活性氧(O)”,它能加速人體衰老,被稱為“生命殺手”。服用亞硒酸鈉(Na2SeO3)能消除人體內(nèi)的活性氧(O)。由此判斷下列說法正確的是________(填字母)。A.活性氧發(fā)生氧化反應B.Na2SeO3具有氧化性C.Na2SeO3在反應中作還原劑D.活性氧化合價升高(5)硒酸(H2SeO4)是中強酸,水溶液中的電離方程式為H2SeO4===H++HSeO,HSeO??H++SeO。25 ℃時,1 mol·L-1的H2SeO4溶液中,HSeO的電離度為α,則其電離常數(shù)K=__________(用含α的計算式表示,忽略水的電離)。答案 (1)+4 第四周期第ⅥA族 (2)SeO2+2OH-===SeO+H2O (3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 防止Na2SeO3被空氣中的氧氣氧化 (4)C (5)解析 (3)由Na2SeO3溶液得到Na2SeO3·5H2O晶體,操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌;Na2SeO3·5H2O中硒的化合價為+4價,具有還原性,因此Na2SeO3·5H2O脫水制取Na2SeO3時在真空箱中進行,可以防止被空氣中的O2氧化。(4)因為“活性氧”氧化性極強,作氧化劑,發(fā)生還原反應,化合價降低,A、D錯誤;Na2SeO3能消除人體內(nèi)的活性氧(O),Na2SeO3作還原劑,具有還原性,B錯誤,C正確。(5)H2SeO4的第一步電離完全電離,第二步不完全電離,1 mol·L-1的H2SeO4溶液中,HSeO的電離度為α,則平衡時c(HSeO)=1-α,c(H+)=1+α,c(SeO)=α,所以平衡常數(shù)K==。6.(2023·杭州學軍中學高三模擬)三氯氧磷(POCl3)是一種化工原料,可用于制取有機磷農(nóng)藥、長效磺胺藥物等,還可用作染料中間體、有機合成的氯化劑和催化劑、阻燃劑等。利用O2和PCl3為原料可制備三氯氧磷,其制備裝置如圖所示(夾持裝置略去):已知PCl3和POCl3的性質(zhì)如表:熔點/℃ 沸點/℃ 其他物理或化學性質(zhì)PCl3 -112.0 76.0 PCl3和POCl3互溶,均為無色液體,遇水均劇烈水解,發(fā)生復分解反應生成磷的含氧酸和HClPOCl3 1.25 106.0回答下列問題:(1)儀器乙的名稱是____________,進水口為____________(填“a”或“b”)。(2)裝置B中長頸漏斗的作用是____________。(3)干燥管中堿石灰的作用是________________________。(4)裝置C中發(fā)生反應的化學方程式:________________________,用溫度計控制溫度在60~65 ℃,溫度不宜過高也不宜過低的原因是________________________。(5)通過佛爾哈德法可以測定三氯氧磷產(chǎn)品中Cl元素含量,實驗步驟如下:Ⅰ.取a g產(chǎn)品于錐形瓶中,加入足量NaOH溶液待完全水解后加稀硝酸至溶液呈酸性。Ⅱ.向錐形瓶中加入0.100 0 mol·L-1AgNO3溶液20.00 mL,使Cl-完全沉淀。Ⅲ.向其中加入2 mL硝基苯,用力搖動,使沉淀表面被有機物覆蓋。Ⅳ.加入指示劑,用c mol·L-1NH4SCN溶液滴定過量Ag+至終點,記錄所用體積為V mL。已知:Ksp(AgCl)=1.77×10-10,Ksp(AgSCN)=1.03×10-12。①滴定選用的指示劑是____________(填字母)。a.FeCl2 b.NH4Fe(SO4)2c.淀粉 d.甲基橙②實驗過程中加入硝基苯的目的是________________________。③所測Cl元素含量為____________________________________(列出表達式)。答案 (1)球形冷凝管 a (2)平衡氣壓(或與大氣相通,保持裝置壓強恒定或防止裝置內(nèi)壓強過大) (3)防止空氣中的水蒸氣進入裝置C導致產(chǎn)物水解 (4)2PCl3+O22POCl3 溫度低,反應速率慢,溫度高,原料易揮發(fā),利用率低 (5)①b ②使生成的沉淀被硝基苯覆蓋,防止AgCl轉(zhuǎn)化為AgSCN ③×100%解析 (5)用c mol·L-1NH4SCN溶液滴定過量的銀離子至終點,當?shù)味ㄟ_到終點時,NH4SCN稍過量一點,加入NH4Fe(SO4)2作指示劑,鐵離子與硫氰酸根離子反應使溶液變紅,故選b;加入硝基苯可將生成的氯化銀沉淀與溶液隔開,如果不加硝基苯,根據(jù)Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN),可知在水溶液中部分氯化銀可以轉(zhuǎn)化為AgSCN,使得實驗中生成的AgSCN偏多,測定結(jié)果將偏小;n(Cl)=0.100 0 mol·L-1×20.00×10-3 L-cV×10-3 mol=(2.0-cV)×10-3 mol,則m(Cl)=35.5×(2.0-cV)×10-3 g,所測Cl元素含量為×100%。