第五章 化工生产中的重要非金属元素（期中复习课件pdf版）高一化学下学期人教版

第五章 化工生 产中的重要非金属元素 高中化学·必修第二册 S 目录 18 VIIIA 考点01硫及其性质 13 14 15 16 17 2 考点02 He 二氧化硫和三氧化硫的性质 IIIA IVA VA VIA VIIA 氨 考点031 硫酸及硫酸根 7 考点041 硫及其化合物的转化 2 B 6C N 80氧 LL 10 Ne 考点05 氮及其氧化物 硼 氯 氯 考点06{ 硝酸及其性质 13 18 3 16 17 考点07 氨及其性质 铝 硅 5P磷 S硫 Ar 氩 氯 考点08 铵盐和铵根的检验 考点09 氮及其化合物的转化 31 33 35 36 4 34 Ga e Kr 考点10 二氧化硫的实验室制法 澳 考点11氨气的实验室制法 考点12硅和二氧化硅的性质 50 53 54 5 Xe 考点13 硅酸和硅酸盐的性质 铟 裙 锑 2c帝 碘 考点14 硅酸盐材料 考点15 新型无机非金属材料 考 1.硫 。位置： 第三周期、VIA族； 最外层6电子→易得电子→-2价 ·原子半径>Cl,得电子能力<Cl H,S稳定性<HCI ·非金属性<0→地表含硫化合物中 S常显+4或+6价 失2e S (-2) (o) 得2e H2S S 点011 硫及其性质 2.硫单质物理性质 3.硫的化学性质（化合价角度） ·S(-2)←-H2S 俗称 颜色状态 水 酒精 CS2 。S(0)←S 硫黄 黄色晶体 难溶 微溶 易溶 。S（+4)←-S02 ·S(+6)←S03/H2S04 失4e 失2e s s (+4) (+6) 得4e 得2e S02 S03/H2S04 得8e 硫黄晶体 考点02二氧化硫和三氧化硫的性质 1.二氧化硫(S02) 2.三氧化硫(S03) 物理性质 无色、刺激性气味、有毒；密度>空气；1：40溶于水 物理性质 常温液态，标况固态(16.8℃升华) 化学性质 酸性氧化物+漂白性（加合型，可逆） 化学性质 酸性氧化物通性（与水、碱、碱性氧化物反应） Na2S03+H2S04→Na2S04+S02↑+H20 实验室制法 S03的化学性质（重点） Cu+2H2SO4(浓)→CuSO4+S02↑+2H20 S02 S03 S0的化学性质 酸性氧化物 还原性 氧化性 漂白性（加合里，可逆） (重点) 与水反应 与氧化剂反应 与还厦剂反应 与有色物质化合 与水反应 与碱反应 与碱性氧化物反应 ★ S02+H20e S02+Br2+2H20→ S02+2H2S→ S02+品红溶液= S02+H20→ SO2+2NaOH→ H2S03 H2SO,+2HBr 3S↓+2H20 无色物质 S03+Ca0→ 2S02+02→ (加热或通入O) H2SO4 Na2SOa+H2O CaSO4 2S02(催化剂) 一恢复红色 (剧烈反应，放热) (或生成NaHSO.) 【归纳】三类漂白剂对比 类型 氧化型漂白剂 加合型漂白剂 吸附型漂白剂 S03在工业上的应用（补充） 将有色物质氧化为 与有色物质化合生成 吸附有色物质而呈现 原理 SO3+H20→H2S04 无色物质 不稳定的无色物质 无色 (工业制硫酸的关键步骤) Cl2、O2、H2O2、 活性炭、硅胶、 代表物质 KMnOa、NaCIO等 SO2、H2S等 Al202等 特点 不可逆 可逆 物理变化 【注意】 ①SO极易与水反应，实验室中应干燥保存，防止潮解。 S02使品红溶液褪色， 实例 C12使品红溶液褪色 活性炭脱色制白糖 加热或通入O2恢复 ②SO3具有强腐蚀性，操作时需注意防护。 