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2022版高考化学选考山东专用一轮总复习课件：专题五非金属及其化合物 —基础篇
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这是一份2022版高考化学选考山东专用一轮总复习课件：专题五非金属及其化合物 —基础篇，共59页。
考点一 氯、溴、碘及其化合物 海水资源的开发利用
一、氯元素的位、构、性关系1.氯元素位于元素周期表中① 第三 周期② 第ⅦA 族,其原子结构 示意图为 。氯原子易得到一个电子形成氯离子( ),因此,氯元素具有较强的非金属性,在自然界中以化合态存在。氯气具有③ 强氧化 性,性质活泼,化学反应中以得电子发生还原 反应为主。
点拨 氯气与变价金属反应时,一般生成高价态金属氯化物。
说明 Cl2中的HCl(g)可用饱和食盐水吸收。
三、氯水成分的复杂性和性质的多样性1.反应原理及成分Cl2+H2O H++Cl-+HClOHClO H++ClO-2HClO 2HCl+O2↑氯水中含有的粒子:
点拨 氯水长期放置,酸性会增强。
2.氯水的性质氯水在与不同物质发生反应时,表现出成分的复杂性和性质的多样性。
点拨 氯水通常密封保存在棕色试剂瓶中。
四、含氯化合物及其性质1.次氯酸(1)结构:H—O—Cl(2)性质a.酸性:H2CO3>HClO>HC b.不稳定性:2HClO 2HCl+O2↑ c.强氧化性:具有漂白性和杀菌消毒作用;能与Fe2+、S 、S2-、I-等还原性离子反应。2.次氯酸盐a.“84消毒液”或漂白液主要成分:NaClO
制备原理:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2Ob.漂白粉主要成分:CaCl2和Ca(ClO)2 有效成分:Ca(ClO)2制备原理:2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(不能用石灰水,要用石灰浆或石灰乳)
点拨 漂白粉失效的原因:Ca(ClO)2+H2O+CO2 CaCO3+2HClO;2HClO 2HCl+O2↑ 3.二氧化氯二氧化氯(ClO2)漂白能力和消毒能力比氯气强,使用起来比较安全,现正 逐渐取代以次氯酸盐为有效成分的漂白剂和消毒剂。
五、卤素性质的相似性和递变性1.相似性(1)都能与大多数金属反应,如2Fe+3Br2 2FeBr3(I2与Fe反应生成 FeI2 );(2)都能与H2反应:H2+X2 2HX;(3)都能与H2O反应:X2+H2O HX+HXO(F2与H2O反应:2F2+2H2O 4HF+O2);(4)都能与碱液反应,如Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O。2.递变性 F2 Cl2 Br2 I2
颜色: 颜色加深熔、沸点: 逐渐升高密度: 逐渐增大水溶性: 逐渐减小氧化性: 逐渐减弱还原性(X-): 逐渐增强
注意 根据相似相溶原理,Br2、I2在水中溶解度小,而易溶于酒精、苯、 四氯化碳等有机溶剂。对于在溶液中生成Br2、I2的反应,常加入苯或四 氯化碳,通过有机层的颜色来加以确认。3.特殊性氟元素无正价,F2与H2O发生置换反应生成O2,F2与Xe、Kr等稀有气体可 反应生成白色氟化物。 Br2 是常温下唯一呈液态的非金属单质;液溴易挥发且有毒,通常用 水 液封保存。I2易升华,淀粉遇I2变蓝。Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、汽油)萃取。I2易与Na2S2O3溶液反应:I2+2S2 2I-+S4 。该反应用于通过滴定
(以 淀粉溶液 为指示剂)来定量测定碘的含量。
六、卤离子的检验1.AgNO3溶液——沉淀法未知液 2.置换——萃取法未知液 有机层呈 3.置换——淀粉法检验I-未知液 蓝色溶液,表明有I-
七、海水资源的开发利用 1.氯碱工业(1)生产流程:海水→粗盐 饱和食盐水
(2)反应原理:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑(3)产物利用a.制盐酸:H2+Cl2 2HClb.制“84消毒液”:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2Oc.制漂白粉:2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O2.海水提溴 实验过程:先将海水酸化浓缩,根据氧化性Cl2>Br2,向浓缩后的海水中通入
过量氯气得到粗Br2,反应的离子方程式为Cl2+2Br- 2Cl-+Br2;溴具有挥发性,向溶液中通入热空气和水蒸气将溴吹出,用二氧化硫吸收,将Br2转 化为Br-,反应的化学方程式为Br2+SO2+2H2O H2SO4+2HBr;再通入适量的氯气,将HBr氧化为溴单质,反应的化学方程式为2HBr+Cl2 2HCl+Br2,最后蒸馏得到精制Br2。 3.海带提碘 实验过程:先将海带晒干,然后灼烧成海带灰,浸泡海带灰形成悬浊液,过 滤掉残渣得到含碘离子的溶液,根据氧化性Cl2>I2,向滤液中通入氯气,将I- 转化为I2,得到含碘单质的水溶液,反应的离子方程式为2I-+Cl2 2Cl-+I2,
