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训练(二十二) 非金属化合物的制备及性质探究
1．(2021·广西钦州一中检测)金属镓有“电子工业脊梁”的美誉，镓及其化合物应用广
泛。某学校化学兴趣小组在实验室利用如图装置模拟制备氮化镓：
已知：①Ga转化为GaN的化学方程式是：2Ga＋2NH =====2GaN＋3H
3 2
②NH ＋HBO===NH·H BO；NH ·H BO＋HCl===NHCl＋HBO
3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 3 3
(1)镓元素在周期表中的位置是___________________________________________。
(2)仪器X中的试剂是________。
A．浓氨水 B．稀硫酸
C．浓氢氧化钠溶液 D．浓氯化铵溶液
E．饱和食盐水
(3)仪器Y的名称是______________________________；装置Z的作用是__________。
(4)加热前，需先通入一段时间的H，原因是_______________________。
2
(5)取某GaN样品a g溶于足量热NaOH溶液，发生反应GaN＋OH－＋HO=====GaO＋
2
NH ↑，用HBO 溶液将产生的NH 完全吸收，滴定吸收液时消耗浓度为b mol/L的盐酸V
3 3 3 3
mL，则样品的纯度是___________________________________。
解析 由制备装置可知，Zn与稀硫酸反应生成氢气，利用氢气将装置内的空气排出防止
金属被氧化，浓硫酸可干燥氢气，X为浓氨水，滴入到氧化钙上制备氨气，Y为碱石灰可干燥
氨气， Z可防止倒吸，稀硫酸可吸收尾气。
(2)仪器X中的试剂是浓氨水，将浓氨水滴入盛有 CaO的烧瓶中发生反应：CaO＋
2NH ·HO===Ca(OH) ＋2NH ↑，也可以把浓氯化铵溶液滴入烧瓶中，和CaO反应：2NH Cl
3 2 2 3 4
＋CaO＋HO===CaCl ＋2NH ↑＋2HO，都可以制取NH 。
2 2 3 2 3
(3)装置Y为球形干燥管，装置Z作安全瓶，起到了防倒吸的作用。
(4)空气中的氧气能与镓反应，且镓与氨气反应生成氢气能与空气中的氧气反应，发生爆
炸，所以加热前需要通入一段时间的H，排除装置中的空气，避免空气与镓反应，使产物不纯，
2
防止氢气和氧气混合反应爆炸。
(5)由题目所给方程式可知：GaN～NH ～NH ·HBO ～HCl，由关系式可知n(GaN)＝
3 3 3 3
n(HCl)＝bV×10－3mol，则样品的纯度为×100%＝%。
答案 (1)第四周期第ⅢA族 (2)AD (3)球形干燥管防倒吸
(4)排除装置中的空气，避免空气与镓反应产物不纯，防止氢气与氧气反应爆炸
(5) %
2．(2021·重庆第一中学检测)三氯氧磷(POCl )是重要的基础化工原料，广泛用于制药、染
3化、塑胶助剂等行业。某兴趣小组模拟PCl 直接氧化法制备POCl ，实验装置设计如下：
3 3
有关物质的部分性质如下表：
熔点/℃ 沸点/℃ 其他
PCl －112 75.5 遇水生成HPO 和HCl，遇O 生成POCl
3 3 3 2 3
遇水生成HPO 和HCl；
3 4
POCl 2 105.3
3
能溶于PCl
3
回答下列问题：
(1) 仪 器 a 的 名 称 是 __________ ， 装 置 A 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为
________________________________________________________________________。
(2)B装置的作用除观察O 的流速之外，还有____________________________。
2
(3)C装置控制反应在60℃～65℃进行，其主要目的是_______。
(4)通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中Cl元素含量，实验步骤如下：
Ⅰ.取x g产品于锥形瓶中，加入足量NaOH溶液，待完全反应后加稀硝酸至酸性。
Ⅱ.向锥形瓶中加入0.100 0 mol/L的AgNO 溶液 40.00 mL，使 Cl－完全沉淀。
3
Ⅲ.向其中加入2 mL硝基苯，用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖。
