第五章化工生产中的重要非金属元素 复习课件(共55张PPT)2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

(共55张PPT)
第五章 化工生产中的重要非金属元素
复 习
试管内壁上有硫附着时可用CS2试剂洗涤
俗称 色、态 溶解性
水 酒精 CS2
一、硫
1. 物理性质
黄色或淡黄色晶体　
难溶　
硫黄
微溶　
易溶　
2. 化学性质
(1)与金属反应（低价金属硫化物）
(黑色)
(黑色)
Hg +S = HgS (黑色) 用于除去洒落的汞
(2)与非金属单质反应
S+H2 H2S
空气中燃烧
淡蓝色火焰
氧气中燃烧
蓝紫色火焰
单质硫燃烧时，产物只能是SO2，无论O2的量是否
充足，均不会生成SO3。
二、 SO2 的性质
1、物理性质：无色，有刺激性气味、有毒，密度＞空气，通常情况下，水：SO2=1：40溶于水
2.用途：①制硫酸 ②漂白纸浆、毛、丝等
③杀菌消毒、食品添加剂（漂白、防腐、抗氧化）
原理：SO2+H2O H2SO3
可逆反应特点：同一反应、同一条件、同时进行 “三同”
3.化学性质
(1)还原性：与氧化性物质反应
如O2 、X2(X=Cl /Br /I) 、酸性高锰酸钾、Fe3+、 Na2O2等
与高锰酸钾： 5SO2 + 2MnO4- + 2H2O = 2Mn2+ + 4H++5SO42-
与卤素：
与O2:
可逆反应
(2)氧化性:只有与S2-反应才体现SO2的氧化性
如：H2S、Na2S
现象：产生黄色沉淀
例 ：如何检验某混合气体中含有SO2和CO2？
SO2、CO2
澄清
石灰水
品红溶液
KMnO4
溶液
品红溶液
NaOH溶液
褪色 褪色 不褪色
先浑浊
后澄清
该原理可用于实验室制SO2
Cu＋2H2SO4(浓) === CuSO4＋SO2↑＋2H2O H2SO4作用
不浓不热不反应
实验现象：品红溶液褪色，紫色石蕊溶液逐渐变红；浸NaOH的棉团的作用吸收多余的SO2，防止污染空气。
处理尾气发生的化学方程式SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O

（一）浓硫酸与Cu反应实验
1、螺旋状可抽动铜丝的优点（两点）：①控制反应的发生与停止；②增大反应的接触面积
2.实验结束后若想观察到蓝色溶液，应将反应剩余物质加入到水中（原理类似浓硫酸的稀释操作）
3.下列药品能证明反应后烧瓶中确有余酸的是 .
a.铁粉 b.BaCl2溶液 c.银粉 d.NaHCO3溶液
4.若检验出反应后有余酸，但仍有Cu未溶解，解释原因随着反应进行，浓硫酸浓度减小，不能与Cu反应。
5.足量Zn与浓硫酸反应，酸是否有剩余？没有 ，整个过程生成的气体有SO2、H2 。
a、d
两点符合绿色化学的设计：
1.螺旋状可抽动铜丝、2.NaOH棉团吸收尾气
（二）浓硫酸与蔗糖（C12H22O11）反应实验
1.现象：蔗糖逐渐变黑→脱水性
体积膨胀，产生刺激性气味气体→强氧化性
2.C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2↑+2H2O
不浓不热不反应，H2SO4作用
要事先往蔗糖里滴加少量水的原因：浓硫酸吸水放出大量的热，为C与浓硫酸的反应提供热量。
黑面包实验体现浓H2SO4性质:脱水性、强氧化性
（二）浓硫酸与蔗糖（C12H22O11）反应实验
产物验证：H2O SO2 CO2
请思考可以替代酸性高锰酸钾的是？ ①新制氯水②溴水③FeCl3溶液③NaHCO3溶液
判断下列过程浓硫酸体现的性质：
①强酸性 ②强氧化性 ③吸水性 ④脱水性 ⑤难挥发性
(1)往胆矾(CuSO4·5H2O)中加浓硫酸后变白 ③ ；
(2)敞口放置浓硫酸浓度变小 ③ ；
(3)用浓硫酸在纸上书写的字迹变黑 ④ ；
(4)用铁制或铝制槽车运输浓硫酸 ② ；
(5)可用浓硫酸干燥O2、N2、Cl2等气体 ③ ；
