第五章 化工生产中的重要非金属元素 复习【知识精讲精研】 高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第五章

化工生产中的重要非金属元素

复习非金属及其化合物单质S弱氧化性N2稳定性Si半导体性：信息技术和光电材料化合物氧化物NO2、SO2酸雨大气的污染和防治氢化物NH3与水反应：制氨水与酸反应：制铵盐含氧酸浓H2SO4、HNO3强氧化性含氧酸盐无水硫酸铜检测水的存在复杂硅酸盐陶瓷、玻璃、水泥试管内壁上有硫附着时可用CS2试剂洗涤俗称色、态溶解性水酒精CS2一、硫1.物理性质黄色或淡黄色晶体难溶硫黄微溶易溶2.化学性质(1)与金属反应（低价金属硫化物）(黑色)(黑色)Hg+S=HgS(黑色)用于除去洒落的汞(2)与非金属单质反应S+H2H2S空气中燃烧淡蓝色火焰氧气中燃烧蓝紫色火焰单质硫燃烧时，产物只能是SO2，无论O2的量是否

充足，均不会生成SO3。

二、SO2的性质

1、物理性质：无色，有刺激性气味、有毒，密度＞空气，通常情况下，水：SO2=1：40溶于水2.用途：①制硫酸

②漂白纸浆、毛、丝等③杀菌消毒、食品添加剂（漂白、防腐、抗氧化）原理：SO2+H2OH2SO3可逆反应特点：同一反应、同一条件、同时进行

“三同”3.化学性质(1)还原性：与氧化性物质反应如O2

、X2(X=Cl/Br/I)、酸性高锰酸钾、Fe3+、Na2O2等与高锰酸钾：5SO2

+

2MnO4-

+

2H2O

=

2Mn2+

+

4H++5SO42-与卤素：与O2:可逆反应(2)氧化性:只有与S2-反应才体现SO2的氧化性如：H2S、Na2S现象：产生黄色沉淀例：如何检验某混合气体中含有SO2和CO2？SO2、CO2澄清石灰水品红溶液KMnO4溶液品红溶液NaOH溶液褪色褪色不褪色先浑浊后澄清该原理可用于实验室制SO2Cu＋2H2SO4(浓)===CuSO4＋SO2↑＋2H2OH2SO4作用不浓不热不反应实验现象：品红溶液褪色，紫色石蕊溶液逐渐变红；浸NaOH的棉团的作用吸收多余的SO2，防止污染空气。处理尾气发生的化学方程式SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O∆（一）浓硫酸与Cu反应实验1、螺旋状可抽动铜丝的优点（两点）：①控制反应的发生与停止；②增大反应的接触面积2.实验结束后若想观察到蓝色溶液，应将反应剩余物质加入到水中（原理类似浓硫酸的稀释操作）3.下列药品能证明反应后烧瓶中确有余酸的是

.a.铁粉b.BaCl2溶液

c.银粉

d.NaHCO3溶液4.若检验出反应后有余酸，但仍有Cu未溶解，解释原因随着反应进行，浓硫酸浓度减小，不能与Cu反应。5.足量Zn与浓硫酸反应，酸是否有剩余？没有，整个过程生成的气体有SO2、H2。a、d两点符合绿色化学的设计：1.螺旋状可抽动铜丝、2.NaOH棉团吸收尾气（二）浓硫酸与蔗糖（C12H22O11）反应实验

1.现象：蔗糖逐渐变黑→脱水性

体积膨胀，产生刺激性气味气体→强氧化性2.C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2↑+2H2O

不浓不热不反应，H2SO4作用

要事先往蔗糖里滴加少量水的原因：浓硫酸吸水放出大量的热，为C与浓硫酸的反应提供热量。黑面包实验体现浓H2SO4性质:脱水性、强氧化性（二）浓硫酸与蔗糖（C12H22O11）反应实验

产物验证：H2OSO2CO2请思考可以替代酸性高锰酸钾的是？①新制氯水②溴水③FeCl3溶液③NaHCO3溶液判断下列过程浓硫酸体现的性质：

①强酸性②强氧化性③吸水性④脱水性⑤难挥发性

(1)往胆矾(CuSO4·5H2O)中加浓硫酸后变白

③

；(2)敞口放置浓硫酸浓度变小

③

；(3)用浓硫酸在纸上书写的字迹变黑

④

；

(4)用铁制或铝制槽车运输浓硫酸

②

；(5)可用浓硫酸干燥O2、N2、Cl2等气体

③

；(6)浓硫酸与NaCl固体反应制备HCl

⑤

；(7)将浓硫酸滴在紫色石蕊试纸上现象是

先变红后变黑

，体现浓硫酸的

①④

性；SO3+H2O====H2SO4净化目的：防止催化剂中毒不能用水淋洗防止形成酸雾发烟硫酸：98%浓H2SO4吸收了SO3工业上SO2尾气处理：氨水(NH4)2SO3

