人教版高中化学必修一 第四章《非金属及其化合物》复习学案3

第4章非金属及其化合物章末重难点专题突破

［学习目标定位］1.理清非金属及其化合物间的转化关系，构建其系统的知识网络。2.学会

用类比、对比的方法认识非金属及其化合物的共性和个性、联系和区别。3.熟知典型物质的

性质及应用。

一、掌握非金属及其化合物的学习方法

1.明确知识主线。学习理解非金属元素及其化合物知识的主线:单质一氧化物一酸一盐。

如掌握硅及其化合物知识内容的思维程序：单质硅（晶体结构、亲氧性、半导体）；二氧化硅

（难溶性酸性氧化物，能与强碱反应）；硅酸（硅胶具有胶体的性质）；硅酸盐（硅酸钠及复杂硅

酸盐）。

2.把握横向联系。物质的结构决定性质，物质的性质决定其存在、保存、检验、用途、制取。

因此学习元素化合物知识要结合物质的结构（原子结构、分子结构、晶体结构），从本质上认

识物质的性质，并注重联系氧化还原和离子反应等基本概念。如氯元素原子最外层电子数比

较多，易得到1个电子，其单质氯气具有较强的氧化性。

3.采用对比的方法，学习SiO2和CO?,SCh和CO?的性质；根据物质的类别推测其应具有的

性质；根据主要元素的化合价分析判断其氧化性或还原性等。浓硫酸、硝酸的氧化性有许多

相似的地方，通过比较，加深理解，方便记忆。抓住硫元素、氮元素化合价的变化，从实质

上揭示浓硫酸、硝酸具有强氧化性的原因。

【例1］氯气是一种重要的工业原料。工业上利用反应3cl2+2NH3=N2+6HCl检查氯

气管道是否漏气。下列说法错误的是（）

A.若管道漏气遇氨就会产生白烟

B.该反应利用了Cb的强氧化性

C.该反应属于复分解反应

D.生成1molN2有6mol电子转移

解析本题通过一个陌生的化学反应方程式，考查氨气和氯气的性质及氧化还原知识。当

N%过量时会与HQ反应生成NH4cl白烟，故A对：又反应中直和氯两元索的化合价发生

了变化，因而属于氧化还原反应，故C错；氯气化合价从0价变为一1价，化合价降低，氯

气为氧化剂，NH3中的氮由一3价升高至0价（得到3个电子），为还原剂，生成lmolN2需

2moi氮原子，失去6moi电子，D对。

答案C

【例2】检验SO?气体中是否混有CO2气体，可采用的方法是（）

A.通过品红溶液

B.通过澄清石灰水

C.先通过NaOH溶液，再通过澄清石灰水

D.先通过足量酸性KMnCh溶液，再通过澄清石灰水

解析要正确解题必须先做到以下两点：(I)理解题意，本题要检脸的是CO?,且CO?又是

混在SO?气体中。(2)要掌握SO?与CO?性质上的相似点与不同点。如通过澄清石灰水都能

生成白色沉淀(CaSCh和CaCOs),又如遇NaOH溶液都能发生反应，这便是它们性质上的相

似点。它们性质上的不同点又表现在，如SO2具有漂白性从而能使品红溶液褪色，而C02

不具备漂白性；又如在通过NaHCCh溶液时，由于H2s。3酸性〉H2cCh酸性，所以SO?与

NaHCCh溶液反应能放出CO2,而CO?却无法与NaHCCh反应：再如由于SO2的还原性，在

通过酸性KMnC)4溶液时会发生反应：5SO2+2KMnO4+2H2O=K2so4+2MnSO4+2H£O4,

而CO：却不具备这种还原性。

若对本题选项稍加分析，A项检验的是S02而不是C02,B项中不管是否混有C02,溶液均

变浑浊，C项中不管是否;昆有CO2,均有白色沉淀生成，唯有D项在通过酸性KMnCh溶液

时混合气体中仅SOz被吸收，再通过澄清兀灰水若有浑浊现象，说明混有CO」；若无浑浊现

象，说明不混有CO?。综上分析，D项正确。

答案D

理解感悟SO2和CO2都能使澄清的石灰水变浑浊，若通入的气体过量，则沉淀都可消失。