(6)浓硫酸与NaCl固体反应制备HCl ⑤ ；
(7)将浓硫酸滴在紫色石蕊试纸上现象是 先变红后变黑 ，体现浓硫酸的 ①④ 性；
SO3+H2O====H2SO4
净化目的：防止催化剂中毒
不能用水淋洗防止形成酸雾
发烟硫酸：98%浓H2SO4吸收了SO3
工业上SO2尾气处理：氨水 (NH4)2SO3 → (NH4)2SO4
氧化
硫黄
一、工业制硫酸
二、不同价态含硫物质的转化
通过氧化还原反应实现不同价态的转化：氧化剂/还原剂
实验一：粗盐提纯
用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子
(杂质：不溶的泥沙和Ca2+、Mg2+、SO42-)
1.除杂原则：除杂试剂要过量，过量试剂要除去
除杂不引杂。过量的原因：使杂质离子沉淀完全
2.步骤：
①溶解：
5.0g
左物右码
玻璃棒作用：搅拌，加速溶解
水不易过量
2.步骤：
①先加入过量的BaCl2溶液，使SO42-沉淀完全；②再加入过量的NaOH溶液，使Mg2+沉淀完全；③再加入过量的Na2CO3溶液，使Ca2+和Ba2+沉淀完全；
【注意】1.分析每步试剂时，写全反应方程式。
加入Na2CO3溶液方程式：
2.加入试剂的顺序为：三种在Na2CO3在BaCl2溶液之后
BaCl2溶液 、 Na2CO3溶液
3.检验沉淀完全的操作：取上层清液，再加沉淀剂，……
检验SO42-是否沉淀完全：取上层清液，再加BaCl2溶液，若无沉淀生成，则证明已沉淀完全；反之，则未沉淀完全
试剂过量，也不要太多
2.步骤：
④过滤；⑤向滤液中加入盐酸，用玻璃棒搅拌，直到没有气泡冒出，并用pH试纸 检测，使滤液呈中性或微酸性。
1.最后过滤一次即可，除去生成的沉淀和不溶性杂质
2.过滤时玻璃棒的作用引流，一贴二低三靠
3.最后加入盐酸的目的是什么？
除去过量的NaOH溶液、Na2CO3溶液
离子方程式写两个，盐酸过量怎么除？
4.过滤和加入盐酸这两步能否颠倒？ 否，原因是
沉淀会再次溶解
5.盐酸能否换成硫酸：不能，引杂
最少一次
2.步骤：
最后，将滤液倒入蒸发皿中，用酒精灯加热，同时用玻璃棒不断搅拌，当蒸发皿中出现较多固体时，停止加热，利用蒸发皿的余热使滤液蒸干.【蒸发结晶的规范操作】
玻璃棒作用：
蒸发结晶的仪器：
区分蒸发皿、坩埚
实验二：SO42-检验
1.SO42-检验：取少量溶液于试管中，先加HCl，无明显现象，再加BaCl2，若生成白色沉淀，则证明有SO42-。（唯一试剂，唯一顺序）必考
①加入稀盐酸排除Ag+ SO32- CO32-离子的干扰
②若加入盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀，可能含有 Ag+ 离子
若先加BaCl2，再加HCl沉淀不溶解，则可能存在的离子有Ag+。
③加入试剂错误：若用HNO3酸化，则不能排除的离子有Ag+ SO32-
2.变式考察：检验Na2SO3是否变质？
取少量试剂于试管中，先加过量的盐酸，再加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，说明Na2SO3变质
1.氮及其化合物
一、N2的性质
1.物理性质：难溶于水，M=28g/mol；只能用排水法收集
用途：保护气、冷冻剂、麻醉剂、合成氨、制硝酸；
2.化学性质：
二、氮的固定：游离态的氮转变为氮的化合物。
1)自然固氮：①生物固氮：植物根瘤菌固氮②雷电作用
雷雨发庄稼：N2+O2 =======2 NO 2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O==2HNO3+2NO
2)人工固氮：工业合成氨
不能做Mg的保护气
自然固氮，区分条件
工业合成氨，条件
三、NO的性质
1.物理性质：无色、无味的有毒气体，不溶于水，
只能用排水法收集
2.化学性质： 2NO + O2 == 2NO2 可用于检验NO
