第五章化工生产中的重要非金属元素高一化学期末大单元复习（人教版2019）

【复习划重点】2022-2023学年高一化学期末大单元复习第五章化工生产中的重要非金属元素一.课程标准---单元学习目标整合1.了解硫、二氧化硫、硫酸等含硫物质的性质和用途。2.掌握硫酸根离子的检验方法。3.了解氮气、一氧化氮、二氧化氮、硝酸、氨、氨水、铵盐等含氮物质的性质和用途。4.掌握氨和铵根离子的检验方法，氨的实验室制备方法。5.认识酸雨的危害，了解防治酸雨的常用方法。6.了解硅酸盐材料和一些新型无机非金属材料的性能和用途。二.知识清单--重难知识易混易错第一节硫及其化合物知识点一、硫单质硫元素：硫是一种非金属元素，位于元素周期表的第三周期，第Ⅵ族。在化学反应中易得2个电子，形成-2价硫的化合物。硫的存在形态主要以硫的氧化物和主要以硫的氧化物和硫酸盐的形式存在，如硫铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）、石膏（CuSO4·2H2O）、芒硝（Na2SO4·10H2O）俗称：硫黄，主要存在火山喷口附近或地壳的岩层里。3、物理性质俗称颜色状态硬度溶解性水酒精CS2硫黄黄色晶体质软,易研成粉末难溶难溶易溶4、化学性质注意：硫在空气中燃烧只能生成SO2，不能生成SO35、用途制农药：如石硫合剂（石灰、硫黄）可用于杀死果树的害虫；制黑火药；实验室不慎洒落水银，可以撒上硫粉。知识点二、二氧化硫1、物理性质颜色状态气味毒性密度溶解性无色气体刺激性气味有毒比空气大易溶于水(1∶40)2、化学性质用途漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等；杀菌消毒，可做食品添加剂；工业制备三氧化硫危害形成酸雨——破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化。加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。知识点三、可逆反应可逆反应是指在同一条件下，既可以向正反应方向进行，又可以向逆反应方向进行。可逆反应的特点：双向性、同时性、共存性知识点四、常见漂白剂的漂白原理比较类型漂白原理漂白特点变化类型举例氧化型漂白剂具有强氧化性，因与有色物质发生氧化还原反应而使其褪色褪色后不会恢复原色化学变化HClO、Na2O2、O3、H2O2等化合型漂白剂与某些有色物质发生化合反应而使其褪色一定条件下发生分解，又恢复原色化学变化SO2吸附型某些固体物质具有疏松多孔的结构，能吸附有色物质——物理变化活性炭等注意：在品红溶液中分别通入Cl2和SO2后，加热，若溶液恢复颜色，则为SO2气体。将等量Cl2与SO2通入品红溶液，会发生Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl;反应生成的硫酸和氯化氢没有漂白性，漂白能力下降。知识点五、SO2和CO2性质的异同、鉴别与检验1、SO2、CO2性质的异同

SO2CO2相同点常温下都是气体密度均大于空气溶于水后的溶液均可导电酸性氧化物，都能使澄清石灰水变浑浊，气体过量时又变澄清Ca(OH)2＋SO2===CaSO3↓＋H2OCaSO3＋SO2＋H2O===Ca(HSO3)2Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2OCaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2不同点有刺激性气味，有毒无味，无毒易溶于水可溶于水具有还原性，能被O2、Cl2、Br2、I2、酸性KMnO4溶液等氧化无还原性具有漂白性，能使品红溶液褪色没有漂白性酸性：H2SO3>H2CO32、SO2、CO2的鉴别方法试剂现象及结论品红溶液使品红溶液退色的是SO2；不能使品红溶液退色的是CO2氢硫酸出现浑浊的是SO2，无明显现象的是CO2高锰酸钾溶液使紫色退去的是SO2，无明显现象的是CO2溴水使橙色退去的是SO2，无明显现象的是CO2碘水（含淀粉）使蓝色退去的是SO2，无明显现象的是CO23、SO2、CO2的除杂除杂：除去二氧化碳中的二氧化硫的方法：①转化法，通入饱和NaHCO3溶液：SO2＋2NaHCO3===Na2SO3＋2CO2＋H2O②氧化法：通入酸性KMnO4溶液等氧化性物质的溶液。知识点六、三氧化硫1、物理性质常温常压下，SO3是无色液体，熔点16.8℃、沸点44.8℃。标准状况下，SO3为固体。2、化学性质3、用途强氧化剂，能被硫、磷、碳还原。较硫酸、发烟硫酸的脱水作用更强。对金属的腐蚀性比硫酸、发烟硫酸为弱。知识点七、硫化氢1、物理性质硫化氢是一种无色、臭鸡蛋气味的气体，有剧毒，是一种大气污染物。2、化学性质①与碱反应：②强还原性：③可燃性：【重难点探究】重难点一、硫酸1、物理性质俗称颜色状态沸点挥发性密度其他硫黄无色

