第五章 化工生产中的重要非金属元素（考点串讲）-2024-2025学年高一化学下学期期中考点大串讲（人教版2019必修第二册）

化工生产中的重要非金属元素 第五章 考点串讲 举一反三 典例精析 要点精讲 思维导图 PPT下载 http:///xiazai/ 目 录 CONTENTS 1 硫及其化合物间的转化关系 2 硫酸和硝酸的化学特性 3 几种常见气体的实验室制取 思 维 导 图 01 硫及其化合物间的转化关系 要点01 硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系 要点02 含硫物质之间的相互转化 1．相同价态硫的化合物之间的转化关系 －2价硫的化合物之间的转化 ＋4价硫的化合物之间的转化 要点02 含硫物质之间的相互转化 2．不同价态含硫物质的转化 不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的： ①当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态。 如：H2S＋H2SO4(浓)＝S↓＋SO2＋2H2O，即H2S→S，H2SO4→SO2。 ②相邻价态的微粒不发生氧化还原反应。 如：S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。 要点02 含硫物质之间的相互转化 ③含硫物质的连续氧化 【典例01】（同价态不同物质间的相互转化）下列物质的转化，不能由一步反应实现的是 A． B． C． D． A 【典例02】（不同价态不同物质的相互转化）硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法正确的是 A．N可由其相应单质直接化合生成 B．X有漂白性，可使石蕊溶液先变红后褪色 C．Z与铁反应时，Z的浓度越大，反应速率越大 D．燃煤时为减少X的排放，可在煤中添加石灰石 D 【典例03】（硫及其化合物的性质与用途）下列物质性质与用途具有对应关系的是 A．BaSO4不溶于盐酸且不被X射线透过，可用作钡餐 B．Na2S具有还原性，可用于除去工业废水中的Hg2＋ C．SO2具有氧化性，可用于漂白纸浆 D．浓硫酸具有脱水性，可用于干燥Cl2 A 【变式01】工业上用黄铁矿为原料制备硫酸的流程如下图（部分反应条件已略去）。下列相关说法正确的是 A．黄铁矿主要成分的化学式为FeS B．物质X常为98.3%的浓硫酸 C．步骤②中SO2能完全转化为SO3 D．图中每一步含硫物质均发生了氧化反应 B 【变式02】硫元素的几种化合物存在如图转化关系，下列判断正确的是 A．反应①中生成的SO2具有还原性，故可作漂白剂 B．反应①②③④都属于氧化还原反应 C．可以用CS2清洗做过实验③后附着在试管壁上的硫 D．反应④中当消耗1mol稀硫酸时，电子转移为6mol D 【变式03】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．二氧化硫具有氧化性，可用作葡萄酒的抗氧化剂 B．亚硫酸钠溶液显碱性，可用于吸收少量的二氧化硫 C．硫具有还原性，可用硫黄处理洒落的汞单质 D．硫酸铜溶液具有酸性，可用作泳池杀菌剂 B 02 硫酸和硝酸的化学特性 要点01 浓H2SO4和稀H2SO4比较 浓硫酸 稀硫酸 温馨 提醒 主要成分 H2SO4分子 H＋、SO42－ 吸水性：H2SO4与H2O结合，原物质中含有水分子。 脱水性：与H2SO4作用的物质中不含有H2O分子，而是H、O按2∶1(即水的组成)比例脱去。 氧化性及元素 较强、＋6价S 较弱、＋1价H 吸水性：H2SO4与H2O结合，原物质中含有水分子。 脱水性：与H2SO4作用的物质中不含有H2O分子，而是H、O按2∶1(即水的组成)比例脱去。 还原产物 通常为SO2 也可能为H2S H2 吸水性：H2SO4与H2O结合，原物质中含有水分子。 脱水性：与H2SO4作用的物质中不含有H2O分子，而是H、O按2∶1(即水的组成)比例脱去。 Fe(常温) 钝化 反应 吸水性：H2SO4与H2O结合，原物质中含有水分子。 脱水性：与H2SO4作用的物质中不含有H2O分子，而是H、O按2∶1(即水的组成)比例脱去。 Zn 生成SO2 Zn过量还生成H2 生成H2 吸水性：H2SO4与H2O结合，原物质中含有水分子。 脱水性：与H2SO4作用的物质中不含有H2O分子，而是H、O按2∶1(即水的组成)比例脱去。 Cu 反应 (需加热) 不反应 吸水性：H2SO4与H2O结合，原物质中含有水分子。 脱水性：与H2SO4作用的物质中不含有H2O分子，而是H、O按2∶1(即水的组成)比例脱去。 脱水性 有 无 吸水性：H2SO4与H2O结合，原物质中含有水分子。 