第五章化工生产中的重要非金属元素全章复习导学案高中化学人教版（2019）必修第一册

《化工生产中的重要非金属元素》全章复习▪知识链接本章学业要求：1.总结几种常见非金属（硅、硫、氮）及其化合物的主要性质，理解浓硫酸及硝酸的氧化性。2.掌握铵根离子的检验方法。3.学会氨气、二氧化硫、二氧化碳的检验方法。4.掌握氨气的实验室制法。▪复习任务▪（一）试身手，初露锋芒让我们来试试下面的问题和小练习吧。问题1.硅及其化合物(1)．硅单质①硅的性质：还原性为主________________________________②硅的制取：工业上用碳在高温下还原二氧化硅可得粗硅：________________________________________(2)．二氧化硅①酸性氧化物的通性SiO2+________________________________________SiO2+2NaOH==________________________盛放碱性溶液的试剂瓶不能用________塞SiO2不溶于水，与水不反应②氧化性________________________________________③SiO2和HF反应：________________________（特性）(3)．硅酸硅酸是一种溶解度很小的弱酸，酸性比碳酸弱，只能通过硅酸盐与酸反应制取。________________________________________问题2.硫及其重要化合物的主要性质（1）．S：游离态的硫存在于火山口附近或地壳的岩层里。俗称硫磺，是一种黄色晶体，硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。①氧化性：A、和金属Fe+SFeS(黑色)2Cu+SCu2S(黑色)B、和非金属S+H2H2S②还原性：________________________（2）．SO2二氧化硫是无色、有刺激气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水。二氧化硫是形成酸雨的主要气体，排放到大气中有很大危害。①酸性氧化物的通性②氧化性和还原性例：________________________________________________________________________________________③特性：漂白性二氧化硫有漂白性，它能与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质。这种物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色。因此，二氧化硫气体可使品红溶液褪色，加热后溶液又恢复原来的颜色。（3）．浓硫酸硫酸是一种强酸，其稀溶液具有酸的通性。但浓硫酸还具有三大特性：①吸水性：可做气体干燥剂。②脱水性：按水的组成比脱去有机物中的氢、氧元素，生成水。浓硫酸对皮肤有强腐蚀性。③强氧化性2H2SO4(浓)+C________________________2H2SO4(浓)+Cu________________________常温时，Fe、Al与浓硫酸作用，使金属表面生成致密氧化膜（钝化）。问题3.氮及其重要化合物的主要性质（1）．氮气N2+O2

2NO（2）．NO和NO2NONO2物理性质色态味密度熔沸点溶解性毒性化学性质与水与碱与氧气实验室制法（3）．氨气(NH3)①与酸反应________________________（白烟）②与水反应：氨气是无色有刺激气味的气体，极易溶于水并发生反应，常温下，1体积水大约可溶解700体积氨气。实验室可以用氨气做喷泉实验。氨的水溶液是氨水，_______________________________________(NH3·H2O是弱碱)所以，氨水中的微粒共有六种：分子：________________________________；离子：________________________________③还原性在催化剂作用下氨气可以被氧化成一氧化氮：因此，氨经一系列反应可以得到硝酸：NH3________________________________________HNO3此外，氨还可与Cl2反应：________________________________（氨过量）④氨气的实验室制法原理：________________________________________装置：固－固反应加热装置(同制O2)干燥：碱石灰(或固体NaOH、固体CaO)(不能用浓H2SO4、CaCl2干燥，因CaCl2与NH3反应：CaCl2+8NH3=CaCl2·8NH3)收集：向下排空气法收集验满：用湿润的红色石蕊试纸(变蓝)或蘸有浓HCl的玻璃棒接近瓶口(产生白烟)。尾气吸收：水(防止倒吸)（4）．铵盐①铵盐都是离子化合物，都易溶于水②铵盐的化学性质A、不稳定性，受热易分解NH4Cl