油状

液体高难挥发大于水（98%的浓硫酸密度为1.84g•cm-3溶于水放热稀释浓硫酸的方法：在烧杯中倒入一定量的水，少量硫酸沿烧杯缓慢倒入，边倒边搅拌。2、化学性质（1）稀硫酸——具有酸的通性①使紫色石蕊溶液变红，酚酞溶液不变色。②与活泼金属反应，如Mg+H2SO4＝MgSO4+H2↑③与碱性氧化物反应，如CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O④与碱反应，如2NaOH+H2SO4＝Na2SO4+2H2O⑤与某些盐反应，如Na2CO3+H2SO4＝Na2SO4+CO2+H2O浓硫酸的性质①吸水性：浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子，故常用做干燥剂。原理：H2SO4分子与水分子可形成一系列稳定的水合物。应用：干燥中性气体（如：H2、O2等）和酸性气体（如：CO2、SO2、Cl2、HCl等）注意：不能干燥碱性气体（NH3）和还原性气体（H2S、HBr、HI）②脱水性：浓硫酸能把有机物中的氧、氢元素按1:2脱去，留下黑色的炭。如向蔗糖中加入浓硫酸时，蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状固体，并放出有有刺激性气味的气体。实验现象：蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔海绵状的炭，并放出刺激性气味的气体。实验结论：浓硫酸具有脱水性，且能氧化碳单质，生成CO2，本身被还原为SO2③强氧化性：Ⅰ.与金属的反应：除Au、Pt以外的绝大多数金属都能与浓硫酸作用。[实验]——浓硫酸与铜反应。实验说明：a装置.通过可抽动的铜丝来控制反应的发生或停止。c装置.浸有碱液的棉花团可以吸收多余的SO2，以防止污染环境。实验现象：a试管中铜丝表面逐渐变黑；b试管中的品红溶液逐渐变为红色；c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色；将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为蓝色。注意：Ⅱ.与非金属反应C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2OS+2H2SO4（浓）3SO2↑+2H2O2P+5H2SO4（浓）2H3PO4+5SO2↑+2H2OⅢ.与还原性物质反应H2S+H2SO4（浓）＝S↓+SO2+2H2O2HI+H2SO4（浓）＝I2+SO2+2H2OⅣ.难挥发性由于浓硫酸是高沸点、难挥发性酸，所以能够制取易挥发性酸，如HCl、HNO3等。H2SO4（浓）+NaCl（s）NaHSO4+HCl↑用途①硫酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、炸药和染料。②也可用于石油精炼、金属加工前的酸洗及制备易挥发性酸。重难点二、SO42-的检验检验SO42-的正确操作注意：先加稀盐酸的目的是排除CO32-、SO32-、Ag+等离子的干扰。再加BaCl2溶液，有白色沉淀产生，发生反应的离子方程式为Ba2++SO42-=BaSO4,BaSO4既难溶于水，又难溶于酸。重难点三、含硫物质的转化第二节氮及其化合物知识点一、氮气1、氮元素在元素周期表中的位置：氮是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周期，第ⅤA族。最外层有5个电子，既不容易得3个电子，又不容易失去5个电子。因此氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。氮元素的存在主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内蛋白质的中，还有部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。氮气的物理性质颜色状态气味密度溶解性无色气体无味比空气稍小难溶于水氮气的化学性质氮分子内两个氮原子间以共价三键（N≡N）结合，通常情况下难以与其他物质发生化学反应。5、氮的固定(1)含义:将大气中游离态的氮转化为含氮化合态的过程叫做氮的固定。(2)分类:知识点二、氨的性质物理性质颜色气味溶解性密度是否易液化无色刺激性极易溶于水（1:700）比空气密度小易液化喷泉实验装置图操作及现象打开止水夹，并挤压胶头；烧杯中形成喷泉，瓶内液体呈红色。原理当气体接触外部的水或溶液时，由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应，从而使容器内气压迅速降低，在外界大气压作用下，外部液体迅速进入容器，通过尖嘴导管喷出，形成喷泉。