第五章 化工生产中的重要非金属元素【复习提升】 -2022-2023学年高一化学精讲精练（人教版2019必修第二册）（原卷版）

化工生产中的重要非金属元素考点精讲总结提升1．硫及其化合物2．氮及其化合物3．无机非金属材料核心要点一、硫及其化合物1．硫是一种黄色晶体，难溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳(CS2)。S＋FeFeS，S＋2CuCu2S，S＋H2H2S，S＋O2SO22．二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水，通常1体积水溶解约40体积二氧化硫。3．二氧化硫的三种“褪色”表现的性质： （1）SO2能使品红溶液褪色表现漂白性。（2）SO2使溴水、氯水及酸性KMnO4溶液褪色体现还原性。（3）SO2使滴有酚酞的NaOH溶液褪色说明其水溶液呈酸性。催化剂△4．熟记二氧化硫的四个重要化学方程式：2SO2＋O2===2SO3SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4SO2＋2H2S===3S＋2H2ONa2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑5．浓硫酸的三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性。6．常温下，铁、铝遇浓H2SO4发生“钝化”，“钝化”并不是不反应，而是浓H2SO4强氧化性的体现。7．必记浓硫酸两个重要化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2OC＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O二、氮及其化合物1．氮气的三个重要反应：N2＋O22NO，N2＋3H22NH3，N2＋3MgMg3N2。2．一氧化氮是无色无味难溶于水的有毒气体，易与空气中的氧气反应生成二氧化氮，2NO＋O2===2NO2。3．二氧化氮是红棕色有刺激性气味的有毒气体，溶于水生成HNO3和NO，化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。4．氮的氧化物溶于水总反应的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。5．两种物质的性质（1）氨的性质：氨气极易溶于水，能与水反应生成NH3·H2O，与酸反应生成铵盐，能催化氧化制备硝酸。（2）铵盐的性质：铵盐易溶于水，加热易分解，能与碱反应产生氨气。6．检验氨气的两种方法（1）使湿润的红色石蕊试纸变蓝。（2）用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时会有白烟生成。7．硝酸具有不稳定性和强氧化性。 8．稀HNO3的还原产物是NO，与铜反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，浓HNO3的还原产物是NO2，与铜、木炭反应的化学方程式分别为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。9．铁、铝在常温下，遇到浓HNO3发生钝化，这体现了浓硝酸的强氧化性。10．pH<5.6的降雨称为酸雨，酸雨分为硫酸型和硝酸型。前者由SO2引起，后者由NOx引起。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　三、无机非金属材料1．石英、沙子、水晶、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2。2．SiO2是硅酸的酸酐，但硅酸不能由SiO2与水反应制得。3．熟记六个化学方程式（1）SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。（2）SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。（3）Na2SiO3＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋Na2CO3(证明H2CO3酸性强于H2SiO3)。（4）Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。（5）Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。（6）SiO2＋2CSi＋2CO↑。4．硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，可以用作黏合剂和防火剂。5．传统的无机非金属材料有水泥、玻璃和陶瓷。6．硅以化合态存在于自然界中，常用作半导体材料和合金材料。 一、非金属及其化合物的综合考查【例1】下列有关C、N、S等非金属元素化合物的说法正确的是(　　)A.NaHCO3、Na2CO3、(NH4)2CO3三种固体受热后均能生成气体B.SO2具有漂白性，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色C.实验室可用NaOH溶液处理NO2和SO2废气D.稀硝酸、稀硫酸均能将木炭氧化成二氧化碳【变式训练1】下列说法正确的是(　　)A.NH3在纯氧气中燃烧生成NO2B.在高温下用焦炭还原二氧化硅可制得粗硅C.SO2可用于漂白纸浆、草帽和酸性高锰酸钾溶液D.常温下铁遇浓硫酸不反应,因此可用铁槽车储存浓硫酸【变式训练2】C、Si、S都是自然界中含量丰富的非金属元素，下列关于其单质及化合物的说法中正确的是(　　)A.三种元素在自然界中既有游离态又有化合态B.二氧化物都属于酸性氧化物,能与碱反应而不能与任何酸反应C.最低价的气态氢化物都具有还原性,易与O2发生反应D.