7.NaSbF6(六氟銻酸鈉)是光化學反應的催化劑。我國科學家開發(fā)一種以銻礦(主要含Sb2O3、Sb2S3,還含少量Sb2O5、Fe2O3、CuO等)為原料制備NaSbF6的工藝流程如圖所示。已知:①Sb的氧化物及氫氧化物的性質(zhì)與Al的類似,Sb2S3溶于NaOH濃溶液;②NaSbO3·3H2O難溶于水,NaSbF6易溶于水;③常溫下,Ksp(CuS)=6.0×10-36。回答下列問題:(1)NaSbF6的組成元素中第一電離能最大的是______(填元素符號)。(2)“堿浸”前,先將銻礦粉碎過篩的目的是____________________。(3)“除雜”時生成CuS的化學方程式為____________________________,“除雜”結(jié)束后溶液中c(S2-)=1×10-6mol·L-1,此時溶液中c(Cu2+)=______mol·L-1。(4)“轉(zhuǎn)化”中H2O2與NaSbO2溶液發(fā)生反應,該反應中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為__________________;分離出NaSbO3·3H2O的操作是______________(填名稱);“轉(zhuǎn)化”時適當加熱可提高反應速率,但是溫度過高,轉(zhuǎn)化效率降低,其主要原因是_________________。(5)“氟化”中加入氫氟酸,“氟化”不能使用陶瓷容器,其主要原因是________________。答案 (1)F (2)增大固體和液體接觸面積 (3)Na2S+CuSO4===CuS↓+Na2SO4 6.0×10-30 (4)1∶1 過濾 溫度過高,雙氧水分解加快,反應物濃度降低 (5)陶瓷的主要成分是硅酸鹽,HF與硅酸鹽反應解析 銻礦(主要含Sb2O3、Sb2S3,還含有少量Sb2O5、Fe2O3、CuO等)加NaOH濃溶液、Na2S2O3溶液進行堿浸、還原,過濾除去不溶的Fe2O3、CuO,Sb2O3、Sb2S3與NaOH溶液反應最終轉(zhuǎn)化為NaSbO2、Na2S,Sb2O5、NaOH溶液與Na2S2O3溶液反應生成NaSbO2、Na2SO4;含NaSbO2、Na2S的溶液加硫酸銅將硫離子轉(zhuǎn)化為CuS,將過量的氫氧根離子轉(zhuǎn)化為氫氧化銅除去,得到主要溶質(zhì)為NaSbO2的溶液,NaSbO2溶液加過氧化氫、濃NaOH轉(zhuǎn)化得到NaSbO3·3H2O,再用HF進行氟化得到NaSbF6。(3)“除雜”時Na2S和CuSO4反應生成CuS沉淀,化學方程式為Na2S+CuSO4===CuS↓+Na2SO4,“除雜”結(jié)束后溶液中c(S2-)=1×10-6mol·L-1,此時溶液中c(Cu2+)=mol·L-1=6.0×10-30mol·L-1。第29講 非金屬及其化合物拓展創(chuàng)新[復習目標] 1.了解第ⅥA族元素硒、碲的性質(zhì)及應用。2.了解第ⅤA族元素磷、砷的性質(zhì)及應用。考點一 氧族元素——硒、碲1.氧族元素概述(1)主要包括氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po),價層電子排布為ns2np4。(2)硫、硒、碲與大多數(shù)金屬元素形成共價化合物。硒、碲在自然界無單質(zhì)存在,常存在于重金屬硫化物礦中。少量硒對人體新陳代謝起調(diào)節(jié)作用,過量則有毒;有光電性質(zhì),用于電影傳真和制造光電管。2.硒及其化合物的性質(zhì)(1)單質(zhì)硒及其氫化物在空氣中燃燒可得到SeO2。(2)SeO2的氧化性比SO2強,屬于中等強度的氧化劑,可氧化H2S、NH3等,化學方程式分別為SeO2+2H2S===Se+2S+2H2O、3SeO2+4NH3===3Se+2N2+6H2O。(3)亞硒酸可作氧化劑 ,能氧化SO2,反應為H2SeO3+2SO2+H2O===2H2SO4+Se↓,但遇到強氧化劑時表現(xiàn)還原性,可被氧化成硒酸,反應為H2SeO3+Cl2+H2O===H2SeO4+2HCl。