经萃取分液得到I2的CCl4溶液。 4.海水提镁 过程中发生的主要反应:Ⅰ.MgSO4+Ca(OH)2 Mg(OH)2↓+CaSO4Ⅱ.Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2OⅢ.MgCl2·6H2O MgCl2+6H2O
Ⅳ.MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑
说明 S与变价金属发生化合反应一般生成低价态金属硫化物。
二、二氧化硫1.物理性质二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的气体,密度比空气大,易溶于水。 通常状况下,1体积水可以溶解约40体积二氧化硫。2.化学性质a.酸性氧化物的通性SO2+H2O H2SO32NaOH+SO2 Na2SO3+H2O(氢氧化钠溶液足量)SO2+CaO CaSO3b.氧化性SO2+2H2S 3S↓+2H2O
c.还原性2SO2+O2 2SO3Cl2+SO2+2H2O 2HCl+H2SO4d.漂白性SO2可使品红溶液等有机色质褪色,生成不稳定的无色物质。e.二氧化硫有一定毒性,可用于杀菌消毒,还是一种食品添加剂。
三、硫酸的性质、用途和制法硫酸 接触法制硫酸:
发生的主要反应:Ⅰ.4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2Ⅱ.2SO2+O2 2SO3Ⅲ.SO3+H2O H2SO4
四、硫酸根离子的检验方法:被检液 取清液 有无白色沉淀产生,根据现象确定是否存在S 。
点拨 先加稀盐酸的目的是防止C 、S 、Ag+的干扰,若无现象再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,证明被检液中含有S ,反应的离子方程式为Ba2++S BaSO4↓。
一、氮气氮气在空气中约占总体积的① 78% 。通常情况下,N2不与O2反应;在 一定条件下,N2能跟O2反应生成无色的一氧化氮:N2+O2 2NO。
二、NO和NO2一氧化氮在常温下很容易与空气中的氧气反应,化学方程式为② 2NO+ O2 2NO2 。
三、硝酸1.物理性质纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体,能跟水以任意比互溶,常 用浓硝酸的质量分数约为69%,常因溶有少量NO2而略显黄色。2.化学性质(1)具有酸的通性,但与活泼金属反应时不能生成H2。(2)不稳定性,硝酸受热分解的化学方程式为④ 4HNO3 4NO2↑+O2 ↑+2H2O 。久置的浓硝酸呈黄色,因为溶解了NO2。实验室保存浓HNO3时应注意:低 温、⑤ 避光 、密封。
(3)强氧化性a.能与除Au、Pt以外的所有金属反应,如Cu与浓、稀HNO3均可反应,化学 方程式分别为Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。有些金属(如Fe、Al等)在冷的浓HNO3中发生钝化。b.与不活泼的木炭反应的化学方程式为C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O。c.与某些还原性化合物(如FeO)反应的化学方程式为⑥ 3FeO+10HNO3 3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O 。3.用途
制化肥、炸药、染料等。
四、固氮及氮氧化物对环境的污染1.固氮 氮氧化物及其对环境的污染(1)氮氧化物:主要有NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等,其中NO和 NO2是最主要的空气污染物。(2)污染源:石油产品和煤的燃烧,工业废气的排放,农田土壤及动物排泄物 中含氮化合物的转化。(3)污染
光化学烟雾:⑧ 氮氧化物 在紫外线作用下,与碳氢化合物发生一系列 光化学反应,产生一种有毒的烟雾。酸雨:NOx排入大气中后,与水反应生成HNO3和HNO2,随雨水降到地面(pH <⑨ 5.6 )。2.对生产中氮氧化物污染的防治(1)控制进入自然界的有害物质的量。(2)增强生态系统对有害物质的吸收能力。
五、氨及铵盐1.氨的结构与性质(1)结构:电子式为 H·· ··H ,分子空间构型为三角锥形。(2)物理性质:无色,有刺激性气味的气体,密度比空气小,易液化,极易溶于 水。 (3)化学性质a.与水反应NH3+H2O NH3·H2O N +OH-NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸 变蓝 的气体(高中阶段),常用
