第四单元 非金属及其化合物
一、选择题
1．(2023·深圳模拟)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略加热和净化装置)。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( )
选项 a中的物质 b中的物质 c中收集的气体 d中的物质
A 浓氨水 NaOH NH3 H2O
B 浓硫酸 Cu SO2 NaOH溶液
C 稀硝酸 Cu NO2 NaOH溶液
D 浓盐酸 KMnO4 Cl2 NaOH溶液
2．(2023·衡水二模)金属冶炼时产生的含二氧化硫废气经回收后可用于制硫酸，实现资源化利用。下列化学反应表示正确的是( )
A．硫酸型酸雨置于空气中一段时间后溶液酸性增强：H2SO3＋O2===2H＋＋
B．用足量的石灰乳吸收废气中的SO2：Ca2+＋2OH－＋SO2===CaSO3↓＋H2O
C．将SO2通入足量的硝酸钡溶液中有白色沉淀生成：3Ba2+＋3SO2＋＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋
D．向Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2：Ca2+＋SO2＋H2O＋2ClO－===CaSO3↓＋2HClO
3．(双选)水合肼有强还原性，可由次氯酸钠碱性溶液和尿素制得，流程如图。下列说法错误的是( )
A．反应器1中的反应需在较高温度下进行
B．反应器2中应先加入反应器1中的溶液，后缓慢加入混合器中的溶液
C．物质X为NaCl和Na2CO3
D．理论上，每制备1 mol水合肼需要消耗尿素60 g
4．(2023·德州三模)下列说法正确的是( )
A．图①装置可用于二氧化锰与浓盐酸反应制氯气
B．图②装置可制备并收集二氧化氮气体
C．图③装置可制备少量干燥的氯化氢气体
D．图④装置可用于分离互溶但沸点相差较大的液体混合物
5．(双选)传统燃油汽车正在向电动化、智能化、网联化方向转型，下列说法错误的是( )
A．电动汽车使用的磷酸铁锂电池属于二次电池
B．汽车中使用的橡胶、塑料属于有机高分子材料
C．车用芯片是以二氧化硅作半导体材料制成的
D．燃油汽车排气管装催化转化器可以减少NOx的排放
6．(2023·杭州一模)下列方案设计、现象和结论都正确的是( )
实验方案 现象 结论
A 将新制饱和氯水慢慢滴入含有酚酞的氢氧化钠稀溶液中 当滴到一定量时，红色褪去 氯水具有酸性
B 将铜丝与浓硫酸反应产生的气体通入紫色石蕊溶液中 石蕊溶液先变红后褪色 SO2气体具有漂白性
C 将NO2和N2O4的混合气体通入密闭的注射器，压缩活塞 混合气体的颜色变浅 增大压强会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动
D 在1 mL 2% AgNO3溶液中，逐滴滴入2%的氨水 先产生沉淀，后沉淀溶解 结合银离子能力：氨分子＞氢氧根离子
7．(2023·德州三模)碘酸钙[Ca(IO3)2]是重要的食品添加剂。实验室制取Ca(IO3)2·H2O的实验流程如图：
已知：常温下Ca(IO3)2·H2O微溶于水，难溶于乙醇。下列说法错误的是( )
A．CCl4的作用是增大I2的溶解度
B．转化中发生的反应是I2＋5Cl2＋6H2O===2HIO3＋10HCl
C．分离2的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
D．粗产品可以用乙醇进行洗涤
8．(2023·海南一模)根据下列实验操作和现象所得出的结论错误的是( )
选项 实验操作和现象 结论
A 向某无色溶液中依次加入氯水和淀粉溶液，溶液变蓝 该溶液中一定含有I－
B 向某溶液中加入稀氢氧化钠溶液，用湿润的红色石蕊试纸检验，无明显现象 溶液中无
C 向Na2SiO3溶液中滴加稀高氯酸，有白色沉淀产生 非金属性：Cl＞Si
D 常温下，分别测定浓度均为0.1 mol·L-1 NaF和NaCN溶液的pH，后者大 酸性：HF＞HCN
9．(2023·赣州模拟)氯气是一种重要的化工原料，在生产、生活中具有广泛的应用。
(1)实验室常用二氧化锰和浓盐酸共热的方法制取氯气。
①写出实验室制取氯气的化学方程式：____________________________。若产生标准状况下4.48 L Cl2，则反应过程中被氧化的HCl的物质的量是________mol。