3.碲及其化合物的性質(zhì)(1)碲在空氣或純氧中燃燒生成TeO2。(2)TeO2是不揮發(fā)的白色固體,微溶于水,可溶于強酸、強堿,如TeO2+2NaOH===Na2TeO3+H2O。(3)H2TeO3具有氧化性和還原性,如H2TeO3+2SO2+H2O===2H2SO4+Te,H2TeO3+Cl2+H2O===H2TeO4+2HCl。1.硒(34Se)元素及其化合物與人體健康、工業(yè)生產(chǎn)密切相關。某科研小組以陽極泥(主要成分是Se,含有CuSe、Ag2Se等雜質(zhì))為原料,提煉硒的流程如下:請回答下列問題:(1)基態(tài)硒原子的價層電子排布式為________,與硒同主族相鄰元素是____________(填元素名稱)。(2)已知濾液A中主要成分是Na2SeO3,可用于治療克山病,則Na2SeO3的化學名稱為____________;濾液C中主要成分是Na2Se,則Na2Se的電子式為________________。(3)上述流程圖中的括號內(nèi),按操作先后順序依次填寫的內(nèi)容是________、________。(4)寫出高溫下用焦炭還原固體B的化學方程式:____________________________________。(5)濾液C中析出硒的離子方程式為_______________________________________________________________________________________________________________________________。2.(2023·長沙一中高三段考)碲及其化合物具有許多優(yōu)良性能,被廣泛用于冶金、化工、醫(yī)藥衛(wèi)生等工業(yè)領域。工業(yè)上用銅陽極泥(主要成分除含Cu2Te、TeO2外,還有少量Ag和Au)經(jīng)如下工藝流程得到粗碲。已知:TeO2是兩性氧化物,TeOSO4為正鹽。(1)已知此工藝中“加壓硫酸浸出”過程中會發(fā)生以下化學反應:Cu2Te+2O2===2CuO+TeO2;TeO2+H2SO4===TeOSO4+H2O。“含碲浸出液”的溶質(zhì)成分除了TeOSO4外,主要是__________(填化學式)。(2)操作Ⅰ的分離方法是__________________;從浸出渣中分離出Au的方法是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)“電解沉積除銅”目的是除去溶液中的Cu2+,電解初級階段陰極的主要電極反應是________________________________________________________________________。(4)向“含碲硫酸銅母液”中通入SO2并加入NaCl反應一段時間后,Te(Ⅳ)濃度從6.72 g·L-1下降到0.10 g·L-1,在一定條件下,碲沉淀率與還原時間、溫度的變化曲線分別如圖1、圖2所示:①由圖可知,最適宜的溫度和還原時間分別為________________。②圖2中80 ℃后,升高溫度,碲沉淀率幾乎不再升高,甚至有下降趨勢。可能的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③生成粗碲的離子方程式:_______________________________________________________。考點二 氮族元素——磷、砷1.氮族元素概述(1)主要包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)。(2)主要化合價:-3、0、+3、+5(其中N還有+1、+2、+4等價態(tài))。(3)元素性質(zhì)①能形成氫化物RH3,最高價氧化物對應的水化物為HRO3或H3RO4。②隨核電荷數(shù)增大,非金屬性逐漸減弱,金屬性逐漸增強。砷雖是非金屬,卻已表現(xiàn)出某些金屬性,而銻、鉍明顯表現(xiàn)出金屬性。(4)化合物的性質(zhì)①NH3、PH3、AsH3穩(wěn)定性依次減弱,還原性依次增強。②酸性:H3BiO42.磷及其化合物(1)磷的常見同素異形體常見的同素異形體有兩種:①白磷(分子晶體,分子式為P4),在空氣中容易自燃,易溶于CS2;②紅磷。(2)磷的化學性質(zhì)①在空氣中燃燒:4P+5O22P2O5(產(chǎn)生大量白煙)。②P2O5是酸性氧化物,P2O5+3H2O2H3PO4。P2O5常用作干燥劑,H3PO4是穩(wěn)定的非氧化性酸,具有酸的通性。偏磷酸(HPO3)不穩(wěn)定,易水解為H3PO4。