NO是不成盐氧化物，不是酸性氧化物
四、NO2的性质：
1.物理性质：红棕色、刺激性气味、有毒，密度比空气大，易溶于水，向上排空气法收集。
不是酸性氧化物
2.化学性质—自然界无纯净的NO2 2NO2 N2O4
①与水： 3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO 工业制硝酸
氧化剂：还原剂=1：2应用：除去NO中的NO2
四、NO2的性质：
③与碱：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO：NO2混合1：1时恰好反应
NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2O
NO、NO2满足＜1:1比例时，可被NaOH完全吸收。如果没有被完全吸收可以通入O2。
实验5-5 在一支50ml的注射器里充入20mlNO，然后吸入5ml水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察无明显现象。打开弹簧夹，快速吸入10ml空气后夹上弹簧夹，观察气体由无色变为红棕色。振荡注射器，再观察气体由红棕色变为无色，注射器塞子向左移动
化学反应：2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
要将NO充分转化可以采取措施：反复通入O2
工业生产硝酸的启示：向其中加入一定量的O2可提高二氧化氮的利用率，增大硝酸的产率
4NO2+O2+2H2O = 4HNO3
4NO+3O2+2H2O = 4HNO3
①当混合气体NO2 O2满足4:1时，液体全部充满试管。
②当混合气体NO O2满足4:3时，液体全部充满试管。
1.氮及其化合物
一、NH3的性质
1.物理性质：无色、有刺激性气味、极易溶于水（ 1:700 ）氨易液化，液化时放热。液氨汽化时吸收大量的热，使周围温度急剧降低。因此，液氨可用作制冷剂。
2.化学性质：
(1)与水反应
三分子：NH3、H2O、NH3·H2O 三离子：NH4+、OH-、H+
NH3+H2O
NH3·H2O
注：1、氨水是混合物，氨气、液氨、NH3·H2O是纯净物。
2、氨水不稳定，见光受热易分解需用棕色试剂瓶避光阴凉处保存
3、氨水、氯水久置后均变质，但原理不同！
氨水久置，NH3逸出，浓度减小，碱性减弱；
(非氧化还原)
氯水久置，最终HClO分解为HCl，酸性增强。
(氧化还原)
氨水显碱性的原因
+OH-
2.化学性质：
(2)与酸反应：与挥发性酸有白烟
NH3＋HCl == NH4Cl (白烟）→NH3与HCl互检
NH3＋HNO3 === NH4NO3 (白烟）→NH3与挥发性酸生成盐是固体小颗粒，现象为白烟
2NH3(过量)＋H2SO4 === (NH4)2SO4
NH3(少量)＋H2SO4 === NH4HSO4
(3)还原性 ①与O2:
催化氧化：4NH3+5O2===4NO+6H2O→工业制硝酸的基础
催化剂
4.NH3是高中阶段唯一一个碱性气体
检验NH3的方法：
①湿润的红色石蕊试纸变蓝
②使酚酞试液变红
③湿润的PH试纸变红
④蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近产生白烟
二、喷泉实验 实验5-6
喷泉实验成功的关键：
①气密性要好（否则无喷泉现象）
②气体要充满烧瓶（否则液体喷不满）
③烧瓶要干燥
一、铵盐：铵根离子(NH4+)与酸根离子构成的化合物
1.受热易分解——产物不一定有NH3 如：NH4NO3
NH4HCO3 == H2O +CO2 ↑ +NH3↑
△
NH4Cl == NH3↑+HCl ↑ 试管底部分解，试管口重新化合
△
2.与碱反应：加热→NH3，不加热→NH3·H2O
NH4Cl +NaOH===NaCl+NH3↑+ H2O
