高中人教版 (2019)化工生产中的重要非金属元素单元综合与测试学案设计

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【知识梳理】
一、硫及其化合物
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：
①和金属Fe+SFeS(黑色) 2Cu+SCu2S(黑色)
②和非金属S+H2H2S
(2)还原性：S+O2SO2（在空气中燃烧火焰为淡蓝色）， S＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))3SO2↑＋2H2O。
(3)S与NaOH溶液反应的化学方程式为3S＋6NaOHeq \(=====,\s\up7(△))2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，该反应中硫既是氧化剂，又是还原剂，此反应可用于除去试管内黏附的S。
【特别提醒】
①硫与变价金属反应时，生成低价态金属硫化物(如Cu2S、FeS)。
②汞蒸气有毒，实验室里不慎洒落一些汞，可撒上硫粉进行处理。
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
①与H2O反应：SO2+H2OH2SO3
②与碱反应：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
SO2+Na2SO3+H2O= 2NaHSO3
SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O
SO2+CaSO3+H2O=Ca(HSO3)2
(CO2、SO2均可使澄清石灰水变浑浊)
③与碱性氧化物的作用：SO2+CaO =CaSO3
④与某些盐反应：SO2+2NaHCO3=Na2SO3+H2O+2CO2↑
(2)氧化性和还原性：SO2中的S元素化合价为+4价，处于中间价态，表现出双重性，但以还原性为主。
例：SO2 +2H2S=3S↓+2H2O ——氧化性
SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI ——还原性
SO2可使酸性KMnO4溶液褪色
SO2可以被O2、Cl2、Br2、I2、KMnO4、HNO3、Fe3+等所氧化
(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。
小结所学的漂白剂及其漂白原理
【易错警示】
①SO2不能漂白酸碱指示剂，如只能使紫色的石蕊溶液变红，但不能使之退色。
②SO2的漂白性和还原性的区别：SO2使品红溶液退色表现的是SO2的漂白性，加热后溶液颜色复原；SO2使酸性高锰酸钾溶液、溴水、氯水、碘水退色表现的是SO2的还原性，加热后溶液颜色不复原。
③SO2氧化性的表现：SO2通入氢硫酸、硫化钠溶液中都会出现淡黄色沉淀，表现了SO2的氧化性。
(4)SO2实验室制法
①固体Na2SO3与较浓H2SO4反应
Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O；
②铜与浓H2SO4混合加热
Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。
3．三氧化硫(SO3)
(1)物理性质
熔点16.8 ℃，沸点44.8 ℃，在常温下为eq \a\vs4\al(液)态，在标准状况下为eq \a\vs4\al(固)态。
(2)化学性质
4．硫的氧化物的污染与治理
(1)来源：含硫化石燃料的燃烧及金属矿物的冶炼等。
(2)危害：危害人体健康，形成酸雨(pH小于5.6)。
(3)治理：燃煤脱硫，改进燃烧技术。
(4)硫酸型酸雨的形成途径有两个：
途径1：空气中飘尘的催化作用，使2SO2＋O2eq \(,\s\up7(催化剂))2SO3、SO3＋H2O===H2SO4。
途径2：SO2＋H2OH2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4。
5.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
①与非金属反应
2H2SO4(浓)+ CCO2↑ + 2H2O + 2SO2↑
2H2SO4(浓) + S 3SO2 ↑ + 2H2O
②与不活泼金属反应
2H2SO4(浓) + Cu CuSO4 + 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），可用铝槽车运输浓H2SO4。
③与化合物反应
2FeSO4 +2H2SO4(浓)==Fe2(SO4)3+SO2↑+2H2O
【特别提醒】
①H2SO4是高沸点、难挥发性的强酸，利用这一性质可以制取HCl和HF：H2SO4(浓)＋NaCleq \(=====,\s\up7(微热))NaHSO4＋HCl↑，CaF2＋H2SO4===CaSO4＋2HF↑。
②由“量变”引起的“质变”：金属(如Cu、Zn等)与浓H2SO4反应时，要注意H2SO4浓度对反应产物的影响。开始阶段产生SO2气体，随着反应的进行，H2SO4的浓度变小，最后变为稀H2SO4，Cu与稀H2SO4不反应，Zn与稀H2SO4反应生成H2而不是SO2。
（4）硫酸的用途：①制取化肥、硫酸盐、挥发性酸。②消除金属表面的氧化物。
（5）硫酸的工业制备三原理：
①4FeS2＋11O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2(或S＋O2eq \(=====,\s\up7(△))SO2)。
②2SO2＋O2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(高温))2SO3。
③SO3＋H2O===H2SO4。
6、SOeq \\al(2－,4)的检验
