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第五章 化工生产中的重要非金属元素【知识清单】-2022-2023学年高一化学单元复习（人教版2019必修第二册）
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这是一份第五章 化工生产中的重要非金属元素【知识清单】-2022-2023学年高一化学单元复习（人教版2019必修第二册），共17页。试卷主要包含了硫的存在，物理性质，化学性质，氨气的还原性，氨的用途等内容，欢迎下载使用。
第五章 化工生产中的重要非金属元素
考点1 硫和二氧化硫
一．硫
1.硫的存在
（1）游离态：存在于 火山喷口 附近或地壳的岩层里。
（2）化合态：主要以 硫化物 和 硫酸盐 的形式存在。
2.物理性质：硫单质俗称： 硫磺 ，颜色状态： 黄色晶体 ，溶解性： 不 溶于水，
微溶于酒精， 易 溶与二硫化碳。
3.化学性质（硫可以与金属、非金属反应）
化合价角度认识：
(1)与非金属反应
(2)与金属反应 表现氧化性
(3)与热的强碱溶液反应(如NaOH溶液)：
3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，既表现氧化性，又表现还原性。
应用：汞洒落在地面，一般会用硫粉来处理，原理是 S＋Hg == HgS
二．二氧化硫
1.物理性质
二氧化硫是一种 无 色、有 刺激性气味 的气体，密度比空气 大 ，易液化 易 溶于水。
（1体积水约溶解40体积SO2）
2.二氧化硫与水
（1）二氧化硫与水的反应，水溶液的酸碱性，二氧化硫或亚硫酸的漂白性实验：
实验操作
现象
结论
①把盛有SO2的试管倒立于水中，打开胶塞
试管内液面 上升 。
SO2 易 溶于水。
②用pH试纸测定溶液的酸碱度
试纸变红色
二氧化硫水溶液呈酸 性。
③滴入2滴品红溶液，振荡；加热试管，再观察
品红褪色 ；
加热恢复红色 。
二氧化硫能使品红褪色，具有漂白性。
SO2与水的反应方程式为SO2 ＋ H2O ⇌ H2SO3 。
（2）SO2或亚硫酸的漂白性：
①二氧化硫或亚硫酸有漂白作用，与有色物质发生化合反应，生成不稳定的无色物质，加热又恢复为原来的颜色。利用品红溶液可检验二氧化硫气体。
②SO2有 漂白 性，能使 品红 褪色。
③SO2的漂白作用与次氯酸的漂白作用相不相同？ 不相同 ；
SO2的漂白作用稳不稳定？ 不稳定 ；
④次氯酸的漂白过程是发生了 氧化还原 反应，其漂白作用是永久性的。
【问题】常见的漂白剂有哪些？
SO2、HClO、NaClO、 H2O2、 活性炭
【总结】
物质
SO2
HClO、NaClO、Ca(ClO)2、
H2O2、Na2O2、O3
活性炭
漂白原理
与有色物质结合生成无色物质
将有色物质氧化为无色物质
吸附有色物质
变化类型
化学变化
化学变化
物理变化
是否可逆
可逆，加热或久置后
恢复原来的颜色
不可逆，加热或久置后
不恢复原来颜色
—
漂白对象
有色的有机物，不能漂白指示剂
有色的有机物和指示剂
有机色质
(1)SO2使品红溶液褪色表现的是漂白性，加热后溶液恢复至红色；SO2使酸性高锰酸钾溶液、溴水、氯水、碘水褪色表现的是还原性，加热后溶液颜色不复原。
(2)SO2不能漂白酸碱指示剂，只能使紫色石蕊溶液变红，不能使其褪色。
3.二氧化硫的化学性质
分别从化合价的角度，作为酸性氧化物的角度，二氧化硫有什么化学性质：
（1）酸性氧化物的通性
（2）氧化性(如与H2S溶液反应)：SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O(生成黄色物质)。
（3）还原性
（4）漂白性：SO2可使品红溶液褪色，加热后，溶液由无色变为红色。
三．三氧化硫
1.物理性质: 熔点为16.8℃，沸点为44.8℃，标准状况下为 固 态。
2.化学性质:具有酸性氧化物的通性:
（1）与水反应： SO3＋H2O===H2SO4
（2）与碱性氧化物反应： SO3＋CaO === CaSO4
（3）与碱反应： SO3 ＋ 2NaOH === Na2SO4 ＋H2O
（4）与某些盐溶液反应（如：BaCl2） SO3＋H2O＋BaCl2 === BaSO4↓ ＋ 2HCl
四．硫化氢
1.物理性质: 无色有臭鸡蛋气味的剧毒气体,常温常压下，1体积水约能溶解2.6体积的硫化氢气体。
2.化学性质
（1）酸性 H2S⇌H＋＋HS－，HS－⇌H＋＋S2－
（2）还原性（易被Cl2、O2、SO2等氧化）
2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O ； 2H2S＋O2 ===2S↓＋2H2O ； 2H2S＋3O2(足量)2SO2＋2H2O
考点2 硫酸 硫酸根离子的检验
一．硫酸的用途和工业制备
1．用途：
(1)重要的化工原料，可用于生产 化肥 、 农药 、炸药、染料、盐类等。
(2)用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。
2．工业制备：
SO2 SO3 H2SO4
写出工业制备硫酸有关反应的化学方程式：
(1)制备SO2：4FeS2＋ 11O2 2Fe2O3 ＋ 8SO2
(2)制备SO3：2SO2＋O22SO3
(3)吸收SO3：SO3 ＋ H2O = H2SO4
二．硫酸的性质
1．稀硫酸
具有酸的通性：
写出下列反应的离子方程式：
(1)稀硫酸与活泼金属反应，如Zn：__Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑__。
(2)稀硫酸与金属氧化物反应，如CuO：__CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O__。
(3)稀硫酸与碱反应，如NaOH：__OH－＋H＋===H2O__。
(4)稀硫酸与部分盐反应，如Na2CO3：__CO＋2H＋===CO2↑＋H2O__。
2.硫酸的物理性质
硫酸是一种无色、黏稠的油状液体，密度比水的大。浓H2SO4与水以任意比互溶，溶解时可放出大量的热，浓H2SO4稀释的方法是将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。
3.浓H2SO4的特性
三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性
(1)吸水性:浓硫酸能吸收存在于周围环境中的 水分 ,以及混在气体中的水分子,故常用作干燥剂。
(2)脱水性:浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等有机物中的氢元素和氧元素按 水 的组成比脱去。
实验
操作
实验
现象
a.蔗糖逐渐变黑;
b.蔗糖体积膨胀,形成黑色、疏松多孔的海绵状的炭,并放出有刺激性气味的气体
实验
结论
a.浓硫酸具有 脱水性 ;
b.浓硫酸具有 强氧化性 ,能将蔗糖炭化生成的碳单质氧化为CO2,自身被还原为SO2
(3)强氧化性:能氧化大多数金属单质和部分非金属单质。
a.与金属单质的反应
实验操作
实验现象
试管a中的铜丝表面 有气泡逸出 ;
试管b中的品红溶液逐渐变为 无色 ;
试管c中的石蕊溶液逐渐变为 红色 ;
将试管a中的溶液慢慢倒入水中,溶液变为 蓝色
化学
方程式
Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
b.与非金属单质的反应
在加热时,浓硫酸与木炭发生反应：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O.
