2027届高三化学一轮复习课件：第四章　非金属及其化合物_含解析

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第1节　无机非金属材料第2节　卤族元素 海水资源的开发利用第3节　硫及其化合物第4节　氮及其化合物考法突破6　氯、硫、氮及其化合物间的转化
目 录 CONTENTS
第1节　无机非金属材料
普通玻璃生产原理:Na2CO3+SiO2  Na2SiO3+CO2↑,CaCO3+SiO2  CaSiO3+CO2↑。
　　知识拓展　　①硅酸盐中,Si和O构成了硅氧四面体,Si在四面体的中心,O在四面体的4个顶点;许多这样的四面体通过顶点的O连接,每个O为两个四面体共用,与2个Si连接。硅氧四面体结构的特殊性,决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。硅酸盐材料也称为传统无机非金属材料。②CaSiO3+6HF  CaF2+SiF4↑+3H2O。③石英砂主要成分为SiO2。④黏土和石灰石与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧后,加入适量石膏调节水泥硬化速率,再磨成细粉得到普通水泥。⑤水泥、沙子和碎石等与水混合得到混凝土。
二、新型无机非金属材料1.硅(1)硅在自然界主要以硅酸盐(如地壳中的大多数矿物)和氧化物(如水晶、玛瑙)的形式存在。(2)制备:SiO2+2C  Si(粗硅)+2CO↑,Si+3HCl  SiHCl3+H2,SiHCl3+H2  Si+3HCl。
　　注意Si在加热条件下可与氧气反应,SiHCl3遇水可发生水解,所以制备Si时,原料气要充分除去氧气和水。(3)用途:①作半导体材料;②制作硅太阳能电池;③制作芯片。2.二氧化硅(1)存在形式:石英、水晶、玛瑙、沙子等。(2)化学性质①酸性氧化物:SiO2+2NaOH  Na2SiO3+H2O(盛有碱性物质的试剂瓶要用橡胶塞,不
能用磨口玻璃塞)。②能与氢氟酸反应:SiO2+4HF  SiF4↑+2H2O。
　　注意氢氟酸为弱酸,保存在铅制器皿或塑料瓶中。(3)用途:生产光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表部件等。
　　知识拓展1.硅酸(1)物理性质:难溶于水的白色胶状物质。(2)化学性质①弱酸性:酸性弱于碳酸。根据此性质可制备硅酸:Na2SiO3+CO2+H2O  Na2CO3+H2SiO3↓。可与NaOH反应:H2SiO3+2NaOH  Na2SiO3+2H2O。②受热易分解:H2SiO3  SiO2+H2O。(3)用途:硅酸干燥脱水后得到的硅胶可作催化剂载体、干燥剂等。2.硅酸钠(Na2SiO3):可溶于水,水溶液俗称水玻璃(为无色黏稠液体),可作黏合剂、防火剂。
3.新型陶瓷(1)性能:在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。(2)代表物:碳化硅(SiC)①俗名:金刚砂。②结构:碳原子和硅原子通过共价键连接,具有类似金刚石的结构。1 ml SiC中含有4 ml Si—C键。③性质和用途:硬度很大,可用作砂纸和砂轮的磨料;具有优异的高温抗氧化性能,可用作耐高温材料、耐高温半导体材料等。
(3)其他新型陶瓷①高温结构陶瓷一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成,具有耐高温、抗氧化、耐磨蚀等优良性能。与金属材料相比,更能适应严酷的环境,可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等。②压电陶瓷主要有钛酸盐和锆酸盐等,能实现机械能与电能的相互转化。可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等。③透明陶瓷主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝(Al2O3+N2+3C  2AlN+3CO)、氟化钙等非氧化物透明陶瓷,具有优异的光学性能,耐高温,绝
缘性好。可用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等。④超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零,具有超导性,可用于电力、交通、医疗等领域。4.碳纳米材料一类新型无机非金属材料,包括富勒烯、碳纳米管及石墨烯等,它们都是碳单质,互为同素异形体。
1.“中国制造”走进了充满科技与浪漫的巴黎奥运会。下列属于新型无机非金属材料的是 (　　 　)A.足球内胆中植入的芯片B.乒乓球的比赛用球所采用的ABS树脂C.“PARIS 2024”手环所采用的硅橡胶D.我国运动员领奖服所利用的再生纤维