检验SOeq \\al(2－,4)的正确操作方法：被检液eq \(――→,\s\up7(加足量盐酸酸化))取清液eq \(――→,\s\up7(滴加BaCl2溶液))有无白色沉淀产生(判断有无SOeq \\al(2－,4))。
先加稀盐酸的目的是防止COeq \\al(2－,3)、SOeq \\al(2－,3)、Ag＋干扰，再加BaCl2溶液，有白色沉淀产生。整个过程中可能发生反应的离子方程式：COeq \\al(2－,3)＋2H＋===CO2↑＋H2O、SOeq \\al(2－,3)＋2H＋===SO2↑＋H2O、Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Ba2＋＋SOeq \\al(2－,4)===BaSO4↓。
二、氮及其化合物
1．氮的固定
（1）自然固氮：根瘤菌固氮、雷电固氮；（2）人工固氮：合成氨工业。
2．氮气
氮气占空气体积的78%左右。
(1)物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。
(2)化学性质
①3Mg＋N2eq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2；
②N2＋3H2eq \(,\s\up11(高温、高压),\s\d4(催化剂))2NH3；
③N2＋O2eq \(===========,\s\up7(放电或高温))2NO。
3．NO和NO2
(1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。
(2)NO和NO2的比较
（3）氮氧化物对环境的污染及防治
1)常见的污染类型
①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。
②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。
③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
2)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是 n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。
②催化转化法：在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。
4．氨气(NH3)
1）氨的分子结构和物理性质
2）氨的化学性质
(1)与酸反应
NH3+HCl=NH4Cl（白烟）
NH3+HNO3=NH4NO3（ 白烟）
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
(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，常用于检验氯气管道的泄漏）
3)氨气的实验室制法
①原理： 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
②装置：固－固反应加热装置(同制O2)
③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)
④收集：向下排空气法收集
⑤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)。
⑥尾气吸收：水(防止倒吸)
5．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
①不稳定性，受热易分解
NH4Cl NH3↑+ HCl↑(用于除去或分离铵盐)
NH4HCO3 NH3↑+ H2O + CO2↑
②与碱反应NH4++OH－NH3↑+H2O(用于NH4+的检验)
③NH3与NH4+的相互转化

6．硝酸
1）物理性质
硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。
2）化学性质
(1)酸的通性：（石蕊、金属、碱、碱性化合物、某些盐）
(2)不稳定性
4HNO3(浓) 2H2O＋4NO2↑＋O2↑(是久置浓硝酸呈黄色的原因，浓硝酸应保存在棕色瓶中，并置于阴凉处)。
(2)强氧化性
硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。
①与金属单质的反应：
a．与活泼金属反应无氢气放出。
b．Al、Fe钝化：常温浓硝酸可使铝、铁钝化，但加热能和它们剧烈的发生化学反应。
Al+6HNO3（浓）Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O
c．不活泼金属
Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
②与非金属单质的反应：
C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O
③与化合物的反应：如可使下列变化发生
Fe2+→Fe3+ ；SO32-→SO42- ； I-→I2
(3)与有机物反应
①硝化反应(与苯反应)：
＋HNO3(浓)eq \(――→,\s\up11(浓硫酸),\s\d4(△)) ＋H2O；
②显色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
【易错警示】
1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。
2)还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。
3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
4)涉及HNO3的离子反应常见的易错问题
①忽视NOeq \\al(－,3)在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NOeq \\al(－,3)不能与Fe2＋、I－、SOeq \\al(2－,3)、S2－等还原性较强的离子大量共存。