脱水性：与H2SO4作用的物质中不含有H2O分子，而是H、O按2∶1(即水的组成)比例脱去。 要点01 浓H2SO4和稀H2SO4比较 1.关于"钝化": （1）钝化是化学变化，而不是物理变化，更不是不反应。 （2）常温下，Fe、Al遇浓硝酸也会发生钝化。 （3）加热时，Fe、Al与浓硫酸或浓硝酸都可以进一步发生反应。 （4）用铁罐贮存浓硫酸，用铝槽车盛装浓硝酸都是利用了钝化原理。 2.浓、稀硫酸的区别: （1）稀硫酸的氧化性主要是由硫酸电离出的H+表现出来的，如氧化较活泼的金属 Zn、Fe 等;而浓硫酸表现出的强氧化性主要是因为构成酸根离子的中心原子+6价S易获得电子，在反应中硫元素易被还原。 （2）浓硫酸、稀硫酸之间没有严格的浓度界限，只要在溶液中能够电离出大量的H+，则该硫酸溶液就是稀硫酸;在溶液中很少电离，甚至不电离，而是大量以H2SO4分子形式存在的硫酸溶液则是浓硫酸。 3.浓硫酸与金属的反应 （1）与活泼金属（如Zn）反应，开始产生SO2，硫酸浓度变小后产生H2。 （2）与不活泼金属（如Cu）反应，开始产生SO2（加热），浓度变小后，稀硫酸不与不活泼金属反应。 要点02 硝酸的化学性质 强酸性 不稳定性 具有酸的通性： ①与金属反应：一般不生成氢气。 ②与碱性氧化物反应：如CuO、Na2O、Fe2O3等生成盐和水。 ③与碱反应：Cu(OH)2、NaOH等生成盐和水。 ④与盐反应：NaHCO3、Na2CO3等。 ⑤与指示剂反应：浓硝酸可使石蕊先变红后褪色。 4HNO3Δ4NO2↑＋O2↑＋2H2O 长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的NO2溶于硝酸中；实验室常将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并放在阴凉处 要点02 硝酸的化学性质 强氧化性       强氧化性       强氧化性       强氧化性       金属   金属   非金属 还原性化合物 活泼金属 不活泼金属 C＋4HNO3(浓)ΔCO2↑＋4NO2↑＋2H2O S＋6HNO3(浓)ΔH2SO4＋6NO2↑＋2H2O 如HI、HBr、SO2、FeO、S2－、SO3(2－)、I－、Fe2＋等均能被HNO3氧化。 如稀硝酸与Fe2＋溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO3－＝3Fe3＋＋NO↑＋H2O 常温时，冷的浓硝酸、浓硫酸可使铝、铁表面生成致密的氧化膜，阻止酸与金属的进一步反应，这种现象叫钝化。钝化其实也是硝酸强氧化性的表现，利用金属Al和Fe的这种性质，我们可以用Al或Fe制的容器来盛装浓硫酸或浓硝酸。当加热时，铁、铝会与浓HNO3或浓H2SO4发生反应。 Fe＋4HNO3(稀过量)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O C＋4HNO3(浓)ΔCO2↑＋4NO2↑＋2H2O S＋6HNO3(浓)ΔH2SO4＋6NO2↑＋2H2O 如HI、HBr、SO2、FeO、S2－、SO3(2－)、I－、Fe2＋等均能被HNO3氧化。 如稀硝酸与Fe2＋溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO3－＝3Fe3＋＋NO↑＋H2O 要点02 硝酸的化学性质 由于HNO3中的+5价氮元素有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还原反应中，几乎全部是+5价氮被还原，故硝酸具有强氧化性。硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 （1）硝酸的强氧化性规律：①硝酸越浓，温度越高，其氧化性越强。 ②与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。 （2）硝酸强氧化性的表现 ①浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色。 ②与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应，非金属元素被氧化成酸性氧化物或高价含氧酸。 ③金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO，极稀HNO3可被还原成NH3，生成NH4NO3等。 