(4)常温下，铁、铝遇浓H2SO4发生钝化，可用铝槽车运输浓H2SO4；体现了浓硫酸的强氧化性。
(5)可利用浓H2SO4的高沸点难挥发性制备易挥发性酸(HF、HCl等)，
如2NaCl(固)＋H2SO4(浓)Na2SO4＋2HCl↑。
【区分浓硫酸的吸水性和脱水性】
吸水性
常用作干燥剂，但不能干燥NH3、H2S、HI等
分清浓硫酸的脱水性和吸水性的区别：
①吸水性：浓硫酸能吸收物质中游离的水，可用作干燥剂。可以是物理变化，也可以是化学变化，如浓硫酸脱去 CuSO4·5H2O晶体中的结晶水；
②脱水性：浓硫酸可将有机物中的H、O原子以2∶1比例脱去
脱水性
将有机物中的H、O以原子数2∶1的比例脱去，如使蔗糖变黑
三．硫酸根离子的检验
检验SO42－的正确操作方法：
被检液取清液观察有无白色沉淀产生(判断有无SO42－)。
先加稀盐酸的目的是排除CO32－、SO32－、Ag＋干扰，再滴加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：
CO32－＋2H＋===CO2↑＋H2O、SO32－＋2H＋===SO2↑＋H2O、Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Ba2＋＋SO42－===BaSO4↓。
4．实践应用
除去粗盐中的可溶性杂质(可溶性硫酸盐及CaCl2、MgCl2等杂质)
杂质
加入的试剂
离子方程式
可溶性
硫酸盐
过量 BaCl2 溶液
SO42－+Ba2+ BaSO4↓
CaCl2
过量 Na2CO3 溶液
Ca2++CO32－ CaCO3↓、Ba2++CO32－ BaCO3↓
MgCl2
过量 NaOH 溶液
Mg2++2OH- Mg(OH)2↓
多余的
NaOH、Na2CO3
适量稀盐酸
OH-+H+ H2O、CO32－+2H+ H2O+CO2↑
一．自然界中硫的存在和转化
二．实验探究不同价态含硫物质的转化
1.不同价态硫元素的转化与性质
硫元素常见的化合价有-2、0、+4、+6，可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。
利用氧化剂，可将硫元素从低价态转化为高价态；利用还原剂，可将硫元素从高价态转化为低价态。
2.不同价态含硫物质的转化
序号
转化目标
转化前的含硫物质
选择试剂
转化后的含硫物质
①
－2→0
H2S
__O2(不足)__
S
__SO2__
②
0→－2
S
__H2__
H2S
__Fe或Cu__
FeS或Cu2S
③
－2→＋4
H2S
__O2(足量)__
SO2
④
0→＋4
S
__O2__
SO2
⑤
＋4→0
SO2
__H2S__
S
⑥
＋4→＋6
SO2
__O2__
SO3
__Cl2__
H2SO4
⑦
＋6→＋4
H2SO4
__Cu__
SO2
书写有关化学方程式：
①__2H2S＋O22S＋2H2O，SO2＋2H2S===3S＋2H2O__；
②__H2＋SH2S，Fe＋SFeS或2Cu＋SCu2S__；
③__2H2S＋3O22SO2＋2H2O__；
④__S＋O2SO2__；
⑤__SO2＋2H2S===3S＋2H2O__；
⑥__2SO2＋O22SO3，SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋2H2SO4__；
⑦__Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋2H2O＋SO2↑__。
3.化学实验设计的原则
进行化学实验设计时,应遵循 科学性 、 可行性 、 安全性 和 绿色化 原则。
【总结】不同价态硫元素的转化,可通过氧化还原反应实现
(1)价态与性质
①－2价硫处于最低价态，只有还原性，可被O2、Cl2等氧化剂氧化为S；
②0价、＋4价硫处于中间价态，既有氧化性又有还原性；
③＋6价硫处于最高价态，只有氧化性。
(2)当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态(化合价只靠拢不交叉),即台阶式升降,可用下图表示:
相邻价态的同种元素微粒间不发生氧化还原反应,如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
(3)不同价态硫元素间的转化,均属于氧化还原反应，需要选择合适的氧化剂或者还原剂。
证明硫单质、SO2具有还原性要选择氧化剂，如酸性KMnO4溶液、氯水等；
证明浓硫酸具有氧化性要选择还原剂，如金属单质、硫单质、H2S等；
证明SO2具有氧化性要选择还原剂，如H2S、Na2S等。
(4)含硫物质的连续氧化
H2S SO2SO3 H2SO4
SSO2 SO3 H2SO4
考点4 氮气 氮的氧化物
一．氮元素的存在
1．氮的原子结构
氮元素位于第二周期、第VA族。氮原子最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此氮原子一般通过共用电子对与其它原子相互结合构成物质。
氮的原子结构
常见的化合价有 ＋1 、 ＋2 、 ＋3 、 ＋4 、 ＋5 、 －3 ，
其氧化物有 N2O 、 NO 、 N2O3 、 NO2 、 N2O4 、 N2O5 共有六种，
其中 N2O5 是HNO3的酸酐， N2O3 是HNO2的酸酐（氮的氧化物都有毒）。
2．氮元素的存在
a.游离态:以氮分子的形式存在于空气中。
b.化合态:存在于动植物体内的蛋白质中,以及土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
二．氮气
1.物理性质
纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占五分之四左右。
2.化学性质
（1）常温下，N2的化学性质不活泼，可代替稀有气体作保护气体。
原因：氮分子内两个氮原子间以共价三键结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常难以与其它物质反应。
（2）在放电条件或高温下 氮气 跟氧气化合生成 一氧化氮
N2＋O22NO
（3）镁在氮气中燃烧：3Mg＋N2Mg3N2；
（4）人工合成氨：N2＋3H22NH3；
三．氮的固定和循环
1.含义：将大气中__游离态__的氮转化为__含氮化合物__的过程叫做氮的固定。
2.分类：
3．氮的循环
四．二氧化氮和一氧化氮
氮的氧化物
NO
NO2
物理
性质
颜色
无色
红棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
不溶于水
易溶于水
化学
性质
与O2反应
2NO＋O2===2NO2
不反应
与H2O
反应
不反应
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
1.NO和NO2的化学性质
(1)在常温下，NO很容易与O2反应，化学方程式为 2NO+O2 === 2NO2 。