所以不能用澄清的石灰水鉴别S02和CO2。通常可用以下方法：

(1)用品红溶液，使品红溶液褪色的是SO2,不能使品红溶液褪色的是CO2。

⑵用氢硫酸，出现浑浊的是SO2,无明显现象的是C02。2H2S+SO2=2H2O+3SI

⑶用高铳酸钾溶液，紫色褪去的是SCh,无明显现象的是C02。

2KMn04+5SO2+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

(4)用溪水，使橙色褪去的是SC)2，无明显现象的是C02。

Br2+2FhO+SO2=2HBr+H2s04

⑸用硝酸酸化的硝酸钢溶液，产生白色沉淀的是SO2,无明显现象的是C02。

二、构建非金属及其化合物的知识体系

【例3】下列叙述正确的是()

A.浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氧气、氧气、氨气等气体，但不能干燥有较强还原性的

HI、H2s等气体

B.浓硫酸与单质硫反应的化学方程式：S+2H2so4(浓)^^3S()2t+2H20,在此反应中，

浓硫酸既表现了强氧化性又表现了酸性

C把足量铜粉投入到含2molH2SO4的浓硫酸中，得到气体体积在标准状况下为22.4L

D.常温下能够用铁、铝等容器盛放浓H2sCh，是因为浓H2SOJ的强氧化性使其钝化

解析A项浓硫酸具有吸水性，但由于其具有强氧化性和酸性，故不能用来干燥具有还原性

的气体(H?S)和碱性气体(NH.D；B项金属与浓硫酸反应时，生成相应的盐和SCh,此时浓硫

酸显酸性和强氧化性，而与S、C等非金属单质作用时，由于没有盐生成，故只显强氧化性：

C项Cu与浓H2s04反应过程中，浓H2SO4浓度逐渐降低，当降到一定程度变为稀H2sCh

时，反应自行停止，故产生的S02不足22.4L;D项利用浓H2s04强氧化性而使Fe、Al钝

化的反应，可以用铁、铝容器来盛放浓H2SO4,D正确。

答案D

+6

理解感悟浓硫酸具有极强的氧化性，主要是构成酸根的中心原子S易获得电子，显示出与

稀硫酸不同的强氧化性。而稀H2s04具有氧化性是电离出的H*得到电子，如氧化较活泼的

金属Zn、Fe等。

【例4】有A、B、C、D四种含有硅元素的物质，它们能发生如下反应：

①C与烧碱反应生成A和水；

②已知A溶液的焰色反应为黄色，A溶液与钙盐反应生成白色沉淀D；

③B在空气中燃烧生成C；

④C在高温下，与碳酸钙反应生成D和一种气体：

⑤C在高温下与碳反应生成单质Bo

根据上述变化填空：

(1)写出化学式：B,D。

(2)写出C与烧碱反应生成A和水的反应方程式：

解析①能与烧碱反应，含硅，C可能是SiOz和H2SQ3：②A溶液是钠盐，又含硅，A确

定为Na2SiO3,D为CaSiCh；③B+Ch—TC(可能是SiO2知HzSiCh),确定B为Si、C为SiO2;

南看Si'ik

④反应为SiO2+CaCO3=^=CaSiO3+CO2T;⑤反应为SiCh+2C^^Si+2coT。

答案(l)SiCaSiO3

(2)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

三、理清非金属及其化合物间的转化关系

1.非金属元素化合物之间的相互转化关系

2.分析理解同一元素不同化合物之间的转化关系时，一是从氧化还原反应的角度分析化合价

-20+4+6-3+2+4+5

不同的元素的化合物之间的相互转化，如S-―»S??S,N—^N??N??N等。二是从非

答案⑴①H2s04②酸雨(2)①N2NOI

@CU+4HNO3(^)=CU(NO3)2+2NO2t+2H2O属于

四、熟知典型物质的性质及其应用

1.碳和硅的“反常”