考点03硫酸及硫酸根 1 物理性质：无色液体，任意比互溶， 稀释：酸入水、搅拌 玻璃檯橭 100nm 浓硫酸 w 0 20× 酸入水 水 稀释操作示意图 2 稀硫酸：酸的通性 (石蕊变红、与金属/H+/弱酸盐反应) 4 S0,2-检验：先加稀HC (除C032-、S0 C032-+2HCl → C02↑+H20+2Cl S032-+2HCL → S02↑+H20+2Cl Ag*Cl- AgCl↓（白色） 3 浓硫酸特性： 实验 现象 特性 胆矾 蓝→白 吸水性 +浓H2S04 滤纸滴 变黑 浓H2S04 脱水性 Cu+浓H2S04(△) 溶解、 强氧化性 刺激性气体 +酸性 ·反应式：Cu+2H2S04(浓)△CuS04+S02↑+2H20 C+2H2S04(浓)△C02↑+2S02↑+2H20 ·Fe/Al常温钝化→可用铝槽车运输 32-、Ag*干扰)，再加BaC2→白沉 →s042-+BaC2→ BaS04↓（白色沉淀）+2C 考点04硫及其化合物的转化 1.化合价与氧化还原关系 硫元素的常见化合价及物质类别 硫元价 -2 +4 +6 类别 硫化物 单质硫 亚硫及 硫酸及 其化合物 其化合物 2.转化规律 相同价态：酸碱反应 例：H2S03+2NaOH Na2S03+2H20 亚硫酸 氨氧化钠 亚硫酸钠 水 不同价态：氧化还原 (台阶式升降) 3 2S02+02= 2S03 +4→+6（升高） S+H2→H2S 0→-2（降低） S02+2H2S→3S↓+2H20 +4+(-2)→0（中间价） 特别提醒 ①相邻价态不反应 如：S(0价)与H2S(-2价)一般不 图6价态关系图 升高 升高 升赢 S+4 S+6 +4 (+6) 硫化物 单质硫 亚硫及其化合物 硫酸及其化合物 (如H2S、Na2S) (S) (如S02、H2S03、Na2S03) (如S03、H2S04、Na2S0) -降低 睢届 般倍 图7相同价态转化（酸碱反应） 同一价态内的物质 例：H2S03+2NaOH Na2S03+2H20 特点：无化合价变化， 发生酸碱反应 亚硫酸 氢氧化钠 亚硫酸钠 本 属于复分解反应 图8不同价态转化（氧化还原，台阶式升降） 升高 3 2S02+02→2S03 +4 2-回-→+6 不同价态间的物质 降低 发生氧化还原反应 4 S+H2→H2S 0 -2 特点：有化合价变化， (台阶式升降) 升降 属于氧化还原反应 S02+2H2S→3S↓+2H20 +4+(-2) 注：S↓表示硫沉淀；↑表示气体（如O2、H2S等） ②高+低价→中间价 发生反应 如：2Na2S+Na2S03+3H2S04→3S↓+2Na2S0a+3H20 (高价+低价→中间价S(0价)) 考点05氨及其氧化物 1.氨的固定 3.氨氧化物 自然固氨 人工固氨 ●酸性氧化物：N2O3、N2O3 N2+3H2≠2NH3 NO与NO,性质对比 (高温、高压、催化剂) 项目 NO NO2 色态 无色气体 *红棕色气体* NO2 (被植物吸收) 水溶性 *难溶于水* *易溶于水* 雷电作用将N,转化为合氨化合物 合成氮工业（哈伯法） 毒性 *有毒*★ ★*有毒*林 3N02+H20= 2.氨气 与水反应 不与水反应 2HNO2+NO ●物理性质：无色、无味、难溶于水，化学性质稳定 与02反应 2N0+02=2N02 不与02反应 氨气的化学反应 点燃 3Mg N2 Mg3N2 (生成氨化镁) 平衡：2NO2→N204(Mr>46) 低温、高压、浓度大→右移（生成NO,) 高温、高压 N2+3H2 2NH3 (合成氮反应) 催化剂 验证NO:将气体通入O,中→*红棕色* 高温 N2+ 02 2NO (生成一氧化氨) 4.