(NH4)2CO3 +2NaOH===Na2CO3+2NH3↑+ 2H2O
铵盐与强碱离子方程式：NH4++OH==NH3↑+H2O
3.NH4+检验的规范叙述：（取加若则）
取待测液少许于试管中，向其中加入NaOH溶液并加热，
若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则含有NH4+
4.实验方法证明某种无色晶体是(NH4)2SO4
阴阳离子均检验，先加水溶解，再分别检验NH4+、SO42-
△
△
二、实验室制氨气
1.原理：试剂：NH4Cl、Ca(OH)2
2NH4Cl+Ca(OH)2===CaCl2+2H2O+2NH3↑
是复分解反应，但不是离子反应，固体反应
注意事项：
①仪器：固固加热型，酒精灯(加热) 试管口略向下倾斜
②收集方法：向下排空气，导管伸入试管底部
③干棉花的作用：减小对流，提高氨气的收集速度和纯度
若为湿棉花：还有吸收尾气的作用
棉花还可以沾稀硫酸
△
试剂选择
①不用NH4NO3原因：加热过程中NH4NO3分解易爆炸
②不能直接加热NH4Cl固体制NH3
③若改用直接加热NH4HCO3、(NH4)2CO3固体制NH3
应在收集装置前加碱石灰除CO2
2.除杂、干燥(碱石灰)
×
CaCl2+8NH3==CaCl2 8NH3
干燥NH3应选： ①浓H2SO4 ②P2O5 ③碱石灰 ④无水CaCl2
3.收集:向下排空气法
4.验满:试纸必须湿润/瓶口验满
①用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝
②湿润的无色酚酞试纸靠近试管口，试纸变红
③湿润的pH试纸靠近试管口，试纸变蓝
④蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口 产生白烟
⑤遇氯气靠近试管口，产生白烟
5.尾气处理:(用水或稀酸吸收氨气→防倒吸)
a b d e
三、实验室快速制取NH3的方法
方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置
加热浓氨水 NH3·H2O==NH3↑＋H2O
浓氨水＋固体NaOH ①NaOH溶于水放热，促使NH3·H2O分解，②OH－浓度的增大也有利于NH3的逸出
浓氨水＋固体CaO ①CaO与水反应消耗水，使溶剂(水)减少②反应放热，促进NH3逸出； ③生成OH－，OH－浓度的增大也有利于NH3的逸出
NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH-
1.氮及其化合物
一、硝酸的化学性质
1.不稳定性：
保存在棕色细口瓶（玻璃塞）中，并放置在阴凉处
【思考】浓硝酸呈黄色的原因:生成的NO2溶解在硝酸中
如何消除黄色？通入O2
2.酸性
(1)指示剂：
①稀硝酸使紫色石蕊试液变红
②浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色（酸性、氧化性）
(2)与部分盐反应（如Na2CO3）CO32-+2H+=CO2+H2O
(3)与碱、NH3反应:NH3+HNO3=NH4NO3
现象：产生白烟
3.强氧化性:体现在+5价的N上，浓度越大，氧化性越强
浓HNO3还原产物为NO2，稀HNO3还原产物为NO
(1)与金属Cu反应-装置
主要反应现象（海陆空） 反应原理化学方程式
浓硝酸与铜 常温下反应剧烈，溶液变为绿色 ，铜丝逐渐变细，试管上方出现红棕色气体 溶液绿色是因为溶解了红棕色的NO2，加水可变为蓝色
稀硝酸与铜 常温下反应比较温和，溶液变为蓝色，铜丝逐渐变细，试管上方出现无色气体
硝酸在反应中体现：酸性和氧化性
Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO+4H2O
3Cu+8H++2NO3=
3Cu2++2NO↑+4H2O
