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近年高考对非金属及其化合物制备和性质的考查有以下三方面：
1.结合环境问题考直硅，氮、磷、砷及其化合物的性质和转换关系。
2.以新材料、新技术为背景考直硅、氮、磷、砷及其化合物性质及应用。
3.在考查以硅、氨、磷、砷及其化合物的新材料为题材，结合氧化还原反应、离子方程式的书写、化学反
应原理、溶液的离子平衡等，通常以选择题、非选择题的形式考查。
1．（2024·湖北·高考真题）碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子
是强还原剂。锂与液氨反
应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是
A．碱石灰有利于
逸出
B．锂片必须打磨出新鲜表面
C．干燥管中均可选用
D．双口烧瓶中发生的变化是
2．（2023·湖北·高考真题）工业制备高纯硅的主要过程如下：
第29 讲 非金属及其化合物制备流程与实验探究
（Si、N、P、As）
01 考情分析 02 真题精研 03 规律·方法·技巧 04 经典变式练
05 核心知识精炼 06 基础测评 07 能力提升
考情分析
真题精研
1
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石英砂
粗硅
高纯硅
下列说法错误的是
A．制备粗硅的反应方程式为
B．1molSi 含Si-Si 键的数目约为
C．原料气HCl 和
应充分去除水和氧气
D．生成
的反应为熵减过程
一、硅及其化合物
1.牢记几种物质的重要用途:
Si——半导体材料、太阳能电池板。
SiO2——光导纤维。
H2SiO3——硅胶可用作干燥剂。
Na2SiO3(水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料。
2.熟记7 个主要反应:
①Si+2OH-+H2O
SiO3
2-+2H2↑;
②SiO2+2OH-
SiO3
2-+H2O;
③SiO2+2C
Si+2CO↑;
④SiO2+4HF
SiF4↑+2H2O;
⑤SiO3
2-+2CO2(足量)+2H2O
H2SiO3↓+2HCO3
-;
⑥Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑;
⑦CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑。
二、工业生产单质硅过程中应注意的问题
规律·方法·技巧
2
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①用焦炭还原SiO2，产物是CO 而不是CO2。
②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中也含CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得
到高纯度硅。
1．（2024·湖南·高考真题）某学生按图示方法进行实验，观察到以下实验现象：
①铜丝表面缓慢放出气泡，锥形瓶内气体呈红棕色；
②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快，气体颜色逐渐变深；
③一段时间后气体颜色逐渐变浅，至几乎无色；
④锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升，最终铜丝与液面脱离接触，反应停止。
下列说法正确的是
A．开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢，原因是铜丝在稀HNO3中表面钝化
B．锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀HNO3反应生成了NO2
C．红棕色逐渐变浅的主要原因是
D．铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全
2．（2023·湖北·高考真题）利用如图所示的装置(夹持及加热装置略)制备高纯白磷的流程如下：
下列操作错误的是
A．红磷使用前洗涤以除去表面杂质
经典变式练
3
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B．将红磷转入装置，抽真空后加热外管以去除水和氧气
C．从a 口通入冷凝水，升温使红磷转化
D．冷凝管外壁出现白磷，冷却后在氮气氛围下收集
一、硅的工业制法及提纯
――→――→――→
涉及的化学方程式：
①SiO2＋2C=====Si＋2CO↑。
②Si＋2Cl2=====SiCl4。