污染与防治 主要污染类型 光化学烟雾 酸雨 NO,与烃类在阳光下反应 NO,溶于水生成哺酸， 产生有害物质（如PAN等） 随降水形成酸雨 臭氨层破坏 中每危害 NO,参与反应，破坏平流层 NO、NO2有毒，吸入可引起 臭氧，增强紫外线危害 呼吸道疾病，严重中毒 防治措施 碱液吸收法 催化转化法 尾气（含NO、NO2) 催化剂 达标 4N0+4NH3+O2 4N2+6H2O 排坡 催化剂 诚液吸收 2N0+2C0 N2+2C02 (如NaOH溶液) *n(NO2)≥n(NO* 用NH或CO还原NO,转化为N2 考点06 硝酸及其性质 1.物理性质 无色 易挥发 刺激性气味 硝酸(HNO3) ⊙无色液体 易挥发 2.化学性质 ⊙ 硝酸 ⊙具有强氧化性 (1)不稳定性 4HNO3→4NO2↑+O2↑+2H2O HNO3 见光或受热易分解 浓硝酸有强烈刺激性 与Cu(稀硝酸) 3Cu+8HNO3(稀)→3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (2)强氧化性 (浓>稀) 与Cu(浓硝酸) Cu+4HNO3(浓)→Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 小结 ·硝酸具有强氧化性，浓硝 酸氧化性强于稀硝酸。 与C(浓硝酸) C+4HNO3(浓)→C02↑+4NO2↑+2H2O ·反应产物随反应物（浓度、 (3)与非金属 种类)不同而变化。 及还原剂反应 ·硝酸见光或受热易分解， 与Fe2+(酸性条件) 3Fe2++4H++NO3→3Fe3++NO↑+2H2O 应避光、低温保存。 考点07 氨及其性质 1.结构与物理 氨(NH) 电子式 密度比空气小 H (相对分子质量17<空气29) 有刺激性气味 H:N:H 极易溶于水 H 1:700 (1体积水约可溶解700体积氨) 2.化学性质 1 碱性 NH3·H2O=NH4+OH 0- 能使红石蕊试纸变蓝 红石蕊试纸 变蓝 与酸成盐 NH3 HCI NHCI (白烟：NH,C固体小颗粒) 催化氧化 催化剂 4NH3+502 4NO +6H2O (工业制硝酸的第一步反应) 标准状况下，气体摩尔体积为22. 喷泉实验浓度计算 1mol气体体积=22.4L 3.喷泉实验 利用气体极易溶于水（或与水反应），使装置内外 产生压强差，形成喷泉。 喷泉实验装置（以氮气为例） 烧瓶内 充满NH 形成喷泉 (液体喷入烧瓶) 烧瓶内液面 迅速上升， 形成喷泉 烧杯中为 吸收剂 (如水) 4 L/mol 若1mol气体溶于1L水中： 1 C= 22.4 mol/L 3 喷泉实验：能形成喷泉的气体-吸收剂组合 气体 吸收剂（烧杯中） 原理 (使喷泉产生的原因) HCI极易溶于水； HCI H2O 或与NaOH反应， NaOH溶液 使瓶内压强减小 NH极易溶于水； H2O NH3 或与HCI反应， 稀HCI 使瓶内压强减小 H2O C0,可溶于水： C02 NaOH溶液 或与碱反应， Ca(OH)2溶液 使瓶内压强减小 H2O S0,可溶于水； S02 NaOH溶液 或与碱、强氧化剂反应， KMnO.溶液 使瓶内压强减小 Cl2可溶于水； H2O 或与NaOH反应， NaOH溶液 使瓶内压强减小 即：标准状况下 0.045mol/八 1体积气体溶于1体积水中， 溶液浓度约为0.045mol/L。 考点08铵盐和铵根的检验 1.铵盐 物理性质 白色固体，易溶于水 湿润的 铵盐溶液 产生无 红石蕊试纸 化学性质 受热分解、与碱反应放NH3 +NaOH溶液 产无无色 剌激性气体 NH检验 加碱→湿润红石蕊试纸变蓝 (NH3) 变蓝 2.