其最高价氧化物对应水化物的酸性:H2SO4>H2SiO3>H2CO3二、无机框图推断【例2】如图是由常见元素组成的单质及其化合物之间的转化关系图。常温常压下,B、E、F、H、I均为气体,F无色无味且能使澄清石灰水变浑浊;B、E、I均有刺激性气味,E能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,B、E在空气中相遇会产生白烟,I为红棕色。A是一种常见的肥料。C、G、K的焰色试验呈黄色(反应中生成的部分物质已略去)。 请回答下列问题:（1）物质D的化学式为　　　　　　。 （2）写出反应③的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）写出反应④的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 （4）写出反应⑤的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目:　　　　　　　　　　　　　　　　。 【变式训练3】已知某物质X能发生如下转化:XYZA下列有关上述转化关系中的物质和反应的叙述错误的是　(　　)A.若X为N2,则A为硝酸B.若X为S,则A为硫酸C.反应①和②一定为氧化还原反应,反应③一定为非氧化还原反应D.若X为非金属单质或非金属氢化物,则A不一定能与金属铜反应生成Y【变式训练4】A、B、C、D、E五种物质中含有同一种元素,其相互转化关系如图所示。（1）如果A是淡黄色固体,回答下列问题。①写出A、E的化学式:A　　　　　　、E　　　　　　。 ②C→D的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③将足量的物质C通入BaCl2溶液中,下列说法正确的是　　　　　　(填字母序号)。 a.溶液中出现白色沉淀b.溶液没有明显变化c.若继续通入Cl2或NH3,则溶液中均出现白色沉淀 （2）如果A是无色气体,回答下列问题。①D→E的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 ②E→C的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 三、常见气体的制备、净化、收集及尾气处理【例3】如图装置可用于制取、净化并收集表格中的四种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂),其中可行的是(　　)选项气体abcANO2浓硝酸铜片NaOH溶液BSO2浓硫酸Cu酸性KMnO4溶液CNH3浓氨水生石灰碱石灰DCO2稀盐酸CaCO3浓硫酸【变式训练5】用所给试剂与图示装置(夹持仪器略)能够制取相应气体的是(　　)选项ABCDX中试剂稀硝酸浓盐酸浓硫酸浓氨水Y中试剂CuMnO2CuCaO气体NOCl2SO2NH3【变式训练6】亚硝酰氯(NOCl,熔点:-64.5℃,沸点:-5.5℃)是一种黄色气体,遇水反应生成一种氯化物和两种氮化物,可用于合成清洁剂、触媒剂及中间体等。亚硝酰氯可由氯气与一氧化氮在常温常压下合成。 （1）甲组的同学拟制备原料气NO和Cl2,制备装置如下图所示:①仪器M的名称为　　　　　　。 ②制备NO发生装置可以选用　　　　　　(填写字母代号),请写出发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③欲收集一瓶干燥的氯气,选择合适的装置,装置连接顺序为a→　　　　　　　　　　　　　　(按气流方向,用小写字母表示)。 （2）乙组同学利用甲组同学制得的NO和Cl2制备NOCl,装置如下图所示。操作为:检查装置气密性并装入药品,打开K2,再打开K3,通入一段时间Cl2,然后进行其他操作,当Z中有一定量液体生成时,停止实验。①实验室也可用X装置制备NO,相对甲组同学的气体发生装置,X装置的优点为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②若无装置Y,则Z中NOCl可能发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 方法技巧检验SO2和CO2同时存在的一般流程SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，检验二者同时存在的一般流程为流程设计检验SO2⇒除去SO2⇒⇒检验CO2选用试剂品红溶液酸性KMnO4溶液品红溶液澄清石灰水预期现象褪色褪色不褪色变浑浊 【注意】　有时为简化装置，可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置，试剂选用较浓的酸性KMnO4溶液，现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅，但不褪成无色。四种常见的SO2尾气处理方法方法一：钙基固硫法为防治酸雨，工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反应原理为CaO＋SO2CaSO3，2CaSO3＋O22CaSO4，总反应的化学方程式为2CaO＋2SO2＋O22CaSO4。方法二：氨水脱硫法该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，其反应的化学方程式为2NH3＋SO2＋H2O===(NH4)2SO3，2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4(或生成NH4HSO3，然后进一步氧化)。方法三：钠、碱脱硫法钠、碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，发生反应的化学方程式为2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O，Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2，Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3。