②为了防止氯气污染环境，需将剩余的氯气通入________中，发生反应的化学方程式为___________________________________________。
③实验室还可用高锰酸钾快速地制取氯气，反应的化学方程式为2KMnO4＋16HCl(浓)===5Cl2↑＋2MnCl2＋2KCl＋8H2O。在此反应中浓盐酸显示出来的性质是________(填字母)。
A．还原性 B．还原性和酸性
C．氧化性 D．氧化性和酸性
(2)电解饱和食盐水生产氢气、氯气、氢氧化钠，氯气与石灰乳反应可制取漂白粉。干燥的漂白粉不能发挥漂白效果，请写出漂白粉能发挥漂白效果的化学方程式： _________________________________________________________________。
10．(2023·辽宁模拟)利用NO和Cl2在实验室中制备NOCl。
已知：沸点Cl2为－34 ℃、NO为－152 ℃、NOCl为－6 ℃。NOCl易水解，能与O2反应。
回答下列问题：
(1)仪器a的名称为________________。
(2)装置B的作用为________________。
(3)NOCl分子的VSEPR模型：________________。
(4)制备NOCl前，先关闭K3，打开K1、K2的目的是________________________________________________________________。
(5)装置D中使用冰盐水而不使用冰水的可能原因是________________________________________________________________。
(6)测定所制备的亚硝酰氯(NOCl)纯度：取D中所得液体20.00 g溶于适量的水中并配制成250 mL溶液；取出25.00 mL样品溶液于锥形瓶中，加2滴K2CrO4溶液，用V mL c mol·L-1 AgNO3标准溶液滴定至终点[已知Ksp(AgCl)＝1.77×10-10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10-12，Ksp(AgNO2)＝6.00×10-4；Ag2CrO4为砖红色固体]。
①到达滴定终点的操作及现象为_________________________________________
______________________________________________________________。
②亚硝酰氯(NOCl)的质量分数为________(用含V、c的代数式表示)。第四单元 非金属及其化合物
一、选择题
1．(2023·深圳模拟)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略加热和净化装置)。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( )
选项 a中的物质 b中的物质 c中收集的气体 d中的物质
A 浓氨水 NaOH NH3 H2O
B 浓硫酸 Cu SO2 NaOH溶液
C 稀硝酸 Cu NO2 NaOH溶液
D 浓盐酸 KMnO4 Cl2 NaOH溶液
答案：D
解析：氨气的密度比空气的密度小，应选向下排空气法收集，A错误；浓硫酸和Cu反应生成SO2需要加热才能进行，B错误；稀硝酸和Cu反应生成NO，不能得到NO2，C错误；浓盐酸和KMnO4反应生成Cl2，Cl2的密度比空气的密度大，应选向上排空气法收集，Cl2可以用NaOH溶液吸收，D正确。
2．(2023·衡水二模)金属冶炼时产生的含二氧化硫废气经回收后可用于制硫酸，实现资源化利用。下列化学反应表示正确的是( )
A．硫酸型酸雨置于空气中一段时间后溶液酸性增强：H2SO3＋O2===2H＋＋
B．用足量的石灰乳吸收废气中的SO2：Ca2+＋2OH－＋SO2===CaSO3↓＋H2O
C．将SO2通入足量的硝酸钡溶液中有白色沉淀生成：3Ba2+＋3SO2＋＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋
D．向Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2：Ca2+＋SO2＋H2O＋2ClO－===CaSO3↓＋2HClO
答案：C
