串讲01 化工生产中的重要非金属元素【考点串讲ppt】-2023-2024学年高一化学下学期期末考点大串讲（人教版2019必修第二册）

举一反三 典例精讲 考点梳理 思维导图 化工生产中的重要非金属元素 串讲01 考点串讲PPT 目 录 CONTENTS 1 硫及其化合物 2 氮及其化合物 3 硅及其化合物 素养解读 非金属元素在化工生产中扮演着重要的角色。如工业合成氨、硫酸工业、氯碱工业等。在这些工业生产中，由最初的原料到最终产品，往往涉及多个反应。如何使这些反应能快速、尽可能多地转换为我们需要的产品，就需要控制反应条件，同时尽可能地做好环境保护工作，做到环境友好化学，实现环境保护与资源利用的和谐统一。 通过硫、氮、硅及其化合物间的转化，可逐步培养宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、科学探究与创新意识等学科核心素养。 思维导图 硫及其化合物 考点01 考点01 硫及其化合物 考点梳理 一、硫 自然界存在 游离态 火山喷口附近或地壳的岩石里 化合态 主要以硫化物(FeS2)、硫酸盐[绿矾(FeSO4·7H2O)、CuSO4·5H2O、BaSO4、生石膏(CaSO4·2H2O)；熟石膏(2CaSO4·H2O)]形式存在 物理性质 硫黄是一种淡黄色晶体，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2 化学性质 氧化性 S＋H2 H2S S＋Hg＝HgS(撒硫粉处理洒落的汞) S＋Fe FeS S＋2Cu Cu2S 还原性 S＋O2 SO2 S＋2H2SO4(浓) 3SO2↑＋2H2O S＋6HNO3(浓) H2SO4＋6NO2↑＋2H2O 氧化性还原性 3S＋6KOH 2K2S＋K2SO3＋3H2O 用途 制农药、硫酸、黑火药、染料、橡胶制品及消除汞蒸气等 6 考点01 硫及其化合物 考点梳理 二、二氧化硫 物理性质 无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大。易溶于水(常温下，1体积水溶解40体积SO2) 化学性质 酸性氧化物 与水反应：SO2＋H2O H2SO3 与碱性氧化物反应：SO2＋CaO＝CaSO3 与碱反应：SO2＋NaOH＝Na2SO3SO2＋NaOH＝NaHSO3 与盐反应：SO2＋NaHCO3＝NaHSO3＋CO2SO2＋Na2SO3＋H2O＝2NaHSO3 强还原性 O2：2SO2＋O2 2SO3 X2：如SO2＋Br2＋2H2O＝H2SO4＋2HBr H2O2：SO2＋H2O2＝H2SO4 FeCl3：SO2＋2Fe3＋＋2H2O＝SO42－＋2Fe2＋＋4H＋ HNO3：3SO2＋2HNO3＋2H2O＝3H2SO4＋2NO KMnO4酸性溶液：褪色 弱氧化性 SO2＋2H2S＝3S↓＋2H2O 2Mg＋SO2 S＋2MgO 漂白性 可使品红溶液褪色，加热后红色恢复。漂白原理是非氧化还原反应。 7 考点01 硫及其化合物 考点梳理 二、二氧化硫 制备 实验室 原理：Na2SO3＋H2SO4(浓)＝Na2SO4＋SO2↑＋H2O 装置： 工业 S＋O2 SO2 4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2 8 考点01 硫及其化合物 考点梳理 二、二氧化硫 污染与防治 来源 化石燃料的燃烧、含硫矿石的冶炼和硫酸的生产等 危害 污染大气、形成酸雨(pH＜5.6)，危害人体健康 硫酸型酸雨的形成 途径1：SO2＋H2O H2SO3、2H2SO3＋O2＝2H2SO4 途径2：2SO2＋O2 2SO3、SO3＋H2O＝H2SO4 防治 开发新能源、燃煤脱硫、净化工业废气 9 考点01 硫及其化合物 考点梳理 二、二氧化硫 特别提醒 1．硫与氧反应无论O2少量或过量，均生成SO2而不是SO3。2．使澄清石灰水变浑浊的气体不一定是CO2，也可能是SO2。3．漂白性：被漂白的物质是有机色质，不是有色的无机物质，如溴水、酸性高锰酸钾溶液等。4．SO2通入BaCl2溶液无沉淀生成，但通入Ba(NO3)2溶液中则有白色沉淀生成。5．SO3在标准状况下为无色、针状晶体。 6．