(2)NO2溶于水时发生反应的化学方程式为 3NO2+H2O === 2HNO3+NO 。
2.二氧化氮溶于水的实验
(1)实验过程
实验
装置
实验
操作
在如图注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器
打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹
振荡注射器
实验
现象
无明显现象
无色气体变为红棕色
红棕色气体变浅至消失,有无色气体生成,注射器活塞向内滑动
化学
方程式
2NO+O2 === 2NO2 、
3NO2+H2O === 2HNO3+NO
(2)对工业生产硝酸的启示
工业上生产硝酸时，向吸收后的废气中再通入适量的氧气或空气,能充分利用原料，并能减少NO的排放以保护环境。
考点5 氨和铵盐
一．氨的性质
(一)氨的物理性质
1. 无 色 刺激性 气味有毒气体，密度比空气小。
极易 溶于水，常温下，1体积水大约可溶解 700 体积氨气。氨的水溶液叫做 氨水 。
氨 易 液化（液态的氨称为 液氨 ）。液氨汽化时要 吸收 的量的热，使周围温度急剧 下降 ，
因此，液氨常用作 制冷剂 。
2.喷泉实验
（1）喷泉实验的原理
因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，
大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。
（2）常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如表：
气体
HCl
NH3
CO2、SO2、Cl2、H2S
NO2＋O2
吸收剂
水或NaOH溶液
水或盐酸
浓NaOH溶液
水
(二)氨气的化学性质
1.与水反应
反应原理为NH3＋H2O⇌NH3·H2O⇌NH4＋＋OH－。
氨气溶于水得氨水，显碱性，氨水中含有的粒子有：NH3·H2O、H2O、NH3、NH4＋、OH－、H＋。
NH3·H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O。
【注意】
①NH3是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，在推断题中作为解题突破口。
②氨水呈碱性，NH3·H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。
2.氨气与酸的反应
蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。
化学方程式为HCl＋NH3===NH4Cl、 NH3＋HNO3===NH4NO3。
3.与盐溶液的反应
过量氨水与AlCl3溶液反应的离子方程式：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋。（氢氧化铝不溶于氨水）
4.氨气的还原性
①催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
②被CuO氧化：2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O。
③被氯气氧化：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。
5.氨的用途
①液氨汽化时吸收大量的热，故用作制冷剂。
②制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。
二．铵盐的性质
1．铵盐的物理性质
铵盐都是白色固体，均易溶于水。
2．铵盐的化学性质
（1）受热易分解
NH4ClNH3↑＋HCl ； NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑
（2）与碱溶液反应NH4＋＋OH－NH3↑＋H2O
三．NH的检验
未知液加入强碱共热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，则证明含NH4＋。
(2)实验探究
实验装置
铵盐溶液
NH4Cl溶液
NH4NO3溶液
(NH4)2SO4溶液
现象
__试管中有气泡产生，试纸变蓝__
结论
__铵盐与强碱反应生成氨气__，离子方程式为__NH＋OH－NH3↑＋H2O__
应用
①__检验铵根离子的存在__
②__制取氨__
四．氨的实验室制法
考点6 硝酸 酸雨及防治
一．硝酸
1．物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
2．化学性质
（1）不稳定性
化学方程式：4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋O2↑。
（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 。
【实验探究】
实验
装置
稀硝酸
浓硝酸
实验
现象
反应缓慢，有少量气泡产生， 溶液变蓝 试管口有红棕色气体产生
反应剧烈，有 大量气泡 产生，
溶液变蓝 ，液面上有 红棕色 气体产生
实验
结论
铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成 NO 气体
铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成 NO2 气体
a．与金属反应
稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(填化学方程式，下同)。
浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
【注意】常温下，铁、铝遇浓HNO3会发生钝化，所以可用铁或铝制容器来盛装浓HNO3。
b．与非金属反应
浓硝酸与C反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
c．与还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
3．硝酸的工业制备
写出下列反应的化学方程式：
(1)氨在催化剂、加热条件下氧化为NO：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
(2)NO被空气氧化为NO2：2NO＋O2===2NO2。
(3)NO2溶于水制备HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
4．用途硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
二．酸雨及防治
1.空气中SO2和NO2的主要来源
（1）煤、石油和某些金属矿物中含有硫或含硫化合物；
