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文档介绍
2019届一轮复习人教版第四章非金属及其化合物章末总结学案
章末总结(教师用书独具) 章末总结一 几种重要的物质性质比较 一、氢化物(HCl、H2S、NH3)的比较 1.HCl、H2S和NH3的制取方法 HCl H2S NH3 反应原理 利用食盐和浓硫酸在不加热或稍微加热的条件下,进行反应:NaCl+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑ 用硫化亚铁跟稀盐酸或稀硫酸反应:FeS+2HCl ===FeCl2+H2S↑,FeS+H2SO4(稀)===FeSO4+H2S↑ 用NH4Cl固体与消石灰混合加热:Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O 反应装置 固体+液体气体 固体+液体―→气体 固体+固体气体 收集方法 向上排空气法 向上排空气法 向下排空气法 尾气处理 用水或碱溶液吸收 用碱溶液吸收 用稀酸溶液吸收 2.HCl、H2S和NH3的性质比较 HCl H2S NH3 酸碱性 水溶液显强酸性,与碱反应生成盐和水,如NaOH+HCl===NaCl+H2O 水溶液显弱酸性,与碱反应生成盐和水,如2NaOH+H2S===Na2S+2H2O 水溶液显弱碱性,与酸反应生成盐,如NH3+HCl===NH4Cl 氧化性 与活泼金属反应,表现氧化性,如Fe+2HCl=== FeCl2+H2↑ 与较活泼金属反应,表现氧化性 - 还原性 与强氧化剂(如MnO2、KClO3等)反应:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O 与较强的氧化剂(如O2、Cl2、SO2等)反应:H2S+Cl2S+2HCl,2H2S+SO2===3S↓+2H2O 与某些金属氧化物(氧化剂,如CuO等)反应:3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O 与AgNO3溶液反应 与AgNO3溶液反应生成白色沉淀:AgNO3+HCl===AgCl↓+HNO3 与AgNO3溶液反应生成黑色沉淀:2AgNO3+H2S===Ag2S↓+2HNO3 与AgNO3溶液反应先生成白色沉淀,氨气过量时,沉淀溶解: AgNO3+NH3+H2O===AgOH↓+NH4NO3,AgNO3+3NH3+H2O=== Ag(NH3)2OH+NH4NO3 二、氧化物(CO2、SO2和SiO2)的比较 1.CO2、SO2和SiO2的物理性质比较 CO2 SO2 SiO2 色、态、味 无色无味气体 无色刺激性气味气体 无色晶体 水溶性 能溶于水(1∶1) 易溶于水(1∶40) 不溶于水 密度 比空气大 比空气大 较大 熔沸点 较低,固态易升华 较低,易液化 较高 2.CO2、SO2和SiO2的化学性质比较 CO2 SO2 SiO2 与水的反应 CO2+H2O??H2CO3 SO2+H2O??H2SO3 不与水反应 与碱的反应(以NaOH 溶液为例) 2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O(CO2不足) 2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O(SO2不足) 2NaOH+SiO2 ===Na2SiO3+H2O NaOH+CO2===NaHCO3(CO2足量) NaOH+SO2===NaHSO3 (SO2足量) 与碱性氧化物反应 CaO+CO2CaCO3 CaO+SO2CaSO3 CaO+SiO2 CaSiO3 与Na2CO3反应 Na2CO3(aq)+CO2+H2O=== 2NaHCO3 Na2CO3(aq)+SO2=== Na2SO3+CO2 Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑ 与酸的反应 — 2H2S+SO2===3S↓+2H2O,2HNO3(稀)+3SO2+2H2O===2NO+3H2SO4 SiO2+4HF ===SiF4↑+2H2O 三、三大强酸(盐酸、硫酸和硝酸)的比较 1.HCl、H2SO4和HNO3的物理性质比较 HCl(盐酸) H2SO4(硫酸) HNO3(硝酸) 颜色、 状态 纯净的盐酸为无色液体,常见的盐酸中因含有工业杂质(Fe3+)而呈黄色 纯硫酸是一种无色无味油状液体 纯净的硝酸为无色液体,常见浓硝酸因溶有分解产生的NO2而呈黄色 水溶性 以任意比与水互溶 以任意比与水互溶 以任意比与水互溶 挥发性 易挥发,挥发出HCl气体 高沸点,难挥发 易挥发,挥发出HNO3气体 2.HCl、H2SO4和HNO3的化学性质比较 (1)不稳定性 浓硝酸具有不稳定性,见光或受热易发生分解,化学方程式为4HNO3(浓)4NO2↑+O2↑+2H2O,而盐酸、硫酸则不易分解。 