解析：氧原子个数不相等，不符合元素质量守恒定律，A错误；石灰乳是浊液，不能拆写成离子形式，B错误；SO2在酸性条件下可与发生氧化还原反应：3Ba2+＋3SO2＋＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋，C正确；SO2具有还原性，Ca(ClO)2具有强氧化性，会发生氧化还原反应，D错误。
3．(双选)水合肼有强还原性，可由次氯酸钠碱性溶液和尿素制得，流程如图。下列说法错误的是( )
A．反应器1中的反应需在较高温度下进行
B．反应器2中应先加入反应器1中的溶液，后缓慢加入混合器中的溶液
C．物质X为NaCl和Na2CO3
D．理论上，每制备1 mol水合肼需要消耗尿素60 g
答案：AB
解析：由题给流程可知，反应器1发生的反应为氯气与冷氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠、氯化钠和水，反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O，混合器中尿素溶于水得到尿素溶液，反应器2中尿素溶液与次氯酸钠和氢氧化钠的混合溶液反应生成水合肼、氢氧化钠和碳酸钠，反应的离子方程式为ClO－＋CO(NH2)2＋2OH－===Cl－＋N2H4·H2O＋，反应所得溶液经蒸馏分离得到水合肼溶液和含有氯化钠、碳酸钠的混合溶液，水合肼溶液在浓缩塔中除水得到水合肼。氯气在较高温度下与氢氧化钠溶液反应生成氯酸钠、氯化钠和水，所以反应器1中的反应需在较低温度下进行，A错误；次氯酸钠溶液具有强氧化性，能将水合肼氧化，所以为防止水合肼被氧化，反应器2中应先加入混合器中的尿素溶液，后缓慢加入反应器1中的溶液，B错误；由分析可知，物质X为碳酸钠和氯化钠的混合溶液，C正确；由分析可知，反应器2中发生的反应为ClO－＋CO(NH2)2＋2OH－===Cl－＋N2H4·H2O＋，则制备1 mol水合肼需要消耗尿素的质量为1 mol ×60 g·mol-1＝60 g，D正确。
4．(2023·德州三模)下列说法正确的是( )
A．图①装置可用于二氧化锰与浓盐酸反应制氯气
B．图②装置可制备并收集二氧化氮气体
C．图③装置可制备少量干燥的氯化氢气体
D．图④装置可用于分离互溶但沸点相差较大的液体混合物
答案：C
解析：二氧化锰和浓盐酸需要加热才能反应，该装置缺少酒精灯，A错误；浓硝酸和Cu反应产生NO2，但NO2与H2O反应产生NO，故NO2不能用排水法收集，应该选择向上排空气法收集，B错误；浓盐酸易挥发，并且加入浓盐酸相当于稀释浓硫酸，放热有利于HCl逸出，同时浓硫酸又干燥了HCl，C正确；根据物质的沸点不同，利用蒸馏法可将液体混合物分离，需要测定蒸气的温度，温度计的水银球应放于烧瓶支管口，D错误。
5．(双选)传统燃油汽车正在向电动化、智能化、网联化方向转型，下列说法错误的是( )
A．电动汽车使用的磷酸铁锂电池属于二次电池
B．汽车中使用的橡胶、塑料属于有机高分子材料
C．车用芯片是以二氧化硅作半导体材料制成的
D．燃油汽车排气管装催化转化器可以减少NOx的排放
答案：AC
解析：磷酸铁锂电池属于可充电的二次电池，A错误；橡胶、塑料属于常见的有机合成高分子材料，B正确；芯片是以硅作半导体材料制成的，C错误；燃油汽车排气管装催化转化器可以减少氮的氧化物的排放，有利于改善环境质量，D正确。
6．(2023·杭州一模)下列方案设计、现象和结论都正确的是( )
实验方案 现象 结论
A 将新制饱和氯水慢慢滴入含有酚酞的氢氧化钠稀溶液中 当滴到一定量时，红色褪去 氯水具有酸性
B 将铜丝与浓硫酸反应产生的气体通入紫色石蕊溶液中 石蕊溶液先变红后褪色 SO2气体具有漂白性
C 将NO2和N2O4的混合气体通入密闭的注射器，压缩活塞 混合气体的颜色变浅 增大压强会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动
D 在1 mL 2% AgNO3溶液中，逐滴滴入2%的氨水 先产生沉淀，后沉淀溶解 结合银离子能力：氨分子＞氢氧根离子
答案：D
