新教材 人教版高中化学必修第二册 第五章 化工生产中的重要非金属元素 知识点考点重点难点提炼汇总

新教材人教版高中化学必修第二册第五章化工生产中的重要非金属元素知识点考点重点难点提炼汇总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在化工生产中，硫及其化合物是非常重要的原料和中间体。硫的主要化合物有硫酸、二氧化硫、硫化氢等。硫酸是一种重要的化工原料，在生产化肥、合成纤维、制造肥皂和洗涤剂等方面都有广泛的应用。第1课时硫和二氧化硫硫是一种非金属元素，化学符号为S。它是一种黄色的固体，有着特殊的气味。硫可以与许多元素形成化合物，其中最重要的是二氧化硫。二氧化硫是一种无色气体，有着刺激性气味。它是一种重要的化工原料，在制造硫酸、纤维素、染料、药品等方面都有广泛的应用。第2课时硫酸硫酸根离子的检验硫酸是一种无色透明的液体，有着强烈的腐蚀性。它是一种重要的化工原料，在制造肥料、化纤、染料、药品等方面都有广泛的应用。硫酸的检验可以通过加入钡离子，形成沉淀来进行。第3课时不同价态含硫物质的转化在化工生产中，含硫物质的转化是非常重要的。不同价态的含硫物质可以相互转化，其中最重要的是硫酸和亚硫酸。硫酸可以通过还原反应转化为亚硫酸，而亚硫酸也可以通过氧化反应转化为硫酸。微专题1常见漂白剂的归类分析在日常生活中，常常使用漂白剂来去除污渍。常见的漂白剂有氯漂白剂、过氧化氢、亚硫酸钠等。这些漂白剂可以根据其化学性质进行分类分析，有助于更好地了解其使用方法和注意事项。第二节氮及其化合物氮是一种非金属元素，化学符号为N。它是空气中的主要成分之一，占空气体积的78%。氮的主要化合物有氮气、氨、硝酸等。氮在化工生产中有着广泛的应用，尤其是在生产化肥、制造炸药、合成纤维等方面。第1课时氮气与氮的氧化物氮气是一种无色无味的气体，化学式为N2。它是空气中的主要成分之一，占空气体积的78%。氮的氧化物有三种，分别是一氧化氮、二氧化氮和氮氧化物。这些氮的氧化物在化工生产中有着重要的应用，尤其是在制造炸药、合成纤维等方面。第2课时氨和铵盐氨是一种无色气体，有着刺激性气味。它是一种重要的化工原料，在制造肥料、合成纤维、制造化学品等方面都有广泛的应用。铵盐是一类含氮化合物，它们在化工生产中也有着重要的应用，尤其是在制造肥料、合成纤维等方面。第3课时硝酸酸雨及防治硝酸是一种无色透明的液体，有着强烈的腐蚀性。它是一种重要的化工原料，在制造肥料、炸药、染料、药品等方面都有广泛的应用。硝酸的排放会导致酸雨的形成，对环境造成危害。因此，需要采取措施进行防治，减少硝酸的排放。和制法二氧化硫是一种无色气体，有刺激性气味。它可以通过燃烧硫或硫化物、加热金属硫酸盐等方法制备。2．化学性质(1)与水反应生成亚硫酸：SO2＋H2O＝H2SO3(2)与氧气反应生成三氧化硫：2SO2＋O2＝2SO3(3)与碱反应生成亚硫酸盐：SO2＋2NaOH＝Na2SO3＋H2O点拨：二氧化硫是一种重要的工业原料，在制造硫酸、硫酸铜等化学品中广泛使用。同时，它也是大气污染的主要来源之一。是另一种具有漂白性的物质。2．SO2是一种有毒气体，易溶于水。在通常情况下，1体积的水可以溶解约40体积的SO2。3．SO2具有酸性氧化物的性质，可以与水反应生成SO3，与碱反应生成Na2SO3和水。同时，SO2还具有还原性和氧化性。4．SO2的漂白性是指它可以与某些有色物质生成不稳定的无色物质，从而使有色物质褪色。SO2在工业上应用于漂白纸浆、毛、丝等，还可用于杀菌消毒和作为食品添加剂。5．SO2的可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。6．实验表明，SO2可以使品红溶液褪色，加热后溶液又恢复原来的颜色。SO2与品红溶液结合生成的无色物质不稳定，加热易分解，从而使溶液恢复原来的颜色。7．若将等物质的量的SO2和Cl2同时通入品红溶液中，溶液的漂白性并不会“强强联合”，因为它们会发生反应，从而失去漂白能力。浓硫酸和木炭反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)→CO2↑+2SO2↑+2H2O。在这个反应中，浓硫酸是氧化剂，木炭是还原剂，还原产物是SO2。制备氢气时，常用稀硫酸而不是浓硫酸，因为浓硫酸具有强氧化性，与金属反应时不会产生H2而是产生SO2。常见的硫酸盐有石膏、硫酸钡和硫酸铜。石膏可以加热失水变为熟石膏，用于制作模型、医用石膏绷带以及调节水泥硬化速率。