注意 久置浓硝酸呈黄色,是因为溶解了HNO3分解生成的NO2。因此,实验室中存放浓硝酸时,应放在棕色试剂瓶中,并置于冷暗处。向变黄的浓硝酸中通入足量空气(或氧气)能使其变成无色,发生反应的化学方程式为4NO2+O2+2H2O===4HNO3。 (2)强酸性 盐酸、硫酸、硝酸均为强酸,具有酸的通性,能使酸碱指示剂变色,能与金属、碱、碱性氧化物、弱酸盐等发生反应。 ①与酸碱指示剂的显色 盐酸、稀H2SO4、稀HNO3均能使紫色石蕊溶液显红色。 注意 浓HNO3具有强酸性和强氧化性,能使紫色石蕊溶液先显红色(表现强酸性),后褪色(表现强氧化性、漂白性)。 ②与金属的反应 盐酸、稀H2SO4与金属活动性顺序中位于H之前的金属单质发生置换反应,反应通式:活泼金属+酸(盐酸或稀H2SO4)―→相应的盐+H2↑。例如: Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑ Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ HNO3为氧化性酸,与金属活动性顺序中除Pt、Au之外的金属都能发生氧化还原反应,HNO3中的氮元素被还原。其中Fe、Cu、Hg、Ag等分别与稀HNO3、浓HNO3反应的通式: 金属+稀HNO3―→硝酸盐+NO↑+H2O。例如: 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 金属+浓HNO3―→硝酸盐+NO2↑+H2O。例如: Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ③与碱的反应 盐酸、H2SO4、HNO3都能与碱发生中和反应,反应通式:酸+碱―→盐+水。例如: HNO3+NaOH===NaNO3+H2O Cu(OH)2+H2SO4===CuSO4+2H2O 注意 若碱中金属元素的化合价较低,具有还原性,则与HNO3、浓H2SO4不发生中和反应,而是发生氧化还原反应生成高价盐。例如: 3Fe(OH)2+10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3+NO↑+8H2O ④与碱性氧化物的反应 盐酸、H2SO4、HNO3都能与碱性氧化物发生反应,生成盐和水,反应通式为酸+碱性氧化物―→盐+水。例如: CaO+2HCl===CaCl2+H2O FeO+H2SO4===FeSO4+H2O 注意 若碱性氧化物中金属元素的化合价较低,具有还原性,则与HNO3、浓H2SO4发生的反应是氧化还原反应,生成高价盐。例如: 3FeO+10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O ⑤与弱酸盐的反应 盐酸、H2SO4、HNO3都能与较弱酸形成的盐反应,生成相应的盐和较弱酸,符合“强酸制取弱酸”的反应规律,反应通式:强酸+弱酸盐―→强酸盐+较弱酸。例如: 2HNO3+CaCO3===Ca(NO3)2+H2O+CO2↑(酸性:HNO3>H2CO3) 2HCl+Na2SiO3===H2SiO3↓+2NaCl(酸性:HCl>H2SiO3) 注意 亚铁盐(如FeSO4)、亚硫酸盐(如Na2SO3)等具有较强的还原性,与HNO3发生氧化还原反应,不符合“强酸制取弱酸”这一反应规律。例如: 3Na2SO3+2HNO3(稀)===3Na2SO4+2NO↑+H2O (3)还原性 浓盐酸能与MnO2、KClO3、KMnO4等氧化性物质发生反应生成Cl2,其中HCl表现还原性和酸性。 (4)氧化性 稀HNO3、浓HNO3和浓H2SO4均为氧化性酸,具有较强的氧化性。盐酸具有较弱的氧化性,其实是H+的氧化性,只能与活泼金属反应表现其氧化性。 ①与金属的反应 稀HNO3、浓HNO3和浓H2SO4都能与金属活动性顺序中除金、铂之外的金属发生反应,但不产生H2,其中上述酸表现了强氧化性和酸性,反应通式:氧化性酸+金属→盐+还原产物+H2O。 ②与非金属的反应 浓H2SO4、浓HNO3在加热条件下,都能与非金属单质(如C、S、P等)发生反应,生成相应的含氧酸或气体,这两种酸只表现强氧化性。 针对训练 1.下列说法不正确的是( ) A.浓硝酸与足量铜片反应时,先生成红棕色气体,后生成无色气体 B.浓硫酸具有强氧化性,常温下可将铁、铝的单质氧化 C.饱和氯水既有酸性又有漂白性,加入NaHCO3后漂白性减弱 D.浓盐酸与二氧化锰加热的反应中,盐酸表现为还原性和酸性 答案 C 解析 浓硝酸和铜反应生成二氧化氮红棕色气体,随反应进行浓硝酸变为稀硝酸,稀硝酸和铜反应生成无色气体一氧化氮,故A正确;常温下铁、铝在浓硫酸中发生钝化,不能继续反应,故B正确;氯水中氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,加入碳酸氢钠和盐酸反应,和次氯酸不反应,漂白性不减弱,故C错误。 2.(2018·吉安模拟)下列有关SO2与SiO2的比较,正确的是( ) A.