②在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应。
3)硝酸工业制法的反应原理
①NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO：
4NH3＋5O2eq \(,\s\up11(催化剂),\s\d4(△))4NO＋6H2O。
②NO进一步氧化生成NO2：2NO＋O2===2NO2。
③用水吸收NO2生成HNO3：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
4)硝酸的保存
①保存硝酸：棕色瓶(避光)、玻璃塞(橡胶塞易被氧化)、阴凉处(防热)。
②存放的浓硝酸中，因分解产生的NO2溶于HNO3而使其呈黄色。与工业盐酸中因含Fe3＋而呈黄色易混。
三、无机非金属材料
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
常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下：
①与非金属单质反应eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(O2：Si＋O2\(=====,\s\up7(△))SiO2,F2：Si＋2F2===SiF4,Cl2：Si＋2Cl2\(=====,\s\up7(△))SiCl4))
②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
③与NaOH溶液反应：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
（2）硅的制取：
①制取粗硅：工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅：SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑。
②粗硅提纯：Si＋2Cl2eq \(=====,\s\up7(高温))SiCl4，SiCl4＋2H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋4HCl。
【特别提醒】①用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。
②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。
（3）硅的用途：①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。
2．二氧化硅
(1)酸性氧化物的通性
SiO2+CaOCaSiO3
SiO2+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+2CO
(3) SiO2和HF反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O（特性），玻璃中含有SiO2，可以用HF来刻蚀玻璃。盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，可以用塑料瓶。
(4)SiO2用途：天然二氧化硅有结晶形和无定形两大类，统称硅石。它的硬度较大，熔点较高。以SiO2为主要成分的沙子是基本的建筑材料。纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料（光导纤维的成分是二氧化硅）。石英、玛瑙（成分SiO2）用于制作饰物和工艺品。
注意：(1)SiO2中硅元素为＋4价，是Si元素的最高价态，具有较弱的氧化性能与C在高温下反应。
(2)SiO2是酸性氧化物，H2SiO3的酸酐，与水不反应，硅酸只能用相应的可溶性硅酸盐与酸反应制得。
(3)实验室中，盛放Na2SiO3溶液、NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，要用橡胶塞。原因是玻璃中含有SiO2，与NaOH溶液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3溶液有很强的黏合性，能将玻璃塞和玻璃瓶黏合在一起，久之不能打开。
(4)氢氟酸能与SiO2反应，故氢氟酸不能盛放在玻璃瓶中，而应存放在塑料瓶中。
3．硅酸和硅酸盐
1）硅酸
(1)物理性质
硅酸的溶解度小，新制备的硅酸为透明、胶冻状，干燥硅胶多孔，吸水性和吸附性强。
(2)化学性质
①弱酸性：酸性比碳酸弱，与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。
②不稳定性：受热易分解，反应的化学方程式为
H2SiO3eq \(=====,\s\up7(△))SiO2＋H2O。
(3)制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如Na2SiO3溶液与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)。
(4)用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。
2）硅酸盐
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。
②与酸性较硅酸强的酸反应：
a．与盐酸反应的化学方程式：
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
b．与CO2水溶液反应的化学方程式：
Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
(3)硅酸盐组成的表示