要点03 氮及其化合物的“价—类”二维图 要点04 金属与硝酸反应的计算 思维模型 原子守恒法 得失电子守恒法 电荷守恒法 原子守恒法 得失电子守恒法 电荷守恒法 HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO3－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 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 HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)则有： c(NO3－)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。 离子方程式计算法 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO3－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来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO3－进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。 HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO3－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 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 HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)则有： c(NO3－)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。 【典例01】（浓硫酸的性质）下列叙述错误的是 A．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氢气、氧气等气体，但不能干燥碱性气体和有较强还原性的HI、H2S等气体 B．浓硫酸与木炭反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，在此反应中，浓硫酸表现了强氧化性 C．足量铜粉投入到含2 mol H2SO4的浓硫酸中，加热得到气体体积标准状况下为22.4 L D．常温下能够用铁、铝等容器盛放浓硫酸，是因为浓硫酸能使铁、铝钝化 C 【典例02】（氮及其化合物的“价—类”二维图）氮及其化合物的转化关系如图所示： 则下列说法不正确的是 A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径 B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径 C．上述所有标号的反应都是氧化还原反应 D．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2 D 【典例03】（金属与酸反应的计算）现有16.8 g Fe粉，加入V L 1 mol·L－1 HNO3溶液使其恰好完全溶解后，向所得溶液中继续滴加稀硫酸，至不再产生气泡。下列说法正确的是 A．反应过程中产生气体的总体积为6.72 L B．V=0.8 C．该实验可以证明Fe2＋与NO3－不能大量共存 D．滴加稀硫酸时，产生的气体为SO2 B 【变式01】化学兴趣小组按如图所示装置，用过量的铜分别与等物质的量的浓硝酸、稀硝酸反应（实验前原试管中充满N2），下列叙述正确的是 A．实验①②生成气体的物质的量相等 B．实验②左侧试管中有红棕色气体生成 C．实验②停止反应后，向左侧试管中加入适量稀硫酸，铜片继续溶解 D．将实验中所用铜片换成铁片，两实验中现象均不变 C 【变式02】将13.6g Cu和Cu2O组成的混合物加入250 mL一定浓度的稀硝酸中，固体完全溶解生成Cu(NO3)2和NO，向所得溶液中加入1.0 L 0.5 mol/LNaOH溶液时，金属离子恰好沉淀完全，生成沉淀的质量为19.6 g，下列说法错误的是 A．原稀硝酸的浓度为2 mol/L B．Cu和Cu2O的物质的量之比为2：1 C．反应后剩余硝酸的物质的量为0.1 mol D．