（2）汽车尾气中除含有氮氧化物外，还含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物和颗粒等，
严重污染大气，破坏环境。
2.危害
（1）SO2和NO2是主要的大气污染物，它们能直接危害人体健康，引起呼吸道疾病；
（2）溶于水形成酸雨；
（3）氮氧化物的危害
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，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。
3.酸雨的危害及防治措施
（1）酸雨是指pH〈5.6的雨、雾等形式的降水，主要由大气污染物中硫、氮的氧化物所致。
（2）形成原理
①硫酸型酸雨
②硝酸型酸雨
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
（3）危害
①直接破坏农作物、草原、森林，使土壤、湖泊酸化；
②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。
（4）防治措施
a．调整能源结构，发展清洁能源；
b．研究煤的脱硫技术，改进燃烧装置和燃烧技术，减少二氧化硫和氮氧化物的排放；
c．加强工厂废气的回收处理；
d．改进汽车尾气的处理技术，控制汽车尾气的排放标准。
考点7 无机非金属材料
一．玻璃、水泥、陶瓷
传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如玻璃、水泥、陶瓷等。
1.硅酸盐的结构、特点
结构
特点
硅氧四面体
硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点
2.陶瓷
产品
主要原料
制备过程
生产应用
陶瓷
黏土
原料经高温烧结而成
建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
3.玻璃和水泥
产品
主要原料
主要设备
主要成分
用途
普通
玻璃
纯碱、石灰石、石英砂
玻璃窑
Na2SiO3、
CaSiO3、SiO2
建筑材料、光学仪器、各种器皿、
高强度复合材料等
水泥
石灰石、黏土
水泥回转窑
硅酸盐
和沙子、碎石、水等混合可以得到混凝土,大量用于建筑和水利工程
二．硅和二氧化硅
1.硅元素的存在
硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于 氧 ，在地壳中含量居第 二 位。硅是一种亲氧元素，其在自然界中总是与氧相互化合，自然界中以 化合态 态形式存在。 二氧化硅 是硅最重要的化合物。
硅原子和碳原子最外层电子数为 4 个，它们既 难 失去电子，也 难 得到电子，其中 碳 是构成有机物的主要元素， 硅 是构成岩石与许多矿物的基本元素。
2.硅的工业制法及提纯
涉及的化学方程式：
①SiO2+2C Si+2CO↑
②Si+3HCl SiHCl3+H2
③SiHCl3+H2 Si+3HCl
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。
3.二氧化硅（SiO2）
SiO2是硅最重要的化合物，地球上存在的天然二氧化硅称为 硅石 ，约占地壳质量的12%，天然SiO2存在形态有 结晶 形和 无定型 形两大类。石英、水晶、玛瑙、沙子的主要成分是 SiO2 。
二氧化硅中每个Si周围结合 4 个O，Si在 中心 ，O在 4个顶角 ； 许多个这样的四面体又通过顶角的 O 相连，每个 O 与 2个Si 相结合，二氧化硅晶体中Si和O按 1:2 的比例组成 立体网状 结构的晶体，二氧化硅的网状结构决定了它的熔点 高 ，硬度 大 ， 不 导电， 不 溶于水，化学性质 稳定 。
【拓展】SiO2的化学性质：
①不与水、一般的酸反应
②具有酸性氧化物的通性
分别写出SiO2与CaO、NaOH、溶液反应的化学方程式：
SiO2＋CaOCaSiO3 ； SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ；
与Na2CO3反应：固体高温条件下SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
③特性：与氢氟酸反应，化学方程式为： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 。
二氧化硅的用途：
① 沙子 是基本的建筑材料。
②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作 光导纤维 。
③实验室中使用的 石英坩埚 。
④ 水晶 和 玛瑙 制作饰物和工艺品。
【思考】实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而为什么不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有SiO2）
氢氧化钠与二氧化硅反应生成硅酸钠，使瓶口黏结无法打开
三．新型陶瓷
1.新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能，如碳化硅(化学式SiC)俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接,具有类似金刚石的结构，硬度很大、优异的高温抗氧化性能，用作砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料和耐高温半导体材料。
2.其它新型陶瓷
材料
类别
主要特性
示例
用途
高温结构陶瓷
能承受高温，强度高
氮化硅陶瓷
汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
压电陶瓷
具有电学特性
钛酸钡陶瓷
声呐系统、气象探测等
透明陶瓷
具有光学特性
氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷
高压钠灯、激光器和高温探测窗等
超导陶瓷
具有超导性
超导陶瓷
电力、交通、医疗等
3.碳纳米材料
(1)富勒烯:由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,其代表物为C60。
(2)碳纳米管:由石墨片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能,可用于生产复合材料、电池和传感器等。
(3)石墨烯:只有一个碳原子直径厚度的单层石墨,其电阻率低、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。
4.特殊功能的含硅材料：
①含4%硅的硅钢具有 导磁 性，主要用作 变压器的铁芯 ；
②人工合成的硅橡胶是最好的 既耐高温又耐低温 的橡胶，用于 火箭、飞机、导弹的零件和绝缘材料 ；
③人工制造的分子筛，主要用作 吸附剂和催化剂 。
第五章 化工生产中的重要非金属元素