此性质检验NH3。b.与酸反应NH3+HCl NH4Cl(生成白烟)NH3+HNO3 NH4NO3(生成白烟)c.与氧气反应(氨的催化氧化)4NH3+5O2 4NO+6H2O2.铵盐的性质和检验(1)性质a.易溶于水的晶体b.与碱反应:N +OH- NH3↑+H2O
c.受热分解:如NH4Cl NH3↑+HCl↑d.水解反应:N +H2O NH3·H2O+H+(2)检验取样品与碱共热,用湿润的 红色石蕊 试纸检验,观察试纸是否变蓝。3.氨气的制法(1)实验室制法1)原理:铵盐与碱共热,产生氨气。2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O 2)制取装置:
a.收集:由于氨气极易溶于水,密度比空气小,所以只能用向下排空气法。b.验满:用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒接近管口(现象分 别为试纸变蓝、产生白烟)。
c.棉花团的作用:在收集NH3的试管口放置一团松软的干棉花,是为了防止 试管内的NH3与试管外的空气形成对流,以便在较短时间内收集到较为纯 净的氨气。
注意 a.制取NH3宜用NH4Cl,不宜用(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3等。b.消石灰不能用KOH或NaOH代替,因KOH和NaOH易吸湿,易结块,不利 于产生NH3,且高温下腐蚀试管。c.干燥氨气不能用P2O5和浓H2SO4,也不能用无水CaCl2(8NH3+CaCl2 CaCl2·8NH3),通常用碱石灰。d.欲快速制NH3可将浓氨水滴到NaOH固体或生石灰上,其装置如下图所 示。
(2)工业制法N2+3H2 2NH3
六、氨水的组分及性质1.组分三种分子:NH3、NH3·H2O、H2O。三种离子:N 、OH-、H+。粒子浓度大小顺序:c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(N )>c(H+)。2.性质(1)容易挥发,盛浓氨水的试剂瓶瓶口常有白雾产生,敞口久置溶液质量减 轻,浓度变小。(2)氨水溶质质量分数越大,其密度越小,因此溶质质量分数为x%的氨水与 溶质质量分数为3x%的氨水等体积混合后,所得氨水的溶质质量分数小 于2x%。
(3)氨水中存在平衡NH3+H2O NH3·H2O N +OH-,NH3·H2O是弱电解质,氨水呈碱性。(4)氨水是很好的沉淀剂,能使Mg2+、Al3+、Ag+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+转 变为氢氧化物沉淀,其中AgOH、Cu(OH)2、Zn(OH)2沉淀能溶于过量氨 水,生成配合物。3.涉及氨水的离子方程式的书写(1)氨水参加反应,实质为一水合氨作反应物,用分子式NH3·H2O表示,如Al3 ++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3N 。(2)反应后得到氨水时,若反应物为浓溶液且在加热条件下,用NH3表示,如 N +OH- NH3↑+H2O。(3)反应后得到氨水时,若反应物为稀溶液且不加热,用NH3·H2O表示,如N
+OH- NH3·H2O。4.氨气性质探究——喷泉实验(1)原理:使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用气压将烧瓶下面 烧杯中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉。(2)常见形成喷泉的气体和液体组合
考点四 环境保护 硅及其化合物
一、环境污染与保护1.环境问题(1)酸雨酸雨的酸度主要是① 硫酸 和硝酸造成的。我国的酸雨主要是硫酸 型酸雨,主要是由② 二氧化硫 引起的。(2)臭氧层空洞臭氧层空洞的形成主要与③ 氟氯代烷 和含溴的卤代烷烃有关。(3)水体富营养化主要由过多排放含磷洗涤剂所致。(4)光化学烟雾主要由④ 氮氧化物 等物质引起。
(5)温室效应主要由过多排放二氧化碳和甲烷等温室气体所致。2.大气污染(1)概念:大气中某些有毒、有害物质的含量超过正常值或超过大气的自 净能力。(2)污染物:主要有⑤ 可吸入颗粒物 、硫的氧化物、氮的氧化物、碳 氢化合物,以及氟氯代烷和放射性物质等。(3)主要危害:危害人体健康,影响动植物生长,影响全球气候。(4)防治的措施:立法,综合治理。3.水污染(1)概念:排放的污染物使水和水体的物理、化学性质发生变化,或使生物
群落发生变化,从而降低了水体的使用价值。(2)污染物的种类:重金属、酸、碱、盐、耗氧物质、石油、难降解的有 机物、洗涤剂等。(3)防治措施:控制污水的任意排放,用物理、化学、生物等方法综合治 理。4.土壤污染(1)概念:进入土壤中的污染物的数量超过土壤的⑥ 净化 能力,导致土 壤质量下降的现象。(2)污染物:城市污水、工业废水、生活垃圾、工矿企业固体废弃物、化 肥、农药、大气沉降物、牲畜的排泄物、生物残体等。(3)防治的措施:控制和减少污染物的排放,加强对工矿企业固体废弃物及