它们均为酸性氧化物 B.都溶于水,都能与强碱反应 C.S元素和Si元素化合价都为+4价,因此从氧化还原角度考虑他们具有一样的性质 D.SiO2可与HF反应,这是SiO2作为酸性氧化物的通性 答案 A 解析 SO2和SiO2均能和碱反应生成盐和水,属于酸性氧化物,故A正确;二氧化硅不溶于水,不与水反应,故B错误;SO2具有强还原性,SiO2没有,故C错误;因为酸性氧化物的通性为能够与碱反应只生成盐和水,能够与碱性氧化物反应只生成盐,所以SiO2可与HF反应不属于酸性氧化物的通性,故D错误。 3.(2017·聊城模拟)下表中甲物质在一定条件下与乙组中的4种物质都能发生反应的是( ) 选项 甲物质 乙组中的物质 A SO2 KIO3溶液、氨水、KMnO4溶液、碳酸氢钠溶液 B CO2 SiO2、Mg、NaClO溶液、饱和亚硫酸氢钠溶液 C SiO2 HF溶液、NaOH溶液、稀硝酸、Na2CO3 D 盐酸 Al(OH)3、BaSO4、Cu2(OH)2CO3、CuS 答案 A 解析 B项,因H2SO3的酸性比碳酸强,故CO2不能与NaHSO3反应;C项,SiO2不溶于HNO3;D项,BaSO4、CuS均不溶于水,不溶于强酸。 4.(2017·长沙第一中学模拟)如图所示,锥形瓶内盛有气体X,滴管内盛有液体Y,若挤压胶头滴管,使液体Y滴入瓶中,振荡,过一会可见小气球a鼓起。气体X和液体Y不可能是( ) A.X是NH3,Y是水 B.X是SO2,Y是NaOH浓溶液 C.X是CO2,Y是稀硫酸 D.X是HCl,Y是NaNO3稀溶液 答案 C 解析 NH3极易溶于水,NH3溶于水时,锥形瓶中的压强减小,能够导致小气球a鼓起,故A正确;SO2能够与NaOH浓溶液反应,SO2被吸收,锥形瓶中的压强减小,能够导致小气球a鼓起,故B正确;CO2与稀硫酸不反应,难溶于稀硫酸溶液,压强基本不变,小气球不能鼓起,故C错误;氯化氢不与NaNO3反应,但氯化氢极易溶于水,氯化氢溶于水时,锥形瓶中的压强减小,能够导致小气球a鼓起,故D正确。 5.在给定条件下,下列加下划线的物质在化学反应中能被完全消耗的是( ) ①用浓盐酸与过量二氧化锰共热制取氯气 ②标准状况下,将铝片投入到过量浓硫酸中 ③向100 mL 3 mol·L-1的硝酸中加入5.6_g铁 ④向100 mL 3 mol·L-1的稀盐酸溶液中,逐滴加入100_mL_3_mol·L-1的碳酸钠 ⑤将足量锌粉投入到50_mL_18_mol·L-1的硫酸中 ⑥将足量Ca(ClO)2投入到20_mL_10_mol·L-1盐酸中 ⑦将足量铜投入到50_mL_12_mol·L-1的硝酸中 A.②④⑥⑦ B.③⑤⑥⑦ C.④⑤⑥ D.①②③ 答案 B 解析 ①浓盐酸浓度变稀到一定程度不会再和二氧化锰发生氧化还原反应;②标准状况下,铝片遇浓硫酸发生钝化,阻止反应进行;③根据反应Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,0.3 mol硝酸氧化0.075 mol铁为三价铁离子,剩余的0.025 mol铁会继续和生成的0.075 mol三价铁离子反应,依据反应2Fe3++Fe===3Fe2+可知,剩余的0.025 mol铁全部溶解需要三价铁离子0.05 mol,硝酸、铁粉都能完全反应;④在盐酸中滴加碳酸钠反应的方程式:2HCl+Na2CO3===2NaCl+CO2↑+H2O,反应消耗一半碳酸钠;⑤将足量锌粉投入到50 mL 18 mol·L-1 的硫酸中,首先生成二氧化硫,当浓硫酸转化为稀硫酸时与锌粉反应生成氢气,故硫酸可以完全反应;⑥将足量Ca(ClO)2投入到20 mL 10 mol·L-1盐酸中,发生归中反应生成氯气,盐酸完全转化;⑦将足量铜投入到50 mL 12 mol ·L-1的硝酸中,首先生成二氧化氮,后来生成一氧化氮气体,硝酸完全反应。 章末总结二 哪些非金属及化合物对环境造成影响 非金属元素及其化合物对环境的影响是高考常涉及的知识,主要以选择题和填空题的形式呈现。对环境造成影响的非金属及其化合物主要有:SO2、NOx、CO、碳氢化合物、含卤素的化合物等,这些非金属及其化合物会造成酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞、赤潮、温室效应等环境问题。 1.各种非金属元素的化合物对环境的影响 元素 化合物 主要来源 对环境的影响 C CO2 化石燃料燃烧 温室效应 碳氢化合物 石油开采、植物腐败 温室效应、光化学烟雾 N NOx 汽车尾气 硝酸型酸雨、臭氧空洞、光化学烟雾 铵盐、硝酸盐 化肥、农药、洗涤剂 水体富营养化:赤潮、水华 S SO2、SO3 煤的燃烧 硫酸型酸雨 F、Cl 氟氯烃 空调、冰箱制冷剂 臭氧空洞 P 磷酸盐 洗涤剂 水体富营养化:赤潮、水华 2.防治方法:(1)改善能源结构,减少用煤量,积极开发太阳能、风能等新型的清洁能源;(2)对煤进行脱硫处理;(3)多植树造林,不胡乱砍伐树木;(4)加强工厂废气排放的监测、汽车尾气排放的控制。 