Cu＋4H++2NO3-＝Cu2+＋2NO2↑＋2H2O
二、工业制硝酸(3个反应) 基础是氨的催化氧化
①4NH3+5O2 4NO+6H2O （氨的催化氧化）
②2NO+O2=2NO2
③3NO2+H2O=NO+2HNO3
实际生产中可以通入过量空气（或氧气）使NO完全转化为硝酸
酸雨的来源：SO2、NO、NO2
空气中SO2来源：
①煤、石油的燃烧 ②金属矿物冶炼；
氮氧化物来源：①汽车尾气(汽车内燃机高温使空气中N2与O2反应)②工业制硝酸废气中的NO、NO2 。
O2+2H2SO3=2H2SO4
SO3+H2O=H2SO4
2SO2+O2 2SO3
催化剂
SO2+H2O　　H2SO3　
途径1
途径2
一、1.酸雨的形成：两种类型
硝酸型：
硝酸型酸雨的形成过程都是氧化还原反应
硫酸型：
硫酸型酸雨在空气中久置pH降低原因:H2SO3转化为H2SO4
N2+O2=高温=2NO 2NO＋O2 == 2NO2
3NO2＋H2O == 2HNO3＋NO

2、酸雨的吸收处理：
1.Si在元素周期表中的位置：第三周期第ⅣA族（不容易得也不容易失去电子），处于金属与非金属的过渡位置，其导电性介于导体和绝缘体之间，是应用最为广泛的半导体材料，Si在自然界存在：主要以硅酸盐和氧化物的形式 （无游离态）
2.SiO2存在于水晶、玛瑙、沙子、石英，光导纤维，饰品
一、硅 用途：与电有关！
应用最广泛的半导体材料，做硅芯片、硅太阳能电池
二、SiO2是酸性氧化物 用途：与光有关！
做建筑材料：沙子；
做饰品水晶、玛瑙；做石英坩埚、玻璃坩埚；
①与HF SiO2 + 4HF =SiF4↑ + 2H2O 用途：刻蚀玻璃
②与NaOH SiO2+2NaOH ==Na2SiO3+ H2O
③与盐：SiO2+Na2CO3 =高温=Na2SiO3+ CO2↑
SiO2+CaCO3 =高温=CaSiO3+ CO2↑
第一步中C是过量的，所以产物为CO，不是CO2 ，C过量，会发生下列反应SiO2 +3C==SiC+2CO↑所以粗硅中所含杂质为SiC、C。H2 、HCl可循环利用
三、硅的制备（从沙滩到用户）
①SiO2 +2C==== Si（粗硅）+2CO↑
②Si（粗硅）+3HCl=== SiHCl3+H2
③SiHCl3+2H2=== Si(纯）+3HCl
1800-2000℃
300℃
1100℃
不可证明非金属性强弱
气态SiHCl3、H2高温发生反应制的固态高纯硅
酸性比较
1、比较盐酸、碳酸、硅酸酸性强弱。
(1)①盐酸②CaCO3③饱和NaHCO3溶液④Na2SiO3溶液
(2)A中产生气泡，酸性：盐酸＞H2CO3
(3) B作用吸收挥发的HCl，防干扰
(4) C中出现白色沉淀，酸性： H2CO3 ＞H2SiO3
2.若比较Cl、C、Si非金属强弱（比较最高价氧化物对应水化物酸性，所以把①换成HClO4）
SiO2不可一步制H2SiO3，用SiO2制备硅酸的两步反应：
① SiO2+2NaOH ==Na2SiO3+ H2O
②2HCl+Na2SiO3 === H2SiO3 ↓ +2NaCl
或CO2+H2O+Na2SiO3 === H2SiO3 ↓ +Na2CO3
CO2+H2O+Na2SiO3 === H2SiO3 ↓ +Na2CO3
①
②
③
④
传统非金属材料
1.有下列物品或设施：
①陶瓷餐具 ②砖瓦 ③混凝土桥墩 ④门窗玻璃 ⑤水晶镜片 ⑥石英钟 ⑦水晶项链 ⑧硅太阳能电池 ⑨光导纤维
⑩计算机芯片
（1）使用了硅单质的是
（2）使用了二氧化硅的是
（3）使用了硅酸盐材料的是
（1）⑧⑩
（2）⑤⑥⑦⑨
（3）①②③④
2.下列过程能一步制得的是
①Na2CO3→Na2SiO3 ②Na2SiO3→Na2CO3 ③SiO2→H2SiO3
①②
SiO2+Na2CO3 =高温=Na2SiO3+ CO2↑
CO2+H2O+Na2SiO3 === H2SiO3 ↓ +Na2CO3