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第五章
化工生产中的重要非金属元素
章末知识整理
学业要求
1. 能依据物质类别和元素价态分别列举硫元素、氮元素的典型代表物质。
2. 能从物质类别和元素价态的角度，依据氧化还原反应原理，预测硫及其化合物、氮及其化合物的化学性质和变化。
3. 能从物质类别和元素价态变化的角度，设计含硫物质、含氮物质的转化路径。
4. 能根据实验目的和假设设计实验方案，选择适当的实验试剂，探究不同价态含硫物质的转化；能观察并如实记录实验现象和数据，进行分析和推理，得出合理的结论。
5. 能利用二氧化硫、氨、硫酸根和铵根的性质和反应，选择适当的实验试剂，设计检验二氧化硫、检验溶液中硫酸根和铵根等离子及实验室制取氨的实验方案。
6. 能根据硫酸、硝酸和氨的性质，分析实验室、工业生产及环境保护中的某些常见问题。
7. 能说明硫及其化合物、氮及其化合物(如二氧化硫、氨等)的应用对社会发展的价值和对环境的影响，能有意识地运用所学的知识或寻求相关证据参与社会性议题(如酸雨及防治)的讨论。
8. 能从材料组成的角度对生活中常见的无机分金属材料进行分析，能根据使用需求选择适当的材料，能解释其使用注意事项，并能科学合理地使用。
硫及其化合物
硫单质
结构
最外层有6个电子，容易得到2个电子，化合价为-2价
含硫化合物中常显+4价和+6价
物理性质
(淡)黄色固体， 难溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳(CS2)
化学性质
与非金属
与金属
S + O2 SO2
点燃
S + H2 H2S
△
S + Fe FeS
△
S + 2Cu Cu2S
△
S + Hg = HgS
应用：去除洒落的汞
与NaOH
溶液
3S + 6NaOH == 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O
△
应用：清洗试管壁残留的硫
硫
(1)从物质分类的方面分析SO2性质
SO2 + Ca(OH)2 == CaSO3↓ + H2O
SO2 + CaO == CaSO3
二氧化硫
SO2 + H2O
H2SO3
(2)从元素化合价变化角度分析SO2性质
H2SO4 + 2HX
SO3
3S + 2H2O
(3)SO2的特性—漂白性
可使某些有色物质(如品红溶液)生成不稳定的无色物质，若加热恢复原来的颜色。
注：SO2不能使指示剂褪色
硫酸的工业制法
(1)写出由黄铁矿为原料制取硫酸各阶段的化学方程式：
①4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2；
② ；
③ 。
(2)工业上制取硫酸常用浓硫酸而不用水吸收SO3，原因是 。
SO3与水反应为放热反应，
易产生水雾，影响SO3的吸收
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
SO3 + H2O＝H2SO4
①浓硫酸具有吸水性，能吸收空气中和物质表面的水，还能夺取结晶水合物中的结晶水。
前者是物理变化，后者是化学变化。
②浓硫酸具有脱水性，能使木炭碳化、白纸变黑、蔗糖变黑等。
③浓硫酸具有强氧化性
浓硫酸的特性
a. 与非金属反应
b. 加热与金属反应(除Pt、Au)
→
金属的最高价硫酸盐 + SO2
→
非金属的最高价氧化物 + SO2
d. 常温下，与铁和铝等接触发生钝化。因此可以用铁、铝制容器来盛装储运浓硫酸。
c. 与还原性物质反应，如H2S、HBr、HI等。
C + 2H2SO4(浓) ==
Cu + 2H2SO4(浓) ==
CuSO4+ SO2↑+ 2H2O
CO2↑ + 2SO2 ↑ + 2H2O
硫酸根离子的检验方法
实验操作：取未知溶液于试管中，滴入盐酸酸化，无明显现象，继续滴入BaCl2溶液，如果产生白色沉淀，说明该溶液中含有SO42-。
离子方程式：SO42- + Ba2+ = BaSO4↓
除去粗盐中可溶性杂质的原理
