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第五章
化工生產中的重要非金屬元素
章末知識整理
學業要求
1. 能依據物質類別和元素價態分別列舉硫元素、氮元素的典型代表物質。
2. 能從物質類別和元素價態的角度，依據氧化還原反應原理，預測硫及其化合物、氮及其化合物的化學性質和變化。
3. 能從物質類別和元素價態變化的角度，設計含硫物質、含氮物質的轉化路徑。
4. 能根據實驗目的和假設設計實驗方案，選擇適當的實驗試劑，探究不同價態含硫物質的轉化；能觀察并如實記錄實驗現象和數據，進行分析和推理，得出合理的結論。
5. 能利用二氧化硫、氨、硫酸根和銨根的性質和反應，選擇適當的實驗試劑，設計檢驗二氧化硫、檢驗溶液中硫酸根和銨根等離子及實驗室制取氨的實驗方案。
6. 能根據硫酸、硝酸和氨的性質，分析實驗室、工業生產及環境保護中的某些常見問題。
7. 能說明硫及其化合物、氮及其化合物(如二氧化硫、氨等)的應用對社會發展的價值和對環境的影響，能有意識地運用所學的知識或尋求相關證據參與社會性議題(如酸雨及防治)的討論。
8. 能從材料組成的角度對生活中常見的無機分金屬材料進行分析，能根據使用需求選擇適當的材料，能解釋其使用注意事項，并能科學合理地使用。
硫及其化合物
硫單質
結構
最外層有6個電子，容易得到2個電子，化合價為-2價
含硫化合物中常顯+4價和+6價
物理性質
(淡)黃色固體， 難溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳(CS2)
化學性質
與非金屬
與金屬
S + O2 SO2
點燃
S + H2 H2S
△
S + Fe FeS
△
S + 2Cu Cu2S
△
S + Hg = HgS
應用：去除灑落的汞
與NaOH
溶液
3S + 6NaOH == 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O
△
應用：清洗試管壁殘留的硫
硫
(1)從物質分類的方面分析SO2性質
SO2 + Ca(OH)2 == CaSO3↓ + H2O
SO2 + CaO == CaSO3
二氧化硫
SO2 + H2O
H2SO3
(2)從元素化合價變化角度分析SO2性質
H2SO4 + 2HX
SO3
3S + 2H2O
(3)SO2的特性—漂白性
可使某些有色物質(如品紅溶液)生成不穩定的無色物質，若加熱恢復原來的顏色。
注：SO2不能使指示劑褪色
硫酸的工業制法
(1)寫出由黃鐵礦為原料制取硫酸各階段的化學方程式：
①4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2；
② ；
③ 。
(2)工業上制取硫酸常用濃硫酸而不用水吸收SO3，原因是 。
SO3與水反應為放熱反應，
易產生水霧，影響SO3的吸收
2SO2 + O2 2SO3
催化劑
SO3 + H2O＝H2SO4
①濃硫酸具有吸水性，能吸收空氣中和物質表面的水，還能奪取結晶水合物中的結晶水。
前者是物理變化，后者是化學變化。
②濃硫酸具有脫水性，能使木炭碳化、白紙變黑、蔗糖變黑等。
③濃硫酸具有強氧化性
濃硫酸的特性
a. 與非金屬反應
b. 加熱與金屬反應(除Pt、Au)
→
金屬的最高價硫酸鹽 + SO2
→
非金屬的最高價氧化物 + SO2
d. 常溫下，與鐵和鋁等接觸發生鈍化。因此可以用鐵、鋁制容器來盛裝儲運濃硫酸。
c. 與還原性物質反應，如H2S、HBr、HI等。
C + 2H2SO4(濃) ==
Cu + 2H2SO4(濃) ==
CuSO4+ SO2↑+ 2H2O
CO2↑ + 2SO2 ↑ + 2H2O
硫酸根離子的檢驗方法
實驗操作：取未知溶液于試管中，滴入鹽酸酸化，無明顯現象，繼續滴入BaCl2溶液，如果產生白色沉淀，說明該溶液中含有SO42-。
離子方程式：SO42- + Ba2+ = BaSO4↓
除去粗鹽中可溶性雜質的原理
