第五章化工生產中的重要非金屬元素同步微專題1元素及其化合物的性質及應用【專題整合】1．由點到面構建知識框架掌握9種核心物質的性質及應用，如氯氣(Cl2，黃綠色、有刺激性氣味的有毒氣體)；二氧化硫(SO2，無色、有刺激性氣味的有毒氣體)；氨氣(NH3，無色、有刺激性氣味的氣體)；硫酸(H2SO4，高沸點、難揮發的強酸)；硝酸(HNO3，無色、易揮發的強酸)；二氧化硅(熔點高、硬度大、不溶于水的酸性氧化物)；碳酸鈉(Na2CO3)和碳酸氫鈉(NaHCO3)；鋁的化合物；鐵鹽(含Fe3+)和亞鐵鹽(含Fe2+)。2．由“共性”探“個性”(1)常見單質的共性與個性金屬單質共性在金屬活動性順序中，①K～Na能與冷水反應；②Mg與熱水反應；③Al～Pb與一般酸(H＋)反應生成H2；④一般位于前面的金屬能把位于后面的金屬從其鹽溶液中置換出來；⑤K～Al可用電解法冶煉，Zn～Cu可用熱還原法冶煉，Hg～Ag可用熱分解法冶煉

金屬單質個性①Na在常溫下與空氣中的O2反應生成Na2O，加熱或點燃與O2反應生成Na2O2；②K、Ca、Na與鹽溶液反應時，先與H2O反應；③Fe與H2O(g)在高溫下反應生成Fe3O4與H2；④Al既可與酸反應，也可與強堿反應生成H2；⑤Cu、Ag在一定條件下可與濃硫酸或硝酸反應生成SO2或NOx；⑥Fe、Al在室溫下遇濃硫酸、

濃硝酸發生鈍化非金屬單質共性①大部分非金屬單質與O2、H2反應生成氧化物、氫化物；②大部分非金屬單質與金屬可以化合；③部分非金屬單質可以把不活潑的非金屬單質從其鹽溶液中置換出來個性①H2在加熱條件下可以還原一些金屬氧化物(如Fe2O3、CuO)；②Cl2可以與H2O、NaOH等反應；③S可以與NaOH、濃硫酸、濃硝酸反應；④N2與O2反應需要放電或高溫條件且生成NO；⑤Si與NaOH、HF反應；⑥Cl2為黃綠色氣體，Br2為紅棕色液體且易揮發，I2為紫黑色固體且易升華，淀粉遇I2變藍色；⑦Fe在高溫下與H2O(g)反應生成H2(2)常見氧化物的共性與個性①金屬氧化物的共性與個性a．堿性氧化物的共性：與酸反應生成鹽和水；與酸性氧化物反應生成鹽。b．個性化學式Na2ONa2O2Al2O3FeOFe2O3CuO分類堿性氧化物過氧化物兩性氧化物堿性氧化物顏色狀態白色固體淡黃色固體白色固體黑色固體紅棕色粉末黑色固體化學式Na2ONa2O2Al2O3FeOFe2O3CuO與水反應生成NaOH生成NaOH和O2不溶于水，也不與水反應與酸反應生成鈉鹽和水生成鈉鹽、水和O2生成鋁鹽和水生成亞鐵鹽和水生成鐵鹽和水生成銅鹽和水化學式Na2ONa2O2Al2O3FeOFe2O3CuO氧化性除Na2O2外，氧化性很弱，通常不能用還原劑還原可用C、CO、Al、H2還原生成單質鐵、銅其他反應與CO2反應生成Na2CO3與CO2反應生成O2、Na2CO3與強堿反應生成四羥基合鋁酸鹽與氧化性酸反應生成鐵鹽——②非金屬氧化物的共性與個性a．酸性氧化物的共性溶于水可生成含氧酸；與堿反應生成鹽和水；與堿性氧化物反應生成鹽。b．個性SO2SO2的漂白性：使品紅溶液褪色，但加熱又可恢復紅色SO2的還原性：使溴水、氯水、碘水、酸性KMnO4溶液褪色SO2的氧化性：通入H2S溶液中有淡黃色沉淀S生成NO2與H2O反應生成HNO3和NO，不是酸性氧化物NO2為紅棕色氣體，與N2O4存在轉化：與NaOH反應生成NaNO3和NaNO2，可用堿液吸收NO無色、不溶于水的氣體遇O2變紅棕色，生成NO2CO還原性、可燃性氣體，可還原一些金屬氧化物CO與血紅蛋白結合使人體中毒SiO2不溶于水的酸性氧化物與C在高溫下反應可制粗硅與氫氟酸反應生成SiF4氣體，可用氫氟酸刻蝕玻璃P2O5H3PO4的酸酐，易吸水，可作干燥劑，但不能干燥NH3(3)常見酸的共性與個性a．共性共性實質酸在溶液中電離出的陽離子全部為H＋共性體現與指示劑作用：紫色石蕊溶液遇酸變紅色與金屬發生置換反應：金屬＋酸→鹽＋氫氣與金屬氧化物反應：金屬氧化物＋酸→鹽＋水與堿發生中和反應：酸＋堿→鹽＋水與鹽發生復分解反應：酸＋鹽→新酸＋新鹽b．個性化學式H2SiO3HNO3H2SO3HClOH2SO4物理性質白色固體、難溶于水無色液體、易溶于水無色液體、易溶于水可溶于水易溶于水酸性弱酸強酸弱酸弱酸強酸化學式H2SiO3HNO3H2SO3HClOH2SO4穩定性加熱分解，生成SiO2、H2O見光易分解，生成NO2、O2、H2O加熱分解，生成SO2、H2O見光易分解，生成HCl、O2穩定氧化性、還原性—強氧化性強還原性、弱氧化性強氧化性濃硫酸有強氧化性注意：濃硝酸、稀硝酸均有強氧化性，與金屬反應均不能生成H2；濃硫酸有強氧化性，與金屬反應生成SO2,稀硫酸與金屬反應可生成H2；相同條件下，酸性：HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO。(4)常見堿的共性與個性共性實質堿在溶液中電離出的陰離子全部為OH－共性體現與指示劑作用：紫色石蕊溶液遇可溶性堿變藍色，無色酚酞溶液遇可溶性堿變紅色與多數非金屬氧化物反應：非金屬氧化物＋堿→鹽＋H2O與酸發生中和反應：酸＋堿→鹽＋H2O與某些鹽反應：堿＋鹽→新堿＋新鹽個性體現可溶性堿有KOH、NaOH、Ba(OH)2等；微溶性堿有Ca(OH)2；難溶性堿有Cu(OH)2、Mg(OH)2、Fe(OH)3、Fe(OH)2、Al(OH)3等NaOH為易潮解且具有強烈的腐蝕性的白色固體，俗名為火堿、燒堿、苛性鈉，故用天平稱量其質量時應放在玻璃器皿中NH3·H2O名稱為一水合氨，屬于弱堿