解析：将新制饱和氯水慢慢滴入含有酚酞的氢氧化钠稀溶液中，Cl2与水反应生成HCl和HClO，其中HClO具有漂白性，也能使红色褪去，A错误；铜丝与浓硫酸反应产生的气体为SO2，SO2通入石蕊溶液中，会与水反应生成H2SO3，使溶液变红，SO2不能使石蕊溶液褪色，B错误；密闭的注射器中NO2与N2O4会相互转化：2NO2(g) N2O4(g)，压缩活塞，有色气体NO2的浓度增大，虽然增大压强会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动，但并不能抵消因体积减小而使NO2的浓度增大的量，最终的结果仍是NO2的浓度增大，C错误；在1 mL 2% AgNO3溶液中，逐滴滴入2%的氨水，先生成AgOH白色沉淀，然后沉淀溶解于氨水中，生成[Ag(NH3)2]＋，所以氨分子结合银离子的能力大于氢氧根离子结合银离子的能力，D正确。
7．(2023·德州三模)碘酸钙[Ca(IO3)2]是重要的食品添加剂。实验室制取Ca(IO3)2·H2O的实验流程如图：
已知：常温下Ca(IO3)2·H2O微溶于水，难溶于乙醇。下列说法错误的是( )
A．CCl4的作用是增大I2的溶解度
B．转化中发生的反应是I2＋5Cl2＋6H2O===2HIO3＋10HCl
C．分离2的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
D．粗产品可以用乙醇进行洗涤
答案：C
解析：转化过程将I2转化为碘酸根离子，由于CCl4不溶于水，经分液得到水层。加入氢氧化钙产生Ca(IO3)2·H2O。Ca(IO3)2·H2O微溶于水，即经过滤洗涤干燥等得到晶体。I2在水中的溶解度小，CCl4的作用是增大I2的溶解度，A正确；Cl2将I2氧化为碘酸，而自身被还原为HCl，则反应为I2＋5Cl2＋6H2O===2HIO3＋10HCl，B正确；经上述分析，分离2的操作为过滤，C错误；产品难溶于乙醇，为了减少损失可选用乙醇洗涤，D正确。
8．(2023·海南一模)根据下列实验操作和现象所得出的结论错误的是( )
选项 实验操作和现象 结论
A 向某无色溶液中依次加入氯水和淀粉溶液，溶液变蓝 该溶液中一定含有I－
B 向某溶液中加入稀氢氧化钠溶液，用湿润的红色石蕊试纸检验，无明显现象 溶液中无
C 向Na2SiO3溶液中滴加稀高氯酸，有白色沉淀产生 非金属性：Cl＞Si
D 常温下，分别测定浓度均为0.1 mol·L-1 NaF和NaCN溶液的pH，后者大 酸性：HF＞HCN
答案：B
解析：无色溶液中不含I2，向某无色溶液中依次加入氯水和淀粉溶液，溶液变蓝，说明I－被氧化为I2，则该溶液中一定含有I－，A正确；向某溶液中加入稀氢氧化钠溶液，用湿润的红色石蕊试纸检验无明显现象，由于实验没有加热，不能判断是否含有，B错误；向Na2SiO3溶液中滴加稀高氯酸，有白色沉淀产生，说明高氯酸的酸性大于硅酸，证明非金属性：Cl＞Si，C正确；常温下，分别测定浓度均为 NaF和NaCN溶液的pH，后者大，根据“越弱越水解”规律，可知酸性：HF＞HCN，D正确。
9．(2023·赣州模拟)氯气是一种重要的化工原料，在生产、生活中具有广泛的应用。
(1)实验室常用二氧化锰和浓盐酸共热的方法制取氯气。
①写出实验室制取氯气的化学方程式：____________________________。若产生标准状况下4.48 L Cl2，则反应过程中被氧化的HCl的物质的量是________mol。
②为了防止氯气污染环境，需将剩余的氯气通入________中，发生反应的化学方程式为___________________________________________。
③实验室还可用高锰酸钾快速地制取氯气，反应的化学方程式为2KMnO4＋16HCl(浓)===5Cl2↑＋2MnCl2＋2KCl＋8H2O。在此反应中浓盐酸显示出来的性质是________(填字母)。
A．还原性 B．还原性和酸性
C．氧化性 D．氧化性和酸性
(2)电解饱和食盐水生产氢气、氯气、氢氧化钠，氯气与石灰乳反应可制取漂白粉。干燥的漂白粉不能发挥漂白效果，请写出漂白粉能发挥漂白效果的化学方程式： _________________________________________________________________。
答案：(1)①MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 0.4
②NaOH溶液 Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O ③B
(2)Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO
解析：(1)①在实验室中通常用MnO2与浓盐酸混合加热制取氯气，该反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，根据方程式可知，每有2 mol HCl被氧化，就会产生1 mol Cl2，若产生标准状况下4.48 L Cl2，其物质的量n(Cl2)＝＝0.2 mol，则被氧化的HCl的物质的量n(HCl)＝2n(Cl2)＝0.4 mol。
②Cl2是有毒气体，为防止其污染大气，可根据Cl2能够与碱反应的性质，用NaOH溶液进行尾气处理，发生反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。
③在反应2KMnO4＋16HCl(浓)===5Cl2↑＋2MnCl2＋2KCl＋8H2O中，Cl元素一部分由反应前HCl中的－1价变为反应后Cl2中的0价，Cl元素的化合价升高，失去电子被氧化，HCl作还原剂；还有一部分Cl元素仍以－1价的Cl－形式存在，与金属阳离子结合形成盐，因此HCl起酸的作用，所以该反应中浓盐酸表现还原性和酸性。
(2)氯气与石灰乳反应可制取漂白粉，反应原理是Cl2与反应产生CaCl2、Ca(ClO)2、H2O，该反应的化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，得到的漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2，其与空气中的CO2、H2O反应产生CaCO3、HClO，得到的HClO可以漂白物质，该反应的化学方程式为＋2HClO。
10．(2023·辽宁模拟)利用NO和Cl2在实验室中制备NOCl。
已知：沸点Cl2为－34 ℃、NO为－152 ℃、NOCl为－6 ℃。NOCl易水解，能与O2反应。
回答下列问题：
(1)仪器a的名称为________________。
(2)装置B的作用为________________。
(3)NOCl分子的VSEPR模型：________________。
(4)制备NOCl前，先关闭K3，打开K1、K2的目的是________________________________________________________________。
(5)装置D中使用冰盐水而不使用冰水的可能原因是________________________________________________________________。
(6)测定所制备的亚硝酰氯(NOCl)纯度：取D中所得液体20.00 g溶于适量的水中并配制成250 mL溶液；取出25.00 mL样品溶液于锥形瓶中，加2滴K2CrO4溶液，用V mL c mol·L-1 AgNO3标准溶液滴定至终点[已知Ksp(AgCl)＝1.77×10-10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10-12，Ksp(AgNO2)＝6.00×10-4；Ag2CrO4为砖红色固体]。
①到达滴定终点的操作及现象为_________________________________________
______________________________________________________________。
②亚硝酰氯(NOCl)的质量分数为________(用含V、c的代数式表示)。
答案：(1)蒸馏烧瓶 (2)除去a中挥发出的硝酸蒸气及将可能产生的NO2转化为NO (3)平面三角形 (4)排尽装置中的空气，防止NOCl、NO与空气中的O2反应，排除刚开始产生的NO2 (5)冰盐水能够提供更低的温度，防止NOCl因汽化而造成损失 (6)①滴入最后半滴AgNO3标准溶液，产生砖红色沉淀，且半分钟内不消失 ②3.275cV%(或)
解析：利用稀硝酸与铜反应产生的NO，通过水处理除去a中挥发出的硝酸蒸气及将可能产生的NO2转化为NO，通过浓硫酸干燥并控制流速，干燥纯净的氯气与NO在冰盐水水浴下反应制备NOCl，注意废气处理。
(2)装置B中装有水，其作用为除去a中挥发出的硝酸蒸气及将可能产生的NO2转化为NO。
(3)NOCl分子中N原子价层电子对个数＝σ键个数＋孤电子对个数＝2＋＝3，VSEPR模型为平面三角形。
(6)②根据氯元素守恒，利用关系式NOCl～AgNO3，可知亚硝酰氯(NOCl)的质量分数为×100%＝%≈3.275cV%。
