第五章　化工生产中的重要非金属元素 章末综合提升 学案 （含解析）

章末综合提升
知识体系构建
一、硫及其化合物
二、氮及其化合物
三、无机非金属材料
高考真题体验
1.[2024·河北卷]关于实验室安全，下列表述错误的是(　　)
A．BaSO4等钡的化合物均有毒，相关废弃物应进行无害化处理
B．观察烧杯中钠与水反应的实验现象时，不能近距离俯视
C．具有标识的化学品为易燃类物质，应注意防火
D．硝酸具有腐蚀性和挥发性，使用时应注意防护和通风
2．[2024·湖北卷]过量SO2与以下0.1 mol·L-1的溶液反应，下列总反应方程式错误的是(　　)
溶液 现象 化学方程式
A Na2S 产生淡黄色沉淀 3SO2＋2Na2S===3S↓＋2Na2SO3
B FeCl3 溶液由棕黄色变浅绿色 2FeCl3＋SO2＋2H2O===2FeCl2＋H2SO4＋2HCl
C CuCl2 溶液褪色，产生白色沉淀 SO2＋2CuCl2＋2H2O===2CuCl↓＋H2SO4＋2HCl
D Na2CO3(含酚酞) 溶液由红色变无色 2SO2＋Na2CO3＋H2O===CO2＋2NaHSO3
3.[2024·湖南卷]某学生按图示方法进行实验，观察到以下实验现象：
①铜丝表面缓慢放出气泡，锥形瓶内气体呈红棕色；
②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快，气体颜色逐渐变深；
③一段时间后气体颜色逐渐变浅，至几乎无色；
④锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升，最终铜丝与液面脱离接触，反应停止。
下列说法正确的是(　　)
A．开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢，原因是铜丝在稀HNO3中表面钝化
B．锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀HNO3反应生成了NO2
C．红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
D．铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全
4．[2024·河北卷]图示装置不能完成相应气体的发生和收集实验的是(加热、除杂和尾气处理装置任选)(　　)
气体 试剂
A SO2 饱和Na2SO3溶液＋浓硫酸
B Cl2 MnO2＋浓盐酸
C NH3 固体NH4Cl＋熟石灰
D CO2 石灰石＋稀盐酸
5．下列有关物质的工业制备反应错误的是(　　)
A．[2023·辽宁卷，3A]合成氨：N2＋3H22NH3
B.[2023·辽宁卷，3B]制HCl：H2＋Cl22HCl
C．[2023·辽宁卷，3C]制粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑
D．[2024·江苏卷，6C]硝酸工业中NH3的氧化反应：4NH3＋3O22N2＋6H2O
6．[2023·全国乙卷]一些化学试剂久置后易发生化学变化。下列化学方程式可正确解释相应变化的是(　　)
A 硫酸亚铁溶液出现棕黄色沉淀 ＋2Fe(OH)2↓
B 硫化钠溶液出现浑浊颜色变深 Na2S＋2O2===Na2SO4
C 溴水颜色逐渐褪去 4Br2＋4H2O===HBrO4＋7HBr
D 胆矾表面出现白色粉末 CuSO4·5H2O===CuSO4＋5H2O
7.[2023·广东卷]1827年，英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下，兴趣小组利用以下装置，进行如下实验。其中，难以达到预期目的的是(　　)
A．图甲：喷泉实验 B．图乙：干燥NH3
C．图丙：收集NH3 D．图丁：制备NH3
学科素养提升
提升一　压强差原理在化学中的应用
1．喷泉实验原理
喷泉产生的本质原因是烧瓶内外形成压强差，由于烧瓶内气体的压强小于烧瓶外的压强，所以液体会被压入烧瓶内形成喷泉。产生压强差的方法有
①减小烧瓶内气压，如液体将气体吸收或与其反应等；
②增大烧瓶外压强。
2．常见装置图
(1)如图甲(或如图乙)烧瓶内的气体极易溶于水(或易与溶液中的溶质发生化学反应)，从而使烧瓶内气压迅速降低，在大气压作用下，烧杯中的液体迅速向上流动，从而形成喷泉。
(2)如图丙锥形瓶内发生化学反应，产生气体，从而使锥形瓶内压强迅速增大，促使锥形瓶内液体迅速向上流动，形成喷泉。
3.压强差原理应用
装置 应用
通过注射器使气体进入Y，气体混合发生反应产生倒吸
图中B瓶为安全瓶，由于B中导管较短，不会使液体进入A；另外起到对气压缓冲的作用
导管a起到平衡压强的作用，以便使分液漏斗内的液体顺利流下。装置B长颈漏斗起到缓冲作用，装置D可防倒吸
即学即练
1．如图是课外活动小组的同学设计的 4 个喷泉实验方案，下列有关操作不可能引发喷泉的是(　　)