氨气与水反应：NH3+H2ONH3+H2ONH4++OH-因此，氨气溶于水显碱性使酚酞变红。结论氨气极易溶于水；氨气的水溶液显碱性。注意事项实验关键：NH3纯度尽可能高，且装满；烧瓶干燥；装置气密性好；由滴管内挤入的水不要太少。喷泉组合HCl(水或NaOH);NH3(水或盐酸）；CO2、Cl2、H2S、SO2（NaOH溶液）;NO2和O2（水）氨的化学性质与酸反应与浓盐酸反应：NH3+HCl=NH4Cl（现象：大量白烟）应用：检验氨气管道是否泄漏。催化氧化氨的制备方法化学方程式气体发生装置加热浓氨水注：①NH3·H2O不稳定，受热易分解；②加热温度不宜过高浓氨水+固体NaOHNaOH溶于水放热，促使NH3·H2O分解。且OH－浓度的增大有利于NH3的放出固体Ca(OH)2+固体NH4Cl（实验室法）5、用途①氨是氮肥工业，有机合成工业，制造硝酸、铵盐和纯碱的原料。②NH3易液化，当液态NH3汽化时，要吸收大量的热，使周围的温度急剧降低，因此，液氮常用作制冷剂。知识点三、铵盐概念有NH4+和酸根离子构成的化合物。物理性质都是晶体，都易溶于水。化学性质受热分解注：铵盐受热一般会放出氨，但不是都放出氨。如NH4NO3受热到一定温度会发生爆炸，生成氮气。与碱反应【重难点探究】重难点一、氮的氧化物物理性质NONO2色、态无色气体红棕色气体气味无味刺激性气味密度(与空气相比)略大大溶解性不溶于水与水反应毒性有毒有毒收集排水法向上排空气法2、化学性质NONO2与O2反应2NO+O2＝2NO2——与H2O反应——3NO2+H2O＝2HNO3+NO与H2O、O2共同反应4NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O＝4HNO3氧化性6NO+4NH35N2+6H2O6NO2+8NH37N2+12H2ONO2+SO2＝SO3+NONO2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝所属类别不成盐氧化物实验室制法2Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3、氮的氧化物溶于水的计算①NO2和O2混合气体溶于水的计算：方程式：4NO2+O2+2H2O＝4HNO3V（NO2）:V（O2）<4:1剩余O2V（NO2）:V（O2）=4:1恰好完全反应V（NO2）:V（O2）>4:1剩余NO②NO和O2同时通入水中的计算：方程式：4NO+3O2+2H2O=4HNO3V（NO）:V（O2）<4:3剩余O2V（NO）:V（O2）=4:3恰好完全反应V（NO）:V（O2）>4:3剩余NO③NO、NO2、O2混合通入水中可先将NO和O2转化为NO2，在按上述分情况讨论。也可先将NO2和H2O转化为NO，在按4NO+3O2+2H2O＝4HNO3情况计算。重难点二、硝酸物理性质纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体，沸点低，易挥发，在空气中呈“白雾”状，质量分数95%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”。化学性质酸的通性①使紫色的石蕊试液变红②与某些金属氧化物起反应：2HNO3+CuO=Cu(NO3)2+H2O③与某些盐起反应：2HNO3+CaCO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O④与碱起反应：HNO3+NaOH=NaNO3+H2O不稳定性在实验室里浓硝酸保存在棕色细口瓶中的原因:（3）强氧化性①与金属反应：HNO3几乎能与所有的金属（金、铂除外）发生反应，铁、铝遇冷的浓硫酸发生钝化。4HNO3(浓)＋Cu=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O8HNO3(稀)＋3Cu=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OFe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O（铁少量）Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O（铁过量）②与非金属反应（碳、硫）：4HNO3(浓)＋CCO2↑＋4NO2↑＋2H2O③与某些还原性物质反应硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、I－、S2－、SO32－等均能被HNO3氧化。用途硝酸是重要的化工原料和化学试剂，在工业上用于制化肥、农药、炸药和染料等。