人教版（2019）高中化学必修第二册学案第五章本章知识体系构建与核心素养提升

本章知识体系构建与核心素养提升
一、硫及其化合物
二、氮及其化合物
三、无机非金属材料
一、硫及其化合物的转化关系
完成上图标号的化学方程式：
①Fe＋SFeS；
②SO2＋2H2S===3S＋2H2O；
③2SO2＋O22SO3；
④SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr；
⑤Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；
⑥2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O；
⑦Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O；
⑧H2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2HCl。
例1　某工厂的一个生产工艺流程如图所示，下列叙述正确的是(　　)
A.该工艺流程是用来制备Fe2(SO4)3的
B.气体M是SO3
C.气体M参加的反应是化合反应
D.SO2参加反应时氧化剂和还原剂的物质的量之比是1∶1
答案　D
解析　由工艺流程的箭头指向可知，该过程中硫酸亚铁和硫酸铁可循环使用，气体M和SO2为反应物，指向流程之外的箭头只有硫酸(部分硫酸又参与循环)，即硫酸铁和二氧化硫作用生成硫酸和硫酸亚铁。气体M和硫酸、硫酸亚铁作用生成硫酸铁。根据上述分析知该工艺流程是用来制备硫酸的，A项错误；根据反应关系知气体M、H2SO4和FeSO4作用生成Fe2(SO4)3，所以M是具有氧化性的气体，如O2等，B项错误；气体M、FeSO4溶液和硫酸溶液作用生成Fe2(SO4)3，气体M参加的反应是氧化还原反应，C项错误；SO2参加反应时的化学方程式为SO2＋Fe2(SO4)3＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4，参加反应时氧化剂和还原剂的物质的量之比是1∶1，D项正确。
例2　(2019·丹江市一中期末)利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段。如图是硫元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系：
(1)从硫元素化合价变化的角度分析，图中既有氧化性又有还原性的化合物有_______________________________________________________________(填化学式)。
(2)将X与Y混合，可生成淡黄色固体，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。
(3)Z的浓溶液与铜单质在一定条件下可以发生化学反应，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(4)Na2S2O3是重要的化工原料。从氧化还原反应的角度分析，下列制备Na2S2O3的方案理论上可行的是________(填字母)。
a.Na2S＋S b.Na2SO3＋S
c.SO2＋Na2SO4 d.Na2SO3＋Na2SO4
(5)已知Na2SO3能被K2Cr2O7氧化为Na2SO4，则24 mL 0.05 mol·L－1的Na2SO3溶液与20 mL 0.02 mol·L－1的K2Cr2O7溶液恰好反应时，Cr元素在还原产物中的化合价为________。
答案　(1)SO2、H2SO3、Na2SO3
(2)1∶2
(3)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋2H2O＋SO2↑
(4)b
(5)＋3
解析　S元素的化合价有－2价、0价、＋4价、＋6价。
(1)具有中间价态的元素既有还原性又有氧化性，所以化合物SO2、H2SO3、Na2SO3既有还原性又有氧化性。
(2)将H2S与SO2混合，SO2氧化H2S生成淡黄色沉淀S和水，反应的化学方程式为2H2S＋SO2===3S＋2H2O，则该反应的氧化剂SO2与还原剂H2S的物质的量之比为1∶2。
(4)Na2S2O3中S元素化合价为＋2价，从氧化还原的角度分析，反应物中S元素化合价必须一种物质中的大于＋2，另一种物质中的小于＋2，选项a中S元素化合价都小于＋2，选项c、d中S元素化合价都大于＋2，所以只有选项b符合题意。
(5)假设Cr元素在生成物中的化合价为＋a价，根据电子转移守恒，则24×10－3 L×0.05 mol·L－1
×(6－4)＝20×10－3 L×0.02 mol·L－1×2×(6－a)，解得a＝3。
二、氮及其化合物的转化关系
氮及其化合物的“价—类”二维图：
根据上图，写出下列反应的化学方程式：
(1)自然界中产生硝酸
①N2＋O22NO(自然固氮)；
②2NO＋O2===2NO2；
③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
(2)工业上制备硝酸
①N2＋3H22NH3(人工固氮)；
②4NH3＋5O24NO＋6H2O；
③2NO＋O2===2NO2；
④3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
(3)硝酸在反应中只表现酸性
2HNO3＋Na2CO3===2NaNO3＋CO2↑＋H2O(其他合理答案也可)。
(4)浓硝酸在反应中只表现氧化性
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
(5)稀硝酸在反应中既表现氧化性，又表现酸性
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
(6)氯化铵与消石灰混合加热
2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。
例3　如图，根据图示回答：
(1)A的分子式为________；B的分子式为________；C的分子式为________。
(2)将E溶于水，配制成0.1 mol·L－1的溶液，滴入酚酞，显________色。
(3)写出NH4Cl溶液与NaOH溶液共热反应的离子方程式：_______________________________
_________________________________________。
(4)D―→B的化学方程式为______________________________________________________。
答案　(1)NH3　NO　NO2
(2)无
(3)NH＋OH－NH3↑＋H2O