物质的类型和漂白原理 漂白原理 用于漂白的物质 变化类型 漂白特点 吸附型漂白 活性炭 物理变化 不可逆 氧化型漂白 HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3 化学变化 不可逆 化合型漂白 SO2 化学变化 可逆 10 考点01 硫及其化合物 考点梳理 三、浓硫酸 物理性质 无色油状液体，高沸点，难挥发，与水以任意比互溶，但密度比水大 稀释 浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌(酸入水) 化学性质 吸水性 往盛有少量胆矾(CuSO4·5H2O)的试管中加入适量的浓硫酸，搅拌，蓝色固体变成无色 浓硫酸可以干燥H2、O2、CO2、HCl、SO2、Cl2等 脱水性 用玻璃棒蘸浓硫酸在白纸上写字，字迹变黑 浓硫酸使棉织品、木材变黑 强氧化性 铁、铝的钝化 浓硫酸与碳、硫加热反应：C＋2H2SO4(浓) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 氧化性和酸性 Cu＋2H2SO4(浓) CuSO4＋SO2↑＋2H2O产生的气体能使品红溶液褪色，将试管内物质倒入水中，溶液变蓝色 脱水性和强氧化性 向蔗糖中加入浓硫酸，蔗糖变黑(脱水性)，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭，放出能使品红褪色的有刺激性气味的气体(氧化性) 催化剂和吸水剂 CH3CO18OH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H218O 11 考点01 硫及其化合物 考点梳理 四、硫酸的工业制备——接触法 三设备 三原料 硫、黄铁矿 空气 浓硫酸 三阶段 二氧化硫的制取 SO2催化氧化 三氧化硫的吸收 三反应 S＋O2 SO2 4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2 2SO2＋O2 2SO3 SO3＋H2O＝H2SO4 用98.3%的浓硫酸代替水 尾气吸收 ①用石灰浆吸收二氧化硫后酸化：SO2＋Ca(OH)2＝CaSO3＋H2O，CaSO3＋2H＋＝Ca2＋＋SO2↑＋H2O(SO2回收循环利用) ②与氨水反应制氮肥 12 考点01 硫及其化合物 考点梳理 五、硫酸根离子的检验 法一：待测液→盐酸酸化(如有沉淀则过滤)→加BaCl2溶液，如有白色沉淀，则证明含有SO42－。注意：不能用HNO3酸化(以防SO32－被氧化为SO42－)（易错点）。法二：待测液（如NO3－、SO32－共存时）→Ba(NO3)2溶液→过滤→白色沉淀中加入过量盐酸，如沉淀不溶，则证明含有SO42－。 注意：Ba(NO3)2不能能改用BaCl2，HCl不能改用HNO3 13 考点01 硫及其化合物 考点梳理 特别提醒 1．浓硫酸的吸水性：水可以是气态水、液态水和结晶水。脱水性：按照H、O个数比为2∶1脱去水。2．钝化：常温下浓硫酸使Fe、Al表面快速生成致密氧化膜从而阻止反应进一步发生。钝化不是“不发生化学反应”。3．浓硫酸与不活泼金属(如Cu)反应，开始产生SO2(加热)，浓度变小后，稀硫酸不再与Cu反应。如1 mol Cu与含2 mol H2SO4的浓硫酸充分反应，生成的SO2小于1 mol。4．浓硫酸与活泼金属(如Zn)反应，开始产生SO2，硫酸浓度变小，变成稀硫酸，稀硫酸与Zn反应产生H2。5．稀硫酸在酯、糖的水解反应中作催化剂。在配制高锰酸钾溶液时作酸化剂。 14 考点01 硫及其化合物 考点梳理 五、不同价态含硫物质间的转化 1．不同价态硫元素的转化与性质硫元素常见的化合价有-2、0、+4、+6，可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。利用氧化剂，可将硫元素从低价态转化为高价态；利用还原剂，可将硫元素从高价态转化为低价态。 15 考点01 硫及其化合物 考点梳理 五、不同价态含硫物质间的转化 2．不同价态含硫物质的转化 序号 转化目标 转化前的含硫物质 选择试剂 转化后的含硫物质 ① －2→0 H2S O2(不足) S SO2 ② 0→－2 S H2 H2S Fe或Cu FeS或Cu2S ③ －2→＋4 H2S O2(足量) SO2 ④ 0→＋4 S O2 SO2 ⑤ ＋4→0 SO2 H2S S ⑥ ＋4→＋6 SO2 O2 SO3 Cl2 H2SO4 ⑦ ＋6→＋4 H2SO4 Cu SO2 16 化学方程式 化学方程式“说话” 考点01 硫及其化合物 化学方程式 化学方程式“说话” 考点01 硫及其化合物 典例精讲 【典例01】下列有关硫及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．硫单质呈黄色，可用作橡胶硫化剂 B．SO2具有还原性，可用于漂白草编织物 C．浓硫酸具有脱水性，可使胆矾由蓝色变为白色 D．Na2SO3具有还原性，可用于处理自来水中残留的Cl2 D 19 举一反三 【演练01】下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是 A．新制银氨溶液中加入葡萄糖溶液，水浴加热，产生光亮银镜，因为葡萄糖含羟基 B．常温下，Al放入浓H2SO4中，无明显现象，说明Al与浓H2SO4不反应 C．SO2通入H2S溶液中，溶液出现乳白色浑浊，因为SO2具有氧化性 D．将SO2通入氯化钡溶液中，出现白色沉淀，因为SO2与BaCl2反应生成了BaSO3 C 考点01 硫及其化合物 20 举一反三 【演练02】下列各组物质混合后,没有明显现象的是(　　) ①H2S和SO2　②SO2和SO3　③SO2和氯水 ④SO3(气)和Cl2　⑤H2S和SO3(气)　⑥H2S和Cl2 A.