Ⅳ.加入指示剂，用c mol/L NH SCN溶液滴定过量Ag＋至终点，记下所用体积V mL。
4
已知：K (AgCl)＝3.2×10－10，K (AgSCN)＝2×10－12
sp sp
① 滴 定 选 用 的 指 示 剂 是 __________( 填 标 号 ) ， 滴 定 终 点 的 现 象 为
________________________________。
a．FeCl B．NH Fe(SO )
2 4 4 2
c．淀粉 D．甲基橙
②Cl元素的质量百分含量为(列出算式)________________________________。
③步骤Ⅲ加入硝基苯的目的是_____________________________________________，
如无此操作，所测Cl元素含量将会__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
解析 (1)仪器a 的名称是球形冷凝管(或冷凝管)。该实验模拟PCl 直接氧化法制备
3
POCl ，PCl 遇O 生成POCl ，装置C三颈烧瓶中盛有PCl ，缺少氧化剂O，故装置A用于制
3 3 2 3 3 2
取O，考虑装置特点，可利用HO 催化分解，或NaO 与水反应，结合守恒规律写出化学方
2 2 2 2 2
程式。
(2)PCl 遇水生成HPO 和HCl，装置A中制得O 中混有HO(g)，要通过装置B除去
3 3 3 2 2
HO(g)，显然B中盛有浓硫酸。B装置中长颈漏斗下端插入浓硫酸中，上端与大气相通，起到
2
平衡气压的作用，故B装置的作用除观察O 的流速之外，还有干燥气体、平衡气压的作用。
2(3)PCl 的沸点为75.5℃，C装置控制反应在60℃～65℃进行，其目的是加快化学反应速
3
率，同时防止PCl 挥发，提高原料的利用率。
3
(4)①用c mol/LNH SCN溶液滴定过量Ag＋，要用Fe3＋作指示剂，达到滴定终点时，Ag＋
4
完全沉淀生成 AgSCN，SCN－与 Fe3＋反应生成 Fe(SCN) 而使溶液呈红色，故应选用
3
NH Fe(SO ) 溶液作指示剂。
4 4 2
②据 Ag＋守恒可得：n(AgNO)＝n(Cl－)＋n(NH SCN)，则有 n(Cl－)＝n(AgNO)－
3 4 3
n(NH SCN)＝0.100 0 mol/L×40.00×10—3 L－c mol/L×V×10—3 L＝(4－cV)×10－3mol，
4
m(Cl)＝(4－cV)×10—3mol×35.5 g/mol＝35.5(4－cV)×10—3 g，故产品中Cl元素的质量百分
含量为[35.5(4－cV)×10—3g]/x g×100%＝×100%＝% 。
③由于K (AgCl)＞K (AgSCN)，则AgCl的溶解度大于AgSCN的溶解度。步骤Ⅲ加入硝
sp sp
基苯的目的是防止在滴加NH SCN时，将AgCl沉淀转化为更难溶的AgSCN沉淀，导致消耗
4
NH SCN溶液的体积增大，所测Cl元素含量将会偏小。
4
答 案 (1) 冷 凝 管 ( 或 球 形 冷 凝 管 ) 2NaO ＋ 2HO===4NaOH ＋ O↑ ( 或
2 2 2 2
2HO=====2HO＋O↑)
2 2 2 2
(2)平衡气压、干燥O(或平衡气压和除去水，防止PCl 和POCl 遇水反应引入杂质)
2 3 3
(3)加快反应速率，同时防止PCl 气化，逸出损失
3
(4)①b 溶液刚好变为红色，且半分钟内不褪色
② ×100%
③防止在滴加NH SCN时，将AgCl沉淀转化为AgSCN沉淀，导致多消耗NH SCN溶液
4 4
偏小
3．(2021·北京师大附中检测)二氧化氯(ClO )是国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂。
2
美国阿莱德公司开发的“Solvey法”制备ClO ，其原理是用NaClO 、稀硫酸和CHOH在
2 3 3
Mn作催化剂、60℃时发生反应制备ClO 。实验室利用下图所示装置(夹持装置已略去)模拟
2
“Solvey法”制备ClO ：
2
已知：①ClO 的浓度较大时易分解，实验室用稳定剂吸收ClO 生成NaClO，使用时加
2 2 2
酸释放出ClO ；
2
②ClO 和CHOH 的沸点分别为11℃和64.7℃。
2 3
(1)仪器a的名称是____________；仪器b的作用是____________________。
(2)装置A采用的加热方式为______________；反应中CHOH被氧化为CO，写出装置