③在氯氣中燃燒:2P+3Cl22PCl3(液態(tài));PCl3+Cl2??PCl5(固態(tài))。現(xiàn)象:產(chǎn)生大量的白色煙霧。(3)磷的氫化物(PH3)磷的氫化物PH3(磷化氫)又稱為膦,膦分子與氨分子的結(jié)構(gòu)相似,也呈三角錐形。膦是一種較強的還原劑,穩(wěn)定性較差,在水中的溶解度很小。(4)磷的含氧酸含氧酸能電離的氫離子通常是羥基上的氫。磷的含氧酸如下表:名稱 磷酸 亞磷酸 偏磷酸 次磷酸 多磷酸化學式 H3PO4 H3PO3 HPO3 H3PO2 Hn+2PnO3n+1結(jié)構(gòu)酸性 三元中強酸 二元弱酸 一元弱酸 一元弱酸 -聚酸結(jié)構(gòu)式的推導nH3PO4―→Hn+2PnO3n+1+(n-1)H2O(類似有機的縮聚反應)。3.砷及其化合物(1)砷的常見同素異形體單質(zhì)以灰砷、黑砷和黃砷三種同素異形體的形式存在。(2)砷的氫化物(AsH3)砷與氫氣結(jié)合生成有劇毒的砷化氫(AsH3),砷化氫相當不穩(wěn)定,加熱時分解為單質(zhì)砷,砷化氫還是一種很強的還原劑。(3)砷的氧化物砷有兩種氧化物,三氧化二砷(As2O3)和五氧化二砷(As2O5)。三氧化二砷,俗稱砒霜,有劇毒,無臭無味,外觀為白色霜狀粉末,故稱砒霜。(4)砷的含氧酸①亞砷酸為三元弱酸,其結(jié)構(gòu)式為,具有較強的還原性。②砷酸為三元弱酸,其結(jié)構(gòu)式為,砷酸具有弱氧化性,可與I-發(fā)生氧化還原反應:H3AsO4+2KI+H2SO4===H3AsO3+K2SO4+H2O+I2。1.磷元素有白磷、紅磷、黑磷等常見的單質(zhì),其中黑磷晶體是一種比石墨烯更優(yōu)秀的新型材料,其晶體有與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu),如圖所示。下列有關說法錯誤的是( )A.黑磷中磷原子采取sp2雜化B.白磷、紅磷、黑磷互為同素異形體C.黑磷能導電,黑磷屬于混合型晶體D.白磷是非極性分子,白磷難溶于水、易溶于CS22.次磷酸(H3PO2)是一種精細磷化工產(chǎn)品,有強還原性,可冶煉金屬。已知:①2P4+3Ba(OH)2+6H2O===3Ba(H2PO2)2+2PH3↑,②H3PO2+NaOH(足量)===NaH2PO2+H2O。下列推斷錯誤的是( )A.NaH2PO2是正鹽B.H3PO2具有強還原性,可使重金屬離子變?yōu)榻饘賳钨|(zhì)C.H3PO2電離方程式:H3PO2??H++H2POD.每消耗2 mol P4,反應①中轉(zhuǎn)移12 mol電子3.[2019·全國卷Ⅲ,35(5)]NH4H2PO4和LiFePO4屬于簡單磷酸鹽,而直鏈的多磷酸鹽則是一種復雜磷酸鹽,如:焦磷酸鈉、三磷酸鈉等。焦磷酸根離子、三磷酸根離子如圖所示:這類磷酸根離子的化學式可用通式表示為____________(用n代表P原子數(shù))。4.(1)中國自古有“信口雌黃”“雄黃入藥”之說。雄黃(As4S4)和雌黃(As2S3)都是自然界中常見的砷化物,早期都曾用作繪畫顏料,因都有抗病毒療效也用來入藥。一定條件下,雌黃和雄黃的轉(zhuǎn)化關系如圖所示。①砷元素有+2、+3、+5等常見價態(tài)。雌黃和雄黃中S元素的價態(tài)相同,其價態(tài)是________。Ⅰ 中發(fā)生的離子方程式是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。②Ⅱ 中,雄黃在空氣中加熱至300 ℃會產(chǎn)生兩種物質(zhì),若4.28 g As4S4反應轉(zhuǎn)移0.28 mol e-,則a為__________________(填化學式),砒霜(As2O3)可用雙氧水將其氧化成H3AsO4而除去,該反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)AsH3是一種很強的還原劑,室溫下,0.4 mol AsH3氣體在空氣中自燃,氧化產(chǎn)物為As2O3固體,放出b kJ熱量,AsH3自燃的熱化學方程式是_______________________________________________________________________________________________________________。 展開更多...... 收起↑ 資源列表 2025屆高中化學一輪復習:第六章 第29講 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