NH3

↑+HCl↑(用于除去或分离铵盐)B、与碱反应________________________(用于NH4+的检验)C、NH3与NH4+的相互转化（5）．硝酸①酸的通性：（石蕊、金属、碱、碱性化合物、某些盐）②氧化性：A、与金属单质的反应：a．活泼金属b．Al、Fe钝化常温浓硝酸可使铝、铁钝化，但加热能使它们发生剧烈的化学反应。c．不活泼金属________________________________________________________________________________________________B、与非金属单质的反应：________________________________________________C、与还原性物质的反应：如可使下列变化发生Fe2+→Fe3+；SO32-→SO42-；I-→I2③不稳定性：(浓硝酸应保存在棕色瓶中，并置于阴凉处)练习1.如图表示，A、B、C、D、E五种含氮物质相互转化的关系图，其中A、B、C、D常温下都是气体，B为红棕色，写出A、B、C、D、E的化学式和各步反应的化学方程式。(1)各物质的化学式为：A、__________，B、___________，C、__________，D、__________，E、___________。(2)各步反应的化学方程式为：A→C：____________________________________；D→C：____________________________________；B→E：____________________________________；E→C：____________________________________。练习2.在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（）。①焦炭②纯碱③碳酸钙④氢氟酸⑤硝酸⑥氢氧化钠⑦水A．③⑤⑦B．⑤⑦C．③⑤D．⑤（二）攻难关，自学检测让我们来挑战吧！你一定是最棒的！☆☆1.某学习小组探究氨的还原性及检验产物的性质，按下图装置进行实验(图中夹持装置已略去)。将B处的三氧化二铬加热至红热，再鼓入空气，已知：无水氯化钙可吸收氨气和水。回答下列问题：☆☆(1)B中发生反应的化学方程式是______________________________。(2)证明氨气发生催化氧化的现象是________________，反应的方程式是________________。(3)E中铜发生反应的离子方程式是________________________________。(4)E中缓缓通入空气的目的是____________________________________。（三）找规律，方法总结总结二氧化硫具有的酸性氧化物的通性：我发现的规律是：酸性氧化物的通性A、与H2O反应：______________________________B、与碱反应：__________________________________________________________________________________________________________________SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2OSO2+CaSO3+H2O=Ca(HSO3)2(CO2，SO2均可使澄清石灰水变浑浊)C、与碱性氧化物的作用_________________________________________________________测一测，大显身手《化工生产中的重要非金属元素》一、选择题（每小题只有1个选项符合题意）1.地壳的组成元素和普通玻璃极为相似。如果能把地球塞进一个大熔炉中，一定能熔成一个大玻璃球。下列关于玻璃的叙述正确的是()A．制普通玻璃的原料主要是纯碱和石英B．普通玻璃的主要成分是二氧化硅C．玻璃是几种成分熔化在一起的晶体，有固定的熔点D．过量的泥沙、纯碱和生石灰熔融后生成玻璃2.铜与浓硝酸反应生成氮氧化物，这些氮氧化物溶解在NaOH溶液中生成NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示：下列有关判断正确的是()A．若铜片为51.2g，则生成0.2molNaNO3B．铜遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应C．标准状况下收集的氮氧化物为20.16mLD．Cu(NO3)2既是氧化产物，也是还原产物3.下列物质制备实验设计中，能体现“经济、高效、环保”精神的最佳方案是()A．铜与浓硫酸共热制备硫酸铜B．Cu(OH)2与稀硫酸反应制备硫酸铜C．先灼烧废铜屑生成氧化铜，然后再用浓硫酸溶解制备硫酸铜D．适当温度下，使铜片在持续通入空气的稀硫酸中溶解制备硫酸铜4.如图所示，当向试管内通入21mLO2时，最后试管中的液面仍在原来的位置，则原试管中NO体积为()A．6mL B．12mL C．16mL D．18mL5.将铜粉置于稀H2SO4中，加热后无明显现象，但加入一种盐后，铜粉质量减少，而且溶液变蓝，则此盐可能是()A．NaCl B．Na2SO4 C．NaNO3 D．Na2CO36.实验室里可按如图所示的装置来干燥、收集气体R，多余的气体R可用水吸收，则R是()A．氯化氢 B．氯气C．一氧化碳 D．氨气7.下列关于NO和NO2的说法中正确的是()A．NO2是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物B．NO2可由N2和O2直接化合得到C．NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集D．NO和NO2在一定条件下可以相互转化8.下列关于硝酸性质的说法不正确的是()A．硝酸能与水易任意比互溶B．质量分数足够大时可形成发烟硝酸C．不易挥发，有刺激性气味D．浓硝酸因分解生成的二氧化氮又溶于硝酸而呈黄色☆☆二、填空题☆☆1．喷泉是一种常见的现象，其产生的原因是存在压强差。（1）实验开始之前，应先检验图Ⅰ装置的气密性是否良好，请用简单的语言来描述此过程：________。（2）用图I装置进行喷泉实验，若图Ⅰ的烧瓶中充满标况下的HCl气体．请写出引发喷泉的操作________。反应后溶液充满整个烧瓶，则烧瓶内溶液的物质的量浓度为________。（3）在图Ⅱ的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质后，能产生喷泉的是________。A．Cu与稀硝酸B．Cu与稀硫酸C．CaCO3与浓硝酸D．Fe与浓硝酸（4）某学生积极思考喷泉原理的应用，设计了图Ⅲ所示的装置。①如果关闭活塞c，打开活塞a、b，再挤压胶头滴管，可能出现的现象为________。②在①操作的基础上，打开活塞c，产生的现象是________。（5）实验室中某同学想制备部分氨气，设计了下面的装置，并选用相关试剂，其中错误的是________。参考答案▪知识链接本章学业要求：1.总结几种常见非金属（硅、硫、氮）及其化合物的主要性质，理解浓硫酸及硝酸的氧化性。2.掌握铵根离子的检验方法。3.学会氨气、二氧化硫、二氧化碳的检验方法。4.掌握氨气的实验室制法。▪复习任务▪（一）试身手，初露锋芒让我们来试试下面的问题和小练习吧。问题1.硅及其化合物(1)．硅单质地壳中含量最高的两种元素分别是氧和硅。硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合，硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。硅原子结构和碳原子结构相似。硅元素是构成岩石与许多矿物的基本元素，碳元素是构成有机物的必要元素。①硅的性质：还原性为主Si+O2SiO2②硅的制取：工业上用碳在高温下还原二氧化硅可得粗硅：SiO2+2CSi+2CO↑③硅的用途硅是一种重要的非金属单质，用途非常广泛，作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器、半导体器件。硅还可制成太阳能电池。(2)．二氧化硅①酸性氧化物的通性SiO2+CaOCaSiO3SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞SiO2不溶于水，与水不反应②氧化性SiO2+2CSi+2CO③SiO2和HF反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O（特性）(3)．硅酸硅酸是一种溶解度很小的弱酸，酸性比碳酸弱，只能通过硅酸盐与酸反应制取。Na2SiO3