通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成。如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为CaO·3MgO·4SiO2。
注意：①Na2SiO3的水溶液是一种黏合剂，是制备硅胶和木材防火剂等的原料；Na2SiO3易与空气中的CO2、H2O反应，要密封保存。
②可溶性碳酸盐、硅酸盐的水溶液呈碱性，保存该溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，应用橡胶塞。
4.硅酸盐材料
5、新型无机非金属材料
【重难点讲解】
1、具有漂白作用的物质，按其漂白原理可分为三类：
（1）氧化型：即漂白剂本身是一种强氧化剂，它可以将有机色质内部的“生色团”（实际上是一种特殊化学键）破坏掉而使之失去原有的颜色，这种漂白是彻底的，不可逆的。此类物质有：HClO、Na2O2、浓HNO3、H2O2等强氧化性物质。
（2）加合型：即漂白剂与有机色质内部的“生色团”发生反应，使有机色质失去原有的颜色。但是，如果受热或其他一些因素的影响，漂白剂从有机色质中脱离，使之又恢复原有的颜色。这种漂白是可逆的、不彻底的，如：SO2使品红溶液褪色，加热时又恢复原有颜色。
（3）吸附型：有些物质的固体疏松、多孔、具有较大的表面积，可以吸附一些其他有色物质而使之失去原来颜色。如活性炭，此过程为物理过程。
注意：①漂白是指使有机色质褪色，漂白剂不一定能使无机色质（如KMnO4、CuSO4·5H2O等）褪色，即使能使无机色质褪色，也不称漂白作用（如SO2使KMnO4溶液褪色）。
②二氧化硫不能漂白酸碱指示剂。能氧化酸碱指示剂而使指示剂褪色的常见物质主要有Cl2(HClO)、浓HNO3及Na2O2，它们会使酸碱指示剂溶液先显色后褪色。
2.SO2和CO2的比较
(1)SO2和CO2都是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性特别是与澄清的石灰水反应极为相似，一般不用此反应区别CO2与SO2，而利用SO2的漂白性、还原性和氧化性，选择试剂如品红、H2S、Cl2、Br2、I2、H2O2、KMnO4(H＋)等试剂。
(2)除去CO2中的SO2不能选用品红溶液，可利用SO2的还原性选择KMnO4(H＋)溶液、溴水、H2O2等氧化剂，或用饱和NaHCO3溶液NaHCO3＋SO2NaHSO3＋CO2↑。检验SO2可以用品红溶液。
(3)检验混合气体中既有CO2，又有SO2的方法是：依次通入品红溶液溴水(或酸性KMnO4溶液等氧化剂溶液)品红溶液澄清石灰水。
3、有关NO、NO2、O2与H2O作用的计算
（1）有关化学反应方程式
3NO2＋H2O=2HNO3＋NO①
4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3②
4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3③
2NO＋O2=2NO2④
（2）不同情况及剩余气体的体积
3.NO2、NO、O2三者组成的混合气体溶于水：
a．先按①反应后，再据表Ⅳ进行计算。
b．先按④反应后，再据表Ⅲ进行计算。
技巧：NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，即上述两种情况中的总反应式都与N2O5＋H2O2HNO3等效。这不仅是记忆上述二式的方法，也为上述问题的解法提供了新的思路。即利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断。
N∶Oeq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(＜2∶5，O2剩余。,＝2∶5，恰好完全反应。,＞2∶5，剩余NO。))
4.硅及其化合物的“特性”小结
(1)硅的“特性”
①非金属单质一般为非导体(石墨能导电)，硅的晶体是良好的半导体材料。
②Si的还原性大于C，但C能在高温下还原出Si：SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)Si(粗硅)＋2CO↑。
③非金属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液作用放出H2：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。
④单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。
(2)硅的化合物“特性”
①酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF作用。SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O
②SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。
③无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。
④硅酸钠水溶液称泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液，并不是碱。
⑤H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下，Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生。
5.硅酸盐的表示方法和步骤
(1)将硅酸盐中所有元素都写成氧化物，较活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；
(2)在各氧化物前添上未知数x、y、z等；
(3)依据原子守恒列出等式，求出x、y、z等；
(4)x、y、z的具体数值写在氧化物前面；
(5)氧化物之间以“·”隔开，若系数配置出现分数应化为整数。