3 2A中制备ClO 的化学方程式：______________________________________________，该方法
2
的优点是_______________________________________。
(3)稳定剂吸收ClO 后，滴加稀盐酸释放ClO ，反应的离子方程式为_________________。
2 2
(4)(双选)下列有关说法正确的是________(填序号)。
A．注射器中NaOH溶液的作用是停止反应，并吸收多余的ClO
2
B．装置C中溶液变成蓝色，证明装置A中反应有Cl 生成
2
C．装置D的作用主要是吸收尾气，防止污染环境
(5)ClO 对污水中Fe2＋、Mn2＋、S2－和CN－等有明显的去除效果。某工厂污水中含CN－的
2
浓度为 a mg·L－1，现用ClO 将CN－氧化，只生成两种气体，该反应的离子方程式为
2
________________________________________________________________________；
处理100 m3这种污水，理论上至少需要ClO 的体积(标准状况下)为________(用含a的
2
代数式表示)。
解析 (1)仪器a的名称是球形冷凝管。仪器b是恒压滴液漏斗，其作用是平衡压强，有
利于甲醇顺利流下，并防止甲醇挥发。(2)装置A中制取ClO 在60℃下进行反应，故采用的加
2
热方式为水浴加热。NaClO、稀硫酸和CHOH在Mn作催化剂、60℃时发生反应制备ClO ，
3 3 2
反应中CHOH被氧化为CO，还生成NaHSO、HO，结合得失电子守恒和原子守恒写出化学
3 2 4 2
方程式。(3)稳定剂吸收ClO 生成NaClO，滴加稀盐酸释放ClO ，结合得失电子守恒和原子
2 2 2
守恒及电荷守恒写出离子方程式：5ClO＋4H＋===4ClO ↑＋Cl－＋2HO。(4)注射器中NaOH
2 2
溶液的作用是消耗装置A中稀硫酸，使反应停止，并吸收多余的ClO ，A正确；Cl 和ClO 都
2 2 2
具有氧化性，都能将KI氧化生成I 而使溶液变蓝色，故装置C中溶液变成蓝色，不能证明装
2
置A中反应有Cl 生成，B错误；Cl 有毒性，装置D中NaOH溶液的作用是吸收ClO 和Cl 尾
2 2 2 2
气，防止污染环境，C正确。(5)用ClO 处理含CN－的污水，将CN－氧化只生成两种无毒气体，
2
结合元素守恒推知，这两种气体为N 和CO，结合守恒规律写出离子方程式：2ClO ＋2CN－
2 2 2
===N ＋2CO＋2Cl－。工厂污水中含CN－的浓度为a mg·L－1，100 m3这种污水中含有CN－
2 2
的质量为a mg·L－1×100×1 000 L＝105a mg＝100a g，n(CN－)＝(100a g)/(26 g·mol－1)＝
mol，结合反应可知，n(ClO )＝n(CN－)＝ mol，在标准状况下的体积为 mol×22.4 L·mol－1＝
2
L。
答案 (1)球形冷凝管 平衡压强，有利于甲醇顺利流下，并防止甲醇挥发 (2)水浴加
热 6NaClO＋CHOH＋6HSO =====6ClO ↑＋CO↑＋5HO＋6NaHSO 反应产生CO，
3 3 2 4 2 2 2 4 2
可稀释ClO ，防止其浓度过大发生分解 (3)5ClO＋4H＋===4ClO ↑＋Cl－＋2HO (4)AC
2 2 2
(5)2ClO＋2CN－===N ＋2CO＋2Cl－ L
2 2 2
4．(2020·山东潍坊模拟)肼(N H，无色液体)是一种用途广泛的化工原料。实验室中先制
2 4
备次氯酸钠，再用次氯酸钠溶液和氨反应制备肼并验证肼的性质。实验装置如图所示。已知：Cl(g)＋2NaOH(aq)===NaClO(aq)＋NaCl(aq)＋HO(g) ΔH<0。当温度超过40℃时，
2 2
Cl 与NaOH溶液反应生成NaClO。回答下列问题：
2 3
(1)仪器a的名称是____________，装置B的作用是____________________________。
(2)为控制 D 装置中的反应温度，除用冷水浴外，还需采取的实验操作是
________________________________。
(3)当三颈烧瓶中出现黄绿色气体时立即关闭分液漏斗活塞、移去酒精灯、关闭K。此时
1
装置C的作用是________________________。
(4)将D装置水槽中的冷水换为热水，把三颈烧瓶中黄绿色气体赶走后，打开K，通入
2