+2HCl=H2SiO3（胶体）+2NaCl问题2.硫及其重要化合物的主要性质（1）．S游离态的硫存在于火山口附近或地壳的岩层里。俗称硫磺，是一种黄色晶体，硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。①氧化性：A、和金属Fe+SFeS(黑色)2Cu+SCu2S(黑色)B、和非金属S+H2H2S②还原性：S+O2SO2（2）．SO2二氧化硫是无色、有刺激气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水。二氧化硫是形成酸雨的主要气体，排放到大气中有很大危害。①酸性氧化物的通性②氧化性和还原性例：SO2+2H2S=3S↓+2H2O——氧化性③特性：漂白性二氧化硫有漂白性，它能与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质。这种物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色。因此，二氧化硫气体可使品红溶液褪色，加热后溶液又恢复原来的颜色。（3）．浓硫酸硫酸是一种强酸，其稀溶液具有酸的通性。但浓硫酸还具有三大特性：①吸水性：可做气体干燥剂。②脱水性：按水的组成比脱去有机物中的氢、氧元素，生成水。浓硫酸对皮肤有强腐蚀性。③强氧化性2H2SO4(浓)+CCO2↑+2H2O+2SO2↑2H2SO4(浓)+CuCuSO4+2H2O+SO2↑常温时，Fe、Al与浓硫酸作用，使金属表面生成致密氧化膜（钝化）。问题3.氮及其重要化合物的主要性质（1）．氮气N2+O2