Al(OH)3為兩性氫氧化物，既可以與強酸反應也可以與強堿反應Fe(OH)2為白色沉淀，在溶液中迅速變為灰綠色，最后變為紅褐色沉淀，其原因是生成的Fe(OH)2易被溶解在溶液中的氧氣氧化成紅褐色的Fe(OH)3沉淀(5)常見鹽的共性與個性a．共性鹽有四條通性：與鹽反應生成兩種新鹽；與堿反應生成新鹽與新堿；與酸反應生成新鹽與新酸；與較活潑金屬可發生置換反應。b．個性NaHCO3受熱易分解生成Na2CO3、CO2和H2O與堿反應生成正鹽Na2CO3和H2O根據化合價變化理解鹽的某些個性硫化物：S2－為硫元素的最低價態，只表現還原性，可被氧化劑氧化為S【典型例題】例1

(2024·安徽合肥第一中學期中聯考)下列有關物質的性質和應用均正確且具有因果關系的是

(

)選項物質性質物質用途ASO2有還原性用SO2漂白有色編織品BHF溶液有酸性用HF溶液刻蝕玻璃CSiO2具有導電性用SiO2制作光導纖維D液態NH3汽化時大量吸熱用液態NH3作制冷劑【答案】D例2

(2024·江西景德鎮樂平中學期中)下列關于C、N、Si、S等元素及其化合物的說法正確的是

(

)A．四種元素的所有氧化物都是酸性氧化物B．它們的最高價氧化物都能與強堿反應生成含氧酸鹽C．它們的單質都是非金屬單質，都不能導電D．濃硫酸可用于干燥H2

、H2S等氣體，但不能用于干燥氨氣【答案】B

【解析】四種元素的氧化物中的CO、N2O、NO、NO2都不是酸性氧化物，A錯誤；四種元素的最高價氧化物分別為CO2、N2O5、SiO2和SO3，都是酸性氧化物，都能與強堿反應生成對應的含氧酸鹽，B正確；它們的單質都是非金屬單質，但碳的單質如石墨能導電，C錯誤；濃硫酸有強氧化性，能與H2S發生氧化還原反應，不能用濃硫酸干燥硫化氫，D錯誤?！緦ｎ}訓練】1．(2023·廣東汕頭聯考改編)化學與生活密切相關。下列有關物質用途錯誤的是

(

)A．二氧化硫作食品防腐劑B．二氧化硅用于制造硅太陽能電池板C．BaSO4難溶于水和酸，可用作鋇餐藥劑D．NH3具有還原性和堿性，可用來檢驗氯氣管道的泄漏【答案】B2．用下面的方案進行某些離子的檢驗，其中方案設計最嚴密的是