氨的实验室制法 其他方法 主法 2NH,Cl+Ca(OH2△CaCl2+2NH↑+2H,O 方法 原理（或化学方程式） Ca(OH)2 和NH,CI 加热 NHgH20△NHt+H20 棉花：减小NH3 浓氨水 加热 与空气的对流 速率，收集到纯 浓氨水+ NH3H2O+NaOH→ 净的NH3 NaOH NH3↑+NaOH.H2O 装置特点 ⊕干燥 ◇验满 浓氨水+ NH3H2O+CaO→ 固体+固体加热 碱石灰 ①将湿润的红石蕊试纸放在集气口， 试纸变蓝，说明已集满 Cao 、 NH3↑+Ca(OH)2 ②将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近集气口， 若有白烟产生，说明已集满 说明：以上方法均可用于实验室制取氨气。 考点09 氨及其化合物的转化 1.氨“价一类”二维图 2.转化关系 +5 HNO3 NH4(盐) NO2 +4 NO2 (2) 氨元素化合价 (1) +2 NO N2 NH3 (3) (4) NO HNO3 (5) (5) 0 N2 (9） Cu (稀HNO3) (6) NO3(盐) -3 NH3 NH Cu(浓HNO3) (7) (8) 氢化物 单质 氧化物 酸 盐物质类别 C(浓HNO3) 受热分解 高温、高压 (1) N2+3H2 2NH3 (5) 3Cu+8HNO,(稀) 一3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 催化剂 △ (2) 2NHCI Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O (6)Cu+4HNO3(浓)→Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 催化剂 (3) 4NH3+502 4N0+6H2O (7) C+4HNO,(浓)→C02↑+4NO2↑+2H2O △ (4) 3NO2+H2O→2HNO3+NO (8) 4HN0,△4N0,↑+02↑+2H,0 制备 >原理： Na2S03+H2S04→ Na2S04+S02↑+H20 >装置：f 固+液，不加热 >净化：浓H2SOa洗气 >收集： ·向上排空气法 ·排饱和NaHSO3溶液 鉴定 >品红褪色 (加热复原) 通入502， 品红溶液 杰R浪 旅族养 >蓝石蕊变红 通入S02 蓝石慈试纸 考点10二氧化硫的实验室制法 实验室制取S02装置（固+液，不加热） 收集方式一： 向上排空气法 浓H2SO4 或 收集方式二： 排饱和NaHSO3溶液 Na2SO3 (固体) 浓H2SO4 洗气（净化） 3 干燥 尾气处理 >干燥剂：浓H2SO4 >尾气中含SO2,需进行处理，防止污染空气 酸性KMnO,溶液 浓H2S0. 含S02 (氧化吸收) 干操S02气体 尾气 达标排放 (不与S02反应) 碱液 (NaOH溶液) (吸收) 考点11氨气的实验室制法 1.制备 5.简便方法（装置与原理） ●原理： 2NH,CI+Ca(OH2△CaC2+2NH↑+2H2O 方法 装置图与原理 ●装置：固+固加热（图示） NH,CI和 原理： Ca(OH)2 ①加热 加热使浓氨水 固体混合物 向下排 挥发出NH3, 空气法 浓氨水 浓氨水 用向下排空气法 收集NH3 收集。 2.净化干燥：碱石灰 3.验满 4.尾气处理：防倒吸装置 (重点) 红石慈 浓盐酸 NH3尾气 防倒吸结构（关键） 变蓝 白烟 原理： 碱性固体与浓氨水 碱石灰：NaOH和CaO的 长导管未端 ②浓氨水+ 作用，促进NH3 固体混合物，吸收NH3、 伸入液面下 H2O和CO2 CaO/NaOH 的逸出。 