城市垃圾的处理和利用。
二、绿色化学绿色化学在环境保护和清洁生产等方面发挥着越来越重要的作用。原子经济性可用原子利用率来衡量,可表示为:原子利用率= ×100%经济性有两个显著的特点:一是最大限度地利用原料,二是最大限度地减 少废物的排放。
三、硅及其化合物1.硅(1)存在硅元素在自然界全部以⑦ 化合态 形式存在。单质硅有晶体和无定 形两种。(2)物理性质晶体硅的熔、沸点高,硬度大。(3)化学性质1)常温下,硅能与F2、HF、NaOH反应。硅与烧碱溶液发生反应的化学方程式为⑧ Si+2NaOH+H2O Na2SiO 3+2H2↑ 。
2)加热时,可与O2、Cl2等非金属单质反应。硅与O2反应的化学方程式为Si+O2 SiO2。(4)用途:用于制作半导体元件、太阳能电池、计算机芯片。2.二氧化硅SiO2
3.硅酸盐(1)Na2SiO3:Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃。1)贮存:盛放Na2SiO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,因为Na2SiO3的水溶液是 一种矿物胶,能把试剂瓶和瓶塞黏合在一起。2)变质:Na2SiO3水溶液在空气中易变质,离子方程式为 Si +CO2+H2O H2SiO3↓+C 。(2)硅酸盐的氧化物形式表示法一般表示为aMmOn·bSiO2·cH2O。
注意 低价金属氧化物写在前,高价金属氧化物写在后;活泼金属的氧化 物写在前,不活泼金属的氧化物写在后。例如:Na2SiO3可表示为Na2O·SiO2。
硫、氮及其化合物间的转化一、硫及其化合物间的转化1.硫元素的“价—类”二维图
2.硫及其化合物之间的转化规律
(1)相同价态硫的化合物间的转化 化学方程式:①SO2+H2O H2SO3②H2SO3+2NaOH Na2SO3+2H2O③Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+H2O+SO2↑④Na2SO3+H2O+SO2 2NaHSO3(2)不同价态硫的化合物间的转化当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态,即台 阶式升降,可用下图表示
化学方程式:2SO2+O2 2SO3;S+H2 H2S;SO2+2H2S 3S↓+2H2O。
注意 ①同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应,如S和SO2、 SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。②当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时,一般生成中间价态粒子, 如2Na2S+Na2SO3+3H2SO4 3Na2SO4+3S↓+3H2O。
例1 为探究SO2与Fe3+间是否发生氧化还原反应,按如图装置进行实验 (夹持、加热仪器略),下列说法正确的是 ( ) A.A中的反应仅体现了浓硫酸的氧化性B.试剂a为饱和NaHCO3溶液
C.C中溶液pH降低,证明Fe3+氧化了SO2D.检验C中的溶液含有Fe2+,可证明Fe3+氧化了SO2
解析 试题以探究SO2与Fe3+间是否发生氧化还原反应为情境,通过实验 装置图和实验试剂考查对元素及其化合物性质的理解,涉及元素及其化 合物的性质、化学实验基本操作等必备知识,主要考查理解能力和分析 推理能力,体现科学探究与创新意识的学科核心素养,突出对创新性的考 查要求。A项,铜和浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫,该反应体现了浓硫酸的氧 化性和酸性,错误;B项,试剂a为饱和NaHSO3溶液,错误;C项,C中溶液pH降 低,可能是SO2溶于水生成亚硫酸导致的,错误;D项,检验C中的溶液含有Fe 2+,说明Fe3+化合物降低变为Fe2+,因此证明Fe3+氧化了SO2,正确。
二、氮元素及其化合物间的转化1.氮元素的“价—类”二维图
2.氮及其化合物之间的转化关系及规律
(1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。如:3NO2+H2O 2HNO3+NO2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O(2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。如:6NO+4NH3 5N2+6H2ONO2+NO+2NaOH 2NaNO2+H2O
例2 如图是氮及其化合物的“价—类”二维图,结合二维图及氧化还原 反应的基本规律,下列相关分析或预测错误的是 ( ) A.硝酸具有较强的氧化性,可用稀硝酸清洗“银镜实验”后的试管