(4)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
例4　氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2，某同学在实验室中对NH3与NOx反应进行了探究。回答下列问题：
氨与二氧化氮的反应：将收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置(部分装置已略去)进行实验。
操作步骤 实验现象 解释原因
打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中 (1)Y管中_________ _______ (2)反应的化学方程式为________ _____________________
将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温 Y管中有少量水珠 生成的气态水凝聚
打开K2 (3)__________ (4)__________
答案　(1)红棕色气体颜色慢慢变浅
(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O
(3)Z中NaOH溶液产生倒吸现象
(4)反应后气体分子数减少，Y管中气体压强小于外界大气压
解析　将X中NH3缓慢通入盛有少量催化剂和NO2的Y管中，在一定温度和催化剂条件下NH3将NO2还原生成N2，观察到Y管中气体的红棕色逐渐变浅，反应的化学方程式为8NH3＋6NO27N2＋12H2O。反应过程中体系的压强减小，打开K2，烧杯Z中NaOH溶液被倒吸到玻璃管Y中，其中NaOH溶液用于吸收尾气，防止环境污染。
三、非金属及其化合物对环境的影响
通过本章学习，充分认识某些化学过程对人类健康和社会发展带来的双重影响，既了解硫、氮及其化合物和无机非金属材料对人类社会发展的贡献：如无机非金属材料在生活、生产、科技(航空、航天、信息、新能源等领域)有着广泛的应用；二氧化硫常用作漂白剂；工业上合成氨用于制造氮肥和生产硝酸；硫酸和硝酸都是重要的化工原料等。又熟知硫、氮及其化合物对环境的影响：工业生产和日常生活中大量使用化石燃料产生的二氧化硫、氮氧化物都是大气污染物，都能形成酸雨，严重威胁自然生态环境和人类生存环境，氮氧化物还是形成光化学烟雾、雾霾的重要原因；工业废水、生活污水、农业上过量使用氮肥、水产养殖使用饵料等，造成水体污染，使水体富营养化。
例5　为落实“五水共治”，某工厂拟综合处理含NH废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如图所示流程：
下列说法不正确的是(　　)
A.固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3
B.X可以是空气，且需过量
C.捕获剂所捕获的气体主要是CO
D.处理含NH废水时，发生反应的离子方程式为
NH＋NO===N2↑＋2H2O
答案　B
解析　A项，根据题中的流程，可以得出固体1为CaCO3、CaSO3和过量的Ca(OH)2的混合物，正确；B项，气体1为N2、NO、CO的混合物，通入X，然后再与NaOH溶液反应生成的产物为NaNO2，若X为过量空气，则反应后的产物中没有NaNO2，这与题图流程不符，错误；C项，气体2为N2、CO，因“无污染气体”为N2，故捕获的气体主要是CO，正确；D项，NH与NO能够发生归中反应生成氮气，离子方程式为NH＋NO===N2↑＋2H2O，正确。
例6　气候条件独特，空气质量优良的新疆阿勒泰市，已成为我国第8个国家大气背景监测点。监测点安装的监测设备可日常监测二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等大气污染物。
(1)汽车尾气(含CO、SO2、NO等)是城市空气的污染源之一，治理方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转化器”(用铂、钯合金作催化剂)，它能使一氧化碳跟一氧化氮反应生成可参与大气循环的无毒气体。
①汽车尾气中导致酸雨形成的主要物质是____________________________________________
________________________。
②请写出形成硝酸型酸雨的主要反应的化学方程式：__________________________________
________________________________________________________________________。
③在汽车排气管上加装“催化转化器”，可使CO和NO反应产生可参与大气循环的无毒气体，请写出该反应的化学方程式：________________________________________________。
④下列选项中，控制城市空气污染的合理措施有______(填字母)。
A.充分利用太阳能，减少化石燃料的燃烧
B.使用电动车，减少汽油消耗
C.禁止人们出行
D.带上呼吸面具
(2)实验室里，处理含氮氧化物的尾气一般用NaOH溶液来吸收。
①若用NaOH溶液吸收NO2，可生成2种含氮元素的钠盐，请写出化学方程式：________________________________________________________________________。
②NO2和NO的混合气体也可用NaOH溶液吸收，只生成一种盐，请写出化学方程式：________________________________________________________________________。
答案　(1)①SO2和NO　②2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
③2CO＋2NO2CO2＋N2　④AB
(2)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋H2O＋NaNO2
②NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
解析　(1)③根据题给信息可知，CO与NO反应，生成的可参与大气循环的无毒气体是CO2和N2，所以该反应的化学方程式为2CO＋2NO2CO2＋N2。(2)①NO2与NaOH溶液反应生成的2种含氮的钠盐为NaNO2和NaNO3，化学方程式为2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。②NO2(N元素＋4价)、NO(N元素＋2价)与NaOH溶液反应只生成一种盐，根据氧化还原反应规律，可知该盐为NaNO2(N元素＋3价)，化学方程式为NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。