为使杂质离子完全除去，要加入过量的试剂。后续试剂要能够将前面所加过量的试剂除去，由此可知碳酸钠溶液要在____________之后加入。
最后加入盐酸的目的是____________________________。
氯化钡溶液
除去溶液中过量的OH-和CO32-
硫及其化合物转化关系
氮及其化合物
结构
化学性质
与非金属
与金属
氮
氮单质
最外层有5个电子，既不容易得到电子，也不容易失去电子
两个氮原子之间共价三键，化学性质很稳定
放电或高温
N2 + O2 ======== 2NO
高温、高压
催化剂
N2 + 3H2 2NH3
点燃
N2 + 3Mg === Mg3N2
氮的氧化物
氮氧化物 NO NO2
色、味、态 无色无味气体 红棕色、有刺激性气味气体
溶解性 不溶于水 易溶于水且与水反应
3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO
氧化物 类别 非酸性氧化物(不成盐氧化物) 非酸性氧化物
转化 2NO＋O2 = 2NO2 现象：无色变为红棕色 物理性质
化学性质
与水反应
与酸反应
氨
氢化物─氨
无色，有刺激性气味的气体，密度比空气小，容易液化，
极易溶于水
氨作为
制冷剂
NH3 + H2O NH3·H2O
现象：大量的白烟产生
NH3 + HCl = NH4Cl
4NH3 + 5O2 === 4NO + 6H2O
△
催化剂
还原性
实验室制取
NH3·H2O NH4+ + OH-
喷泉实验
①按图所示装置，打开止水夹，挤压滴管的胶头，烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成 ，烧瓶内液体呈 色。
②上述实验说明氨 于水，其水溶液呈 性。
喷泉
红
极易溶
碱
铵盐
铵盐一般是无色或白色晶体，易溶于水，受热易分解
NH4+ + OH- == NH3↑+H2O
△
NH4+的检验方法：
操作：
硝酸
物理性质
化学性质
硝酸
纯硝酸是无色、有刺激性气味的液体，易溶于水，易挥发
酸的通性
不稳定性
氧化性
4HNO3 2H2O + 4NO2↑+ O2 ↑
光照或△
常温下，铁和铝遇浓硝酸表面发生钝化，加热时反应。
与金属反应(除金、铂)规律：
浓硝酸一般还原产物为NO2，稀硝酸一般还原为NO
可氧化Cu、C、Fe2+、SO32-
氮及其化合物转化关系
无机非金属材料
传统无机非金属材料
新型无机非金属材料
(金刚砂) 用作砂纸
硅
灰黑色固体，金属光泽，熔点高，硬度大，良好的半导体
结构
物理性质
硅
网状结构，呈正四面体
制备
粗硅的制备：
粗硅的提纯：
SiO2 + 2C Si + 2CO↑
高温
Si + 3HCl SiHCl3 + H2
高温
SiHCl3 + H2 Si + 3HCl
高温
二氧化硅
Si：O = 1：2
立体网状结构
熔点高，硬度大，不溶于水
结构
物理性质
二氧化硅
立体网状结构
化学性质
高温
SiO2+CaO === CaSiO3
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
特性：SiO2 + 4HF = SiF4 ↑+ 2H2O
酸性氧化物
用途：雕刻玻璃
硅酸(H2SiO3 )
难溶于水的弱酸，比碳酸弱，其酸性不能使石蕊溶液变红
H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O
△
H2SiO3 === H2O + SiO2
硅胶，作干燥剂
弱酸
与碱反应
硅酸
不稳定性
用途
硅酸盐
最简单的硅酸盐─Na2SiO3
白色固体；能溶于水；水溶液俗称水玻璃
①与盐酸反应：
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl
用途：黏合剂、防火剂
Na2SiO3 + CO2 + H2O = H2SiO3(胶体) + Na2CO3
②与CO2反应：
物理性质
硅酸钠
化学性质
硅及其化合物转化关系

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