(1)一般情况下，较强氧化剂+较强还原剂一较弱氧化剂+较弱还原剂，而碳却能还原出比

它还原性更强的还原剂；SiO2+2C=^=Si+2COt,FeO+C=^=Fe+COf。

(2)非金属单质与碱的反应，•般是非金属单质既作氧化剂又作还原剂，而Si与碱溶液反应

却只作还原剂：Si+2Na0H+H2O=Na2SiO3+2H2t,)

(3)一般情况下，较活泼金属+酸=盐+氢气，然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应:

Si+4HF=SiF4t+2Hzf。

(4)一•般情况下，碱性氧化物+酸一盐+水，SiCh是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：

SiO2+4HF=SiF4t+2H2OP

(5)无机酸一般能溶于水，而FhS。及MSiCh均难溶于水。

(6)H2cCh的酸性大于HzSiCh，所以有Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3I+Na2co3,但高温

下却能发生Na2cCh+SiCh上喳=Na2SiCh+CO2t的反应(CO2离开反应体系)。

⑺一般情况下，非常活泼的金属(Na、K等)才能够置换出水中的氢，但C在高温下与水蒸

气发生反应：C+H2O(g)^=CO+H2o

⑻一般情况下，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2+H?O??H2co3,但SiCh不溶

于水，也不与水反应。

2.氯气的重要性质

⑴氯气具有强氧化性，在反应中通常作强氧化剂。

(2)氯气与水反应可生成次氯酸，与碱反应可生成次氯酸盐。

C12+H2O??HC1+HC1O,

2cI2+2Ca(OH)2=CaCl2-|-Ca(C10)2+2H2O

次氯酸具有漂白性，可用r白来水消毒。氮气与氢氧化钙反应牛成的漂白粉的有效成分为次

氯酸钙，它的稳定性比次氯酸强，与酸反应生成次氯酸，常作为生活中的漂白剂或消毒剂使

用。

【例7】下列有关化学反应过程或实验现象的叙述中，正确的是()

A.氯气的水溶液可以导电，说明氯气是电解质

B.漂白粉和明帆都常用于刍来水的处理，二者的作用原理是相同的

C.氯气可以使湿润的有色布条褪色，但实际起漂白作用的物质是次氯酸而不是氯气

D.氯水中加入有色布条，布条褪色，说明溶液中有Ch存在

解析电解质必须是化合物，02是单质，既不是电解质，也不是非电解质，A不正确；漂

白粉是利用强氧化性杀菌消毒，而明矶是利用Ap+和水反应生成A1（OH）3胶体吸附杂质，B

不正确；D项只能说明存在HC1O,D不正确。

答案C

3.浓硫酸的特性

浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性。吸水性可用于实验室中氢气、二氧化碳、二氧化硫

等的干燥，但不能干燥硫化氢或氨气等；在与金属铜反应时，浓硫酸表现强酸性和强氧化性,

要注意反应条件与硝酸的不同，反应后有可能硫酸与铜都剩余等。

[例8]某研究小组成员在讨论鉴别浓硫酸和稀硫酸的方案时，设计了如下方案：

甲乙丙T戊

用玻璃棒蘸浓加到

分别加入到盛水

操作火柴梗加入金属铜片氨水靠近盛酸CUSO4-5HO

的试管中2

试剂瓶的瓶口晶体中

产生刺激性气

变黑者为冒白烟者为浓使晶体变白者

结论味气体者为浓放热者为浓硫酸

浓硫酸硫酸为浓硫酸

硫酸

（1）其中可行的是。

⑵其中稍作改进就可行的方案是，改进方法是0

（3）完全错误的是_____,因为_________________________________________

（4）请给出另外两种鉴别方法：0

解析甲经放置后，浓硫酸有脱水性会把木柴炭化，可以区别。乙中Cu与浓硫酸在常温下

反应很慢，现象不明显，需要加热才能区分：稀者不反应，浓者反应。丙可行。丁中因浓、

稀硫酸都不挥发，所以不可区分。戊可行。

答案（1）甲、丙、戊（2）乙加热（3）丁硫酸是难挥发性酸（4）以下任意两种（或其他可

行方案均可）:

滴加到NaCl固称量同体

操作加入铝片加木炭，加热加热

体中积的酸

产生刺激性气

有白雾者为浓常温反应者为轻者为稀先沸腾者为稀

结论味气体者为浓

硫酸稀硫酸硫酸硫酸

硫酸

理解感悟浓、稀硫酸的判断方法

各取少量试样，做以下实验，都可区分其浓、稀。

(I)称量：取等体积，重者为浓硫酸(用手掂掂也能分辨出来)。

⑵放出H2：分别加入到奉Fe片的试管中，放出气体者为稀硫酸。

⑶脱水性：用玻璃棒分别蘸取试样在纸上写字，在常温下，一会儿变黑者为浓硫酸。也可

用锯末、蔗糖等做相似的实验。

(4)吸水性：加到CuSO4-5H2O晶体中，使晶体变白者为浓硫酸；得蓝色溶液者为稀硫酸。

(5)吸水性：各取等质量试样，敞口放置一段时间后称量，增重者为浓硫酸。

(6)氧化性：分别加入到有Cu片的试管中，加热，放出刺激性气味气体者为浓硫酸。

(7)酸碱指示剂：在蓝色石蕊试纸上滴1〜2滴待测溶液，变红色者为稀硫酸，先变红再变黑

者为浓硫酸。

4.硝酸的强氧化性及其典型计算

硝酸是常见的氧化性酸，具有强氧化性、强酸性和不稳定性，在试题中侧重强酸性和强氧化

性的应用，比如与金属铜反应时随着浓度的不同产物也会不同，计算时通常使用氮原子守恒

和电了•守恒法解决问题。

⑴依据守恒规律计算

①四个守恒

a.得失电子守恒：金属失电子数=〃(NO2)+3〃(NO)。

b.氨原子守恒：〃(HNO3比=x〃[M(NO3h]+〃(NO2)+mNO)。

c.电荷守恒：反应后溶液中c(NO?)=xc(M')+c(H),,

d.若向反应后所得溶液中加入氢氧化钠恰好使M”沉淀完全，此时溶质为硝酸钠，则存在

〃(Na')=〃(NO5)=〃(HNC)3)总—"(NO)—“(NO?)。

②一个关系

起酸性作用的硝酸的物质的量是金属的物质的量和金属所带电荷数的乘积，可表示为

〃(HNO3)sm=MMx+)=〃(转移电子)。

(2)利用离子方程式计算

硝酸与硫酸混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用硝酸与金属反应的化学方程式计算,

应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐的NC方借助《仍能继续与金属反应。

【例9】19.2gCu加入到100mL•定浓度的硝酸溶液中，假定两者恰好完全反应，同时

产生标准状况下8.96LNO和NO2的混合气体(忽略气体的溶解及转化)。求：

⑴混合气体中NO和NCh的体积比。

(2)硝酸溶液的物质的量浓度。

解析(1)设NCh的物质的量为NO的物质的量为

18.96L

-v+y=22.4Lmol

y,则<

2X19.2g

x+3)，=

64gmol1

解得x=0.3mol,>'=0.1mol®

故V(NO):V(NO2)=1:3。

(2)根据N原子守恒有

19.2c

0.3mol+0.1mol+~~:~^7^X2

64gmol

以HNO3)=----------l00X1(r-L----------f0molLZ

-1

答案(l)V(NO)：V(NO2)=1：3(2)10molL

【例10】足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO?、N2O4,NO的混合气体,

这些气体与1.68LCH标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成稍酸。若向所

得硝酸铜溶液中加入5molL,氢氧化钠溶液至CM一恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体

积是()