2NO（2）．NO和NO2NONO2物理性质色态味无色、无味、气体红棕色、刺激性气味、气体密度略大于空气大于空气熔沸点低低溶解性不溶于水易溶于水并反应毒性有毒有毒化学性质与水不反应3NO2+H2O=2HNO3+NONO2既是氧化剂，又是还原剂与碱不反应2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O与氧气2NO+O2=2NO2不反应实验室制法3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O（3）．氨气(NH3)①与酸反应NH3+HCl=NH4Cl（白烟）②与水反应：氨气是无色有刺激气味的气体，极易溶于水并发生反应，常温下，1体积水大约可溶解700体积氨气。实验室可以用氨气做喷泉实验。氨的水溶液是氨水，NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH－(NH3·H2O是弱碱)所以，氨水中的微粒共有六种：分子：NH3·H2O、H2O、NH3；离子：NH4+、OH－、H+③还原性在催化剂作用下氨气可以被氧化成一氧化氮：因此，氨经一系列反应可以得到硝酸：NH3NONO2HNO3此外，氨还可与Cl2反应：8NH3+3Cl2=2N2+6NH4Cl（氨过量）④氨气的实验室制法原理：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O装置：固－固反应加热装置(同制O2)干燥：碱石灰(或固体NaOH、固体CaO)(不能用浓H2SO4、CaCl2干燥，因CaCl2与NH3反应：CaCl2+8NH3=CaCl2·8NH3)收集：向下排空气法收集验满：用湿润的红色石蕊试纸(变蓝)或蘸有浓HCl的玻璃棒接近瓶口(产生白烟)。尾气吸收：水(防止倒吸)（4）．铵盐①铵盐都是离子化合物，都易溶于水②铵盐的化学性质A、不稳定性，受热易分解NH4Cl