A．挤压装置甲的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹
B．挤压装置乙的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹
C．用鼓气装置从装置丙的a处不断鼓入空气并打开止水夹
D．在装置丁的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
2．如图所示装置甲、乙在加入反应物前，怎样检查其气密性？
3.利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质。实验前a、b、c 活塞均关闭。
(1)若要在烧瓶Ⅰ中产生“红色喷泉”，烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是________________________________________。
(2)若要烧瓶Ⅱ中产生“蓝色喷泉”，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是________________________________。
(3)若关闭b活塞，打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是________________________。
(4)若要在该装置中产生“红蓝双色喷泉”现象，其操作方法是________________________________________。
提升二　常见非金属及其化合物的特殊性质和转
化关系
1．非金属及其化合物的特殊性质
(1)SO2具有漂白性、较强的还原性，可被卤水、酸性KMnO4溶液氧化。
(2)浓硫酸具有三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性。
(3)NH3的水溶液呈碱性。
(4)稀硝酸、浓硝酸都具有强氧化性，与金属反应均不生成H2。
(5)SiO2与氢氟酸、氢氧化钠溶液均能反应，但其不是两性氧化物。
2．非金属及其化合物的特征转化
A酸或碱，符合此条件的常见A物质有
NH3、H2S、S、CH4、C、Na等，
如NH3HNO3；
H2S(S)H2SO4；
CH4(C)H2CO3；
NaNaOH。
即学即练
1．元素及其化合物的知识在社会生产、生活、环境中都有很大的应用。A、B、C、D、E均为中学化学常见的纯净物，A是单质。它们之间有如下的反应关系：
(1)若B是一种碱性气体，D是一种红棕色气体，据此回答下列问题：
①C、D两种化合物能引起的环境问题是________(填字母)。
A．光化学烟雾 B．能源短缺
C．酸雨 D．温室效应
②C是大气污染物之一。目前，有一种治理方法是在400 ℃左右、有催化剂存在的情况下，用B把C还原为A和水，则该反应的化学方程式是________________________________。每有10 mol A生成，转移电子的物质的量为________。
③实验室制取B的化学方程式是________________________________。
(2)若B是一种臭鸡蛋气味的气体，A是一种淡黄色的固体单质，E是工业生产中一种重要的化合物，据此回答下列问题：
①B和C可以发生反应生成A，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
②金属铜投入E的稀溶液中不发生反应，但再加入H2O2溶液后铜开始溶解，溶液逐渐变为蓝色，写出该反应的离子方程式：________________________。
2．如图是由常见元素组成的一些单质及其化合物之间的转化关系图。常温常压下，B、E、F、H、I均为气体，F无色无味且能使澄清石灰水变浑浊；B、E、I均有刺激性气味，E能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，B、E在空气中相遇会产生白烟，I为红棕色。A是一种常见的肥料。C、G、K的焰色试验呈黄色(反应中生成的部分物质已略去)。
请回答下列问题：
(1)物质D的化学式为________。
(2)写出反应③的化学方程式：________________________________。
(3)写出反应④的离子方程式：________________________________。
3．已知A、B、D、H是中学化学中常见的单质，J为蓝色溶液，转化关系如图(部分生成物及反应条件已略去)：
(1)若A、B均为气体时，当用玻璃棒分别蘸取C、G的浓溶液并使它们靠近时，有白烟生成，则：①请写出下列物质的化学式D________，E________。
②请写出反应Ⅱ的化学方程式：________________________________。