③SiCl4＋2H2=====Si＋4HCl。
目前处于世界主流的传统提纯工艺主要有两种：改良西门子法和硅烷法，它们统治了世界上绝大部分的多
晶硅生产线，是多晶硅生产规模化的重要级数。在此主要介绍改良西门子法。改良西门子法是以HCl（或
H2，Cl2）和冶金级工业硅为原料，在高温下合成为SiHCl3，然后通过精馏工艺，提纯得到高纯SiHCl3，最后
用超高纯的氢气对SiHCl3进行还原，得到高纯多晶硅棒。主要工艺流程如图下图所示。
工艺主要包括：SiHCl3的合成、SiHCl3的提纯及SiHCl3还原制备高纯硅。
二、硝酸工业制法的反应原理
(1)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO
4NH3＋5O2=====4NO＋6H2O。
核心知识精炼
4
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(2)NO 进一步氧化生成NO2
2NO＋O2===2NO2。
(3)用水吸收NO2生成HNO3
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
三、磷及其化合物
1.五氧化二磷
五氧化二磷单斜晶系，白色粉末状，在300℃时升华，有很强的吸水性，在空气中易潮解，有腐蚀性。五
氧化二磷可从很多物质中夺取化合态的水，使其脱水；与有机物接触，会发生燃烧。
P4O10+6H2SO4=6SO3+4H3PO4
P4O10+12HNO3=6N2O5+4H3PO4
2.磷的含氧酸
磷有多种含氧酸，常见的有如下几种。
（1）正磷酸
正磷酸经强热会发生脱水作用时，可以生成焦磷酸、三磷酸、偏磷酸或者四偏磷酸。
5
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四偏磷酸
多磷酸是磷酸的缩合酸，可以是链状的，也可以环状的。
（2）偏磷酸
偏磷酸的化学式为HPO3，透明的玻璃状物质，易溶于水，在水溶液中逐渐转为磷酸。
HPO3+H2O=H3PO4
常见的偏磷酸有三聚偏磷酸(HPO3)3和四聚偏磷酸(HPO3)4，
可磷酸高温脱水制得；也可由五氧化二磷与适量冷水制得。
（3）亚磷酸
亚磷酸是无色固体，易溶于水，其浓溶液受强热时会发生歧化反应。
4H3PO4=====
△ 3H3PO4+PH3
亚磷酸是一个中强二元酸，亚磷酸及其盐在水溶液中都是强还原剂，很容易将Ag+还原为金属银；也能将
热浓硫酸还原为二氧化硫。
（4）次磷酸
在次磷酸钡溶液中加入硫酸，可得到次磷酸。
Ba(H2PO2)2+H2SO4=2H3PO2+BaSO4
次磷酸是一个中强一元酸，分子中的磷原子直接与两个氢原子键合。
H3PO2
H++
，Ka=1.0×10-2
次磷酸及其盐都是还原剂。
（5）磷化氢
磷化氢可由金属磷化物与水作用制得；也可由白磷与碱溶液制得。
Ca3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3↑
4P+3NaOH+3H2O=PH3↑+3NaH2PO2
磷化氢是一种较强的还原剂，能将铜、银、金等金属从其盐中还原出来。
4CuSO4+PH3+4H2O=H3PO4+2H2SO4+8Cu
6AgNO3+PH3+3H2O=H3PO3+6HNO3+6Ag
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四、砷及其化合物
以白砷（三氧化二砷，俗称砒霜）为原料制取高纯砷
1.原料为含三氧化二砷99％以上的粗白砷。生产流程由升华提纯、盐酸溶解、三氯化砷精馏和水解后用高
纯氢还原等过程组成。
2.砷化氢是无色有毒气体，不稳定，可发生可逆反应
2AsH3===2As+3H2
3.砷化氢是强还原剂，很容易被氧化 与氧气反应（自燃）
2AsH3+3O2=== As2O3 +3H2O
4.砷化氢与氨气不同，一般不显碱性，AsH3 可以用于半导体材料砷化镓 在700-900 摄氏度，化学气相沉
积
AsH3+Ga（CH3）3 ====GaAs +3CH4
5.三氧化二砷是毒性很强的物质，砒霜的主要成分，可用于治疗癌症，是两性氧化物
As2O3+6NaOH===2Na3AsO3+3H2O
As2O3+6HCl===2AsCl3+3H2O
基础测评
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1．（2024 高三·全国·专题练习）汽车尾气中的氮氧化合物NOx与大气中的NH3发生如下作用，形成一种
雾霾。
有关该雾霾的叙述正确的是
A．NOx为酸性氧化物，可形成酸雨
B．反应②是氧化还原反应
C．NH3是形成该雾霾的催化剂
D．NH3可能来自过度施用氮肥