NH ，使其与NaClO溶液反应制取肼。理论上通入三颈烧瓶的Cl 和NH 的最佳物质的量之
3 2 3
比为________。
(5)请从提供的下列试剂中选择合适试剂，设计合理的实验方案验证肼的还原性
__________________________________(说明操作、现象和结论)。
①淀粉KI溶液 ②稀硫酸(酚酞) ③NaHCO ④AgCl
3
解析 (1)仪器a为圆底烧瓶；装置A中生成Cl，气体中含有HCl，故B的作用为除去
2
Cl 中的HCl；
2
(2)由题干已知信息可知，过量的Cl 会与NaOH发生副反应，导致原料的浪费以及
2
NaClO浓度降低，故需控制Cl 的量，可采取的实验操作为：控制浓盐酸的滴加速度或控制加
2
热温度；
(3)关闭分液漏斗活塞、移去酒精灯时，圆底烧瓶中反应未立即停止，还会继续产生少量
氯气，因K 关闭，A、B装置为封闭体系，故C的作用为储存氯气；
1
(4)氯气通入D中发生反应：2NaOH＋Cl===NaCl＋NaClO＋HO；通入NH 后，D中发
2 2 3
生反应：NaClO＋2NH ===N H＋NaCl＋HO，由两个方程式中NaClO与Cl、NH 的关系可
3 2 4 2 2 2 4
知，通入三颈烧瓶的Cl 和NH 的最佳物质的量之比为1∶2；
2 3
(5)若要验证肼的还原性，则需要选择氧化剂，AgCl中Ag＋具有氧化性，故可选用AgCl，
其实验操作及现象和结论为：取少量AgCl于试管中，加入肼溶液，固体逐渐变黑，并有气泡
产生，说明肼有还原性。
答案 (1)圆底烧瓶 除去Cl 中的HCl (2)控制浓盐酸的滴加速度或控制加热温度
2
(3)储存氯气 (4)1∶2
(5)取少量AgCl于试管中，加入肼溶液，固体逐渐变黑，并有气泡产生，说明肼有还原性
5．(2021·山东日照检测)某化学兴趣小组探究NO和NaO 的反应，设计了如下图所示实
2 2
验装置，其中E为实验前压瘪的气囊。
[查阅资料] 除浅黄色的AgNO 难溶于水外，其余亚硝酸盐均易溶于水。
2(1)写出A中反应的化学方程式：_______________________________。
(2)将装置B补充完整，并标明试剂。
(3)用无水CaCl 除去水蒸气的目的是______________________________。
2
(4)反应一段时间后，D处有烫手的感觉，其中固体由淡黄色变为白色，直至颜色不再变
化时，气囊E始终没有明显鼓起。
①学生依据反应现象和氧化还原反应规律推断固体产物为 NaNO 。写出该反应的化学
2
方 程 式 ：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②设计实验证明NaNO 的生成，实验方案是_______________。(写出操作、现象和结论)
2
解析 (1)A中的物质为Cu与浓硝酸，反应的方程式为：Cu＋4HNO(浓)===Cu(NO)＋
3 3 2
2NO ↑＋2HO。
2 2
(2)装置B的目的为将NO 转化为NO，则需将A中产生的气体通过盛有水的洗气瓶。
2
(3)因为过氧化钠会与水反应，从而干扰过氧化钠与NO的反应。
(4)①由题意分析可知反应的产物为NaNO ，且无其它气体产物生成，则反应的方程式
2
为：2NO＋NaO===2NaNO 。
2 2 2
②若反应中有NaNO 生成，则加入硝酸银溶液会产生淡黄色的亚硝酸银生成：取少量D
2
管中的固体于试管中，加水溶解，再加入AgNO 溶液，若生成浅黄色沉淀，则有亚硝酸钠生
3
成。
答案 (1)Cu＋4HNO(浓)===Cu(NO)＋2NO ↑＋2HO
3 3 2 2 2
(2) (3)防止水蒸气与过氧化钠反应，干扰实验
(4)①2NO＋NaO===2NaNO ②取少量D管中的固体于试管中，加水溶解，再加入
2 2 2
AgNO 溶液，若生成浅黄色沉淀，则有亚硝酸钠生成
3
6．(2021·江西遂川中学检测)ClO 是一种优良的消毒剂，浓度过高时易发生分解，常将其
2
制备成NaClO 固体以便运输和贮存。过氧化氢法制备NaClO 的实验装置如图甲所示。
2 2图甲
已知：①2NaClO＋HO＋HSO ===2ClO ↑＋O↑＋NaSO ＋2HO。
3 2 2 2 4 2 2 2 4 2
②ClO 的熔点为－59℃，沸点为11℃，HO 的沸点为150℃
2 2 2
③当温度低于38℃时，NaClO 饱和溶液中析出的晶体是NaClO·3H O。当温度在38～
2 2 2
60℃时，析出NaClO；温度高于60℃时，NaClO 分解。