产生的NO在标准状况下的体积为2.24L A 03 几种常见气体的实验室制取 要点01 气体物质制备流程 要点02 气体发生装置 装置 类型 固、固 加热型 反应装置图   适用 气体 O2、NH3等 操作注意事项 ①试管要干燥； ②试管口略低于试管底； ③加热时先均匀加热再固定加强热 要点02 气体发生装置 固、液加热或液、液加热型 固、液不加热或液、液不加热型     Cl2、HCl等 H2、CO2、SO2、NO、NO2等 ①烧瓶加热时要隔石棉网 ②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片(或沸石) ①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下； ②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水； ③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速 要点03 气体的净化装置 （1）基本类型 装置 示意图 适用 范围   试剂与杂质气体反应，与主要气体不反应；装置③用固体吸收还原性或氧化性杂质气体   试剂与杂质气体反应，与主要气体不反应；装置③用固体吸收还原性或氧化性杂质气体   试剂与杂质气体反应，与主要气体不反应；装置③用固体吸收还原性或氧化性杂质气体   杂质气体被冷却后变为液体，主要气体不变为液体 要点03 气体的净化装置 （2）吸收剂的选择 选择吸收剂应根据被提纯气体的性质和杂质的性质而确定，一般情况如下： ①易溶于水的气体杂质可用水来吸收； ②酸性杂质可用碱性物质吸收； ③碱性杂质可用酸性物质吸收； ④水为杂质时，可用干燥剂来吸收； ⑤能与杂质发生反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可作为吸收剂。 要点04 气体的收集方法及收集装置 根据制备气体的水溶性及气体的密度选择收集方法及收集装置： （1）排液法：难溶于水(或某溶液)或微溶于水(或某溶液)，又不与其反应的气体可用排液法收集，选用图1收集装置收集。用该装置可收集O2、H2、Cl2(饱和NaCl溶液)、NO、CO2(饱和NaHCO3溶液)、CO等气体。 （2）向上排空气法：密度大于空气且不与空气中的成分反应的气体可用向上排空气法收集，选用图2收集装置收集。用该装置可收集Cl2、SO2、NO2、CO2等气体。 （2）向下排空气法：密度小于空气且不与空气中的成分反应的气体可用向下排空气法收集，选用图3收集装置收集。用该装置可收集H2、NH3、CH4等气体。 图1 图2 图3 要点05 气体的量取装置 对难溶于水且不与水反应的气体，往往利用量筒或滴定管组装如图所示的装置量取其体积。 要点06 尾气处理装置的选择 a用于吸收溶解或反应速率不是很快的气体，如用NaOH溶液吸收Cl2等。 b用于收集少量气体。 c、d用于吸收极易溶且溶解很快的气体，如HCl、NH3等；其中d吸收量少。 e用于处理难以吸收的可燃性气体，如H2、CO等。 要点07 常见气体的除杂方法 气体(括号内为杂质) C2H2(H2S) H2(NH3) Cl2(HCl) CO2(HCl) SO2(HCl) CO2(SO2) CO2(CO) CO(CO2) N2(O2) 除杂试剂 CuSO4溶液 浓硫酸 饱和NaCl溶液 饱和NaHCO3溶液 饱和NaHSO3溶液 饱和NaHCO3溶液 灼热CuO NaOH浓溶液 灼热铜网 化学方程式或原理 H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4 NH3＋H2SO4===NH4HSO4 HCl极易溶于水，Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小 HCl＋NaHCO3===NaCl＋H2O＋CO2 HCl＋NaHSO3===NaCl＋H2O＋SO2 SO2＋2NaHCO3===Na2SO3＋H2O＋2CO2 CO＋CuO△(==)Cu＋CO2 CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O 2Cu＋O2△(==)2CuO 【典例01】 用如图所示的装置进行实验，将稀硫酸全部加入装置I的试管中，关闭活塞。下列说法错误的是 A．装置I中试管内发生反应的离子方程式为 B．降低稀硫酸浓度，装置I中试管内出现浑浊所需的时间会变长 C．装置II中品红溶液褪色，与氯水使品红溶液褪色原理相同 D．装置III试管中出现浑浊，说明具有氧化性 C 【典例02】利用下列装置进行实验，能达到实验目的的是 A．用甲装置验证氨气极易溶于水 B．用乙装置制备并干燥氨气 C．用丙装置除去Cl2中含有的少量HCl D．用丁装置制备并检验SO2 A 【变式01】实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是 C 【变式02】下图中实验装置能达到相应实验目的的是 A．图甲装置可只用浓氨水制备NH3并检验氨水的酸碱性 B．图乙装置可检验SO2还原性 C．图丙装置可测量MnO2与浓盐酸反应产生的气体体积 D．装置丁可进行喷泉实验 D 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