A.60mLB.45mL

C.30mLD.15mL

NO2

解析由题意可知：HNO女?”N2O4

由关系式分析可得：Cu失去的电子数与02得到

。2、H?O

INO

flXOT

的电子数相等。即〃(Cu)=2〃(。2)=2X22.4L.mol-=015「向。根据NaOH和Cug”的

八OI

反应可得关系式：/?(NaOH)=2n[Cu(NO)2]=2/z(Cu)=0.3mol,则V(NaOH)==0.06

3〉JmoieL

L=60mLo故正确答案为A。

答案A

5.氮的氧化物溶于水的计算方法

NO2和NO有如卜反应：

3NO2+H2O=2HNO3+NO①

2NO+O2=2NO2②

4NO2+O2+2H2O=4HNO3③

4NO+3O2+2H2O=4HNO3④

(l)NO和NO2的混合气体

NO、NO2的混合气体溶于水时仅涉及反应①:

可利用气体体积变化差值进行计算

Vft=V(NO)®+|v(NO2)

(2)NO2和Ch的混合气体

NO?和02的混合气体溶于水时涉及反应③:

其计算如下表：

V(NQ)444

2O<V<Y

lV(02)

反应情况过量，剩余气体为恰好完全反应NO2过量，剩余气体为NO

(3)N0和02的混合气体

NO、O2的混合气体溶于水时涉及反应④:

其计算如下表：

V(NO)444

x=3三

V(02)

5过量，剩余气

反应情况恰好完全反应NO过量，剩余气体为NO

体为。2

【例11】将充满NO2和02的混合气体的量筒倒置于水中，充分反应后，保持气体压强不

变，水进入至量筒体积的一半处停止了，则原混合气体中NO2和。2的体积比是

解析3NO2+H2O=2HNO3+NO①

2NO+O2=2NO2②

由方程式①X2+②得：

4NO2+02+2H2O=4HNO3③

由方程式①X2+②X3得：

4NO+3O2+2H2O=4HNO3④

NCh和02的体积比不等于4：1,则需讨论NO2和02分别过量时的两种情况。

设混合气体的体积为1,混合气体中N02的体积为X,则02为(1一X)。

(1)假定原混合气体中V(NO2)：V(O2)<4：1

4NO2+O2+2H2O=4HNO3

41

%y

4_i

7=y

解得)，=也剩余的02：(1—尤)一A；

2

解得

22

V(NO2)：V(O2)=5：(1一？=2:3。

(2)假定原混合气体中V(NO2)：V(O2)>4：1

4NO2+Ch+2H2O=4HNO3

41

y1—x

4_1

y~\—x

解得)，=4(1一幻

暂时剩余NCh：1-14(1-x)+(1-x)J=5x-4

5彳一

由反应式：3NO2+H2O=2HNO3+NO可知最后剩余NO:力

**

由八34=；得」=长(不合题意,舍去)。

答案2：3

五、喷泉实验和气体制备综合实验

I.喷泉实验

(I)形成喷泉的原理

形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差.当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气