2 2
请回答下列问题：
(1)当仪器组装完毕后，有同学认为：关闭弹簧夹K 和K，取下X上端的玻璃塞，加入一
1 2
定量的水后塞上玻璃塞，再打开X下端的活塞，可以检查装置的气密性。请判断该方法能否
检查装置气密性，并说明理由：_______________________________________。
(2)Cl－对ClO 的生成有一定催化作用。反应开始时在三颈烧瓶中加入少量盐酸，ClO 的
2 2
生成速率会大大提高，并产生微量氯气。该过程经两步反应完成，将其补充完整。
①________________________________________________________________________
(用离子方程式表示)；
②HO＋Cl===2Cl－＋O＋2H＋。
2 2 2 2
(3)C中将装置浸入冰水浴中的作用是_______________________________。
(4)若实验室采用如图乙所示的装置从C中的溶液中获得NaClO 晶体，则需要在该装置
2
的Y处增加一个设备。
图乙
①采用上述装置浓缩NaClO 溶液的操作称为___________________________。
2
②水浴加热的温度最好控制在__________℃左右(填序号)。
A． 40 B．55 C． 70 D． 100
③装置中毛细玻璃管的作用是_____________________________________________。
④当蒸馏烧瓶中出现大量晶体后，__________(填操作)。用38～60℃热水洗涤晶体，干
燥后得到产品。
(5)产品纯度的测定：称取m g产品配成250 mL溶液，取25. 00 mL溶液，加入足量的KI和稀 HSO ，充分反应后加入指示剂，用 c mol·L—1NaSO 标准溶液滴定至终点(I ＋
2 4 2 2 3 2
2SO===2I－＋SO)，平均消耗标准溶液的体积为V mL，则产品中NaClO 的质量分数是
2 4 2
________%。
解析 (1)装置A中恒压滴液漏斗的作用是保持容器的压强平衡，使液体顺利流下，不管
装置是否漏气，恒压滴液漏斗中的水都能滴入三颈漏斗中，故该方法不能检测装置的气密性。
(2)Cl－对ClO 的生成有一定催化作用，反应开始时在三颈烧瓶中加入少量盐酸，ClO 的
2 2
生成速率会大大提高，发生反应：2ClO＋2Cl－＋4H＋===Cl↑＋2ClO ↑＋2HO，HO ＋
2 2 2 2 2
Cl===2Cl－＋O＋2H＋。
2 2
(3)温度升高，ClO 的溶解度减小，HO、NaClO 易发生分解，故C中将装置浸入冰水浴
2 2 2 2
中的作用是增大ClO 的溶解度使其充分反应，并防止温度过高使HO、NaClO 分解。
2 2 2 2
(4)①Y处应接真空泵，其作用是减小系统的压强，降低液体的沸点，防止液体受热分解，
故浓缩NaClO 溶液的操作是减压蒸馏。
2
②当温度低于38℃时，NaClO 饱和溶液中析出的晶体是NaClO·3HO。当温度在38～
2 2 2
60℃时，析出NaClO；温度高于60℃时，NaClO 分解，故为了加快蒸馏速率，并防止NaClO
2 2 2
受热分解，应使温度低于60℃，且接近60℃，故应选择B项。
④为减小晶体的溶解，当蒸馏烧瓶中出现大量晶体后，要趁热过滤，并用38～60℃热水
洗涤晶体，干燥后得到产品。
(5)NaClO 溶解液中加入足量KI和稀HSO 充分反应，I—被NaClO 氧化生成I，再用标
2 2 4 2 2
准NaSO 标准溶液滴定至终点，存在关系：NaClO ～2I ～4NaSO ，则有n(NaClO)＝
2 2 3 2 2 2 2 3 2
1/4n(Na SO)＝1/4×c mol·L－1×V×10－3L×250/25.00＝2.5cV×10－3 mol，m(NaClO)＝
2 2 3 2
2.5cV×10－3 mol×90.5 g/mol＝2.5cV×90.5×10－3g，故产品中 NaClO 的质量分数是
2
(2.5cV×90.5×10—3g)/m g×100%＝%。
答案 (1)不能，恒压滴液漏斗的支管能够平衡气压，不管装置是否漏气，恒压滴液漏斗
中的水都能滴入三颈烧瓶中，所以该方法不能检查装置的气密性
(2)2ClO＋2Cl－＋4H＋===Cl↑＋2ClO ↑＋2HO
2 2 2
(3)增大ClO 的溶解度使其充分反应，并防止温度过高使HO、NaClO 分解
2 2 2 2
(4)①减压蒸馏 ②B ③产生气化中心，防止溶液暴沸 ④趁热过滤 (5)