B.NO、NO2和NH3在一定条件下均能反应,可用氨气处理氮氧化物C.可用加热NH4NO3的方法制取氨气D.联氨(N2H4)可能被亚硝酸(HNO2)氧化生成氢叠氮酸HN3
考点一 氯、溴、碘及其化合物 海水资源的开发利用
一、氯元素的位、构、性关系1.氯元素位于元素周期表中① 第三 周期② 第ⅦA 族,其原子结构 示意图为 。氯原子易得到一个电子形成氯离子( ),因此,氯元素具有较强的非金属性,在自然界中以化合态存在。氯气具有③ 强氧化 性,性质活泼,化学反应中以得电子发生还原 反应为主。
点拨 氯气与变价金属反应时,一般生成高价态金属氯化物。
说明 Cl2中的HCl(g)可用饱和食盐水吸收。
三、氯水成分的复杂性和性质的多样性1.反应原理及成分Cl2+H2O H++Cl-+HClOHClO H++ClO-2HClO 2HCl+O2↑氯水中含有的粒子:
点拨 氯水长期放置,酸性会增强。
2.氯水的性质氯水在与不同物质发生反应时,表现出成分的复杂性和性质的多样性。
点拨 氯水通常密封保存在棕色试剂瓶中。
四、含氯化合物及其性质1.次氯酸(1)结构:H—O—Cl(2)性质a.酸性:H2CO3>HClO>HC b.不稳定性:2HClO 2HCl+O2↑ c.强氧化性:具有漂白性和杀菌消毒作用;能与Fe2+、S 、S2-、I-等还原性离子反应。2.次氯酸盐a.“84消毒液”或漂白液主要成分:NaClO
制备原理:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2Ob.漂白粉主要成分:CaCl2和Ca(ClO)2 有效成分:Ca(ClO)2制备原理:2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(不能用石灰水,要用石灰浆或石灰乳)
点拨 漂白粉失效的原因:Ca(ClO)2+H2O+CO2 CaCO3+2HClO;2HClO 2HCl+O2↑ 3.二氧化氯二氧化氯(ClO2)漂白能力和消毒能力比氯气强,使用起来比较安全,现正 逐渐取代以次氯酸盐为有效成分的漂白剂和消毒剂。
五、卤素性质的相似性和递变性1.相似性(1)都能与大多数金属反应,如2Fe+3Br2 2FeBr3(I2与Fe反应生成 FeI2 );(2)都能与H2反应:H2+X2 2HX;(3)都能与H2O反应:X2+H2O HX+HXO(F2与H2O反应:2F2+2H2O 4HF+O2);(4)都能与碱液反应,如Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O。2.递变性 F2 Cl2 Br2 I2
颜色: 颜色加深熔、沸点: 逐渐升高密度: 逐渐增大水溶性: 逐渐减小氧化性: 逐渐减弱还原性(X-): 逐渐增强
注意 根据相似相溶原理,Br2、I2在水中溶解度小,而易溶于酒精、苯、 四氯化碳等有机溶剂。对于在溶液中生成Br2、I2的反应,常加入苯或四 氯化碳,通过有机层的颜色来加以确认。3.特殊性氟元素无正价,F2与H2O发生置换反应生成O2,F2与Xe、Kr等稀有气体可 反应生成白色氟化物。 Br2 是常温下唯一呈液态的非金属单质;液溴易挥发且有毒,通常用 水 液封保存。I2易升华,淀粉遇I2变蓝。Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、汽油)萃取。I2易与Na2S2O3溶液反应:I2+2S2 2I-+S4 。该反应用于通过滴定
(以 淀粉溶液 为指示剂)来定量测定碘的含量。
六、卤离子的检验1.AgNO3溶液——沉淀法未知液 2.置换——萃取法未知液 有机层呈 3.置换——淀粉法检验I-未知液 蓝色溶液,表明有I-
七、海水资源的开发利用 1.氯碱工业(1)生产流程:海水→粗盐 饱和食盐水
(2)反应原理:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑(3)产物利用a.制盐酸:H2+Cl2 2HClb.制“84消毒液”:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2Oc.制漂白粉:2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O2.海水提溴 实验过程:先将海水酸化浓缩,根据氧化性Cl2>Br2,向浓缩后的海水中通入
过量氯气得到粗Br2,反应的离子方程式为Cl2+2Br- 2Cl-+Br2;溴具有挥发性,向溶液中通入热空气和水蒸气将溴吹出,用二氧化硫吸收,将Br2转 化为Br-,反应的化学方程式为Br2+SO2+2H2O H2SO4+2HBr;再通入适量的氯气,将HBr氧化为溴单质,反应的化学方程式为2HBr+Cl2 2HCl+Br2,最后蒸馏得到精制Br2。 3.海带提碘 实验过程:先将海带晒干,然后灼烧成海带灰,浸泡海带灰形成悬浊液,过 滤掉残渣得到含碘离子的溶液,根据氧化性Cl2>I2,向滤液中通入氯气,将I- 转化为I2,得到含碘单质的水溶液,反应的离子方程式为2I-+Cl2 2Cl-+I2,
