第5章 化工生产中的重要非金属元素 章末整合提升 体系构建 主题探究-【优学精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册教用课件（人教版）

该高中化学单元复习课件系统梳理了硫、氮、硅及其化合物的性质，通过“价—类”二维图（横坐标为物质类别如氢化物、单质等，纵坐标为元素化合价）整合各物质性质，构建起基于物质类别通性和化合价规律的知识网络，体现知识点间的内在逻辑联系。 其亮点在于结合“汽车尾气处理”等真实情境开展主题探究，如SCR技术中NH₃还原NO₂的反应分析，培养学生的化学观念和科学思维，配套针对训练题分层设计，帮助学生巩固知识，教师可通过资料精准把握复习重点，提升教学效率。

章末整合提升 体系构建 主题探究 体系构建 1. 联系“价—类”二维图理解硫及其化合物的性质 化学·必修第二册 2. 借助“价—类”二维图理解氮及其化合物的性质 化学·必修第二册 3. 根据元素周期表位置视角认识硅及其化合物 化学·必修第二册 主题探究 硫、氮化合物的转化及在 “汽车尾气处理”中的应用 　　汽车尾气是主要的大气污染源，通过对汽车尾气的分析，发现其中的 CO、碳氢化合物和氮氧化物（NOx）、微粒等是污染大气最严重的物质。 目前较为成熟的尾气处理技术有二次空气喷射技术、颗粒物捕集技术、热 反应器技术、三元催化净化技术等。 化学·必修第二册 【探究1】　SO2和NOx形成大气颗粒物 结合下列大气颗粒物的形成示意图，回答问题： （1）写出NOx在大气中变化的化学方程 式： 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　。 提示：4NOx＋（5－2x）O2 2N2O5　N2O5＋H2O 2HNO3 化学·必修第二册 （2）过度施用氮肥，是否会促进霾的形 成？ 　 　　　　　　　　　　　　。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：过度施用氮肥，挥发至大气中的NH3与硫酸、硝酸生成盐，形成的无机颗粒物会加剧霾的形成 化学·必修第二册 【探究2】　汽车尾气处理技术 1. SCR和NSR技术 SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。 （1）SCR（选择性催化还原）工作原理 ①尿素[CO（NH2）2]水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程 式： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 化学·必修第二册 ②反应器中NH3还原NO2的化学方程 式： 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③当燃油中含硫量较高时，尾气中SO2在O2作用下会形成（NH4）2SO4，使 催化剂中毒。用化学方程式表示（NH4）2SO4的形 成： 　 　。 ④尿素溶液浓度影响NO2的转化，测定溶液中尿素（M＝60 g·mol－1）含 量的方法如下： 取a g尿素溶液，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的V1 mL c1 mol·L－1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用V2 mL c2 mol·L－1 NaOH溶液恰 好中和，则尿素溶液中溶质的质量分数是 　　。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 化学·必修第二册 提示：①CO（NH2）2＋H2O CO2↑＋2NH3↑ ②8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O ③2SO2＋O2＋4NH3＋2H2O 2（NH4）2SO4 ④ ％ 化学·必修第二册 （2）NSR（NOx储存还原）工作原理 NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。 化学·必修第二册 ①通过BaO和Ba（NO3）2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的 物质是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba（NO3）2的催化还原过程，该过程 分两步进行，图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反 应消耗的H2与Ba（NO3）2的物质的量之比是 　　　　。 ③还原过程中，有时会产生笑气（N2O）。用同位素示踪法研究发现笑气 的产生与NO有关。在有氧条件下15NO 与NH3以一定比例反应时，得到的 笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整： 化学·必修第二册 提示：①BaO　②8∶1 ③415NO＋4NH3＋3O2 415NNO＋6H2O 化学·必修第二册 2. 脱硫脱硝 目前对大气中汽车排放尾气中SO2和NOx的外部处理可用湿法氧化吸收， 常用的氧化剂有双氧水、NaClO2、KMnO4、O3等。 一种ClO2气相氧化法烟气脱硝反应机理如下： ①NO（g）＋ClO2（g） NO2（g）＋ClO（g） ②NO（g）＋ClO（g） NO2（g）＋Cl（g） ③Cl（g）＋ClO2（g） 2ClO（g） 化学·必修第二册 （1）已知脱硫的过程与其类似，请写出ClO2气相氧化法脱硫的反应机 理。 提示：脱硫过程： ①SO2（g）＋ClO2（g） SO3（g）＋ClO（g） ②SO2（g）＋ClO（g） SO3（g）＋Cl（g） ③Cl（g）＋ClO2（g） 2ClO（g） 化学·必修第二册 （2）思考脱硝脱硫过程最终生成的NO2或SO3如何转化，写出反应的化学 方程式。 提示：转化为硝酸或硫酸。 