考点1 硫和二氧化硫
一．硫
1.硫的存在
（1）游离态：存在于 火山喷口 附近或地壳的岩层里。
（2）化合态：主要以 硫化物 和 硫酸盐 的形式存在。
2.物理性质：硫单质俗称： 硫磺 ，颜色状态： 黄色晶体 ，溶解性： 不 溶于水，
微溶于酒精， 易 溶与二硫化碳。
3.化学性质（硫可以与金属、非金属反应）
化合价角度认识：
(1)与非金属反应
(2)与金属反应 表现氧化性
(3)与热的强碱溶液反应(如NaOH溶液)：
3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，既表现氧化性，又表现还原性。
应用：汞洒落在地面，一般会用硫粉来处理，原理是 S＋Hg == HgS
二．二氧化硫
1.物理性质
二氧化硫是一种 无 色、有 刺激性气味 的气体，密度比空气 大 ，易液化 易 溶于水。
（1体积水约溶解40体积SO2）
2.二氧化硫与水
（1）二氧化硫与水的反应，水溶液的酸碱性，二氧化硫或亚硫酸的漂白性实验：
实验操作
现象
结论
①把盛有SO2的试管倒立于水中，打开胶塞
试管内液面 上升 。
SO2 易 溶于水。
②用pH试纸测定溶液的酸碱度
试纸变红色
二氧化硫水溶液呈酸 性。
③滴入2滴品红溶液，振荡；加热试管，再观察
品红褪色 ；
加热恢复红色 。
二氧化硫能使品红褪色，具有漂白性。
SO2与水的反应方程式为SO2 ＋ H2O ⇌ H2SO3 。
（2）SO2或亚硫酸的漂白性：
①二氧化硫或亚硫酸有漂白作用，与有色物质发生化合反应，生成不稳定的无色物质，加热又恢复为原来的颜色。利用品红溶液可检验二氧化硫气体。
②SO2有 漂白 性，能使 品红 褪色。
③SO2的漂白作用与次氯酸的漂白作用相不相同？ 不相同 ；
SO2的漂白作用稳不稳定？ 不稳定 ；
④次氯酸的漂白过程是发生了 氧化还原 反应，其漂白作用是永久性的。
【问题】常见的漂白剂有哪些？
SO2、HClO、NaClO、 H2O2、 活性炭
【总结】
物质
SO2
HClO、NaClO、Ca(ClO)2、
H2O2、Na2O2、O3
活性炭
漂白原理
与有色物质结合生成无色物质
将有色物质氧化为无色物质
吸附有色物质
变化类型
化学变化
化学变化
物理变化
是否可逆
可逆，加热或久置后
恢复原来的颜色
不可逆，加热或久置后
不恢复原来颜色
—
漂白对象
有色的有机物，不能漂白指示剂
有色的有机物和指示剂
有机色质
(1)SO2使品红溶液褪色表现的是漂白性，加热后溶液恢复至红色；SO2使酸性高锰酸钾溶液、溴水、氯水、碘水褪色表现的是还原性，加热后溶液颜色不复原。
(2)SO2不能漂白酸碱指示剂，只能使紫色石蕊溶液变红，不能使其褪色。
3.二氧化硫的化学性质
分别从化合价的角度，作为酸性氧化物的角度，二氧化硫有什么化学性质：
（1）酸性氧化物的通性
（2）氧化性(如与H2S溶液反应)：SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O(生成黄色物质)。
（3）还原性
（4）漂白性：SO2可使品红溶液褪色，加热后，溶液由无色变为红色。
三．三氧化硫
1.物理性质: 熔点为16.8℃，沸点为44.8℃，标准状况下为 固 态。
2.化学性质:具有酸性氧化物的通性:
（1）与水反应： SO3＋H2O===H2SO4
（2）与碱性氧化物反应： SO3＋CaO === CaSO4
（3）与碱反应： SO3 ＋ 2NaOH === Na2SO4 ＋H2O
（4）与某些盐溶液反应（如：BaCl2） SO3＋H2O＋BaCl2 === BaSO4↓ ＋ 2HCl
四．硫化氢
1.物理性质: 无色有臭鸡蛋气味的剧毒气体,常温常压下，1体积水约能溶解2.6体积的硫化氢气体。
2.化学性质
（1）酸性 H2S⇌H＋＋HS－，HS－⇌H＋＋S2－
（2）还原性（易被Cl2、O2、SO2等氧化）
2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O ； 2H2S＋O2 ===2S↓＋2H2O ； 2H2S＋3O2(足量)2SO2＋2H2O
考点2 硫酸 硫酸根离子的检验
一．硫酸的用途和工业制备
1．用途：
(1)重要的化工原料，可用于生产 化肥 、 农药 、炸药、染料、盐类等。
(2)用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。
2．工业制备：
SO2 SO3 H2SO4
写出工业制备硫酸有关反应的化学方程式：
(1)制备SO2：4FeS2＋ 11O2 2Fe2O3 ＋ 8SO2
(2)制备SO3：2SO2＋O22SO3
(3)吸收SO3：SO3 ＋ H2O = H2SO4
二．硫酸的性质
1．稀硫酸
具有酸的通性：
写出下列反应的离子方程式：
(1)稀硫酸与活泼金属反应，如Zn：__Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑__。
(2)稀硫酸与金属氧化物反应，如CuO：__CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O__。
(3)稀硫酸与碱反应，如NaOH：__OH－＋H＋===H2O__。
(4)稀硫酸与部分盐反应，如Na2CO3：__CO＋2H＋===CO2↑＋H2O__。
2.硫酸的物理性质
硫酸是一种无色、黏稠的油状液体，密度比水的大。浓H2SO4与水以任意比互溶，溶解时可放出大量的热，浓H2SO4稀释的方法是将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。
3.浓H2SO4的特性
三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性
(1)吸水性:浓硫酸能吸收存在于周围环境中的 水分 ,以及混在气体中的水分子,故常用作干燥剂。
(2)脱水性:浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等有机物中的氢元素和氧元素按 水 的组成比脱去。
实验
操作
实验
现象
a.蔗糖逐渐变黑;
b.蔗糖体积膨胀,形成黑色、疏松多孔的海绵状的炭,并放出有刺激性气味的气体
实验
结论
a.浓硫酸具有 脱水性 ;
b.浓硫酸具有 强氧化性 ,能将蔗糖炭化生成的碳单质氧化为CO2,自身被还原为SO2
(3)强氧化性:能氧化大多数金属单质和部分非金属单质。
a.与金属单质的反应
实验操作
实验现象
试管a中的铜丝表面 有气泡逸出 ;
试管b中的品红溶液逐渐变为 无色 ;
试管c中的石蕊溶液逐渐变为 红色 ;
将试管a中的溶液慢慢倒入水中,溶液变为 蓝色
化学
方程式
Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
b.与非金属单质的反应
在加热时,浓硫酸与木炭发生反应：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O.