注意：(1)由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为了简化对硅酸盐组成的表示方法，采用了氧化物法。实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的，而是以种种结构复杂的盐的形式存在的。
(2)在硅酸盐氧化物的表示式中，氧化物前面的计量数只对该氧化物起作用，对其他氧化物不起作用。如2MgO·SiO2表示2个MgO和1个SiO2，不能认为是2(MgO·SiO2)。
【典题例析】
考点1、考查硫及其氧化物的性质
例1、下列说法错误的是( )
A.残留在试管内壁上的硫可用CS2溶解除去，也可用热的NaOH溶液除去
B.硫单质与变价金属反应时一般生成低价态的金属硫化物
C.汞蒸气有毒，实验室里不慎洒落一些汞，可撒上硫粉进行处理
D.单质硫或含硫物质燃烧时，氧气少量时生成SO2，氧气足量时生成SO3
【解析】硫能溶于CS2，且能与NaOH反应生成可溶性的Na2S和Na2SO3，A项正确；硫在氧气中燃烧只生成SO2，D项错误。
【答案】D
考点2、考查硫酸的性质及其应用
例2、浓硫酸分别与三种钠盐反应，现象如图。下列分析正确的是( )
A.对比①和②可以说明还原性：Br－>Cl－
B.①和③相比可说明氧化性：Br2>SO2
C.②中试管口白雾是HCl遇水蒸气所致，说明酸性：H2SO4>HCl
D.③中浓H2SO4被还原成SO2
【解析】A项，反应①生成的红棕色气体是溴蒸气，反应②白雾是氯化氢，说明浓硫酸能将溴离子氧化成溴单质，而不能将氯离子氧化成氯气；B项，反应③生成的是二氧化硫气体，非氧化还原反应，而且亚硫酸钠与溴化钠不是同一类型；C项，白雾说明氯化氢易挥发；D项，反应③生成的是二氧化硫气体，非氧化还原反应。
【答案】A
考点3、考查硫及其化合物的相互转化及应用
例3、含硫煤燃烧会产生大气污染物，为防治该污染，某工厂设计了新的治污方法，同时可得到化工产品，该工艺流程如图所示，下列叙述不正确的是( )
A.该过程中可得到化工产品H2SO4
B.该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2
C.该过程中化合价发生改变的元素只有Fe和S
D.图中涉及的反应之一为
Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4
【解析】根据工艺流程图可知，该工艺中Fe2(SO4)3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4，该反应的化学方程式为Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4，该工艺不仅吸收了二氧化硫，还得到了化工产品硫酸，A、D两项正确；根据A中分析可知该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2，B项正确；该过程中化合价发生变化的元素有氧、铁、硫，C项错误。
【答案】C
考点4、考查氮气及氧化物的性质和应用
例4、下列有关氮气用途的说法不正确的是( )
A.作焊接金属的保护气
B.制硝酸和化肥的原料
C.食品袋中充氮气来防腐
D.与氧气反应制NO从而制硝酸
【解析】氮气的化学性质不活泼，能防止金属在高温下被空气中的氧气氧化，A项正确；氮气可用于合成氨，氨可作制硝酸和化肥的原料，B项正确；食品袋中充氮气可减缓食品被氧化而变质的速率，C项正确；氮气与氧气的反应很难进行，不宜用氮气与氧气反应制NO从而制备硝酸，D项错误。
【答案】D
考点5、考查氮氧化物溶于水的定量判断
例5、(NOx与H2O反应计算)如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为( )
A.1∶1 B.5∶7 C.7∶5 D.4∶3
【解析】NO2、NO装满试管，则体积相同，根据阿伏加德罗定律：n(NO2)＝n(NO)，根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为1∶1。
【答案】A
【归纳总结】氮氧化物溶于水的问题分析
无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。
(1)若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3(4∶3)。
(2)若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3(4∶1)。
考点6、考查硝酸的性质及应用
例6、硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸的性质不相对应的一组是( )
A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C.要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去——强氧化性
【解析】浓硝酸使紫色石蕊溶液变红表现的是酸性，使其褪色表现的是强氧化性，A项正确；硝酸具有强氧化性，与锌反应生成的是氮的氧化物，不是氢气，B项正确；浓硝酸见光易分解，应用棕色试剂瓶存放，C项正确；硝酸与NaOH溶液中和后，使溶液中的红色褪去，利用的是酸性，D项错误。
【答案】D
考点7、考查金属与硝酸反应的定量分析
例7、铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4 480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为( )
g g g g
【解析】最终生成的沉淀是氢氧化镁和氢氧化铜，所以沉淀增加的质量就是和金属阳离子结合的OH－的质量。由于金属阳离子结合的OH－的物质的量，就是金属失去电子的物质的量，所以根据得失电子守恒可知，金属失去电子的物质的量是eq \f(4.48 L,22.4 L·ml－1)＋eq \f(0.336 L,22.4 L·ml－1)×2＝0.23 ml，所以和金属阳离子结合的OH－的物质的量也是0.23 ml，质量是3.91 g，则沉淀的质量是8.51 g，B项正确。