经萃取分液得到I2的CCl4溶液。 4.海水提镁 过程中发生的主要反应:Ⅰ.MgSO4+Ca(OH)2 Mg(OH)2↓+CaSO4Ⅱ.Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2OⅢ.MgCl2·6H2O MgCl2+6H2O
Ⅳ.MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑
说明 S与变价金属发生化合反应一般生成低价态金属硫化物。
二、二氧化硫1.物理性质二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的气体,密度比空气大,易溶于水。 通常状况下,1体积水可以溶解约40体积二氧化硫。2.化学性质a.酸性氧化物的通性SO2+H2O H2SO32NaOH+SO2 Na2SO3+H2O(氢氧化钠溶液足量)SO2+CaO CaSO3b.氧化性SO2+2H2S 3S↓+2H2O
c.还原性2SO2+O2 2SO3Cl2+SO2+2H2O 2HCl+H2SO4d.漂白性SO2可使品红溶液等有机色质褪色,生成不稳定的无色物质。e.二氧化硫有一定毒性,可用于杀菌消毒,还是一种食品添加剂。
三、硫酸的性质、用途和制法硫酸 接触法制硫酸:
发生的主要反应:Ⅰ.4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2Ⅱ.2SO2+O2 2SO3Ⅲ.SO3+H2O H2SO4
四、硫酸根离子的检验方法:被检液 取清液 有无白色沉淀产生,根据现象确定是否存在S 。
点拨 先加稀盐酸的目的是防止C 、S 、Ag+的干扰,若无现象再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,证明被检液中含有S ,反应的离子方程式为Ba2++S BaSO4↓。
一、氮气氮气在空气中约占总体积的① 78% 。通常情况下,N2不与O2反应;在 一定条件下,N2能跟O2反应生成无色的一氧化氮:N2+O2 2NO。
二、NO和NO2一氧化氮在常温下很容易与空气中的氧气反应,化学方程式为② 2NO+ O2 2NO2 。
三、硝酸1.物理性质纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体,能跟水以任意比互溶,常 用浓硝酸的质量分数约为69%,常因溶有少量NO2而略显黄色。2.化学性质(1)具有酸的通性,但与活泼金属反应时不能生成H2。(2)不稳定性,硝酸受热分解的化学方程式为④ 4HNO3 4NO2↑+O2 ↑+2H2O 。久置的浓硝酸呈黄色,因为溶解了NO2。实验室保存浓HNO3时应注意:低 温、⑤ 避光 、密封。
(3)强氧化性a.能与除Au、Pt以外的所有金属反应,如Cu与浓、稀HNO3均可反应,化学 方程式分别为Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。有些金属(如Fe、Al等)在冷的浓HNO3中发生钝化。b.与不活泼的木炭反应的化学方程式为C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O。c.与某些还原性化合物(如FeO)反应的化学方程式为⑥ 3FeO+10HNO3 3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O 。3.用途
制化肥、炸药、染料等。
四、固氮及氮氧化物对环境的污染1.固氮 氮氧化物及其对环境的污染(1)氮氧化物:主要有NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等,其中NO和 NO2是最主要的空气污染物。(2)污染源:石油产品和煤的燃烧,工业废气的排放,农田土壤及动物排泄物 中含氮化合物的转化。(3)污染
光化学烟雾:⑧ 氮氧化物 在紫外线作用下,与碳氢化合物发生一系列 光化学反应,产生一种有毒的烟雾。酸雨:NOx排入大气中后,与水反应生成HNO3和HNO2,随雨水降到地面(pH <⑨ 5.6 )。2.对生产中氮氧化物污染的防治(1)控制进入自然界的有害物质的量。(2)增强生态系统对有害物质的吸收能力。
五、氨及铵盐1.氨的结构与性质(1)结构:电子式为 H·· ··H ,分子空间构型为三角锥形。(2)物理性质:无色,有刺激性气味的气体,密度比空气小,易液化,极易溶于 水。 (3)化学性质a.与水反应NH3+H2O NH3·H2O N +OH-NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸 变蓝 的气体(高中阶段),常用
此性质检验NH3。b.与酸反应NH3+HCl NH4Cl(生成白烟)NH3+HNO3 NH4NO3(生成白烟)c.与氧气反应(氨的催化氧化)4NH3+5O2 4NO+6H2O2.铵盐的性质和检验(1)性质a.易溶于水的晶体b.与碱反应:N +OH- NH3↑+H2O