2．（2024 高三上·全国·专题练习）下列装置用于实验室探究NH3的性质，其中能达到实验目的的是
A．制取NH3
B．干燥NH3
C．验证还原性
D．吸收尾气
A．A
B．B
C．C
D．D
3．（2024 高三上·全国·专题练习）在通风橱中进行下列实验：
步
骤
现
象
Fe 表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色
Fe 表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止
下列说法中不正确的是
A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为2NO+O2=2NO2
B．Ⅱ中的现象说明常温下铁在浓硝酸中发生钝化
C．过量铁与稀硝酸反应生成亚铁盐
D．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
4．（23-24 高三下·江苏无锡·阶段练习）
气体微溶于水，有强还原性，可由反应
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制得。实验室制取少量
的原理及装置均正确的是
A．制取
B．干燥
C．收集
D．吸收尾气中的
A．A
B．B
C．C
D．D
5．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）零价铁活化过硫酸钠(
，S 为＋6 价)去除废水中的正五价砷
［As(Ⅴ)］，其反应机理如图所示。下列叙述正确的是
A．零价铁最终被
氧化为
B．
中氧元素的化合价均为-2
C．As(Ⅴ)在反应过程中化合价没变，是反应的催化剂
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D．在碱性条件下硫酸根自由基发生的反应为
6．（2024·江苏盐城·模拟预测）检验微量砷的原理为
。AsH3常温下为无色气体。下列说法正确的是
A．As 的基态核外电子排布式为[Ar]4s24p3
B．H2O 的VSEPR 空间构型为V 型
C．固态AsH3属于共价晶体
D．AgNO3中含有离子键和极性键
7．（23-24 高三上·吉林·阶段练习）氮、磷元素的单质和它们的化合物用途广泛，与生产、生活有密切关
系。
请回答下列问题。
(1)下列属于氮的固定的是 。
a．工业上N2和H2合成NH3 b．NH3催化氧化生成NO
c．N2和O2放电条件下生成NO d．NH3与灼热的氧化铜反应生成N2
(2)N2H4(联氨)可用作喷气式发动机推进剂、火箭燃料，可由次氯酸钠与氨反应制取，其化学反应方程式为
。
(3)实验室中向浓氨水中加CaO 固体可以快速制备氨气，请解释其反应原理 。
(4)Si3N4是一种性能优异的无机非金属材料，它的熔点高硬度大，电绝缘性好，化学性质稳定，但生产成本
较高。根据以上描述推测Si3N4可能有哪些用途 。
a．制作坩埚 b．用作建筑陶瓷 c．制作耐高温轴承 d．制作切削刀具
(5)磷元素可以形成多种含氧酸。
①已知4.0gNaOH 最多可中和100mL1mol·L−1H3PO2溶液，则NaH2PO2是 (填“正盐”或“酸式
盐”)。
②已知常温下酸性：H3PO3>CH3COOH>H2PO ，则H3PO3与足量CH3COONa 溶液混合的离子反应方程式为
。
8．（2024·江苏南通·二模）研究水质除砷技术对保护环境有重要意义。
已知：As（V）在不同pH 条件下的物种分布分数如图1 所示。
，
；
，
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(1)硫化法：As（Ⅲ）能与硫化剂（能提供
）反应生成雌黄（
）沉淀。HCHO 能在硫酸盐还原菌的
作用下将
还原为
，同时生成
。
①沉淀1 mol As（Ⅲ）理论上需消耗HCHO 的物质的量为 mol。
②
能与
反应：
。该反应的平衡常数
。
(2)石灰沉淀法：向含砷（V）废水中添加石灰水，可使砷元素转化为多种砷酸钙盐沉淀。
①向中性废水中加入适量石灰水，使As（V）完全转化为
沉淀。写出该反应的离子方程式：
。
②向含
沉淀的悬浊液中通入
气体，可得到
。该转化能实现的原因是 。
③控制其他条件不变，向碱性含砷（V）废水中加入一定量石灰水，测得As（V）去除率在30℃以后随温
度升高而降低。可能的原因是 。
④在初始pH、c[As（V）]相同的模拟废水中加入石灰水，As（V）去除率随
的变化如图2 曲线a 所
示；固定
，往石灰水中添加Fe（Ⅲ）盐，As（V）去除率随
的变化如图2 曲线b 所示。加
入Fe（Ⅲ）盐后，As（V）去除率增大的原因是 。
能力提升
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1．（2024·浙江·高考真题）下列说法不正确的是