(2)若A为气体，B为固体时，已知C在D中完全燃烧可生成E和水。E是一种常见的空气污染物，且将C与E混合可生成淡黄色固体B。写出C与E反应的化学方程式：______________________；简述检验气体E的方法：________________________________________________________________。
章末综合提升
高考真题体验
1．解析：BaSO4性质稳定，不溶于水和酸，可用作“钡餐”说明对人体无害，无毒性，A错误；钠与水反应剧烈且放热，观察烧杯中钠与水反应的实验现象时，不能近距离俯视，B正确；为易燃类物质的标识，使用该类化学品时应注意防火，以免发生火灾，C正确；硝酸具有腐蚀性和挥发性，使用时应注意防护和通风，D正确。
答案：A
2．解析：过量 SO2与0.1 mol·L－1的Na2S溶液反应，产生的淡黄色沉淀是S，还生成NaHSO3，SO2过量不能生成Na2SO3，因此，总反应的化学方程式为5SO2＋2Na2S＋2H2O===3S↓＋4NaHSO3，A错误；过量 SO2与0.1 mol·L－1的FeCl3溶液反应，生成FeCl2、H2SO4、HCl，总反应的化学方程式为2FeCl3＋SO2＋2H2O===2FeCl2＋H2SO4＋2HCl，B正确；过量 SO2与0.1 mol·L－1的CuCl2溶液反应，生成的白色沉淀是CuCl，总反应的化学方程式为SO2＋2CuCl2＋2H2O===2CuCl↓＋H2SO4＋2HCl，C正确；Na2CO3水解使溶液显碱性，其水溶液能使酚酞变红；过量 SO2与0.1 mol·L－1的Na2CO3溶液反应，生成CO2、NaHSO3，NaHSO3溶液显酸性，因此，溶液由红色变无色，总反应的化学方程式为2SO2＋Na2CO3＋H2O===CO2＋2NaHSO3，D正确。
答案：A
3．解析：金属铜与稀硝酸不会产生钝化。开始反应速率较慢，可能的原因是铜表面有氧化铜，故A项说法错误；由于装置内有空气，铜和稀HNO3反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2，产生的NO2浓度逐渐增加，气体颜色逐渐变深，故B项说法错误；装置内氧气逐渐被消耗，生成的NO2量逐渐达到最大值，同时装置内的NO2能与溶液中的H2O反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，气体颜色变浅，故C项说法正确；由于该装置为密闭体系，生成的NO无法排出，逐渐将锥形瓶内液体压入长颈漏斗，铜丝与液面脱离接触，反应停止，故D项说法错误。
答案：C
4．解析：饱和Na2SO3溶液和浓硫酸反应可以制SO2，使用固液不加热制气装置，SO2密度比空气大，用向上排空气法收集，可以完成相应气体的发生和收集实验，A不符合题意；MnO2和浓盐酸加热反应可以制Cl2，使用固液加热制气装置，Cl2密度比空气大，用向上排空气法收集，可以完成相应气体的发生和收集实验，B不符合题意；固体NH4Cl与熟石灰加热可以制NH3，需要使用固－固加热制气装置，图中装置不合理，不能完成相应气体的发生和收集实验，C符合题意；石灰石(主要成分为CaCO3)和稀盐酸反应可以制CO2，使用固液不加热制气装置，CO2密度比空气大，用向上排空气法收集，可以完成相应气体的发生和收集实验，D不符合题意。
答案：C
5．解析：工业合成氨是利用氮气和氢气在催化剂的条件下反应生成的，反应方程式为N2＋3H22NH3，A正确；工业制氯化氢是利用氢气和氯气反应生成的，反应方程式为H2＋Cl22HCl，B正确；工业制粗硅是将SiO2与C在高温下反应生成粗硅，反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，C正确；硝酸工业中NH3发生催化氧化生成NO，NO进一步反应得到NO2后再与水反应制得硝酸，该氧化反应：4NH3＋5O24NO＋6H2O，D错误。
答案：D
6．解析：溶液呈棕黄色是因为有Fe3＋，有浑浊是产生了，因为硫酸亚铁久置后易被氧气氧化，化学方程式为＋4Fe(OH)3↓，A错误；硫化钠在空气中易被氧气氧化为淡黄色固体硫单质，使颜色加深，化学方程式为2Na2S＋O2＋2H2O===4NaOH＋2S↓，B错误；溴水中存在平衡Br2＋H2O HBrO＋HBr，HBrO见光易分解，促使该平衡正向移动，从而使溴水褪色，C错误；胆矾为CuSO4·5H2O，颜色为蓝色，如果表面失去结晶水，则变为白色的CuSO4，化学方程式为·5H2O===CuSO4＋5H2O，方程式正确，D正确。
答案：D
7．解析：NH3极易溶于水，溶于水后圆底烧瓶内压强减小，从而产生喷泉，故A可以达到预期；P2O5为酸性氧化物，NH3具有碱性，两者可以发生反应，故不可以用P2O5干燥NH3，故B不可以达到预期；NH3的密度比空气小，可采用向下排空气法收集，故C可以达到预期；CaO与浓氨水混合后与水反应并放出大量的热，促使NH3挥发，可用此装置制备NH3，故D可以达到预期。
答案：B
学科素养提升