c.受热分解:如NH4Cl NH3↑+HCl↑d.水解反应:N +H2O NH3·H2O+H+(2)检验取样品与碱共热,用湿润的 红色石蕊 试纸检验,观察试纸是否变蓝。3.氨气的制法(1)实验室制法1)原理:铵盐与碱共热,产生氨气。2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O 2)制取装置:
a.收集:由于氨气极易溶于水,密度比空气小,所以只能用向下排空气法。b.验满:用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒接近管口(现象分 别为试纸变蓝、产生白烟)。
c.棉花团的作用:在收集NH3的试管口放置一团松软的干棉花,是为了防止 试管内的NH3与试管外的空气形成对流,以便在较短时间内收集到较为纯 净的氨气。
注意 a.制取NH3宜用NH4Cl,不宜用(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3等。b.消石灰不能用KOH或NaOH代替,因KOH和NaOH易吸湿,易结块,不利 于产生NH3,且高温下腐蚀试管。c.干燥氨气不能用P2O5和浓H2SO4,也不能用无水CaCl2(8NH3+CaCl2 CaCl2·8NH3),通常用碱石灰。d.欲快速制NH3可将浓氨水滴到NaOH固体或生石灰上,其装置如下图所 示。
(2)工业制法N2+3H2 2NH3
六、氨水的组分及性质1.组分三种分子:NH3、NH3·H2O、H2O。三种离子:N 、OH-、H+。粒子浓度大小顺序:c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(N )>c(H+)。2.性质(1)容易挥发,盛浓氨水的试剂瓶瓶口常有白雾产生,敞口久置溶液质量减 轻,浓度变小。(2)氨水溶质质量分数越大,其密度越小,因此溶质质量分数为x%的氨水与 溶质质量分数为3x%的氨水等体积混合后,所得氨水的溶质质量分数小 于2x%。
(3)氨水中存在平衡NH3+H2O NH3·H2O N +OH-,NH3·H2O是弱电解质,氨水呈碱性。(4)氨水是很好的沉淀剂,能使Mg2+、Al3+、Ag+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+转 变为氢氧化物沉淀,其中AgOH、Cu(OH)2、Zn(OH)2沉淀能溶于过量氨 水,生成配合物。3.涉及氨水的离子方程式的书写(1)氨水参加反应,实质为一水合氨作反应物,用分子式NH3·H2O表示,如Al3 ++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3N 。(2)反应后得到氨水时,若反应物为浓溶液且在加热条件下,用NH3表示,如 N +OH- NH3↑+H2O。(3)反应后得到氨水时,若反应物为稀溶液且不加热,用NH3·H2O表示,如N
+OH- NH3·H2O。4.氨气性质探究——喷泉实验(1)原理:使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用气压将烧瓶下面 烧杯中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉。(2)常见形成喷泉的气体和液体组合
考点四 环境保护 硅及其化合物
一、环境污染与保护1.环境问题(1)酸雨酸雨的酸度主要是① 硫酸 和硝酸造成的。我国的酸雨主要是硫酸 型酸雨,主要是由② 二氧化硫 引起的。(2)臭氧层空洞臭氧层空洞的形成主要与③ 氟氯代烷 和含溴的卤代烷烃有关。(3)水体富营养化主要由过多排放含磷洗涤剂所致。(4)光化学烟雾主要由④ 氮氧化物 等物质引起。
(5)温室效应主要由过多排放二氧化碳和甲烷等温室气体所致。2.大气污染(1)概念:大气中某些有毒、有害物质的含量超过正常值或超过大气的自 净能力。(2)污染物:主要有⑤ 可吸入颗粒物 、硫的氧化物、氮的氧化物、碳 氢化合物,以及氟氯代烷和放射性物质等。(3)主要危害:危害人体健康,影响动植物生长,影响全球气候。(4)防治的措施:立法,综合治理。3.水污染(1)概念:排放的污染物使水和水体的物理、化学性质发生变化,或使生物
群落发生变化,从而降低了水体的使用价值。(2)污染物的种类:重金属、酸、碱、盐、耗氧物质、石油、难降解的有 机物、洗涤剂等。(3)防治措施:控制污水的任意排放,用物理、化学、生物等方法综合治 理。4.土壤污染(1)概念:进入土壤中的污染物的数量超过土壤的⑥ 净化 能力,导致土 壤质量下降的现象。(2)污染物:城市污水、工业废水、生活垃圾、工矿企业固体废弃物、化 肥、农药、大气沉降物、牲畜的排泄物、生物残体等。(3)防治的措施:控制和减少污染物的排放,加强对工矿企业固体废弃物及
城市垃圾的处理和利用。
二、绿色化学绿色化学在环境保护和清洁生产等方面发挥着越来越重要的作用。原子经济性可用原子利用率来衡量,可表示为:原子利用率= ×100%经济性有两个显著的特点:一是最大限度地利用原料,二是最大限度地减 少废物的排放。