【答案】B
【方法指导】金属与硝酸反应的思维模型
考点8、考查氨、铵盐的性质实验
例8.探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A.将集有氨的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨极易溶于水
B.向氨水中加入浓氢氧化钠溶液，加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明氨水中含有NHeq \\al(＋,4)
C.加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3具有热不稳定性
D.将红热的Pt丝伸入上图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色气体，说明氨催化氧化的产物中有NO
【解析】B项，因为氨水中存在氨分子，加热氨逸出，也能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，不能证明是铵根离子与氢氧化钠反应产生的氨，错误；D项，4NH3＋5O2eq \(=====,\s\up11(Pt),\s\d4(△))4NO＋6H2O,2NO＋O2===2NO2，NH3的氧化产物应为NO，正确。
【答案】B
【归纳总结】实验室用铂丝按下图进行氨的催化氧化实验，操作现象总结如下：
(1)空气通入氨水中：其作用是让氨易挥发出来，从而使氧气和氨充分混合。
(2)锥形瓶中气体呈红棕色：这是因为NH3被氧化为NO，NO遇到空气中的O2又迅速被氧化为红棕色的NO2。
(3)通常瓶内有白烟出现：这是由于锥形瓶里有水蒸气存在，水蒸气和NO2反应生成了HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3再跟NH3反应生成微小的白色NH4NO3晶体：NH3＋HNO3===NH4NO3。
(4)悬空铂丝总是呈红色：这是因为NH3与O2在铂丝的表面上进行的反应是放热反应，反应放出的热量足以使铂丝继续保持红热状态。
考点9、考查氨制备与性质实验的综合
例9、实验室制取氨、收集、验证其还原性并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取氨
B.用装置乙收集氨时气体应该从a口进b口出
C.装置丙中黑色固体变成红色时还原产物一定为铜
D.可以用装置丁吸收氨，进行尾气处理
【解析】A项，装置中的氯化铵固体分解生成氨和氯化氢气体，在试管口处重新反应生成固体氯化铵；B项，氨密度比空气小，应用向下排空气法收集，用乙装置收集NH3时，从a口进b口出，正确；C项，氧化铜被还原为铜、氧化亚铜都是红色固体；D项，氨极易溶于水，导管直接插入水溶液中吸收易发生倒吸。
【答案】B
考点10、考查氮及其化合物的转化
例10、一定条件下，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。
回答下列问题：
(1)氮的原子结构示意图为______________。
(2)图中属于“氮的固定”的是__________(填字母，下同)；转化过程中发生非氧化还原反应的是________。
(3)若“反应h”是在NO2和H2O的作用下实现，则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为__________。
(4)若“反应i”是在酸性条件下由NOeq \\al(－,3)与Zn的作用实现，则该反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【解析】(1)N位于第二周期ⅤA族，其原子结构示意图为。
(2)氮的固定是游离态的氮转化为化合态的氮，根据循环图可知，属于氮的固定的是k和c；发生非氧化还原反应，说明反应前后各元素化合价没有发生变化，则属于非氧化还原反应的是a和l。
(3)反应h的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3是氧化产物，NO是还原产物，因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1。
(4)根据信息，Zn＋H＋＋NOeq \\al(－,3)―→Zn2＋＋N2O↑＋H2O，根据电荷守恒、得失电子守恒以及原子守恒得离子方程式为4Zn＋2NOeq \\al(－,3)＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O。
【答案】(1) (2)k和c a和l (3)2∶1
(4)4Zn＋2NOeq \\al(－,3)＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O
考点11、考查硅和二氧化硅的性质
例11.下列关于二氧化硅的说法正确的是( )
A.二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸
B.二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆
C.二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应
D.用二氧化硅制取单质硅时，当生成2.24 L气体(标准状况)时，得到2.8 g硅