①③⑥ B.②④ C.②⑤⑥ D.③④⑤ B 考点01 硫及其化合物 21 考点01 硫及其化合物 典例精讲 【典例02】如图虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应所产生的所有气体产物。下列说法不正确的是 A．物质甲可以是无水CuSO4 B．丙中溶液褪色，丁中溶液变浑 浊，说明反应中生成CO2 C．戊中可用NaOH溶液吸收尾气 D．浓硫酸在反应中表现强氧化性 B 22 举一反三 【演练02】某实验小组利用下图装置探究浓硫酸与葡萄糖反应生成的气体成分。下列说法不正确的是    A．使浓硫酸与葡萄糖反应发生的操作是将a中的Y形管向左倾斜 B．装置b中若出现白色沉淀，不可能是BaCO3或BaSO3 C．装置d中出现浑浊，证明产生的气体中含有CO2 D．装置e中可以盛放KMnO4溶液，f的作用为防倒吸 C 考点01 硫及其化合物 23 考点01 硫及其化合物 典例精讲 【典例03】物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。如图为硫及其部分化合物的“价-类二维图”，下列说法错误的是 A．Z作氧化剂时，理论上可被还原为S单质 B．S与O2在点燃时经一步反应可生成Y C．X的水溶液在空气中放置，易被氧化 D．Na2SO4属于电解质 B 24 举一反三 【演练03】利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段。如图是硫元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系： (1)写出化学式：Y____________，Z ____________。 (2)X与Y能否共存 ____________ (填“能”或“不能”)，若不能请写出化学方程式若能请说明理由____________。 (3)Na2SO3与足量Z反应的离子方程式____________。 (4)Na2S2O3是重要的化工原料。Na2S2O3中硫元素的化合价为 ___________，从氧化还原反应的角度分析，下列制备Na2S2O3的方案理论上可行的是____________ (填序号)。 a．Na2S+S b．Na2S2O3+S c．Na2SO4+SO2 d．Na2SO3+SO3 (5)Y与稀硝酸反应，硝酸的还原产物为NO，写出反应的化学方程式：____________。 考点01 硫及其化合物 (1) SO2 H2SO4 (2) 不能 2H2S＋SO2＝2H2O＋3S↓ (3)SO32－＋2H＋＝SO2↑＋H2O (4) +2 b (5)3SO2＋2HNO3＋2H2O＝3H2SO4＋2NO 25 氮及其化合物 考点02 实验方案 实验课题 实验报告 实验总结 考点02 氮及其化合物 考点梳理 一、氮及氮的氧化物 1．氮元素的存在形式和固氮“固氮”是将游离态的氮转化为化合态氮的过程。 2．氮气 物理性质 氮气是无色、无味、难溶于水的气体。 分子结构 电子式： ， 结构式：N≡N。由于氮氮之间形成三个共价键，键能大，所以氮气化学性质较稳定。 化学性质 氧化性 N2＋3Mg Mg3N2 还原性 N2＋O2 2NO(自然固氮) N2＋3H2 2NH3(人工固氮) 27 考点02 氮及其化合物 考点梳理 一、氮及氮的氧化物 3．氮的氧化物（1）氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。（2）NO和NO2比较 NO NO2 物理性质 颜色 无色 红棕色 毒性 —— 有毒 溶解性 不溶于水 能溶于水 化学性质 与O2反应 2NO＋O2＝2NO2 —— 与H2O反应 —— 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 与O2和H2O反应 4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3 4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3 与NH3反应 4NH3＋6NO 5N2＋6H2O 8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O 实验室制法 原理 3Cu＋8H＋＋2NO＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O Cu＋4H＋＋2NO＝Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O 尾气处理 NO2＋NO＋2NaOH＝2NaNO2＋H2O 2NO2＋2NaOH＝NaNO3＋NaNO2＋H2O 28 考点02 氮及其化合物 考点梳理 一、氮及氮的氧化物 4．