重难点三、酸雨与防治1、SO2与NO2的主要来源(1)SO2：主要来源于煤、石油的燃烧和某些含硫的金属矿物冶炼。（2）NO2：主要来自于汽车尾气。2、酸雨(1)概念：pH＜的降雨。(2)成因：主要是大气中的二氧化硫和氮的氧化物溶于水形成的。(3)类型：①硫酸型：SO2→H2SO3→H2SO4SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4②硝酸型：NO2→HNO33NO2＋H2O===2HNO3＋NO3、危害(1)直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化。（2）加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。4、防治措施（1）调整能源结构，发展清洁能源（2）研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少SO2和氮的氧化物的排放。（3）加强工厂废气的回收处理。（4）改进汽车尾气处理技术，控制汽车尾气排放标准。5、光化学烟雾概念：含有氮氧化物和碳氢化合物等第一次污染物的大气，在阳光作用下发生化学反应而产生二次污染物，这种一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象。特征：淡蓝色烟雾，具有强氧化性。危害：加速建筑材料的老化，刺激人的眼睛，伤害植物的叶子，是大气能见度降低。重难点四、含氮物质的转化第三节无机非金属材料知识点一、硅1、硅元素的存在及在元素周期表中的位置位于元素周期表第三周期、第ⅣA族，处于金属元素与非金属元素的过渡位置，其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最广泛的半导体材料。自然界中的硅都是化合态，在地壳中含量居第二位。硅单质的种类和结构硅有晶体硅和无定形硅两种，两者互为同素异形体。与金刚石类似，都具有正四面体形的空间网状结构。物理性质色、态光泽熔点硬度导电性质地灰黑色固体金属光泽高大半导体脆化学性质常温下：性质稳定，除氟气、氢氟酸、氢氧化钠外，一般不反应。Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑Si+2F2==SiF4加热条件下，硅与O2、Cl2、C、N2等非金属反应。硅的制备粗硅的制备：焦炭还原石英砂粗硅提纯：硅的用途Si是半导体，用于制造太阳能电池；还用于计算机、集成电路、晶体管等半导体器件中的芯片。知识点二、二氧化硅存在沙子、石英、水晶、玛瑙、硅藻土的主要成分就是SiO2。结构SiO2晶体的基本结构是以硅原子为中心，氧原子在4个顶角上的正四面体结构，每个硅原子结合4个氧原子，每个氧原子结合2个硅原子，所以硅、氧原子个数比为1：2。物理性质二氧化硅硬度大、熔点高、不溶于水、不导电的固体。化学性质SiO2+4HF==SiF4↑+2H2OSiO2＋2NaOH==Na2SiO3+H2O用途用于制造光导纤维；石英玻璃用来制造耐高温的化学仪器；水晶用于制造电子工业的重要部件、工艺品；石英砂用作玻璃原料和建筑材料。知识点三、硅酸物理性质颜色白色状态胶状固体溶解性不溶于水化学性质酸性比碳酸弱不能使指示剂变色能与碱反应生成盐和水H2SiO3+2NaOH==2H2O

+Na2SiO3不稳定性知识点四、硅酸盐Na2SiO3是白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃，是无色粘稠状液体，是一种矿物胶。常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。在空气中易变质：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3↓+Na2CO3硅酸盐的表示方法：①盐式法：CaSiO3②氧化物式法：CaO·SiO2a.表示顺序为：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；b.氧化物之间用“·”隔开；c.氧化物的系数若出现分数时应化为整数。练习：钾长石(KAlSi3O3)：K2O·Al2O3·6SiO2硅酸钠（Na2SiO3）：Na2O·SiO2钠长石（NaAlSi3O3)：Na2O·Al2O3·6SiO2【重难点探究】重难点1、传统无机非金属材料传统无机非金属材料多为硅酸盐材料，如陶瓷、玻璃、水泥等。