硫酸钡也称为“重晶石”或“钡餐”，用于生产其他钡盐的原料或作为内服药剂进行消化系统X射线检查。硫酸铜为白色粉末，结合水后变为蓝色晶体胆矾，也称为蓝矾。无水CuSO4可用于检验水的存在。胆矾和石灰乳混合制成一种常用的农药——波尔多液。硫酸根离子可以通过BaCl2溶液稀盐酸的检验来进行。对于SO4的检验，先加稀盐酸BaCl2溶液，会有白色沉淀生成，加盐酸后白色沉淀不溶解。对于SO42-的检验一般思路是待测液无沉淀无气体生成，酸化后会产生白色沉淀。粗盐中可溶性杂质的除去需要考虑到Na2SO4、MgCl2和CaCl2等杂质。浓硫酸有三大特性，包括脱水性、强氧化性和与金属反应时不产生H2而是产生SO2。在蔗糖的脱水实验中，蔗糖逐渐变黑是因为浓硫酸具有脱水性；蔗糖体积膨胀并放出气体是因为浓硫酸具有强氧化性，并把C氧化成CO2，同时放出SO2气体。在浓硫酸与Cu的反应中，会放出有毒的SO2气体。在火山口附近，硫单质会被氧气氧化成二氧化硫，随后可被进一步氧化成三氧化硫。硫元素常见的化合价为-2、+4和+6，不同价态含硫物质可以通过氧化还原反应实现相互转化。利用氧化剂可将硫元素从低价态转化到高价态，利用还原剂可将其从高价态转化到低价态。含有不同价态硫的常见化合物有酸、盐和氧化物。不同价态硫元素之间的相互转化主要通过氧化还原反应实现。相同价态硫元素之间的转化可以通过加入碱或酸来实现。漂白剂可分为三类：氧化型、加合型和吸附型。它们的原理分别是破坏有机色质内部“生色团”、与其化合成无色物质、以及吸附有色物质而褪色。不同类型的漂白剂有不同的特点，如持久无选择性、不持久有选择性等。氮及其化合物是化学中的重要元素和化合物。其中，氮气是空气中的主要成分，而氨、硝酸和氰化物等化合物在生产和生活中也有广泛应用。道两端，摇晃后观察。实验结果NO与水反应生成HNO2和HNO3，NO的颜色逐渐变淡，最终变成无色气体。结论NO与水反应生成HNO2和HNO3，NO能够溶于水。NO和NO2之间可以相互转化，其中NO2比NO更易溶于水。三、氮的氧化物1．氮的氧化物的种类及特点(1)一氧化氮（NO）：无色气体，有刺激性气味，有毒，易溶于水。(2)二氧化氮（NO2）：红棕色气体，有刺激性气味，有毒，易溶于水。(3)氮氧化物（NOx）：指NO和NO2的混合物，对大气污染有很大影响。2．氮的氧化物的来源与危害(1)来源：主要来自于燃煤、石油和天然气等化石燃料的燃烧，以及汽车尾气等。(2)危害：氮的氧化物是大气污染的主要成分之一，会对人类健康和环境造成危害，如引起酸雨、光化学烟雾等。3．减少氮的氧化物排放的措施(1)加强环保意识，提高大众环保意识。(2)开发新型清洁能源，减少化石燃料的使用。(3)采用先进的环保技术，如烟气脱硝等。(4)加强监管和执法，对排放超标的企业进行处罚。不稳定性：NH3·H2O可以分解成NH3和H2O，生成的氨气不稳定，容易分解成氮和氢气。与某些盐溶液如AlCl3、MgCl2、FeCl3等反应会生成沉淀。实验室制备NH3的方法有两种：1.氨气的实验室制法(1)原理：NH4Cl和Ca(OH)2反应生成CaCl2、NH3和H2O。(2)装置：发生装置和净化装置。发生装置类似于制取氧气的装置，净化装置通常用碱石灰干燥氨气。(3)收集方法：向下排空气法收集，试管口塞一团疏松的棉花团，目的是防止氨气与空气形成对流，以收集到较纯净的氨气。(4)验满方法：可以用试纸或者蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口进行判断。(5)尾气处理：多余的氨气要吸收掉，常采用的装置如图所示。2.实验室快速制氨气的方法(1)加热浓氨水法：NH3·H2O不稳定，受热易分解生成NH3和H2O，故可直接加热浓氨水制备NH3。(2)浓氨水加固体NaOH(或生石灰、碱石灰)法：可以在常温下向固体NaOH或CaO中滴加浓氨水来制备NH3。硝酸是一种无色液体，具有刺激性气味，易挥发。它属于强酸，具有酸的通性，与大多数金属反应。硝酸不稳定，见光或者受热易分解，所以一般保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。)＝n(HNO3)－n(被还原HNO3)＝0.3mol－0.2mol＝0.1mol。(3)硝酸的物质的量浓度为0.3mol÷0.05L＝6mol/L。(4)气体成分为NO2和H2O，各为2.24L。3－)＝c(H+)，且c(NO2－)＝c(HNO2)。根据这些关系可以计算出反应后溶液中各物质的浓度。硝酸是一种具有强氧化性的化合物，其中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。