注意 (1)CO2不是污染性气体,但它会造成温室效应;(2)空气质量日报中涉及的污染物主要是SO2、NO2和可吸入颗粒物。 针对训练 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)采取“静电除尘”、“燃烧固硫”、“汽车尾气催化净化”等方法,提高空气质量(√) (2)减少CO2的排放,可以减少酸雨的产生(×) (3)减少机动车尾气的排放,可有效降低雾霾的发生(√) (4)加强化石燃料的开采利用,能从根本上解决能源危机(×) (5)推广使用煤液化技术,可减少二氧化碳等温室气体的排放(×) (6)煤炭经气化、液化和干馏等过程,可以转化为清洁能源(√) (7)大力实施矿物燃料的脱硫脱硝技术可以减少SO2、NOx的排放(√) (8)催化转化机动车尾气为无害气体,能消除酸雨和雾霾的发生(×) (9)实施矿物燃料“脱硫、脱硝技术”,减少硫的氧化物和氮的氧化物对环境的污染(√) 2.化学已经渗透到人类生活的各个方面,下列说法不正确的是( ) A.在家用燃煤中加入适量的生石灰能有效减少二氧化硫的排放量 B.“光化学烟雾”“臭氧空洞”的形成都与氮氧化合物有关 C.低碳生活注重节能减排,尽量使用太阳能等代替化石燃料,减少温室气体的排放 D.二氧化碳含量属于空气质量日报中空气污染指数指标 答案 D 解析 在家用燃煤中加入适量的生石灰,生石灰可与煤燃烧生成的SO2反应生成CaSO3,最终生成CaSO4而固硫,A项正确;“氮的氧化物”和“碳氢化合物”引起“光化学烟雾”,“氟氯烃”和“氮的氧化物”都会造成“臭氧空洞”,B项正确;使用太阳能等代替化石燃料,减少CO2温室气体的排放,C项正确;SO2含量属于空气质量日报中空气污染指数指标,D项错误。 3.(2017·乌鲁木齐市第一中学高三模拟)某市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5 μm的悬浮颗粒物),其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题: (1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表: 离子 H+ K+ Na+ NH SO NO Cl- 浓度/mol·L-1 未测定 4×10-6 6×10-6 2×10-5 4×10-5 3×10-5 2×10-5 根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为________,试样的pH=________。 (2)为减少SO2的排放,常采取的措施有: ①将煤转化为清洁气体燃料。 ②洗涤含SO2的烟气。 以下物质可作洗涤剂的是______________________________________________________。 A.Ca(OH)2 B.Na2CO3 C.CaCl2 D.NaHSO3 (3)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化: ①已知汽缸中生成NO的反应:N2(g)+O2(g)??2NO(g)ΔH>0。汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是______________________________________________。 ②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)===2C(s)+O2(g)。 已知该反应的ΔH>0,简述该设想能否实现的依据:_________________________________ ________________________________________________________________________。 ③目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学方程式为________________________________________________________________________。 (4)利用氨水可以将SO2和NO2吸收,原理如下图所示。 SO2 NO2 N2 ↓ ↓ ↑ →→ NO2被吸收的离子方程式是____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)利用下图所示装置(电极均为惰性电极)也可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。 ①a为电源的________(填“正极”或“负极”),阳极的电极反应式为_________________。 ②在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体,同时有SO生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。 