产品原料主要设备主要成分应用陶瓷_黏土生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具玻璃纯碱、石灰石、石英砂玻璃窑NaSiO3、CaSiO3、SiO2生产建筑材料、光学仪器和各种器皿,还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料水泥粘土和石灰石水泥回转窑水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土重难点2、新型无机非金属材料结构特性用途富勒烯由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，性质稳定。代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代碳纳米管比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能。生产复合材料、电池和传感器等。石墨烯只有一个碳原子直径厚度的单层石墨应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料碳化硅陶瓷硬度大，优异的高温抗氧化性能可用作砂纸和砂轮的磨料，用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等三.真题演练1.氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是（）A．自然固氮、人工固氮都是将转化为B．侯氏制碱法以、、、为原料制备和C．工业上通过催化氧化等反应过程生产D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”答案：A解析：自然固氮是将N2转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3，比如大气固氮是将N2会转化为NO，A错误；侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl，反应的化学方程式为H2O+NH3+CO2+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，B正确；工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3，相关的化学反应方程式为4NH3+5O24NO+6H2O、2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O=4HNO3，C正确；氮元素在自然界中既有游离态又有化合态，多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”，D正确。2.陈述Ⅰ和Ⅱ均正确但不具有因果关系的是（）选项陈述Ⅰ陈述ⅡA用焦炭和石英砂制取粗硅可制作光导纤维B利用海水制取溴和镁单质可被氧化，可被还原C石油裂解气能使溴的溶液褪色石油裂解可得到乙烯等不饱和烃D水解可生成胶体可用作净水剂答案：A解析：焦炭具有还原性，工业上常利用焦炭与石英砂（SiO2）在高温条件下制备粗硅，这与SiO2是否做光导纤维无因果关系，故A符合题意；海水中存在溴离子，可向其中通入氯气等氧化剂将其氧化为溴单质，再经过萃取蒸馏物理操作分离提纯溴单质，另外，通过富集海水中的镁离子，经过沉淀、溶解等操作得到无水氯化镁，随后电解熔融氯化镁可制备得到镁单质，陈述I和陈述II均正确，且具有因果关系，B不符合题意；石油在催化剂加热条件下进行裂解可得到乙烯等不饱和烃，从而使溴的CCl4溶液褪色，陈述I和陈述II均正确，且具有因果关系，C不符合题意；FeCl3溶液中铁离子可发生水解，生成具有吸附性的氢氧化铁胶体，从而可用作净水剂，陈述I和陈述II均正确，且具有因果关系，D不符合题意。3.工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图，下列说法错误的是（）A．吸收过程中有气体生成 B．结晶后母液中含有NaHCO3C．气流干燥湿料时温度不宜过高 D．中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3答案：B解析：根据工艺流程逆向分析可知，以二氧化硫和纯碱为原料，得到结晶成分为NaHSO3，则母液为饱和NaHSO3和过量的二氧化硫形成的亚硫酸，溶液呈酸性，所以加入纯碱进行中和，涉及的反应为：H2SO3+2Na2CO3=Na2SO3+2NaHCO3，NaHSO3+Na2CO3=Na2SO3+NaHCO3，所以调节pH为8进行中和后得到Na2SO3和NaHCO3，通入二氧化硫气体进行混合吸收，此时吸收过程中发生反应为：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3↓，SO2+NaHCO3=CO2+NaHSO3↓，此时会析出大量NaHSO3晶体，经过离心分离，将得到的湿料再进行气流干燥，最终得到NaHSO3产品，