(4)常温下，铁、铝遇浓H2SO4发生钝化，可用铝槽车运输浓H2SO4；体现了浓硫酸的强氧化性。
(5)可利用浓H2SO4的高沸点难挥发性制备易挥发性酸(HF、HCl等)，
如2NaCl(固)＋H2SO4(浓)Na2SO4＋2HCl↑。
【区分浓硫酸的吸水性和脱水性】
吸水性
常用作干燥剂，但不能干燥NH3、H2S、HI等
分清浓硫酸的脱水性和吸水性的区别：
①吸水性：浓硫酸能吸收物质中游离的水，可用作干燥剂。可以是物理变化，也可以是化学变化，如浓硫酸脱去 CuSO4·5H2O晶体中的结晶水；
②脱水性：浓硫酸可将有机物中的H、O原子以2∶1比例脱去
脱水性
将有机物中的H、O以原子数2∶1的比例脱去，如使蔗糖变黑
三．硫酸根离子的检验
检验SO42－的正确操作方法：
被检液取清液观察有无白色沉淀产生(判断有无SO42－)。
先加稀盐酸的目的是排除CO32－、SO32－、Ag＋干扰，再滴加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：
CO32－＋2H＋===CO2↑＋H2O、SO32－＋2H＋===SO2↑＋H2O、Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Ba2＋＋SO42－===BaSO4↓。
4．实践应用
除去粗盐中的可溶性杂质(可溶性硫酸盐及CaCl2、MgCl2等杂质)
杂质
加入的试剂
离子方程式
可溶性
硫酸盐
过量 BaCl2 溶液
SO42－+Ba2+ BaSO4↓
CaCl2
过量 Na2CO3 溶液
Ca2++CO32－ CaCO3↓、Ba2++CO32－ BaCO3↓
MgCl2
过量 NaOH 溶液
Mg2++2OH- Mg(OH)2↓
多余的
NaOH、Na2CO3
适量稀盐酸
OH-+H+ H2O、CO32－+2H+ H2O+CO2↑
一．自然界中硫的存在和转化
二．实验探究不同价态含硫物质的转化
1.不同价态硫元素的转化与性质
硫元素常见的化合价有-2、0、+4、+6，可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。
利用氧化剂，可将硫元素从低价态转化为高价态；利用还原剂，可将硫元素从高价态转化为低价态。
2.不同价态含硫物质的转化
序号
转化目标
转化前的含硫物质
选择试剂
转化后的含硫物质
①
－2→0
H2S
__O2(不足)__
S
__SO2__
②
0→－2
S
__H2__
H2S
__Fe或Cu__
FeS或Cu2S
③
－2→＋4
H2S
__O2(足量)__
SO2
④
0→＋4
S
__O2__
SO2
⑤
＋4→0
SO2
__H2S__
S
⑥
＋4→＋6
SO2
__O2__
SO3
__Cl2__
H2SO4
⑦
＋6→＋4
H2SO4
__Cu__
SO2
书写有关化学方程式：
①__2H2S＋O22S＋2H2O，SO2＋2H2S===3S＋2H2O__；
②__H2＋SH2S，Fe＋SFeS或2Cu＋SCu2S__；
③__2H2S＋3O22SO2＋2H2O__；
④__S＋O2SO2__；
⑤__SO2＋2H2S===3S＋2H2O__；
⑥__2SO2＋O22SO3，SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋2H2SO4__；
⑦__Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋2H2O＋SO2↑__。
3.化学实验设计的原则
进行化学实验设计时,应遵循 科学性 、 可行性 、 安全性 和 绿色化 原则。
【总结】不同价态硫元素的转化,可通过氧化还原反应实现
(1)价态与性质
①－2价硫处于最低价态，只有还原性，可被O2、Cl2等氧化剂氧化为S；
②0价、＋4价硫处于中间价态，既有氧化性又有还原性；
③＋6价硫处于最高价态，只有氧化性。
(2)当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态(化合价只靠拢不交叉),即台阶式升降,可用下图表示:
相邻价态的同种元素微粒间不发生氧化还原反应,如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
(3)不同价态硫元素间的转化,均属于氧化还原反应，需要选择合适的氧化剂或者还原剂。
证明硫单质、SO2具有还原性要选择氧化剂，如酸性KMnO4溶液、氯水等；
证明浓硫酸具有氧化性要选择还原剂，如金属单质、硫单质、H2S等；
证明SO2具有氧化性要选择还原剂，如H2S、Na2S等。
(4)含硫物质的连续氧化
H2S SO2SO3 H2SO4
SSO2 SO3 H2SO4
考点4 氮气 氮的氧化物
一．氮元素的存在
1．氮的原子结构
氮元素位于第二周期、第VA族。氮原子最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此氮原子一般通过共用电子对与其它原子相互结合构成物质。
氮的原子结构
常见的化合价有 ＋1 、 ＋2 、 ＋3 、 ＋4 、 ＋5 、 －3 ，
其氧化物有 N2O 、 NO 、 N2O3 、 NO2 、 N2O4 、 N2O5 共有六种，
其中 N2O5 是HNO3的酸酐， N2O3 是HNO2的酸酐（氮的氧化物都有毒）。
2．氮元素的存在
a.游离态:以氮分子的形式存在于空气中。
b.化合态:存在于动植物体内的蛋白质中,以及土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
二．氮气
1.物理性质
纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占五分之四左右。
2.化学性质
（1）常温下，N2的化学性质不活泼，可代替稀有气体作保护气体。
原因：氮分子内两个氮原子间以共价三键结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常难以与其它物质反应。
（2）在放电条件或高温下 氮气 跟氧气化合生成 一氧化氮
N2＋O22NO
（3）镁在氮气中燃烧：3Mg＋N2Mg3N2；
（4）人工合成氨：N2＋3H22NH3；
三．氮的固定和循环
1.含义：将大气中__游离态__的氮转化为__含氮化合物__的过程叫做氮的固定。
2.分类：
3．氮的循环
四．二氧化氮和一氧化氮
氮的氧化物
NO
NO2
物理
性质
颜色
无色
红棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
不溶于水
易溶于水
化学
性质
与O2反应
2NO＋O2===2NO2
不反应
与H2O
反应
不反应
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
1.NO和NO2的化学性质
(1)在常温下，NO很容易与O2反应，化学方程式为 2NO+O2 === 2NO2 。