(

)【答案】B3．(2023·長春外國語學校期中)下列關于硅及其化合物的說法中，不正確的是 (

)A．自然界中的硅元素全部是以化合態形式存在的

C．不能用二氧化硅跟水直接反應制取硅酸D．Na2SiO3可用作黏合劑、木材防火劑的原料，實驗室保存Na2SiO3溶液應用橡膠塞【答案】B4．(2023·甘肅永昌一中期中)X、A、B、C、D幾種物質的轉化關系如圖所示，其中反應條件及部分產物已略去，已知X為一種常見酸的濃溶液，能使蔗糖變黑。下列說法正確的是(

)A．X使蔗糖變黑的整個過程，只體現了X的脫水性B．若A為鎂，則A在常溫下遇到X會發生鈍化C．若A為碳，則加熱條件下與X反應只體現了X的強氧化性D．在加熱、催化劑條件下，6.4gB與足量的O2充分反應生成8.0gD【答案】C

【解析】X是一種常見酸的濃溶液，能使蔗糖變黑，則X為濃硫酸，D與H2O反應生成硫酸，則D為SO3，B與O2反應生成SO3，B為SO2。濃硫酸使蔗糖變黑的整個過程中，還有SO2、CO2生成，既體現了濃硫酸的脫水性，也體現了濃硫酸的強氧化性，A錯誤；若A為鎂，鎂在常溫下遇到濃硫酸不會發生鈍化，B錯誤；若A為碳，加熱條件下C與濃硫酸反應生成CO2、SO2和H2O，濃硫酸只表現出強氧化性，C正確；加熱、催化劑條件下，SO2與O2生成SO3的反應為可逆反應，6.4gSO2為0.1mol，則生成的SO3的物質的量小于0.1mol，即不可能生成8.0gSO3，D錯誤。5．某課外活動小組的同學，在實驗室做鋅與濃硫酸反應的實驗中，甲同學認為產生的氣體是二氧化硫，而乙同學認為除二氧化硫氣體外，還可能產生氫氣。為了驗證甲、乙兩位同學的判斷是否正確，丙同學設計了如下圖所示實驗裝置(鋅與濃硫酸共熱時產生的氣體為X，且該裝置略去)，試回答下列問題：(1)上述反應中生成二氧化硫的化學方程式為______________。(2)乙同學認為還可能產生氫氣的理由是___________________。(3)丙同學在安裝好裝置后，必須首先進行的一步操作是__________________________。(4)A中加入的試劑可能是____________，作用是____________；B中加入的試劑可能是__________，作用是__________________；E中加入的試劑可能是________________，作用是______________。(5)可以證明氣體X中含有氫氣的實驗現象是C中：_____________，D中：______________。如果去掉裝置B，________(填“能”或“不能”)根據D中的現象判斷氣體X中有氫氣，原因是______________。(2)濃硫酸濃度逐漸變小，Zn與稀硫酸反應可產生H2(3)檢查裝置的氣密性(4)品紅溶液檢驗SO2濃硫酸吸收水蒸氣堿石灰防止空氣中的水蒸氣進入D中(5)黑色固體變成紅色白色粉末變成藍色不能混合氣體中含H2O，會干擾H2的檢驗【解析】本題對Zn與濃硫酸反應的產物進行推測，而后設計裝置進行驗證。設計時既要驗證有無SO2生成，又要驗證有無H2生成。驗證SO2可用品紅溶液，驗證H2可利用它的還原性，在加熱條件下讓氣體通過CuO，再通過無水硫酸銅，同時必須注意驗證H2時，應考慮空氣中的水蒸氣和從洗氣裝置中帶出的水蒸氣對氫氣檢驗的干擾。6．(2024·江西景德鎮樂平中學期中)已知有如圖所示轉化關系(反應條件略)。已知：①X、Y、Z、W均為氧化物，M為單質。常溫下，X是紅棕色氣體；Y能使澄清石灰水變渾濁但不能使品紅溶液褪色；②相對分子質量：甲＜乙；③將甲的濃溶液露置在空氣中一段時間，質量減小濃度降低；將乙的濃溶液露置在空氣中一段時間，質量增加濃度降低。請完成下列空白：(1)Z是____________(填分子式)。(2)將甲的濃溶液露置在空氣中一段時間，質量減小濃度降低，說明甲有________性，甲的濃溶液盛放在棕色試劑瓶中，其原因是____________________________(用化學方程式表示)。(3)在X與Z的反應中，被氧化的X與被還原的X的物質的量之比是________。(4)W可用于工業制溴過程中吸收潮濕空氣中的Br2。寫出該反應的化學方程式：____________________________。(5)欲除去Y中混有的W，下列試劑可供選用的是__________(填字母)。A．品紅溶液 B．酸性高錳酸鉀