A．装置①可用于铜与浓硫酸反应并检验气态产物
B．图②标识表示易燃类物质
C．装置③可用于制取并收集氨气
D．装置④可用于从碘水中萃取碘
2．（2024·湖南邵阳·一模）磷化氢是常用的高效熏蒸杀虫剂。一种制备
的流程如下图所示：
下列说法正确的是
A．
分子是正四面体结构，
中含有
共价键
B．次磷酸钠
属于酸式盐
C．反应Ⅰ为
(浓)
D．理论上，每
可生产
3．（23-24 高三上·江西赣州·阶段练习）H3PO3易溶于水，它的结构式可表示为：
，在盛有
H3PO3溶液的试管中加入AgNO3溶液，则析出黑色金属银沉淀，并在试管口有红棕色气体生成。下列说法
错误的是
A．H3PO3是具有还原性的二元强酸
B．它与NaOH 反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐
C．用化学方程式表示H3PO3和AgNO3溶液的反应：2H3PO3+AgNO3=Ag↓+NO↑+2H3PO4
D．表示 Na2HPO3水溶液呈碱性的离子方程式：
4．（2024·福建南平·三模）南平市的铅锌矿储量丰富。通过以下工艺流程，综合利用冶炼铅锌矿过程中产
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生的废液[主要含
和As(Ⅲ)等]和窑渣(主要含FeS、CuS、
、
、
等)。
已知：CuS、
不溶于稀硫酸，在有
存在下可与稀硫酸反应。下列说法错误的是
A．“氧化”时，
使As(Ⅲ)转化成As(V)
B．“浸出”时，增大液固比可提高废酸中
的去除率
C．“浸出”与“沉砷”时，
氧化的元素不同
D．“水解”时，加
的作用是调节溶液的pH，使
沉淀
5．（2024·安徽·一模）雌黄(As2S3)和雄黄(As4S4)都是自然界中常见的砷化物，中国自古有“信口雌黄”、
“雄黄入药”之说。早期曾用作绘画颜料，因有抗病毒疗效也用来入药。砷元素有+2、+3 两种常见价态。
一定条件下，雌黄和雄黄的转化关系如图所示。下列说法错误的是
A．反应Ⅰ中Sn4+为氧化产物
B．反应Ⅰ中As2S3和Sn²⁺恰好完全反应时，其物质的量a 之比为2：1
C．若反应Ⅱ中转移电子0.7 mol，则生成0.1molSO2
D．反应Ⅲ和Ⅳ均属于非氧化还原反应
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6．（2023·山东·高考真题）三氯甲硅烷
是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为
，熔点为
，易水解。实验室根据反应
，利用如下装置制备
粗
品(加热及夹持装置略)。回答下列问题：
(1)制备
时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入
，一段时间后接通
冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为 ；判断制备反应结束的实验现象是 。图示装置存在的两处
缺陷是 。
(2)已知电负性
在浓
溶液中发生反应的化学方程式为 。
(3)采用如下方法测定溶有少量
的
纯度。
样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：① ，② (填操作名
称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为
，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为
(填标号)。测得样品纯度为 (用含
、
的代数式表示)。
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7．（2024·北京·高考真题）
是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备
。
(1)方法一：早期以硝石(含
)为氮源制备
，反应的化学方程式为：
。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和 。
(2)方法二：以
为氮源催化氧化制备
，反应原理分三步进行。
①第I 步反应的化学方程式为 。
②针对第Ⅱ步反应进行研究：在容积可变的密闭容器中，充入
和
进行反应。在不同压强
下(
、
)，反应达到平衡时，测得
转化率随温度的变化如图所示。解释y 点的容器容积小于x 点的
容器容积的原因 。
(3)方法三：研究表明可以用电解法以
为氨源直接制备
，其原理示意图如下。
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①电极a 表面生成