氮的氧化物(NOx)对环境的污染及防治 污染类型 光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾 酸雨：NOx排入大气中后，最终与水反应生成HNO3型酸雨 破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加 处理 汽车尾气NOx(NO、NO2)经催化处理生成无污染的N2。硝酸工业尾气是用氢氧化钠溶液处理生成有用的工业产品硝酸盐和亚硝酸盐。 29 考点02 氮及其化合物 考点梳理 二、氨气和铵盐 1．氨气 物理性质 无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，熔、沸点低，易液化。氨气极易溶于水(1体积水溶解700体积的氨气) 分子结构 电子式为 ，结构式为 ， 空间构型为三角锥形 化学性质 与水反应 NH3＋H2O NH3·H2O NH＋OH－ 氨水加热易分解 与酸反应 ①蘸有浓氨水的玻璃棒与蘸有浓盐酸(或浓硝酸)的玻璃棒靠近，有白烟生成：HCl＋NH3＝NH4Cl HNO3＋NH3＝NH4NO3 ②过量氨气与H2SO4反应：2NH3＋H2SO4＝(NH4)2SO4 ③氨气与CO2和H2O反应：过量氨气与CO2和H2O反应的化学方程式：2NH3＋CO2＋H2O＝(NH4)2CO3氨气与过量CO2和H2O反应的化学方程式：NH3＋CO2＋H2O＝NH4HCO3 与盐溶液反应 氨气(少量或过量)通入可溶性铝盐中：Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH 还原性 ①被氧气(Pt为催化剂)氧化：4NH3＋5O2 4NO＋6H2O ②被CuO氧化：2NH3＋3CuO 3Cu＋N2＋3H2O ③过量氨气被氯气氧化：8NH3(过量)＋3Cl2＝N2＋6NH4Cl 30 考点02 氮及其化合物 考点梳理 二、氨气和铵盐 实验室制备 原理 2NH4Cl＋Ca(OH)2 CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 制备与收集 干燥 用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)，不能用浓硫酸、无水CaCl2和P2O5干燥 用途 液氨汽化吸收热量，可用作制冷剂NH3是一种重要的化工原料，可用来制硝态氮肥、铵态氮肥、尿素等 1．氨气 31 考点02 氮及其化合物 考点梳理 二、氨气和铵盐 2．铵盐 物理性质 都是白色晶体，都易溶于水 化学性质 不稳定性 NH4Cl NH3↑＋HCl↑(不可制备氨气) NH4HCO3 NH3↑＋CO2↑＋H2O 与碱反应 稀溶液不加热：NH4+＋OH－＝NH3·H2O(没有氨气生成) 浓溶液或加热：NH4+＋OH－ NH3↑＋H2O(有氨气生成) NH4+的检验 待测液加入较浓的NaOH溶液，加热，试管口放湿润的红色石蕊试纸，若试纸蓝色，则溶液中含有NH4+ 32 考点02 氮及其化合物 考点梳理 特别提醒 1．书写NH3的电子式时，防止漏写孤对电子。2．检验NH4+时关键的操作是——必须加热。3．氨气的简易制法 方法 将浓氨水滴入固体碱性物质(如：CaO粉末、NaOH固体、碱石灰) 加热浓氨水 装置图 原理 NH3·H2O＋CaO＝NH3↑＋Ca(OH)2 NH3·H2O NH3↑＋H2O 说明 浓氨水中存在平衡NH3＋H2O NH3·H2O NH＋OH－，加入固态碱性物质(如CaO粉末或NaOH固体或碱石灰)，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O的分解 33 考点02 氮及其化合物 考点梳理 二、硝酸 性质 化学方程式或离子方程式 说明 易挥发性 NaNO3＋H2SO4(浓) HNO3↑＋NaHSO4 ①难挥发酸制易挥发酸 ②因硝酸爱热易分解，故微热 强酸性 CaCO3＋2HNO3＝Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O —— 不稳定性 4HNO3 4NO2↑＋O2↑＋2H2O 久置时呈黄色，贮存方法：棕色瓶、放冷暗处 强氧化性 C＋4HNO3(浓) 4NO2↑＋CO2↑＋2H2O 3Fe2＋＋4H＋＋NO3－＝3Fe3＋＋NO↑＋2H2O 6I－＋8H＋＋2NO3－＝3I2＋2NO↑＋4H2O 3SO2＋2NO3－＋2H2O＝3SO42－＋2NO↑＋4H＋ 室温下，铁、铝在浓硝酸中发生钝化 ①酸性条件下，Fe2＋、I－与NO3－在溶液中不能大量共存 ②实验室不能用HNO3制取SO2气体 ③钝化是化学变化！ 氧化性与酸性 Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 3Ag＋4HNO3(稀) 3AgNO3＋NO↑＋2H2O 溶解铜、银时要用稀HNO3 氧化性：生成低价N的物质 酸性：生成硝酸盐 颜色反应 与蛋白质相遇生成黄色沉淀 检验蛋白质 1．