第5章 化工生产中的重要非金属元素（知识清单）-【百汇大课堂·高中学习测试卷】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2019）

第五章 化工生产中的重要非金属元素 第一节硫及其化合物 IEI 主干知识结构化 1.硫及其化合物 物理性质 硫单质 金属，低价态金国硫化物 L化学性质非金属，非金属硫化物 物理性质 →酸性氧化物的通性 -0 →漂白性 硫的 化学性质 →还原性 氧化物 氧化性 s0,l,s0, 二元羽酸 →H,S0 还原件、氧化性 含氧酸 →峻的通性 →H2S04 吸水性 浓硫酸 脱水性 一强氧化性 硫酸拉检段稀盐酸无明显现象aC,溶液白色 沉淀 2.含硫物质的转化 (1)相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现的 H,O 如：S0,H,S0, NaOH SO Na,SONaHSO H:SO, (2)不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的 如：Hss品s0,s0, ·2· 关键要点条目化 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(CS,)。 S+Fe△FeS,S+2Cu△Cu,S,S+H,△H,S,S+0,点槛sO, 2.二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气的大，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)SO,使溴水、氯水及酸性KMnO,溶液褪色体现还原性。 (3)SO,使滴有酚酞的NaOH溶液褪色说明其水溶液呈酸性。 4.浓硫酸的三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性。 5.常温下，铁、铝遇浓HS0,发生“钝化”，“饨化”并不是不反应，而是浓 HzSO,强氧化性的体现。 硫及其化合物的“价一类”二维图 只有 价 氧化性 +6 2没50+，漫 6) 类二 既有氧+4 S02H,S0,2Na,S0, 化性又.+2 指有0 ①s 图 只有一-2 H,S 4 Na,S 还原性 氢化物单质氧化物酸 盐 物质类别 上述标号反应的化学方程式依次为： ①2H,S+0,(不足)点燃2S+2H,0: 催化剂 ②2S0,+O, 2S03; △ ③2HS+SO2-3S+2H2O: ④S+2Na△NaS: ⑤SO2+H2O2—HSO,； ⑥Na,SO3+H,SO,-Na2SO,+H2O+SO,↑。 ·3· 方法技巧摸型化 不同价态含硫物质转化的实验设计方法 (1)设计方案 硫元素的常见价态是一2、0、十4、十6，根据氧化还原反应规律，从低价 态转化到高价态可以加入氧化剂，从高价态转化到低价态可以加人还原剂。 下表是不同价态含硫物质转化的实验方案设计方法： 转化前 转化后 实验 选择 价态变化 的含硫 的含硫 预期现象 序号 试剂 物质 物质 1 0→-2 S Fe FeS 剧烈反应，生成黑色固体 产生有刺激性气味的气体，该气 2 +6→+4 H.SO, Cu SO., 体能使品红溶液褪色 3 十4→0 SO, HS S 生成淡黄色固体 4 -2→0 HS H.O. S 生成淡黄色固体 硫燃烧，发出淡蓝色火焰，产生 心 0→十4 空气 SO 有刺激性气味的气体 反应前后的溶液用pH试纸检 验，其pH变小；向反应后的溶液 6 +4-→十6 H,SO, H,O. H.SO 中滴加稀盐酸无明显现象，再滴 加氯化钡溶液，产生白色沉淀 根据以上方案可知，该方案所需的试剂有：硫粉、还原铁粉、铜丝、浓硫 酸、过氧化氢溶液、稀盐酸、氯化钡溶液等。为了减少药品用量，体现绿色化 学思想，可以合理设计实施方案。例如，用实验1制得的FS制取H2S,把 实验2制得的SO,溶于水中，制得亚硫酸。 ·4· (2)实施方案 实验1：将还原铁粉和少量硫粉混合，置于石棉网（或陶土网）上，用酒精灯加 热。待反应开始时停止加热，观察现象。并用生成的FeS制取H2S,将其溶 于水形成氢硫酸，备用。 实验2：参阅教材[实验5-3]，进行浓硫酸与铜的反应，并将生成的气体溶于 水，制取亚硫酸，备用。 实验3：向亚硫酸中滴加氢硫酸，观察现象。 实验4：向氢硫酸中滴加过氧化氢溶液，观察现象。 实验5：在燃烧匙中点燃少量硫粉（注意通风），观察现象。 实验6：向亚硫酸中滴加适量过氧化氢溶液，用H试纸检验反应前后溶液 的pH,溶液的pH变小：向反应后的溶液中滴加稀盐酸无明显现象，再滴加 氯化钡溶液，产生白色沉淀。 第二节氮及其化合物 主干知识客结构化 合成氨，仿氮等 〔牛物固氮，高能固氮等 人工個氮 氨的固定 白然固氨 氮的循环 氮循环的亚要物质 NII, HNO, 铵盐 ①与水反应 N2 NO和NO, ①酸性 ②与酸反应 ①与氧气反应 NV0与氧气反应 (①不稳定性， ③与氧气、 ②与氧气反应 ②不稳定件 受热分解 NO,与水反应 氯气反应 ③强氧化性 ②与碱反应 H 02 02 H,0 高温 催化剂 催化剂加热 适当过量 高压 NO, N2、H2 NO 循环利川 循环利用 ·5· 关键要点条目化 1.一氧化氮是无色、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。 