答案 (1)酸性 4 (2)AB (3)①温度升高,反应速率加快,平衡右移 ②该反应是焓增、熵减的反应,任何温度下均不自发进行 ③2CO+2NO2CO2+N2 (4)2NO2+4HSO===N2+4SO+4H+ (5)①正极 SO2+2H2O-2e-===SO+4H+ ②1∶2 解析 (1)待测试样中离子的电荷守恒为c(H+)+c(K+)+c(Na+)+c(NH)=2c(SO)+c(NO)+c(Cl-),代入数据可得c(H+)=1.0×10-4 mol·L-1,即pH=4。(2)SO2为酸性气体,可用碱性溶液来吸收。(3)①温度升高,反应N2(g)+O2(g)??2NO(g) ΔH>0正向移动,并且反应速率加快,所以单位时间内生成的NO的量增加。②由于ΔH>0,ΔS<0,所以ΔH-TΔS>0,该反应无法自发进行。③由题意知产物应为CO2和N2,反应的化学方程式为2CO+2NO2CO2+N2。(4)由图示看出NO2将NH4HSO3中的HSO氧化为SO,本身还原为N2,即写出氧化还原反应的离子方程式。(5)①依据图示可知,二氧化硫被氧化为硫酸根,所以二氧化硫所在的区为阳极区,阳极区发生反应SO2-2e-+2H2O===SO+4H+,阳极与电源的正极相连。②阴极排出的溶液为S2O,二氧化氮与其发生反应,S2O中硫元素由+3价变为亚硫酸根中的+4价,S2O被氧化作还原剂;二氧化氮中的氮元素化合价由+4价变为氮气中的0价,二氧化氮被还原作氧化剂,依据原子守恒和得失电子守恒可得,发生的离子方程式为4S2 O+2NO2+8OH-===8SO+N2+4H2O,所以该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。 4.直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。硫酸钙可在如图1所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应,气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳,从而有利于二氧化碳的回收利用,达到减少碳排放的目的。请回答下列问题: (1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中,引发的主要环境问题有________。 A.温室效应 B.酸雨 C.粉尘污染 D.水体富营养化 (2)在烟气脱硫的过程中,所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前,需通一段时间的二氧化碳,以增加其脱硫效率,脱硫时控制浆液的pH,此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。 ①二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为________。 ②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为____________________________。 (3)采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定,从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下: CaSO4(s)+CO(g)??CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH1=+218.4 kJ·mol-1(反应Ⅰ) CaSO4(s)+4CO(g)??CaS(s)+4CO2(g) ΔH2=-175.6 kJ·mol-1(反应Ⅱ) 图2为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中SO2生成量的措施有________(填字母)。 A.向该反应体系中投入石灰石 B.在合适的温度区间内控制较低的反应温度 C.提高CO的初始体积百分数 D.提高反应体系的温度 答案 (1)ABC (2)①Ca(HCO3)2(或碳酸氢钙) ②Ca(HSO3)2+O2===CaSO4+H2SO4 (3)ABC 解析 (1)煤燃烧的产物中有CO2、烟尘及SO2,分别导致温室效应、粉尘污染和酸雨;没有营养元素排入水中,不会引起水体富营养化。(2)CO2与CaCO3反应生成易溶的Ca(HCO3)2。亚硫酸氢钙具有还原性,可被氧化为硫酸钙。(3) 向该反应体系中投入石灰石,产生二氧化碳,使反应Ⅰ逆向进行,可降低反应体系中二氧化硫的生成量,A项正确;由图可以看出最低温度的硫化钙的含量最高,B项正确,D项错误;由图可以看出提高CO的初始体积百分数,可以提高硫化钙的含量,C项正确。 煤脱硫的技术查看更多