→

(NH4)2SO4

氧化硫黄一、工业制硫酸二、不同价态含硫物质的转化

通过氧化还原反应实现不同价态的转化：氧化剂/还原剂实验一：粗盐提纯

用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子(杂质：不溶的泥沙和Ca2+、Mg2+、SO42-)1.除杂原则：除杂试剂要过量，过量试剂要除去

除杂不引杂。过量的原因：使杂质离子沉淀完全2.步骤：①溶解：5.0g

左物右码玻璃棒作用：搅拌，加速溶解

水不易过量2.步骤：①先加入过量的BaCl2溶液，使SO42-沉淀完全；②再加入过量的NaOH溶液，使Mg2+沉淀完全；③再加入过量的Na2CO3溶液，使Ca2+和Ba2+沉淀完全；【注意】1.分析每步试剂时，写全反应方程式。加入Na2CO3溶液方程式：2.加入试剂的顺序为：三种在Na2CO3在BaCl2溶液之后BaCl2溶液

、

Na2CO3溶液3.检验沉淀完全的操作：取上层清液，再加沉淀剂，……检验SO42-是否沉淀完全：取上层清液，再加BaCl2溶液，若无沉淀生成，则证明已沉淀完全；反之，则未沉淀完全试剂过量，也不要太多2.步骤：④过滤；⑤向滤液中加入盐酸，用玻璃棒搅拌，直到没有气泡冒出，并用pH试纸

检测，使滤液呈中性或微酸性。1.最后过滤一次即可，除去生成的沉淀和不溶性杂质2.过滤时玻璃棒的作用引流，一贴二低三靠3.最后加入盐酸的目的是什么？

除去过量的NaOH溶液、Na2CO3溶液

离子方程式写两个，盐酸过量怎么除？4.过滤和加入盐酸这两步能否颠倒？

否，原因是

沉淀会再次溶解5.盐酸能否换成硫酸：不能，引杂最少一次2.步骤：最后，将滤液倒入蒸发皿中，用酒精灯加热，同时用玻璃棒不断搅拌，当蒸发皿中出现较多固体时，停止加热，利用蒸发皿的余热使滤液蒸干.【蒸发结晶的规范操作】玻璃棒作用：蒸发结晶的仪器：

区分蒸发皿、坩埚实验二：SO42-检验1.SO42-检验：取少量溶液于试管中，先加HCl，无明显现象，再加BaCl2，若生成白色沉淀，则证明有SO42-。（唯一试剂，唯一顺序）必考①加入稀盐酸排除Ag+SO32-CO32-离子的干扰

②若加入盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀，可能含有

Ag+离子

若先加BaCl2，再加HCl沉淀不溶解，则可能存在的离子有Ag+。③加入试剂错误：若用HNO3酸化，则不能排除的离子有Ag+SO32-2.变式考察：检验Na2SO3是否变质？

取少量试剂于试管中，先加过量的盐酸，再加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，说明Na2SO3变质1.氮及其化合物一、N2的性质1.物理性质：难溶于水，M=28g/mol；只能用排水法收集用途：保护气、冷冻剂、麻醉剂、合成氨、制硝酸；2.化学性质：二、氮的固定：游离态的氮转变为氮的化合物。1)自然固氮：①生物固氮：植物根瘤菌固氮②雷电作用雷雨发庄稼：N2+O2=======2

NO2NO+O2=2NO23NO2+H2O==2HNO3+2NO2)人工固氮：工业合成氨不能做Mg的保护气自然固氮，区分条件工业合成氨，条件三、NO的性质1.物理性质：无色、无味的有毒气体，不溶于水，只能用排水法收集2.化学性质：

2NO

+O2

==2NO2

可用于检验NONO是不成盐氧化物，不是酸性氧化物四、NO2的性质：1.物理性质：红棕色、刺激性气味、有毒，密度比空气大，易溶于水，向上排空气法收集。不是酸性氧化物2.化学性质—自然界无纯净的NO2