　　解析　芯片的主要成分是硅单质,属于新型无机非金属材料;ABS树脂、硅橡胶、再生纤维均属于有机高分子材料,故选A。
2.化学与生产、生活、科研密切相关。下列说法错误的是 (　　 　)A.制造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维,其主要成分是二氧化硅B.火箭发射时使用液氢和液氧作推进剂,是利用燃烧反应提供能量C.月球探测器使用的太阳能电池板,其主要成分是单质硅D.氮化硅陶瓷、光导纤维、硅酸盐水泥均属于新型无机非金属材料
　　解析　光导纤维的主要成分为二氧化硅,A正确;氢气在氧气中燃烧放出能量,液氢和液氧可作火箭发射时的推进剂,B正确;硅是良好的半导体,太阳能电池板的主要成分是单质硅,C正确;氮化硅陶瓷、光导纤维属于新型无机非金属材料,硅酸盐水泥属于传统无机非金属材料,D错误。
3.下列有关说法中错误的是 (　　 　)A.氢氟酸不能盛放在玻璃试剂瓶中B.玻璃、水晶、陶瓷的主要成分均是硅酸盐C.灼烧NaOH固体不能使用瓷坩埚,因为瓷坩埚中的SiO2能与NaOH反应D.由沙子制备光伏材料时的反应之一为SiO2+2C  Si+2CO↑
　　解析　氢氟酸可腐蚀玻璃,不能盛放在玻璃试剂瓶中,A正确;水晶的主要成分是SiO2,不是硅酸盐,B错误;瓷坩埚中的SiO2能与NaOH反应,灼烧NaOH固体时不能使用瓷坩埚,C正确;沙子的主要成分是SiO2,光伏材料的成分是晶体硅,由沙子制备光伏材料的反应之一为SiO2+2C  Si(粗硅)+2CO↑,粗硅进一步提纯,得到制备光伏材料的高纯硅,D正确。
第2节　卤族元素　海水资源的开发利用
一、氯气1.物理性质:黄绿色、有刺激性气味的气体;密度比空气大;可溶于水,25 ℃时,1体积水可溶解约2体积氯气。2.化学性质
　　注意①氯气与变价金属反应时,一般生成高价金属氯化物。②氯气有毒。③氯气与氢气反应时,反应条件不同,现象不同,在点燃条件下安静燃烧,发出苍白色火焰;而在光照条件下,会发生爆炸。④Cl2与H2O的反应为可逆反应。3.用途:用于消毒,制造盐酸、漂白剂、农药等;还广泛用于合成聚氯乙烯、制备药物、冶金及染料工业等。
知识拓展　　ClO2在水中的杀菌、消毒能力比Cl2强,效果更持久,受水体pH变化影响小,使用起来方便、安全。除用于一般的杀菌、消毒外,ClO2还用于环保、灭藻、漂白和保鲜等。
　　4.实验室制法(1)原理:MnO2+4HCl(浓)  MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)装置
　　注意①用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等固体与浓盐酸在常温下反应也可制得Cl2。②用浓盐酸和MnO2制备Cl2时需要加热。③Cl2的密度大于空气,应用向上排空气法收集,注意收集装置中气流的方向。④工业上用电解饱和食盐水的方法制取Cl2。5.新制氯水的成分和性质(1)新制氯水的成分 
(2)新制氯水性质的多重性——微粒性质的综合体现
(3)新制氯水中平衡移动的应用——Cl2+H2O  HCl+HClO
二、氯的化合物1.次氯酸
2.次氯酸盐(1)漂白液
注意次氯酸盐溶于水后与空气中的CO2反应生成HClO,则漂白粉在使用时需加水浸泡片刻,才能更好发挥漂白效果。
　　三、卤素单质(X2)的性质1.相似性(1)能与大多数金属反应:2Fe+3Br2  2FeBr3、Fe+I2  FeI2。(2)能与H2反应生成HX(X代表F、Cl、Br、I,下同)。(3)常温下能与水反应:X2+H2O  HX+HXO(F2例外)。
(4)能与碱反应:X2(Cl2、Br2)+2NaOH  NaX+NaXO+H2O,3I2+6NaOH  5NaI+NaIO3+3H2O。(5)卤素单质间能发生置换反应:Cl2+2Br-  Br2+2Cl-、Br2+2I-  I2+2Br-。2.递变性(1)从F2到I2,状态由气态过渡到固态,其中Br2常温下呈液态,I2常温下呈固态;颜色逐渐加深,熔、沸点逐渐升高,密度逐渐增大。(2)从F2到I2,单质氧化性逐渐减弱(与H2反应越来越困难,其中I2与H2的反应为可逆反应),F-、Cl-、Br-、I-的还原性逐渐增强。
　　注意①HF是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在铅制器皿或塑料瓶中。酸性强弱:HI>HBr>HCl>HF。②在HX中HF沸点最高(存在分子间氢键)。③AgF可溶于水,而AgCl、AgBr、AgI难溶于水;CaF2、MgF2为难溶于水的固体。