三、硅及其化合物1.硅(1)存在硅元素在自然界全部以⑦ 化合态 形式存在。单质硅有晶体和无定 形两种。(2)物理性质晶体硅的熔、沸点高,硬度大。(3)化学性质1)常温下,硅能与F2、HF、NaOH反应。硅与烧碱溶液发生反应的化学方程式为⑧ Si+2NaOH+H2O Na2SiO 3+2H2↑ 。
2)加热时,可与O2、Cl2等非金属单质反应。硅与O2反应的化学方程式为Si+O2 SiO2。(4)用途:用于制作半导体元件、太阳能电池、计算机芯片。2.二氧化硅SiO2
3.硅酸盐(1)Na2SiO3:Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃。1)贮存:盛放Na2SiO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,因为Na2SiO3的水溶液是 一种矿物胶,能把试剂瓶和瓶塞黏合在一起。2)变质:Na2SiO3水溶液在空气中易变质,离子方程式为 Si +CO2+H2O H2SiO3↓+C 。(2)硅酸盐的氧化物形式表示法一般表示为aMmOn·bSiO2·cH2O。
注意 低价金属氧化物写在前,高价金属氧化物写在后;活泼金属的氧化 物写在前,不活泼金属的氧化物写在后。例如:Na2SiO3可表示为Na2O·SiO2。
硫、氮及其化合物间的转化一、硫及其化合物间的转化1.硫元素的“价—类”二维图
2.硫及其化合物之间的转化规律
(1)相同价态硫的化合物间的转化 化学方程式:①SO2+H2O H2SO3②H2SO3+2NaOH Na2SO3+2H2O③Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+H2O+SO2↑④Na2SO3+H2O+SO2 2NaHSO3(2)不同价态硫的化合物间的转化当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态,即台 阶式升降,可用下图表示
化学方程式:2SO2+O2 2SO3;S+H2 H2S;SO2+2H2S 3S↓+2H2O。
注意 ①同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应,如S和SO2、 SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。②当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时,一般生成中间价态粒子, 如2Na2S+Na2SO3+3H2SO4 3Na2SO4+3S↓+3H2O。
例1 为探究SO2与Fe3+间是否发生氧化还原反应,按如图装置进行实验 (夹持、加热仪器略),下列说法正确的是 ( ) A.A中的反应仅体现了浓硫酸的氧化性B.试剂a为饱和NaHCO3溶液
C.C中溶液pH降低,证明Fe3+氧化了SO2D.检验C中的溶液含有Fe2+,可证明Fe3+氧化了SO2
解析 试题以探究SO2与Fe3+间是否发生氧化还原反应为情境,通过实验 装置图和实验试剂考查对元素及其化合物性质的理解,涉及元素及其化 合物的性质、化学实验基本操作等必备知识,主要考查理解能力和分析 推理能力,体现科学探究与创新意识的学科核心素养,突出对创新性的考 查要求。A项,铜和浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫,该反应体现了浓硫酸的氧 化性和酸性,错误;B项,试剂a为饱和NaHSO3溶液,错误;C项,C中溶液pH降 低,可能是SO2溶于水生成亚硫酸导致的,错误;D项,检验C中的溶液含有Fe 2+,说明Fe3+化合物降低变为Fe2+,因此证明Fe3+氧化了SO2,正确。
二、氮元素及其化合物间的转化1.氮元素的“价—类”二维图
2.氮及其化合物之间的转化关系及规律
(1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。如:3NO2+H2O 2HNO3+NO2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O(2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。如:6NO+4NH3 5N2+6H2ONO2+NO+2NaOH 2NaNO2+H2O
例2 如图是氮及其化合物的“价—类”二维图,结合二维图及氧化还原 反应的基本规律,下列相关分析或预测错误的是 ( ) A.硝酸具有较强的氧化性,可用稀硝酸清洗“银镜实验”后的试管
B.NO、NO2和NH3在一定条件下均能反应,可用氨气处理氮氧化物C.可用加热NH4NO3的方法制取氨气D.联氨(N2H4)可能被亚硝酸(HNO2)氧化生成氢叠氮酸HN3
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