体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，如此持续，最后液体将充满烧瓶。

①减小内压法：如图I所示。

烧瓶内气体与液体接触一气体溶解或发生化学反应一烧瓶内压强减小一外部液体迅速进入

形成喷泉。

②增大外压法：如图II所示。

锥形瓶内液体挥发或发生化学反应产生气体一锥形瓶内压强增大一锥形瓶内液体迅速流入

烧瓶形成喷泉。

⑵常见喷泉的形成主要有以下两类：

①极易溶于水的气体(NHa、H。、SCh等)与水可形成喷泉；

②酸性气体(HC1、SO?、NO?、CO?、H2s等)与NaOH(aq)也能形成喷泉。

(3)喷泉实验成功的关键

①盛气体的烧瓶必须干燥；

②气体要充满烧瓶；

③烧瓶不能漏气（实验前应先检查装置的气密性）：

④所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。

（4）常见的喷泉实验装置

喷泉实验的本质是形成压强差而引发液体上喷，为此可设计多种不同的装置和采用不同的操

作（如使气体溶于水、热敷、生成气体、发生气体体积减小的反应等）来使喷泉产生。

im12]喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是存在压强差。

⑴图甲为化学教学中常用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中盛

有液体。

①下列组合中不可能形成喷泉的是（填字母）。

A.HCI和H20

B.Q和H2O

C.NH3和H20

D.CO2和NaOH溶液

E.NO2和H2O

②若用D组合做喷泉实验，烧杯中的液体一定是NaOH溶液吗？。

③用A组合做喷泉实验时，若烧瓶中充满HC1气体，则在标准状况下，做完实验后烧瓶中

c（HCl）=moH/i｛设溶质不扩散）。

④若用E组合做喷泉实验时，则标准状况下，做完实验后烧瓶中溶质的物质的量浓度是

________mol-L-10

（2）某学生积极思考产生喷泉的其他办法，并设计了如图乙所示的装置

①在图乙的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷杲的是（填字母）。

A.Cu与稀盐酸

B.NaHCO3与NaOH溶液

C.CaCCh与稀硫酸

D.NH4HCO3与稀盐酸

这种方法产生喷泉的原理是o

②在图乙锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入水后，再加入足量的下列物质，结

果也产生喷泉。水槽中加入的物质可能是（填字母）。

A.浓硫酸B.食盐C.硝酸钾D.硫酸铜

这种方法产生喷泉的原理是o

解析（1）①中02难溶于水，不能使烧瓶中的压强减小。②只要胶头滴管中的物质能把C02

几乎完全吸收，使烧瓶中的压强减小即可形成喷泉。（2）①NH4HCO3与稀盐酸反应产生CO?

气体，使锥形瓶内的压强增大。②浓H2s04溶于水放出大量的热使酒精挥发，便锥形瓶内

压强增大。

答案(1)①B②不一定，只要胶头滴管中盛有的浓碱溶液足以把烧瓶中的CO?吸收即可

@2^4@224(2)①D锥形瓶中发生反应：NH4HCO?+HC1=NH4CI+C02t+H20,随

着CO2气体的产生，锥形瓶中的压强增大而产生“喷泉”②A浓H2sO,溶于水放出大量

的热，温度升高使锥形瓶中的酒精挥发加快，锥形瓶内压强增大，从而形成“喷泉”

2.实验室气体的制备

⑴制备装置的选择

①分析反应原理：主反应与副反应。

②分析反应试剂

固体：块状、粒状还是粉末状：

溶液：稀还是浓；

催化剂：有还是无。

③分析反应条件：加热还是不加热。

(2)反应装置的安装

①组装仪器的一般原则：先零后整，先主后辅，从下到上、从左到右.

②组装顺序：制备气体一净化一集气一尾气处理。

③在装入药品前要检查装置的气密性。其基本方法：•般先把导气管插入盛水的水槽中，把

有关活塞关闭，微热主发生器，有气泡从水中冒出，停止微热后，水倒吸进入导气管中形成

一段稳定的水柱，方可表示气密性良好。

(3)常见气体的发生装置

依据所用药品的状态和反应时是否需要加热，可把气体的发生装置归纳为三类(如图)：

(4)气体的净化干燥装置

结合气体杂质的性质，如果想用液体试剂来除杂就选用下图A装置，如果想用固体试剂来

除杂就选用下图B、C装置。

⑸常见气体的收集装置

根据气体的溶解性及气体的密度确定气体的收集方法。

①排水集气法

条件：气体难溶或微溶于水，且与水不发生化学反应，如Hz、02、NO、CO、CH,等c

②排空气集气法

条件：气体不与空气发生反应，且密度与空气密度相差纹大。

向上排空气集气法：适用于密度大于空气的气体的收集，如CO2、Ch、HCkCh等。

向下排空气集气法：适用于密度小于空气的气体的收集，如NE、比等。

③收集装置

排空气法

排液（水）法

（6）尾气的处理（吸收）方法

常用方法有：

①点燃法：如CO、比、C