水（或 (形成液封)， (如：2NH3H2O+ 稀硫酸) 防止倒吸 浓氨水 CaO→Ca(oH)2+ 2NH3↑) CaO或NaOH 5.简便方法： 加热浓氨水；浓氨水+CaO/NaOH 注意：氨气极易溶于水，收集与操作时应尽量干操，尾气必须处理，防止污染空气。 考点12 硅和二氧化硅的性质 1.单质硅 。 灰黑、硬脆、高熔点、半导体 粗硅 ●制备： (Si) 石英砂 (SiO2) 焦炭还原 氯化 高温 300~350℃ 原料 粗硅 2.二氧化硅 ·共价晶体 酸性氧化物： SiO2+2NaOH-Na2SiO3+H2O ·制玻璃： Na2CO3+SiO2→Na2SiO3+CO2↑ CaCO3 SiO2CaSiO3+CO21 。与HF: SiO2+4HF→Sif4↑+2H2O ·【归纳】： 非两性 不与水反应 刻蚀玻璃 三氯氢硅 高纯硅 (SiHCIg) (Si) 氢气还原 高温 气态 纯硅 HF刻蚀玻璃示意图 HF溶液 滴加HF溶液 刻蚀后的玻璃表面 (产生Sif,气体) 考点131 硅酸和硅酸盐的性质 1.硅酸 2.硅酸钠（水玻璃） 弱酸，不溶于水， 性质：白色粉末，水溶液碱性、黏性 胶状沉淀（图示） 反应： SiO?-+2H+→H2SiO3↓ SiO?+C02+H20→H2Si03↓+C03(少量c02) 用途：黏合剂、耐火材料 黏合剂 耐火材料 用于粘合木材、纸张、 用于制造耐火砖、 硅酸(H,SiO3)凝胶 胶水 陶瓷等材料 防火板等 考点14硅酸盐材料 1.陶瓷 2.玻璃 3.水泥 水泥 黏土（铝硅酸盐）→高温烧结 成分 Na2SiO3、CaSiOa、SiO, 原料 原料 成品 原料 高温烧结 黏土 石灰石(CaC0,) 纯碱 石灰石 石英砂 过程 水泥回转窑假烧+石膏（调硬化速率） (Na,CO3) (Caco2) (SiO,) 过程 玻璃窑熔融（物理+化学变化） 黏土 (铝硅酸盐) 1000-1400℃ 云出 g”■ 原料预处理 回转窑煆烧 熟料冷却→ 粉腐 特点与用途 用途 1450℃左右 具有高硬度、耐高温、耐腐蚀、绝终等特点 水泥主要成分 用途：餐具、砖瓦、卫生洁具、耐火材料等 建材 光学仪器 玻璃纤维 3Ca0.Si02、2Ca0·Si02、3Ca0·Al202、4Ca0·Al,02 (复合材料) Fe2O2 混凝土 水泥 沙 碎石 水 由水泥、沙、碎石和水 按比例配制而成的人造石材 性能特点 强度高、耐久性好、可塑性强、成本低、用途广泛 广泛应用 建筑工程、道路桥梁、水利工程、港口码头等 考点15新型无机非金属材料= 1.新型陶瓷： 超越硅酸盐，具光电热磁功能 /2.种类与用途 类型 特性 示例 用途 高温结构陶瓷 耐高温、耐磨损、 发动机部件 抗氧化、强度高 SiC,SigN4 涡轮叶片、燃烧室村里、刹车盘等 压电陶瓷 机电能量转换， 钛酸盐 扬声器、点火器 响应快、精度高 (PZT等) 超声换能器、打火机点火装置、蜂鸣器等 透明陶瓷 高透光率、 高压钠灯 高硬度、耐腐蚀 Al203,Y203 灯管外壳、激光器窗口、红外探测窗口等 超导陶瓷 在低温下 电力、医疗 电阻为零 超导电缆、磁共振成像(MR)、磁悬浮列车等 /3.碳纳米材料 类型 性能 用途 碳纳米管 高强度、高弹性、 电池、传感器 良好导电性、比表面积大 锂离子电池导电添加剂、气体传感器、柔性电子器件等 石墨烯 高导电性、高导热性， 超级电容、光电器件 透光性好、柔韧性强 超级电容电极材料、触摸屏、透明导电膜、光电探测器等