硝酸的性质、应用及保存 34 考点02 氮及其化合物 考点梳理 二、硝酸 2．硝酸的工业生产 原料 反应原理 主要设备 说明 氨、空气、水 4NH3＋5O2 4NO＋6H2O 转化器 ①理论上相当于4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3，整个反应相当于NH3＋2O2＝HNO3＋H2O ②尾气用NaOH溶液吸收：NO＋NO2＋2NaOH＝2NaNO2＋H2O 2NO＋O2＝2NO2 —— 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 吸收塔 生产流程 35 考点02 氮及其化合物 考点梳理 二、硝酸 特别提醒 1．NO3－是一种有着鲜明个性的离子，不能单独与任何离子反应，但在酸性条件下，它又能氧化多种还原性较强的离子，如Fe2＋、I－、SO32－、S2－等。2．在书写离子方程式时，注意HNO3的强氧化性，如Fe(OH)2＋2HNO3＝Fe(NO3)2＋2H2O是错误的，应为3Fe(OH)2＋10HNO3＝3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O。 36 考点02 氮及其化合物 考点梳理 三、氮及其化合物之间的相互转化 图中序号所代表反应的化学方程式为 37 考点02 氮及其化合物 考点梳理 四、金属与硝酸反应的计算 思维模型 特别提醒 铜与稀硝酸、稀硫酸的混合溶液的计算，不能按3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O计算，而要按3Cu＋8H＋＋2NO3－＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O计算。 38 考点02 氮及其化合物 考点梳理 四、金属与硝酸反应的计算 具体分析 二守恒 原子守恒 HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量：n(HNO3)总＝n(HNO3)余＋xn[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO)。 电子守恒 HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量：金属失电子的物质的量＝n(NO2)＋3n(NO) 一关系 起酸性作用的HNO3的物质的量是金属物质的量和金属所带电荷数的乘积，可表示为n(HNO3)酸性＝xn(Mx＋)，即反应中转移的电子的物质的量 一技巧 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式3Cu＋8H＋＋2NO＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。 39 考点02 氮及其化合物 典例精讲 【典例01】下列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N2转化为NH3 B．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Cu(NO3)2固体，铜粉溶解 C．工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3 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 A 40 举一反三 【演练01】下列说法中错误的是 A．除去NO2中NO的气体的方法是将通入足量的O2 B．NO2与溴蒸气的鉴别可以用水、AgNO3溶液或CCl4，但不能用湿润的碘化钾淀粉试纸 C．NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的质量比为1：2 D．除去NO中的NO2气体的方法是将气体依次通入盛有水和浓H2SO4的洗气瓶中 A 考点02 氮及其化合物 41 考点02 氮及其化合物 典例精讲 【典例02】过多的NOx排放，往往会产生污染。某研究性小组验证NO与炽热的铜粉会发生反应2Cu+2NO 2CuO+N2，方案设计如下。已知：NO能被酸性高锰酸钾溶液氧化成NO3-，此体系中产生的浓度较稀。 (1)装置C的名称为__________。 (2)装置B中Cu单质的作用 __________。 (3)有关该实验，下列说法不正确的是___________。 A．实验开始前要通，实验结束后也要通 B．B装置中若加入稀硫酸，可以提高氮原子的利用率 C．C装置中的可用无水替代 D．F装置中的试剂是，吸收尾气，防止污染环境 (4)实验过程中，装置E中溶液颜色变浅，则装置E发生的离子方程式为 __________。 (5)有同学发现装置A溶液呈绿色，而不显蓝色；甲认为是该溶液中硝酸铜质量分数较高所致，而乙认为是该溶液溶解了生成的气体所致。设计方案来判断甲或乙哪种合理，下列方案中不可行的是___________。 A．适当加热该绿色溶液，观察颜色变化 B．加水稀释绿色溶液，观察颜色变化 C．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化 D．向硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化 42 考点02 氮及其化合物 (1)U形干燥管 (2)将NO2与H2O反应生成的HNO3也转化为NO (3)D (4) (5)B 举一反三 43 举一反三 【演练02】同学们利用传感技术测定喷泉实验中仪器内的压强变化，来进一步认识喷泉实验的原理，装置如图1所示。 （1）连接好装置后应首先进行的操作是___________________。 （2）装入药品后，实验开始前应_____________(填序号)。 A．打开弹簧夹a，关闭弹簧夹b B．打开弹簧夹b，关闭弹簧夹a C．同时打开弹簧夹a和b （3）加热反应物制取氨气的化学方程式为_____________。证明三颈烧瓶中已收集满氨气的方法是：在瓶口c处___________，观察到的现象是___________。 （4）停止加热后，引发喷泉的操作是：关闭弹簧夹_______(填“a”或“b”)，用带有胶头滴管(预先吸入水)的橡胶塞塞紧瓶口c，打开弹簧夹_______(填“a”或“b”)，挤压胶头滴管，使水进入烧瓶，形成喷泉，此实验利用了氨气具有___________的性质。由数据采集器和电脑绘制的三颈烧瓶内压强变化曲线如图2，其中______点(填字母)所对应的是喷泉最剧烈的时刻。 考点02 氮及其化合物 44 考点02 氮及其化合物 （1）检查装置气密性 （2）A （3）2NH4Cl＋Ca(OH)2 CaCl2＋2H2O＋2NH3↑ 放一张湿润的红色石蕊试纸 试纸变蓝 （4）a b 极易溶于水 C 举一反三 45 考点02 氮及其化合物 典例精讲 【典例03】部分含氮物质的分类与相应化合价如图所示。下列推断不合理的是 A．液态a可用作制冷剂，g是农业上常用的化肥 B．工业上由a出发制备e的路线： C．b可在氧气中燃烧生成c D．将分别蘸有e、f浓溶液的两根玻璃棒靠近时， 可观察到白烟产生 C 46 举一反三 【演练03】“价类二维图”是学习元素化合物的重要工具。下图是氮及其主要化合物的价类二维图。 回答下列问题： (1)氮元素在元素周期表中的位置是 _________ 。液态a可用作制冷剂的原因是__________。 (2)c、d、e三种物质中，属于酸性氧化物的是_________ (填化学式)，判断理由是________(用离子方程式表示)。 (3)将充满d的大试管倒立于水槽中并轻轻晃动(如图)，可观察到的实验现象为__________。 (4)工业盛装大量f的浓溶液，可选择___________(填序号)作为罐体材料。 A．镁 B．铝 C．铜 D．铂 (5)为提高氮元素原子利用率，并减少环境污染，工业上用废铜屑、溶液和稀硝酸制备，该反应的离子方程式为__________。 (6)是一种高效氮肥，受热易分解。反应中，每生成转移电子_________mol。 考点02 氮及其化合物 47 考点02 氮及其化合物 (1) 第二周期第ⅤA族 液氨汽化时吸收大量的热，使周围温度 急剧降低 (2)N2O5 或 (合理均可) (3)试管内红棕色气体颜色逐渐变为无色，液面上升至试管容积的处 (4)B (5) (6)4 举一反三 48 考点02 氮及其化合物 典例精讲 【典例04】查资料知：一般情况下，不同浓度的硝酸与金属反应，硝酸的浓度越小，还原产物中低价态的成分所占比例越多。如图表示铁与不同浓度硝酸反应时的主要还原产物 及含量，下列说法错误的是 A．a、b曲线代表的还原产物分别为NH4+和NO2 B． 浓硝酸与足量的铁粉完全反应，生成NO和NO2的物质的量之比为1:1 C．56g铁粉与足量 稀硝酸完全反应，此反应过程中表现酸性的HNO3的总质量为189g D．P点时，生成NO与物质a转移电子的物质的量之比为3:8 C 49 举一反三 【演练04】将20.0g铜镁合金完全溶解于某浓度的硝酸中，得到NO2和NO的混合气体8.96L(标准状况)，当向反应后的溶液中加入一定浓度NaOH溶液时，金属离子全部转化为沉淀，测得沉淀的质量为37g。NO2和NO的混合气体中，NO2的体积分数是 A．25% B．30% C．45% D．