2.二氧化氮是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，溶于水生成HNO 和NO。 3.氨和铵盐的性质 (1)氨的性质：氨气极易溶于水，能与水反应生成NH3·HO,与酸反应生 成铵盐，能催化氧化制备硝酸。 (2)铵盐的性质：铵盐一般易溶于水，加热易分解，能与碱反应产生氨气。 4.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。 5.硝酸具有酸性、不稳定性和强氧化性。 6.铁、铝在常温下，遇浓HNO发生钝化，这体现了浓硝酸的强氧化性。 7.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NO引起。 氨及其化合物的价一类二维图 +5 TH,0元IINO NaOH NaNOz +4F NO. ⑤ 价 +2 0 类二维图 ⑦9 0 NII ②，① ⑦0 ③H2 NH IICI NH.CI 氢化物单质 氧化物 酸 盐 物质类别 标号反应的化学方程式依次为： 催化 ①4NH+5O02 -4NO+6H,O: △ 放电或高温 ②N,+O -2NO: 高温、高压 ③N+3H 催化剂 =2NH2; ·6· ④6NO+4NH 催化剂5N,十6H,O: ⑤3Cu+8HNO(稀)-3Cu(NO,)2+2NO↑+4HO: ⑥Cu+4HNO,(浓)Cu(NO,),+2NO,↑+2HO。 。方法技巧摸型化 常见气体的实验室制备 1.气体制备实验的基本思路 发生 净化 干燥 收集 吸收 装置 装置 装置 装置 装置 个 个 反应物 气体 根据气 气体 根据气 状态及 及杂 体的性 水溶 体的性 反应条 质的 质选择 性及 质选择 件 性质 干燥剂 密度 吸收剂 2.常用制备气体的发生装置 固体反应物（加 类型 固液反应物（不加 固液反应物（加热） 热) 热) 装置示 意图 分液漏斗（或长颈漏 主要 酒精灯、铁架台、 铁架台、分液漏斗、烧 斗)、烧瓶（或大试 仪器 试管 瓶、酒精灯 管)、铁架台 典型 O2、NH等 H2、O2CO,等 气体 C,等 ·7· 3.气体的除杂方法 (1)除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、 酸碱性、氧化性、还原性。 (2)气体干燥净化装置 液态 类型 固态干燥剂 固体加热 干燥剂 装置 浓H,SO,(酸 常见 无水氯化钙（中性）、碱石灰 除杂试剂Cu、 性、强氧化 干燥剂 (碱性) CuO、Mg等 性) 4.尾气的处理方法 一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有 毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体燃烧后无毒，可用点燃等措施。常见的 尾气处理装置（见下图a、b、c): 气球 燃烧式 吸收式 收集式 a b (1)实验室制取C12时，尾气的处理可采用b装置。 (2)制取CO时，尾气处理可采用a、c装置。 (3)制取H时，尾气处理可采用a、c装置。 ·8· 第三节无机非金属材料 主干知识结构化D 1.材料的分类 →金属材料 →金属 合金 料 传统无机非 一陶瓷 无机非金 金属材料 →玻璃 →水泥 属材料 硅和二氧化硅 新型尤机非 新型陶瓷 ·富物烯 金属材料 碳纳米材料十碳纳米管 →石祟烯 2.高纯硅的制备 焦炭 H 石英砂 18002000℃ 粗硅HC 300℃ SiHCl,1100 →高纯硅 3.硅及其化合物间的重要转化关系 HSi0: C0或酸 0△ NaOH溶液 Si ±Si0 \aSi0 G高温 aOH溶液 IIq关键要点条目化 1.石英、沙子、水晶、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SO2。 2.SO2是硅酸的酸酐，但硅酸不能由SO2与水反应制得。 3.熟记六个化学方程式： (1)SiO,+2NaOH-Na,SiO,+H,O; (2)SiO2+4HF—SiF4↑+2HO: (3)Na2 SiO,+H2O+CO2一H2SiO,￥+NaCO,(证明HCO,酸性强 于HSiO3): (4)Si+2NaOH+H,O-Na2SiO3+2H2↑； ·9· (5)Si+4HF-SiF4↑+2H2↑； （6)si0,+2C商温si+2C0+. 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。 方法技巧模型化DH 硅及其氧化物的特性 物质 一般规律 硅及其氧化物的特性 硅的还原性比碳强 S0,+2C商温si+2C0+ 非金属单质与强碱反应 Si+2NaOH+H,O—Na,SiO3+2H,↑ 一般不生成氢气 Si 非金属单质一般不与非 Si+4HF—SiF,↑+2H, 氧化性酸反应 一般非金属单质为绝 硅为半导体 缘体 酸性氧化物一般与水反 SO,不溶于水，也不与水反应 应生成相应的酸 酸性氧化物一般不与酸 SiO,+4HF-SiF,↑+2H,O SiO. 发生复分解反应 “较强酸制较弱酸”是复 Na,SiO.+CO,(少量)+HO=HSi(),￥+ 分解反应的一般规律，碳 Na,CO,但在高温下Na,CO,+SiO 高温 酸酸性大于硅酸 Na,SiO,+CO,↑ ·10·