方法四：双碱脱硫法先利用烧碱吸收SO2，再利用熟石灰浆液进行再生，再生后的NaOH可循环使用，化学反应原理为①吸收反应：2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O，2Na2SO3＋O2===2Na2SO4。②再生反应：Na2SO3＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋2NaOH，Na2SO4＋Ca(OH)2===CaSO4↓＋2NaOH。浓H2SO4与金属反应的规律（1）钝化：常温下，浓硫酸使Fe、Al表面快速生成一层致密的氧化物薄膜而阻止反应进一步发生。（2）与活泼金属(如Zn)反应，开始产生SO2，硫酸浓度变小后产生H2。（3）与不活泼金属(如Cu)反应，开始产生SO2(加热)，浓度变小后，稀硫酸不再与不活泼金属反应。例如：1molCu与含2molH2SO4的浓硫酸充分反应，生成的SO2的物质的量小于1mol。（4）浓硫酸在与金属的反应中既表现强氧化性又表现酸性。浓硫酸在与非金属的反应中只表现强氧化性。SO检验的易错点（1）只加可溶性钡盐，不酸化。误将CO、PO、SO等干扰离子判断成SO。因上述离子会与Ba2＋反应产生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3等白色沉淀。（2）误将Ag＋、Pb2＋判断成SO，如向待测液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成，再加稀盐酸白色沉淀不溶解，便断定待测液中含有SO。其错误是未注意溶液中不含SO，而含Ag＋或Pb2＋时也会产生同样的现象：Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色)，Pb2＋＋2Cl－===PbCl2↓(白色)。（3）误将SO判断成SO，如向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀，便误以为待测液中含有SO。该错误是未注意NO(H＋)具有强氧化性：Ba2＋＋SO===BaSO3↓(白色)，3BaSO3＋2H＋＋2NO===3BaSO4↓(白色)＋2NO↑＋H2O。 二氧化硫的制备与性质探究（1）常用亚硫酸钠与浓硫酸反应制取二氧化硫，进而验证二氧化硫水溶液的酸性、漂白性、氧化性、还原性等。①制取原理：Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O。②综合实验装置　（2）实验室也可用铜片与浓硫酸反应制取二氧化硫，进而验证二氧化硫水溶液的酸性、漂白性、氧化性、还原性等。①制取原理：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。②综合实验装置氮氧化物溶于水的计算问题无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。（1）若NO和O2通入水中，总反应的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3(4∶3)。（2）若NO2和O2通入水中，总反应的化学方程式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3(4∶1)。氮氧化物与NaOH溶液反应的有关问题分析（1）NO2能被NaOH溶液吸收发生转化生成NaNO3和NaNO2。（2）NO不能被NaOH溶液吸收。（3）n(NO2)∶n(NO)≥1时，NO2、NO的混合气体能完全被NaOH溶液吸收。实验室用铂丝按如图进行氨的催化氧化实验，操作现象总结如下：（1）空气通入氨水中：其作用是让氨易挥发出来，从而使氧气和氨充分混合。（2）锥形瓶中气体呈红棕色：这是因为NH3被氧化为NO，NO遇到空气中的O2 又迅速被氧化为红棕色的NO2。（3）通常瓶内有白烟出现：这是由于锥形瓶里有水蒸气存在，水蒸气和NO2反应生成了HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3再跟NH3反应生成微小的白色NH4NO3晶体：NH3＋HNO3===NH4NO3。（4）铂丝总是呈红色：这是因为NH3与O2在铂丝的表面上进行的反应是放热反应，反应放出的热量足以使铂丝继续保持红热状态。　金属与硝酸反应（1）硝酸与金属反应的规律①HNO3与金属反应一般不能产生H2。②还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸的还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。③硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。（2）涉及HNO3的离子反应常见的易错问题①忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2＋、I－、SO、S2－等还原性较强的离子大量共存。②在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应。金属与硝酸反应的思维模型新型无机非金属材料（1）不要混淆硅和二氧化硅的用途。用作半导体材料的是晶体硅而不是SiO2，用于制作光导纤维的是SiO2而不是晶体硅。（2）不要混淆常见含硅物质的类别。①计算机芯片的主要成分是晶体硅而不是SiO2。②水晶、沙子、玛瑙等的主要成分是SiO2而不是硅酸盐。③光导纤维的主要成分是SiO2，不属于硅酸盐材料。④传统的无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。