為使雜質離子完全除去，要加入過量的試劑。后續試劑要能夠將前面所加過量的試劑除去，由此可知碳酸鈉溶液要在____________之后加入。
最后加入鹽酸的目的是____________________________。
氯化鋇溶液
除去溶液中過量的OH-和CO32-
硫及其化合物轉化關系
氮及其化合物
結構
化學性質
與非金屬
與金屬
氮
氮單質
最外層有5個電子，既不容易得到電子，也不容易失去電子
兩個氮原子之間共價三鍵，化學性質很穩定
放電或高溫
N2 + O2 ======== 2NO
高溫、高壓
催化劑
N2 + 3H2 2NH3
點燃
N2 + 3Mg === Mg3N2
氮的氧化物
氮氧化物 NO NO2
色、味、態 無色無味氣體 紅棕色、有刺激性氣味氣體
溶解性 不溶于水 易溶于水且與水反應
3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO
氧化物 類別 非酸性氧化物(不成鹽氧化物) 非酸性氧化物
轉化 2NO＋O2 = 2NO2 現象：無色變為紅棕色 物理性質
化學性質
與水反應
與酸反應
氨
氫化物─氨
無色，有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，容易液化，
極易溶于水
氨作為
制冷劑
NH3 + H2O NH3·H2O
現象：大量的白煙產生
NH3 + HCl = NH4Cl
4NH3 + 5O2 === 4NO + 6H2O
△
催化劑
還原性
實驗室制取
NH3·H2O NH4+ + OH-
噴泉實驗
①按圖所示裝置，打開止水夾，擠壓滴管的膠頭，燒杯中的溶液由玻璃管進入燒瓶，形成 ，燒瓶內液體呈 色。
②上述實驗說明氨 于水，其水溶液呈 性。
噴泉
紅
極易溶
堿
銨鹽
銨鹽一般是無色或白色晶體，易溶于水，受熱易分解
NH4+ + OH- == NH3↑+H2O
△
NH4+的檢驗方法：
操作：
硝酸
物理性質
化學性質
硝酸
純硝酸是無色、有刺激性氣味的液體，易溶于水，易揮發
酸的通性
不穩定性
氧化性
4HNO3 2H2O + 4NO2↑+ O2 ↑
光照或△
常溫下，鐵和鋁遇濃硝酸表面發生鈍化，加熱時反應。
與金屬反應(除金、鉑)規律：
濃硝酸一般還原產物為NO2，稀硝酸一般還原為NO
可氧化Cu、C、Fe2+、SO32-
氮及其化合物轉化關系
無機非金屬材料
傳統無機非金屬材料
新型無機非金屬材料
(金剛砂) 用作砂紙
硅
灰黑色固體，金屬光澤，熔點高，硬度大，良好的半導體
結構
物理性質
硅
網狀結構，呈正四面體
制備
粗硅的制備：
粗硅的提純：
SiO2 + 2C Si + 2CO↑
高溫
Si + 3HCl SiHCl3 + H2
高溫
SiHCl3 + H2 Si + 3HCl
高溫
二氧化硅
Si：O = 1：2
立體網狀結構
熔點高，硬度大，不溶于水
結構
物理性質
二氧化硅
立體網狀結構
化學性質
高溫
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 )
難溶于水的弱酸，比碳酸弱，其酸性不能使石蕊溶液變紅
H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O
△
H2SiO3 === H2O + SiO2
硅膠，作干燥劑
弱酸
與堿反應
硅酸
不穩定性
用途
硅酸鹽
最簡單的硅酸鹽─Na2SiO3
白色固體；能溶于水；水溶液俗稱水玻璃
①與鹽酸反應：
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl
用途：黏合劑、防火劑
Na2SiO3 + CO2 + H2O = H2SiO3(膠體) + Na2CO3
②與CO2反應：
物理性質
硅酸鈉
化學性質
硅及其化合物轉化關系

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