2NO2⇌N2O4

①与水：3NO2+H2O==2HNO3+NO

工业制硝酸氧化剂：还原剂=1：2应用：除去NO中的NO2四、NO2的性质：③与碱：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2ONO：NO2混合1：1时恰好反应NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2ONO、NO2满足＜1:1比例时，可被NaOH完全吸收。如果没有被完全吸收可以通入O2。实验5-5在一支50ml的注射器里充入20mlNO，然后吸入5ml水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察无明显现象。打开弹簧夹，快速吸入10ml空气后夹上弹簧夹，观察气体由无色变为红棕色。振荡注射器，再观察气体由红棕色变为无色，注射器塞子向左移动化学反应：2NO+O2=2NO2

3NO2+H2O=2HNO3+NO要将NO充分转化可以采取措施：反复通入O2工业生产硝酸的启示：向其中加入一定量的O2可提高二氧化氮的利用率，增大硝酸的产率4NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO3①当混合气体NO2O2满足4:1时，液体全部充满试管。②当混合气体NOO2满足4:3时，液体全部充满试管。1.氮及其化合物一、NH3的性质1.物理性质：无色、有刺激性气味、极易溶于水（1:700）氨易液化，液化时放热。液氨汽化时吸收大量的热，使周围温度急剧降低。因此，液氨可用作制冷剂。2.化学性质：(1)与水反应三分子：NH3、H2O、NH3·H2O

三离子：NH4+、OH-、H+NH3+H2O

NH3·H2O注：1、氨水是混合物，氨气、液氨、NH3·H2O是纯净物。2、氨水不稳定，见光受热易分解需用棕色试剂瓶避光阴凉处保存3、氨水、氯水久置后均变质，但原理不同！氨水久置，NH3逸出，浓度减小，碱性减弱；(非氧化还原)氯水久置，最终HClO分解为HCl，酸性增强。(氧化还原)氨水显碱性的原因

2.化学性质：(2)与酸反应：与挥发性酸有白烟NH3＋HCl==NH4Cl(白烟）→NH3与HCl互检NH3＋HNO3===NH4NO3

(白烟）→NH3与挥发性酸生成盐是固体小颗粒，现象为白烟2NH3(过量)＋H2SO4===(NH4)2SO4NH3(少量)＋H2SO4===NH4HSO4

(3)还原性

①与O2:催化氧化：4NH3+5O2===4NO+6H2O→工业制硝酸的基础

催化剂4.NH3是高中阶段唯一一个碱性气体检验NH3的方法：①湿润的红色石蕊试纸变蓝②使酚酞试液变红③湿润的PH试纸变红④蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近产生白烟二、喷泉实验实验5-6喷泉实验成功的关键：①气密性要好（否则无喷泉现象）②气体要充满烧瓶（否则液体喷不满）③烧瓶要干燥一、铵盐：铵根离子(NH4+)与酸根离子构成的化合物1.受热易分解——产物不一定有NH3如：NH4NO3NH4HCO3==H2O+CO2↑+NH3↑△NH4Cl==NH3↑+HCl↑

试管底部分解，试管口重新化合

△2.与碱反应：加热→NH3，不加热→NH3·H2ONH4Cl+NaOH===NaCl+NH3↑+H2O(NH4)2CO3

+2NaOH===Na2CO3+2NH3↑+2H2O铵盐与强碱离子方程式：NH4++OH==NH3↑+H2O

3.NH4+检验的规范叙述：（取加若则）取待测液少许于试管中，向其中加入NaOH溶液并加热，若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则含有NH4+4.实验方法证明某种无色晶体是(NH4)2SO4?阴阳离子均检验，先加水溶解，再分别检验NH4+、SO42-△△二、实验室制氨气1.原理：试剂：NH4Cl、Ca(OH)22NH4Cl+Ca(OH)2===CaCl2+2H2O+2NH3↑是复分解反应，但不是离子反应，固体反应注意事项：①仪器：固固加热型，酒精灯(加热)试管口略向下倾斜

②收集方法：向下排空气，导管伸入试管底部③干棉花的作用：减小对流，提高氨气的收集速度和纯度若为湿棉花：还有吸收尾气的作用棉花还可以沾稀硫酸△试剂选择①不用NH4NO3原因：加热过程中NH4NO3分解易爆炸②不能直接加热NH4Cl固体制NH3③若改用直接加热NH4HCO3、(NH4)2CO3固体制NH3应在收集装置前加碱石灰除CO2