(2)NO2溶于水时发生反应的化学方程式为 3NO2+H2O === 2HNO3+NO 。
2.二氧化氮溶于水的实验
(1)实验过程
实验
装置
实验
操作
在如图注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器
打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹
振荡注射器
实验
现象
无明显现象
无色气体变为红棕色
红棕色气体变浅至消失,有无色气体生成,注射器活塞向内滑动
化学
方程式
2NO+O2 === 2NO2 、
3NO2+H2O === 2HNO3+NO
(2)对工业生产硝酸的启示
工业上生产硝酸时，向吸收后的废气中再通入适量的氧气或空气,能充分利用原料，并能减少NO的排放以保护环境。
考点5 氨和铵盐
一．氨的性质
(一)氨的物理性质
1. 无 色 刺激性 气味有毒气体，密度比空气小。
极易 溶于水，常温下，1体积水大约可溶解 700 体积氨气。氨的水溶液叫做 氨水 。
氨 易 液化（液态的氨称为 液氨 ）。液氨汽化时要 吸收 的量的热，使周围温度急剧 下降 ，
因此，液氨常用作 制冷剂 。
2.喷泉实验
（1）喷泉实验的原理
因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，
大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。
（2）常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如表：
气体
HCl
NH3
CO2、SO2、Cl2、H2S
NO2＋O2
吸收剂
水或NaOH溶液
水或盐酸
浓NaOH溶液
水
(二)氨气的化学性质
1.与水反应
反应原理为NH3＋H2O⇌NH3·H2O⇌NH4＋＋OH－。
氨气溶于水得氨水，显碱性，氨水中含有的粒子有：NH3·H2O、H2O、NH3、NH4＋、OH－、H＋。
NH3·H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O。
【注意】
①NH3是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，在推断题中作为解题突破口。
②氨水呈碱性，NH3·H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。
2.氨气与酸的反应
蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。
化学方程式为HCl＋NH3===NH4Cl、 NH3＋HNO3===NH4NO3。
3.与盐溶液的反应
过量氨水与AlCl3溶液反应的离子方程式：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋。（氢氧化铝不溶于氨水）
4.氨气的还原性
①催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
②被CuO氧化：2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O。
③被氯气氧化：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。
5.氨的用途
①液氨汽化时吸收大量的热，故用作制冷剂。
②制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。
二．铵盐的性质
1．铵盐的物理性质
铵盐都是白色固体，均易溶于水。
2．铵盐的化学性质
（1）受热易分解
NH4ClNH3↑＋HCl ； NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑
（2）与碱溶液反应NH4＋＋OH－NH3↑＋H2O
三．NH的检验
未知液加入强碱共热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，则证明含NH4＋。
(2)实验探究
实验装置
铵盐溶液
NH4Cl溶液
NH4NO3溶液
(NH4)2SO4溶液
现象
__试管中有气泡产生，试纸变蓝__
结论
__铵盐与强碱反应生成氨气__，离子方程式为__NH＋OH－NH3↑＋H2O__
应用
①__检验铵根离子的存在__
②__制取氨__
四．氨的实验室制法
考点6 硝酸 酸雨及防治
一．硝酸
1．物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
2．化学性质
（1）不稳定性
化学方程式：4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋O2↑。
（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 。
【实验探究】
实验
装置
稀硝酸
浓硝酸
实验
现象
反应缓慢，有少量气泡产生， 溶液变蓝 试管口有红棕色气体产生
反应剧烈，有 大量气泡 产生，
溶液变蓝 ，液面上有 红棕色 气体产生
实验
结论
铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成 NO 气体
铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成 NO2 气体
a．与金属反应
稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(填化学方程式，下同)。
浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
【注意】常温下，铁、铝遇浓HNO3会发生钝化，所以可用铁或铝制容器来盛装浓HNO3。
b．与非金属反应
浓硝酸与C反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
c．与还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
3．硝酸的工业制备
写出下列反应的化学方程式：
(1)氨在催化剂、加热条件下氧化为NO：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
(2)NO被空气氧化为NO2：2NO＋O2===2NO2。
(3)NO2溶于水制备HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
4．用途硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
二．酸雨及防治
1.空气中SO2和NO2的主要来源
（1）煤、石油和某些金属矿物中含有硫或含硫化合物；
（2）汽车尾气中除含有氮氧化物外，还含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物和颗粒等，