60% 考点02 氮及其化合物 A 50 硅及其化合物 考点03 实验方案 实验课题 实验报告 实验总结 考点03 硅及其化合物 考点梳理 一、硅单质 存在 地壳中的含量位居第二位，只存在化合态的硅(主要以硅酸盐和氧化物的形式)，无游离态 物理性质 灰黑色、金属光泽、熔沸点高、硬度大、半导体 化学性质 常温 Si＋2F2＝SiF4 Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑ 高温 Si＋O2 SiO2 Si＋2Cl2 SiCl4 Si＋C SiC Si＋2H2 SiH4 高纯硅制备 生产流程一：二氧化硅 →粗硅 →纯SiCl4 →高纯硅。反应式如下：①粗硅：SiO2＋2C 2Si(粗硅)＋2CO↑ ②高纯硅：Si＋2Cl2 SiCl4 SiCl4＋2H2 Si＋4HCl 生产流程二：二氧化硅 →粗硅 →纯SiCl4 →高纯硅。反应式如下： ①粗硅：SiO2＋2C 2Si(粗硅)＋2CO↑ ②高纯硅：Si＋3HCl SiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2 Si＋3HCl 用途 半导体材料，用于集成电路、晶体管的制造；制太阳能电池的材料 52 考点03 硅及其化合物 考点梳理 1．不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。2．硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅：SiO2＋2C Si＋2CO↑。 3．非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑。4．一般情况下，活泼金属与酸发生置换反应生成氢气，非金属单质与非氧化性酸不反应，但硅例外：Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑。5．硅与烧碱溶液反应的实质和铝与烧碱溶液反应的实质相似，其中的氧化剂都是水。 6．硅具有“亲氟”性：Si＋2F2＝SiF4，Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑，SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O。 特别提醒 53 考点03 硅及其化合物 考点梳理 二、二氧化硅 硅酸 1．二氧化硅 存在 普通的沙(细小的石英晶体)、水晶(纯石英，无色透明晶体) 物理性质 无色透明晶体，高熔点，高硬度，不溶于水 结构 1个Si原子结合4个O原子，同时1个O原子结合2个Si原子。最小的环上有12个原子：6个O原子、6个Si原子。实际上，二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成的立体的正四面体空间网状结构，这种结构很稳定，要破坏此结构需很大的能量，因此SiO2具有较高的熔、沸点及较高的硬度。虽然1个Si原子结合4个O原子，由于1个O原子结合2个Si原子，所以1个Si原子实际上分享到的O原子个数为4×＝2，即在二氧化硅晶体Si与O的个数比为1∶2，通常所用的“SiO2”表示的是化学式，而不是分子式。 54 考点03 硅及其化合物 考点梳理 二、二氧化硅 硅酸 化学性质 酸性氧化物 水 不反应 碱性氧化物 CaO＋SiO2 CaSiO3 碱 2NaOH＋SiO2＝Na2SiO3＋H2O（实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞） 某些盐 CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑ CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑ 弱氧化性 SiO2＋2C Si＋2CO↑ SiO2＋3C SiC＋2CO↑ SiO2＋Mg2 MgO＋Si 特殊性 SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O（氢氟酸不能保存于玻璃瓶中，常保存于塑料瓶中） 用途 ①制造光导纤维；②制光学镜片；③制石英坩埚；④制石英玻璃 55 考点03 硅及其化合物 考点梳理 二、二氧化硅 硅酸 2．硅酸 溶解性 难溶于水 弱酸性 与强碱反应：H2SiO3＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O 酸性小于碳酸：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓＋Na2CO3 不稳定性 H2SiO3 SiO2＋H2O 用途 制作硅胶，用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂。 56 考点03 硅及其化合物 考点梳理 特别提醒 1．水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3。2．一般情况下，酸性氧化物不与酸反应，但SiO2能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O。