2.除杂、干燥(碱石灰)×

CaCl2+8NH3==CaCl2•8NH3

干燥NH3应选：①浓H2SO4②P2O5

③碱石灰④无水CaCl2

3.收集:向下排空气法4.验满:试纸必须湿润/瓶口验满①用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝②湿润的无色酚酞试纸靠近试管口，试纸变红③湿润的pH试纸靠近试管口，试纸变蓝④蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口产生白烟⑤遇氯气靠近试管口，产生白烟5.尾气处理:(用水或稀酸吸收氨气→防倒吸)abde三、实验室快速制取NH3的方法方法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水NH3·H2O==NH3↑＋H2O浓氨水＋固体NaOH①NaOH溶于水放热，促使NH3·H2O分解，②OH－浓度的增大也有利于NH3的逸出浓氨水＋固体CaO①CaO与水反应消耗水，使溶剂(水)减少②反应放热，促进NH3逸出；③生成OH－，OH－浓度的增大也有利于NH3的逸出NH3+H2O⇌NH3·H2O⇌NH4++OH-

1.氮及其化合物一、硝酸的化学性质1.不稳定性：保存在棕色细口瓶（玻璃塞）中，并放置在阴凉处【思考】浓硝酸呈黄色的原因:生成的NO2溶解在硝酸中如何消除黄色？通入O22.酸性(1)指示剂：①稀硝酸使紫色石蕊试液变红②浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色（酸性、氧化性）(2)与部分盐反应（如Na2CO3）CO32-+2H+=CO2+H2O(3)与碱、NH3反应:NH3+HNO3=NH4NO3现象：产生白烟3.强氧化性:体现在+5价的N上，浓度越大，氧化性越强浓HNO3还原产物为NO2，稀HNO3还原产物为NO(1)与金属Cu反应-装置主要反应现象（海陆空）反应原理化学方程式浓硝酸与铜常温下反应剧烈，溶液变为绿色

，铜丝逐渐变细，试管上方出现红棕色气体溶液绿色是因为溶解了红棕色的NO2，加水可变为蓝色稀硝酸与铜常温下反应比较温和，溶液变为蓝色，铜丝逐渐变细，试管上方出现无色气体硝酸在反应中体现：酸性和氧化性Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO+4H2O3Cu+8H++2NO3=3Cu2++2NO↑+4H2OCu＋4H++2NO3-＝Cu2+＋2NO2↑＋2H2O二、工业制硝酸(3个反应)

基础是氨的催化氧化①4NH3+5O2

4NO+6H2O

（氨的催化氧化）②2NO+O2=2NO2③3NO2+H2O=NO+2HNO3实际生产中可以通入过量空气（或氧气）使NO完全转化为硝酸酸雨的来源：SO2、NO、NO2空气中SO2来源：①煤、石油的燃烧②金属矿物冶炼；氮氧化物来源：①汽车尾气(汽车内燃机高温使空气中N2与O2反应)②工业制硝酸废气中的NO、NO2。O2+2H2SO3=2H2SO4SO3+H2O=H2SO42SO2+O22SO3催化剂SO2+H2O

H2SO3

途径1途径2一、1.酸雨的形成：两种类型硝酸型：硝酸型酸雨的形成过程都是氧化还原反应硫酸型：硫酸型酸雨在空气中久置pH降低原因:H2SO3转化为H2SO4N2+O2=高温=2NO2NO＋O2==2NO23NO2＋H2O==2HNO3＋NO∆2、酸雨的吸收处理：1.Si在元素周期表中的位置：第三周期第ⅣA族（不容易得也不容易失去电子），处于金属与非金属的过渡位置，其导电性介于导体和绝缘体之间，是应用最为广泛的半导体材料，Si在自然界存在：主要以硅酸盐和氧化物的形式（无游离态）2.SiO2存在于水晶、玛瑙、沙子、石英，光导纤维，饰品一、硅用途：与电有关！应用最广泛的半导体材料，做硅芯片、硅太阳能电池二、SiO2是酸性氧化物

用途：与光有关！做建筑材料：沙子；做饰品水晶、玛瑙；做石英坩埚、玻璃坩埚；①与HFSiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

用途：刻蚀玻璃②与NaOHSiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O

③与盐：SiO2+Na2CO3=高温=Na2SiO3+CO2↑

SiO2+CaCO3=高温=CaSiO3+CO2↑第一步中C是过量的，所以产物为CO，不是CO2

，C过量，会发生下列反应SiO2+3C==SiC+2CO↑所以粗硅中所含杂质为SiC、C。H2、HCl可循环利用三、硅的制备（从沙滩到用户）①SiO2+2C====Si（粗硅）+2CO↑

②