的电极反应式： 。
②研究发现：
转化可能的途径为
。电极a 表面还发生iii．
。iii 的存在，有利
于途径ii，原因是 。
(4)人工固氮是高能耗的过程，结合
分子结构解释原因 。方法三为
的直接利用提供了一种新
的思路。
8．（2024 高三·全国·专题练习）氮及其化合物在生产生活中有着广泛的应用，但同时随意排放氮的化合物
也会造成环境污染问题。
Ⅰ.某研究性学习小组设计用如图所示实验装置(夹持仪器省略)制取干燥的氨气并验证NH3具有还原性，请回
答下列问题：
(1)实验室制备氨气有多种方法，现欲用NH4Cl 与熟石灰反应制取NH3，则甲中的气体发生装置为
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(从Ⅱ中选用)。
(2)装置丙用于收集NH3，应将导管 (填“a”或“b”)延长至集气瓶底部，装置乙中盛放的试剂为
。
Ⅱ.氨是工业生产硝酸的重要原料，请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合物相关的问题：
(3)氨气在“氧化炉”中所发生反应的化学方程式： 。
(4)“吸收塔”尾部会有含NO、NO2等氮氧化物的尾气排出，为消除它们对环境的破坏作用，通常用以下两
种方法处理：
①纯碱溶液吸收法。纯碱吸收NO2的反应原理为 (请完成下面的离子方程式)。
______+____NO2=_______
+______+____CO2
②氨转化法。已知7mol 氨恰好能将含NO 和NO2共6mol 的混合气体完全转化为N2，则混合气体中NO 和
NO2的物质的量之比为 。
9．（2024·重庆·模拟预测）某研究小组用氨基钠
与N2O 反应制备叠氮化钠
并对制得
的叠氮化钠产品纯度进行测定。已知氨基钠熔点为208℃，极易水解和氧化； N2O 不与酸或碱反应；叠氮
酸(HN3)不稳定，易分解爆炸；SnCl2具有较强还原性。回答下列问题：
(1)制备叠氮化钠：连接好装置后，打开A 中分液漏斗活塞，向圆底烧瓶中滴加浓硝酸，充分反应。
①装置D 中盛装碱石灰的仪器名称为 。
②装置的连接顺序为 (填仪器接口字母)。
③若三颈烧瓶中参加反应的
和N2O 物质的量之比为2 1∶，则发生的化学反应方程式为 ，E
装置的作用为 。
④装置C 充分反应后，停止加热，需继续通入N2O 至三颈瓶冷却，再关闭分液漏斗活塞，这样操作的目的
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为 。
(2)测定产品纯度：取装置C 中制得的叠氮化钠样品m 克放入圆底烧瓶中进行纯度的测定，如下图。
①圆底烧瓶中反应的离子方程式为 。
②读取气体体积时，应注意 、使量气管与干燥管左右液面相平、视线与凹液面最低点水平相切。
③若量气管的初始读数为x mL、末读数为y mL，本实验条件下气体摩尔体积为Vm L/mol，则产品中NaN3
的质量分数为 。
10．（23-24 高三上·江西赣州·阶段练习）砷及其化合物是实验研究热点物质。某小组开展对砷的化学物研
究。
实验1：资料显示，
可与稀硫酸反应生成
。设计如图装置探究
的性质(反应开始前，向装
置中通入氦气，一段时间后，关闭弹簧夹K)。
(1)A 装置中盛装稀硫酸的仪器名称是 。B 装置中发生氧化还原反应，生成一种由过滤元素组
成的黑色固体单质，该固体单质的化学式为 。
(2)已知：C 装置中反应生成砷化亚铜固体、一种常见的最高价含氧酸和一种固体单质，则该反应的化学方
程式为 。
(3)D 装置中溶液由紫红色变为无色，
恰好氧化
，则氧化产物中砷元素的化合价
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为 。
实验2：查阅资料发现，
和
的氧化性差异不大。推测在一定条件下
和
反应可能是可
逆反应。用如图所示装置进行探究。连接装置(盐桥中的物质不参与反应)，进行下表中实验操作并记录电
流表读数。
序
号
实验步骤
电流表读数
(A)
Ⅰ
按图2 所示连接装置并加入药品，闭合开关K。向甲烧杯中滴加浓NaOH 溶液，电
流表指针偏转，乙烧杯中溶液颜色变浅，读出电流表读数为
Ⅱ
充分反应一段时间后，读出电流表读数为
Ⅲ
当电流表读数为0 时，向甲烧杯中缓缓加入稀硫酸，读出电流表读数为
(4)根据步骤Ⅲ中电流表读数
，可以确定上述反应是可逆反应，则读数
0(填“>”或“<”)。
请具体说明如何根据电流表读数
可判断此反应是可逆反应： 。
(5)根据上述探究，
和
能否发生反应与 有关(填序号)。
①浓度 ②温度 ③pH ④催化剂
向甲烧杯中滴加稀硫酸后，装置中发生的总反应的离子方程式为 。
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