硝酸的氧化性随着浓度和反应温度的增加而增强。硝酸可以氧化几乎所有金属，除了少数像Au、Pt这样的金属。活泼金属与硝酸反应会生成不同的还原产物，如NO2、N2O、NO、N2、NH4等。不活泼金属与硝酸反应的模板是金属+HNO3→M(NO3)2+NO↑+H2O。硝酸也可以氧化非金属单质，生成最高价氧化物或其含氧酸、NO2和H2O。硝酸还能氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SO23等。在硝酸与金属反应的计算中，可以使用电子守恒法、原子守恒法和电荷守恒法。其中，电子守恒法指的是氮原子得到的电子总数等于金属原子失去的电子总数；原子守恒法指的是反应前硝酸中NO3的一部分仍以NO3的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量之和与反应消耗的硝酸中N的物质的量相等；电荷守恒法则指的是反应后溶液中，根据电荷守恒有c(NO33－)＝c(H+)，且c(NO2－)＝c(HNO2)，可以计算出反应后溶液中各物质的浓度。1.化学方程式计算离子反应当金属足量时，不能用硝酸与金属反应的化学方程式计算，应该使用离子方程式计算。这是因为生成的硝酸盐中的NO3与硫酸电离出的H+仍然能够与金属反应。例如，金属铜与混合酸的反应方程式为3Cu+8H++2NO3=3Cu2++2NO↑+4H2O。2.实验室制备常见气体的基本流程实验室制备气体的基本流程包括发生、净化、干燥、收集和吸收。根据气体的不同特性，需要选择不同的装置和吸收剂。常见的气体制备装置包括固体和液体的反应装置，以及固体和液体的反应装置。气体净化装置包括液态吸收剂、固态吸收剂和固体吸收剂，需要加热处理。气体的收集方法包括排水法、排液法、向上排空气法和向下排空气法。尾气处理装置包括各种吸收式装置，要注意防止倒吸。3.硅酸盐材料的结构和应用硅酸盐材料是一种无机非金属材料，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。硅酸盐的结构是由硅氧四面体构成的，其中Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接。硅酸盐材料包括陶瓷、玻璃、水泥等，它们的原料和主要设备不同，但主要成分都是硅酸盐。硅酸盐材料的应用范围广泛，包括建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具、光学仪器、高强度复合材料等。实验活动3：酸性离子的分离[实验目的]通过实验学习酸性离子的分离方法，加深对离子的性质和分离方法的理解。[实验用品]Na2CO3溶液、6mol/L盐酸、pH试纸、BaCl2溶液、MgCl2溶液、CaCl2溶液、漏斗、烧杯、玻璃棒。[实验步骤]1.将Na2CO3溶液滴加到待分离的酸性溶液中，搅拌加速粗盐溶解。2.静置，取上层清液少量，继续滴加BaCl2溶液，若溶液不出现浑浊则表明SO4沉淀完全。3.加入MgCl2溶液，出现白色沉淀，沉淀为Mg2+离子。4.加入CaCl2溶液，出现白色沉淀，沉淀为Ca2+和Ba2+离子。5.将溶液过滤，用漏斗、烧杯、玻璃棒等玻璃仪器进行过滤操作。6.将过滤后的溶液蒸干，得到固体物质。[问题和讨论]1.步骤(1)中玻璃棒的作用是什么？提示：搅拌、加速粗盐溶解。2.步骤(2)中表明SO4沉淀完全的操作方法是什么？提示：静置，取上层清液少量，继续滴加BaCl2溶液，若溶液不出现浑浊则表明沉淀完全。3.步骤(3)、(4)沉淀的离子有什么？提示：步骤(3)沉淀Mg2+，步骤(4)沉淀Ca2+和Ba2+。4.步骤(3)与步骤(4)可以颠倒顺序吗？有什么原则？提示：可以颠倒顺序，但Na2CO3溶液加入必须在加BaCl2溶液之后。5.过滤用到的玻璃仪器有哪些？其中玻璃棒作用是什么？提示：漏斗、烧杯、玻璃棒，玻璃棒作用是引流。6.步骤(5)与步骤(6)可以颠倒顺序吗？为什么？提示：不可以，若颠倒，前面生成的沉淀Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3又溶解，引入杂质离子。7.蒸发NaCl溶液时，何时停止加热？蒸发时玻璃棒有什么作用？提示：当蒸发皿中出现较多固体时，停止加热，利用余热蒸干。玻璃棒的作用是搅拌。8.除杂时，每次所加试剂都要略微过量，为什么？提示：使被除去的离子充分反应。实验活动5：不同价态含硫物质的转化[实验目的]通过实