3．SiO2是熔点最高的非金属氧化物，H2SiO3是常温下呈固态的酸。 4．硅酸钠叫泡花碱，但它是盐，水溶液俗称水玻璃，但它和玻璃的成分并不完全相同。 57 考点03 硅及其化合物 考点梳理 三、无机非金属材料 1．硅酸盐工业 主要原料 主要设备 主要反应 主要成分 特性 水泥 石灰石 黏土 水泥回转窑 复杂的物理变化与化学反应 3CaO·SiO2 2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 水硬性 玻璃 石灰石、纯碱、石英 玻璃熔炉 CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑ Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑ CaSiO3、Na2SiO3、SiO2 无固定熔点 陶瓷 黏土 陶瓷窑 —— Al2O3·2SiO2·2H2O —— 2．新型无机非金属材料 高温结构陶瓷 SiC、BN、Si3N4、Al2O3等 碳纳米材料 类型 富勒烯、碳纳米管、石墨烯等 用途 在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景 58 典例精讲 【典例01】 有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，下列说法正确的是 A．晶体硅具有半导体性质，可用于生产光导纤维 B．玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，故常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰 C．碳化硅(SiC)俗称金刚砂，类似金刚石结构，是一种耐高温的半导体材料 D．陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料 C 考点03 硅及其化合物 59 举一反三 【演练01】硅元素的物质有很多用途，下列物质的主要材质不是硅酸盐的是 A．用作木材防火剂原料的水玻璃 B．制作精美饰品的玛瑙 C．我国三峡大坝使用的大量水泥 D．高压输电线使用的陶瓷绝缘材料 B 考点03 硅及其化合物 60 典例精讲 【典例02】我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对硅及其化合物的有关叙述正确的是( ) A．二氧化硅既能与烧碱溶液反应又能与氢氟酸反应，所以二氧化硅是两性氧化物 B．晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应 C．晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格极高 D．晶体硅和金刚石的硬度都很大 D 考点03 硅及其化合物 61 举一反三 【演练02】硅及其化合物广泛应用于生产生活，下列有关说法错误的是 A．Si可以用作半导体材料 B．互联网通过光纤交换信息，光纤的主要原料是SiO2 C．硅酸钠的溶液俗称水玻璃，常用作木材的阻燃剂 D．玻璃上的精美刻花，是工艺师用盐酸刻蚀形成的 D 考点03 硅及其化合物 62 典例精讲 【典例03】由SiO2制备高纯度硅的工业流程如图所示：下列说法错误的是 A．硅元素在自然界中均以化合态形式存在 B．由步骤①中的反应可知，碳的非金属性比硅强 C．反应②产生的H2与反应③产生的HCl可以循环使用 D．反应①②③均为在高温或较高温度下的氧化还原反应 考点03 硅及其化合物 B 63 举一反三 【演练03】科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示： 容器①中进行的反应为①Si(粗)＋3HCl(g) SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应为②SiHCl3＋H2 Si(纯)＋3HCl。下列说法不正确的是 A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B．①和②互为可逆反应 C．该流程中需要隔绝空气 D．粗硅制备不能通过SiO2 →SiCl4 →Si实现 B 考点03 硅及其化合物 64 实验方案 实验课题 实验报告 实验总结 谢谢您的观看 THANKS ①N2+3H22NH3 ②N2+O22NO ③4NH3+5O24NO+6H2O ④2NO+O22NO2 ⑤3NO2+H2O2HNO3+NO ⑥HNO3+NH3NH4NO3 ⑦3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ⑧Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O $$