提升一
即学即练
1．解析：H2难溶于NaOH溶液，不能使烧瓶内外形成较大压强差，故不能引发喷泉。
答案：B
2．答案：对装置甲，将导管的出口浸入水槽的水中，手握住试管，有气泡从导管口逸出，放开手后，有少量水进入导管形成一段水柱，且水柱保持一段时间不变，说明装置不漏气；对装置乙，塞紧橡皮塞，夹紧弹簧夹后，从长颈漏斗注入一定量的水，使长颈漏斗内的水面高于试管内的水面，停止加水后，长颈漏斗中与试管中液面差保持不变，说明装置不漏气。
3．答案：(1)打开a、b活塞，再用热毛巾捂热烧瓶Ⅰ
(2)先打开b、c活塞，再挤压胶头滴管
(3)烧瓶Ⅱ中导管口处产生白烟
(4)先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，片刻后，再打开b活塞
提升二
即学即练
1．解析：(1)根据物质的特殊性质，NH3是高中阶段唯一一种碱性气体，NO2是红棕色气体，可知B为NH3，D为NO2，A为单质，则A为N2，N2和NH3均能生成C，可推出C为NO，步骤⑤为NO2与水反应生成HNO3的过程，则E为HNO3，据此分析作答。(2)根据提示条件，若B是一种臭鸡蛋气味的气体，则B为H2S；A是一种淡黄色的固体单质，则A为S；S和H2S经过氧化得到物质C，则C为SO2，SO2继续氧化为SO3，则D为SO3，E是工业生产中一种重要的化合物，则E为H2SO4，据此分析作答。②金属铜不活泼，不能与稀硫酸反应，H2O2具有氧化性，则加入H2O2溶液后铜被氧化为铜离子，其发生的离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
答案：(1)①AC
②4NH3＋6NO5N2＋6H2O　24 mol
③2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
(2)①2H2S＋SO2===3S＋2H2O
②Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
2．解析：E能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，应为NH3；I为红棕色气体，应为NO2，则H为NO，J为HNO3；F是无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体，则F为CO2；C、G、K的焰色试验呈黄色，则都含有Na元素，由反应③可知G为Na2CO3，K为NaHCO3，C应为NaOH；A是一种常见的肥料，应为NH4HCO3；B、E在空气中相遇会产生白烟，B应为HCl，则D为NH4Cl。(1)由以上分析可知D为NH4Cl。(2)反应③为Na2CO3与CO2、H2O反应生成NaHCO3，反应的化学方程式为Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3。(3)反应④为Cu和稀HNO3的反应，反应的离子方程式为===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
答案：(1)NH4Cl
(2)Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3
===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
3．解析：A、B、D、H是中学化学中常见的单质，J为蓝色溶液，则J含有Cu2＋离子。(1)若A、B均为气体时，当用玻璃棒分别蘸取C、G的浓溶液并使它们靠近时，有白烟生成，HCl或HNO3与NH3的反应符合，由于C连续与单质D反应后又与水反应生成G，则C为NH3，D为O2，E为NO，F为NO2，G为HNO3，A、B分别为H2、N2，故H为Cu，J为，硝酸与铜反应生成硝酸铜和NO。①D的化学式为O2，E的化学式为NO；②反应Ⅱ的化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O。(2)若A为气体，B为固体，二者生成C为化合物，而C在D中完全燃烧可生成E和水，可知D为O2，A为H2，E是一种常见的空气污染物，且将C与E混合可生成淡黄色固体B，则B为S，C为H2S，E为SO2，故F为SO3，G为H2SO4，所以H为Cu，J为CuSO4，浓硫酸与铜反应生成硫酸铜和SO2，C与E反应的化学方程式：2H2S＋SO2===3S＋2H2O；简述检验气体E的方法，将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热后恢复红色，证明E是SO2。
答案：(1)①O2　NO
②4NH3＋5O24NO＋6H2O
(2)2H2S＋SO2===3S＋2H2O　将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热后恢复红色，证明E是SO2