严重污染大气，破坏环境。
2.危害
（1）SO2和NO2是主要的大气污染物，它们能直接危害人体健康，引起呼吸道疾病；
（2）溶于水形成酸雨；
（3）氮氧化物的危害
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，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。
3.酸雨的危害及防治措施
（1）酸雨是指pH〈5.6的雨、雾等形式的降水，主要由大气污染物中硫、氮的氧化物所致。
（2）形成原理
①硫酸型酸雨
②硝酸型酸雨
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
（3）危害
①直接破坏农作物、草原、森林，使土壤、湖泊酸化；
②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。
（4）防治措施
a．调整能源结构，发展清洁能源；
b．研究煤的脱硫技术，改进燃烧装置和燃烧技术，减少二氧化硫和氮氧化物的排放；
c．加强工厂废气的回收处理；
d．改进汽车尾气的处理技术，控制汽车尾气的排放标准。
考点7 无机非金属材料
一．玻璃、水泥、陶瓷
传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如玻璃、水泥、陶瓷等。
1.硅酸盐的结构、特点
结构
特点
硅氧四面体
硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点
2.陶瓷
产品
主要原料
制备过程
生产应用
陶瓷
黏土
原料经高温烧结而成
建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
3.玻璃和水泥
产品
主要原料
主要设备
主要成分
用途
普通
玻璃
纯碱、石灰石、石英砂
玻璃窑
Na2SiO3、
CaSiO3、SiO2
建筑材料、光学仪器、各种器皿、
高强度复合材料等
水泥
石灰石、黏土
水泥回转窑
硅酸盐
和沙子、碎石、水等混合可以得到混凝土,大量用于建筑和水利工程
二．硅和二氧化硅
1.硅元素的存在
硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于 氧 ，在地壳中含量居第 二 位。硅是一种亲氧元素，其在自然界中总是与氧相互化合，自然界中以 化合态 态形式存在。 二氧化硅 是硅最重要的化合物。
硅原子和碳原子最外层电子数为 4 个，它们既 难 失去电子，也 难 得到电子，其中 碳 是构成有机物的主要元素， 硅 是构成岩石与许多矿物的基本元素。
2.硅的工业制法及提纯
涉及的化学方程式：
①SiO2+2C Si+2CO↑
②Si+3HCl SiHCl3+H2
③SiHCl3+H2 Si+3HCl
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。
3.二氧化硅（SiO2）
SiO2是硅最重要的化合物，地球上存在的天然二氧化硅称为 硅石 ，约占地壳质量的12%，天然SiO2存在形态有 结晶 形和 无定型 形两大类。石英、水晶、玛瑙、沙子的主要成分是 SiO2 。
二氧化硅中每个Si周围结合 4 个O，Si在 中心 ，O在 4个顶角 ； 许多个这样的四面体又通过顶角的 O 相连，每个 O 与 2个Si 相结合，二氧化硅晶体中Si和O按 1:2 的比例组成 立体网状 结构的晶体，二氧化硅的网状结构决定了它的熔点 高 ，硬度 大 ， 不 导电， 不 溶于水，化学性质 稳定 。
【拓展】SiO2的化学性质：
①不与水、一般的酸反应
②具有酸性氧化物的通性
分别写出SiO2与CaO、NaOH、溶液反应的化学方程式：
SiO2＋CaOCaSiO3 ； SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ；
与Na2CO3反应：固体高温条件下SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
③特性：与氢氟酸反应，化学方程式为： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 。
二氧化硅的用途：
① 沙子 是基本的建筑材料。
②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作 光导纤维 。
③实验室中使用的 石英坩埚 。
④ 水晶 和 玛瑙 制作饰物和工艺品。
【思考】实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而为什么不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有SiO2）
氢氧化钠与二氧化硅反应生成硅酸钠，使瓶口黏结无法打开
三．新型陶瓷
1.新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能，如碳化硅(化学式SiC)俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接,具有类似金刚石的结构，硬度很大、优异的高温抗氧化性能，用作砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料和耐高温半导体材料。
2.其它新型陶瓷
材料
类别
主要特性
示例
用途
高温结构陶瓷
能承受高温，强度高
氮化硅陶瓷
汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
压电陶瓷
具有电学特性
钛酸钡陶瓷
声呐系统、气象探测等
透明陶瓷
具有光学特性
氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷
高压钠灯、激光器和高温探测窗等
超导陶瓷
具有超导性
超导陶瓷
电力、交通、医疗等
3.碳纳米材料
(1)富勒烯:由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,其代表物为C60。
(2)碳纳米管:由石墨片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能,可用于生产复合材料、电池和传感器等。
(3)石墨烯:只有一个碳原子直径厚度的单层石墨,其电阻率低、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。
4.特殊功能的含硅材料：
①含4%硅的硅钢具有 导磁 性，主要用作 变压器的铁芯 ；
②人工合成的硅橡胶是最好的 既耐高温又耐低温 的橡胶，用于 火箭、飞机、导弹的零件和绝缘材料 ；
③人工制造的分子筛，主要用作 吸附剂和催化剂 。
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