【解析】A项，二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，与水不反应，故A错误；B项，二氧化硅制成的光导纤维，由于其良好的光学特性而被用于制造光缆，故B错误；C项，碳酸的酸性强于硅酸，二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，高温时，能够与碳酸钠固体反应生成硅酸钠和二氧化碳，故C正确；D项，由方程式SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，可知当生成2.24 L(标准状况)即0.1 ml气体时，得到0.05 ml 即1.4 g硅，故D错误。
【答案】C
考点12、考查无机非金属材料的性能及应用
例12、“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是( )
A.玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品
B.制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英
C.硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高
D.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
【解析】陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误；硅酸盐制品性质稳定、熔点高，C项正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D项错误。
【答案】C
漂白剂
漂白原理
活性炭
物理吸附
HClO、O3、H2O2
强氧化作用
SO2
结合生成不稳定的无色物质，加热又复色
反应
化学方程式
与水反应
SO3＋H2O===H2SO4(放出大量的热)
与氧化钙反应
SO3＋CaO===CaSO4
与氢氧化钠反应
SO3＋2NaOH===Na2SO4＋H2O

NO
NO2
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+NO
NO2既是氧化剂，又是还原剂
与碱
不反应
2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
氧化性
2NO+2CO 2CO2+N2
2NO2+2KI=I2+2KNO2
还原性
2NO+O2=2NO2
可使KMnO4褪色
可使KMnO4褪色
(与O2混合，通入水中
4NO+3O2+2H2O=4HNO3
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
实验室制法
3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3) 2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
电子式
密度
气味
水溶性
比空气小
强烈刺激性气味
极易溶于水(1∶700)
陶瓷
玻璃
水泥
原料
黏土
纯碱、石灰石、石英
主要原料:石灰石、黏土；辅助原料:适量的石膏等
生产设备
陶窑
玻璃熔炉
水泥回转
主要生产过程
原料经高温烧结而成，发生复杂的物理化学变化
原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得。Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；
CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
原料与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再磨成细粉即得。
主要成分
成分复杂
硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)
硅酸三钙(3Ca・SiO2)、硅酸二钙(2CaO・SO2)、铝酸三钙(3CaO・Al2O3)
性能
熔点高、硬度大、耐腐蚀、性质稳定
透光性好、硬度大、无固定熔点
過水逐渐变硬(水硬性)、硬化后性质稳定
主要用途
建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
建筑材料、各种器皿、光学仪器等
大量用于建筑、水利、道路等工程中
新型材料
成分
性能
主要应用
晶体硅
硅原子，硅原子以共价键连接，结构类似金刚石
导电性介于导体和绝缘体之间
半导体材料、计算机芯片、太阳电池等
二氧化硅
硅原子、氧原子，其基本结构单元为硅氧四面体(如下图甲所示)，硅氧四面体通过氧原子相互连接为空间的网状结构
性质稳定、透光性好
光导纤维、玻璃仪器、装饰品等
新型陶瓷
碳化硅、氮化硅、金属氧化物等高温结构陶瓷；氧化铝、氧化钇等透明陶瓷；YBa2Cu3O7-δ、Bi2Sr2Ca2Cu3O10、Tl2Ba2Ca2Cu3O10等超导陶瓷
分别具有光学、热学、电学、磁学等方面的特性
分别用于激光、火箭发动机、压电陶瓷(点火器)、磁浮技术、人工关节等
石墨烯
一个碳原子直径厚度的单层石墨
电阻率低、热导率高、具有很高的强度
应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面
碳纳米管
石墨片层卷成的直径纳米级的管状物
比表面积大，具有高的强度和优良的电学性质
生产复合材料、电池和传感器等
序号
气体
反应
剩余气体
剩余气体的体积
1
NO2
①
NO
V(NO2)/3
2
NO2、NO
①
NO
V(NO)+V(NO2)/3
3
NO2+O2
[V(NO2)/V(O2)]=4:1
②
无
0
[V(NO2)/V(O2)]<4:1
②
NO
V(O2)-V(NO2)/4
[V(NO2)/V(O2)]>4:1
①②
NO
[V(NO2)-4V(O2)]/3
4
NO+O2
[V(NO)/V(O2)]=4:3
③
无
0
[V(NO)/V(O2)]<4:3
③
NO
V(NO)-4V(O2)/3
[V(NO)/V(O2)]>4:3
③
O2
V(O2)-3V(NO2)/4