3NO2＋H2O 2HNO3＋NO SO3＋H2O H2SO4 化学·必修第二册 1. SO2属于严重的大气污染物，可用H2与SO2高温反应消除SO2的污染，其 反应原理可分为两步，过程如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 可用CuSO4溶液检验X气体生成 B. 大气中的SO2必须氧化成SO3才能形成酸雨 C. 在100～200 ℃温度时发生的是置换反应 D. 工业上可用浓硝酸处理工业尾气中的SO2 √ 化学·必修第二册 解析：　根据图可知，在300 ℃时，SO2和H2反应生成H2S，在100 ℃到 200 ℃时，H2S和SO2反应生成S和水，故X为H2S，硫酸铜和硫化氢反应生 成硫化铜沉淀和硫酸，可用CuSO4溶液检验，A正确； SO2可以和水反应生 成H2SO3，H2SO3可以被氧气氧化为H2SO4，B错误；在100～200 ℃温度时 SO2化合价降低，X化合价升高，反应为2H2S＋SO2 3S＋2H2O，不属 于置换反应，C错误；浓硝酸处理工业尾气中的SO2会生成氮氧化物，污染 环境，D错误。 化学·必修第二册 2. 科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的氨有 关，转化关系如图所示： （1）从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有 ⁠ （写化学式，下同）。 SO2、 SO3、N2O5　 解析：酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物，符合要求的有SO2、SO3和N2O5。 化学·必修第二册 （2）图中物质溶于水溶液呈碱性的是 ⁠。 NH3　 （3）写出工业中SO2转化为SO3的化学方程式： ⁠ ⁠。 2SO2＋ O2　 2SO3　 （4）实验室长期保存浓硝酸，需使用棕色试剂瓶，并放置在阴凉处，其 原因为 （用化学方程式表示）。 4HNO3　 4NO2↑＋O2↑＋2H2O 化学·必修第二册 （5）氨与一氧化氮（NO）在一定条件下反应可生成对空气无污染的物 质，该反应的化学方程式为 ⁠。 解析：氨中的氮为－3价，一氧化氮中的氮为＋2价，因此二者可以在一定 条件下发生归中反应得到氮气：6NO＋4NH3 5N2＋6H2O。 6NO＋4NH3　 5N2＋6H2O 化学·必修第二册 3. 经研究灰霾中细颗粒物的成因，部分分析如图 所示。 （1）根据图中信息可以看出，下列哪种气体污染 物不是由机动车行驶造成的 （填字母）。 a.SO2 b.NOx c.VOCs d.NH3 a　 解析：根据示意图可知，SO2不是由机动车行驶造成的。 化学·必修第二册 （2）大量行驶的机动车是污染源之一。汽车发动机废气稀燃控制系统主 要工作原理如图所示。写出稀燃过程中NO发生的主要反应的化学方程 式 ⁠。 2NO＋O2 2NO2 解析：稀燃过程中NO发生的主要反应的化学方程式为2NO＋O2 2NO2。 化学·必修第二册 （3）科学家经过研究发现中国霾呈中性，其主要原因如图所示： 请判断A的化学式 ，并说明判断理由： ⁠ ⁠ ⁠。 S 　 因为反应前S为＋4价， N为＋4价，反应后HONO中N元素为＋3价，化合价降低；则必有元素化合 价升高，是S元素从＋4价升高到＋6价，以S 形式存在 化学·必修第二册 4. 氨的循环和转化对生产、生活有重要价值。某工厂制硝酸的流程如 图所示。 （1）写出“氧化炉”中反应的化学方程式： ⁠ ⁠。 解析： “氧化炉”中氨气发生催化氧化生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为4NH3＋5O2 4NO＋6H2O。 4NH3＋5O2　 4NO＋ 6H2O 化学·必修第二册 （2）写出吸收塔中合成HNO3的化学方程式： ⁠ ⁠。 解析：吸收塔中一氧化氮和氧气生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，吸收塔中总反应的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O 4HNO3。 4NO＋3O2＋2H2O 4HNO3（或NO NO2 HNO3分步） 化学·必修第二册 （3）“吸收塔”排出的尾气中会含有NO、NO2等氮氧化物，为消除它们 对环境的影响，通常用纯碱溶液吸收法。请写出足量纯碱溶液吸收NO2的 化学方程式（已知产物之一为NaNO2）： ⁠ ⁠。 解析：足量纯碱溶液吸收NO2生成硝酸钠、亚硝酸钠、碳酸氢钠，反应的化学方程式为2NO2＋2Na2CO3＋H2O NaNO2＋NaNO3＋2NaHCO3。 2NO2＋2Na2CO3＋H2O NaNO2＋NaNO3＋2NaHCO3 化学·必修第二册 （4）为减轻汽车尾气中NO和CO对环境的污染，可在汽车排气管上安装催 化转化器，主要发生的反应是2NO＋2CO N2＋2CO2。 ①已知断裂1 mol相应化学键需要的能量如表： 化学键 （CO 气体） （NO 气体） 键能/ （kJ·mol－1） 1 072 630 946 a 若消耗1 mol NO，放出热量369 kJ，则表格中的a为 ⁠。 799　 化学·必修第二册 ②某次实验中测得容器内NO和N2的物质的量随时间变化如图。图中b点对 应的速率关系是v正 v逆（填“＞”“＜”或“＝”，下同），d点对 应的速率关系是v正（NO） v逆（N2）。 ＞　 ＞　 化学·必修第二册 解析：反应放出的热量＝成键放出的总能量－断键吸收的总能量，若消耗1 mol NO，放出热量369 kJ，则消耗2 mol NO放出热量为738 kJ，则有1 mol×946 kJ·mol－1＋2 mol×2×a kJ·mol－1－（2 mol×630 kJ·mol－1＋2×1 072 kJ·mol－1）＝738 kJ·mol－1，解得a＝799；b点后NO物质的量减小、N2物质的量增大，说明反应正向进行，故b点对应的速率关系是v正＞v逆，d点时NO的物质的量不再发生变化，说明反应到达平衡，d点对应的速率关系是v正（NO）＝2v逆（N2），则v正（NO）＞v逆（N2）。 化学·必修第二册 $