NH3

↑+HCl↑(用于除去或分离铵盐)B、与碱反应NH4++OH－NH3↑+H2O(用于NH4+的检验)C、NH3与NH4+的相互转化（5）．硝酸①酸的通性：（石蕊、金属、碱、碱性化合物、某些盐）②氧化性：A、与金属单质的反应：a．活泼金属b．Al、Fe钝化常温浓硝酸可使铝、铁钝化，但加热能使它们发生剧烈的化学反应。Al+6HNO3（浓）Al(NO3)3+3NO2↑+3H2Oc．不活泼金属Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OB、与非金属单质的反应：C+4HNO3（浓）CO2+4NO2↑+2H2OC、与还原性物质的反应：如可使下列变化发生Fe2+→Fe3+；SO32-→SO42-；I-→I2③不稳定性：(浓硝酸应保存在棕色瓶中，并置于阴凉处)练习1.如图表示，A、B、C、D、E五种含氮物质相互转化的关系图，其中A、B、C、D常温下都是气体，B为红棕色，写出A、B、C、D、E的化学式和各步反应的化学方程式。(1)各物质的化学式为：A、__________，B、___________，C、__________，D、__________，E、___________。(2)各步反应的化学方程式为：A→C：____________________________________；D→C：____________________________________；B→E：____________________________________；E→C：____________________________________。【思路点拨】把B为红棕色气体作为突破口，根据框图中的反应条件进行推测。【答案】(1)A：N2B：NO2C：NOD：NH3E：HNO3(2)A→C：N2＋O22NOD→C：4NH3＋5O24NO＋6H2OB→E：3NO2＋H2O＝2HNO3＋NOE→C：3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O【解析】解题的突破口是B为红棕色气体，则B为NO2，C与O2能生成气体B，故C为NO。E在常温下不是气体，故E为稀HNO3。由图转化关系进一步分析可知：A为N2、D为NH3。【总结升华】做推断题时要以特殊性质或现象作为突破口，特殊性质包括颜色、状态、气味等，在学习的过程中要加以积累、记忆。练习2.在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（）。①焦炭②纯碱③碳酸钙④氢氟酸⑤硝酸⑥氢氧化钠⑦水A．③⑤⑦B．⑤⑦C．③⑤D．⑤【思路点拨】掌握SiO2与一些物质反应的条件及化学方程式，就可迅速解题。【答案】B【解析】①二氧化硅能被碳还原生成硅单质和一氧化碳，故①不选；②二氧化硅能与碳酸钠反应生成硅酸钠和二氧化碳，故②不选；③二氧化硅能与碳酸钙反应生成硅酸钙和二氧化碳，故③不选；④二氧化硅能与氢氟酸反应生成四氟化硅气体，故④不选；⑤二氧化不能与硝酸反应，故⑤选；⑥二氧化硅能与氢氧化钠反应生成硅酸钠，故⑥不选；⑦水与二氧化硅不反应，故⑦选。【总结升华】二氧化硅的化学性质很稳定，常温下只与氢氟酸、强碱溶液反应，在加热条件下可体现二氧化硅酸性氧化物的通性。作为酸性氧化物，SiO2可与强碱和碱性氧化物反应，在常温下SiO2可与氢氟酸反应，在加热时SiO2可被焦炭还原，可与碳酸钙、纯碱反应。（二）攻难关，自学检测让我们来挑战吧！你一定是最棒的！☆☆1.某学习小组探究氨的还原性及检验产物的性质，按下图装置进行实验(图中夹持装置已略去)。将B处的三氧化二铬加热至红热，再鼓入空气，已知：无水氯化钙可吸收氨气和水。回答下列问题：☆☆(1)B中发生反应的化学方程式是______________________________。(2)证明氨气发生催化氧化的现象是________________，反应的方程式是________________。(3)E中铜发生反应的离子方程式是________________________________。(4)E中缓缓通入空气的目的是____________________________________。【答案】(1)4NH3＋5O24NO＋6H2O(2)D中广口瓶中有红棕色气体2NO+O2===2NO2(3)3Cu＋8H＋＋2NO3−===3Cu2＋＋2NO↑＋4H(4)使一氧化氮充分转化为二氧化氮，避免空气污染【解析】(1)B中发生的反应是氨的催化氧化反应4NH3＋5O24NO＋6H2O；(2)氨气催化氧化的产物一氧化氮极易和氧气化合2NO＋O2===2NO2，D中广口瓶中有红棕色气体产生。(3)在E中，生成的二氧化氮和水反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，铜和硝酸反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO3-===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。(4)为使一氧化氮充分转化为二氧化氮，避免空气污染，在E中要缓缓通入空气。（三）找规律，方法总结总结二氧化硫具有的酸性氧化物的通性：我发现的规律是：酸性氧化物的通性A、与H2O反应：SO2+H2OH2SO3B、与碱反应：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2OSO2+Na2SO3+H2O=2NaHSO3SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2OSO2+CaSO3+H2O=Ca(HSO3)2(CO2，SO2均可使澄清石灰水变浑浊)C、与碱性氧化物的作用SO2+CaO=CaSO3

测一测，大显身手《化工生产中的重要非金属元素》【答案与解析】1.【答案】D【解析】普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，是一种混合物，没有固定的熔点，B和C错误；其原料除纯碱和石英外，还有石灰石，A错误；生产玻璃中发生的主要反应有SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑和SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，泥沙中也含有二氧化硅，生石灰主要成分是氧化钙，它们与纯碱在高温下也能发生类似反应，D正确。2.【答案】A【解析】Cu―→Cu(NO3)2，每个Cu原子失去2个电子，HNO3―→NaNO2，每个N原子得到2个电子，故51.2gCu共失电子×2＝1.6