知识拓展卤素互化物和拟卤素①卤素互化物:由两种卤素互相结合而成的物质叫卤素互化物,如IBr、ICl、BrF3、ClF3。卤素互化物与卤素单质的性质相似,有较强的氧化性,能与金属反应,如2Mg+2IBr  MgBr2+MgI2。卤素互化物中,非金属性弱的元素显正价,如ICl中,I显+1价,Cl显-1价,所以卤素互化物与水或碱的反应一般属于非氧化还原反应,如IBr+H2O  HBr+HIO,IBr+2NaOH  NaBr+NaIO+H2O。②拟卤素:有些由多原子分子构成的物质与卤素单质性质相似,其阴离子与卤素阴离子性质相似,如氰[(CN)2]、硫氰[(SCN)2]、氧氰[(OCN)2]。遇到这些物质时可用换元法,如把(SCN)2当作X2,把SCN-当作X-,来推测它们的性质。
四、卤素离子的检验1.沉淀法:向未知液中滴加AgNO3溶液和稀硝酸,若生成白色沉淀,则有Cl-;若生成浅黄色沉淀,则有Br-;若生成黄色沉淀,则有I-。2.置换—萃取法:向未知液中加适量新制饱和氯水振荡后,再加入CCl4振荡,若有机层呈红棕色或橙红色,则有Br-;若有机层呈紫红色,则有I-。3.氧化—淀粉法检验I-:向未知液中先加入淀粉溶液,不变蓝,然后加适量新制饱和氯水振荡后,溶液变蓝,则有I-。
五、海水资源的开发利用(氯、溴、碘的提取)1.氯碱工业海水→粗盐  精盐  饱和食盐水   反应原理:2NaCl+2H2O  2NaOH+H2↑+Cl2↑。2.海水提溴
反应原理:①Cl2+2Br- 2Cl-+Br2;②Br2+SO2+2H2O H2SO4+2HBr;③2HBr+Cl2 2HCl+Br2。3.海带提碘
(1)实验室提碘 反应原理:2I-+H2O2+2H+  2H2O+I2。
　　注意①用反萃取法从I2的有机溶液中分离得到单质碘:加浓NaOH溶液振荡、静置、分液得到含NaI、NaIO3的溶液,再酸化归中,经过滤得到单质碘。②加碘盐中碘元素的检验:碘元素在加碘盐中以I 的形式存在。在酸性条件下可发生反应I +5I-+6H+  3I2+3H2O,依据此反应可检验食盐中碘元素的存在。
(2)工业提碘海带中所含的碘元素在浸泡时以碘离子(I-)形式进入水中,然后利用氧化还原反应,把滤液中的I-氧化成I2。现代工业上也用离子交换法处理含I-的溶液以提高碘的提取率。
　　知识拓展1.碘在海带中以无机碘(KI)和有机碘两种形式存在。将海带剪碎,放入清水中浸泡半小时以上,过滤,滤液中出现无机碘(KI)。2.反应液的酸碱性:(1)流程图中在浸泡液中加入NaOH溶液进行碱化,是由于浸泡液中会出现一种有机质(褐藻糖胶),该物质的存在不仅影响碘的纯度,还由于其具有还原性会消耗更多的氧化剂,但其在NaOH溶液中易形成褐藻酸钠絮状沉淀,即流程中的有机物沉淀,而被除去。(2)在氧化I-时,通常采用硫酸酸化,主要是基于以下两点考虑:①在碱溶液中碘单质不能
稳定存在,可发生歧化反应:3I2+6NaOH  5NaI+NaIO3+3H2O。②氧化剂在酸性条件下具有更强的氧化性,更易将I-氧化成碘单质。3.氧化剂的选择:当前工业上用Cl2、KClO3、H2O2、亚硝酸盐等作为提取碘的氧化剂。Cl2由于其易得且廉价,是最常用的氧化剂,但氧化操作需要特别仔细,否则易造成过氧化(反应分别为2I-+Cl2  2Cl-+I2、I2+5Cl2+6H2O  2I +10Cl-+12H+)。KClO3、H2O2等在酸性条件下同样不仅可以将I-氧化成I2,还可以继续将I2氧化成I 。亚硝酸盐可将I-氧化成I2(2N +2I-+4H+  2NO↑+I2+2H2O),但不能继续氧化I2,是较为合适的氧化剂,缺点是价格较高。
1.下列关于氯及其化合物的说法正确的是 (　　 　)A.常温下液氯能用钢瓶贮运,所以Cl2不与铁反应B.洁厕灵不能与“84”消毒液混用,原因是两种溶液混合产生的HClO易分解C.漂白粉在空气中久置变质是因为漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3D.在氯气性质实验中,湿润的有色布条褪色,但实际起漂白作用的是次氯酸,而不是氯气
　　解析　常温下Cl2与Fe不反应,可用钢瓶贮运液氯,但Fe能在Cl2中燃烧生成FeCl3,A错误;洁厕灵(有效成分为盐酸)与“84”消毒液(有效成分为NaClO)混用会发生归中反应生成有毒气体Cl2,B错误;漂白粉在空气中久置变质,是因为Ca(ClO)2与空气中的CO2、H2O反应生成CaCO3、HClO,HClO见光或受热分解,失去漂白性,C错误;Cl2与水反应生成的HClO有漂白性,Cl2无漂白性,D正确。
2.(2025辽宁鞍山二模,10)由ClO2制备杀菌剂NaClO2的生产工艺流程如下图所示,已知“尾气吸收”是吸收电解过程中排出的少量ClO2,以下说法正确的是 (　　 　)A.电解时阳极材料可选择Fe-C合金网
B.尾气吸收时H2O2起氧化剂的作用C.电解总反应式为2ClO2+2NaCl  2NaClO2+Cl2D.结晶干燥时需在HCl热气流下进行,以防NaClO2水解
　　解析　由流程图及氧化还原反应规律可知,在阳极Cl-被氧化为Cl2,在阴极ClO2被还原为Cl ;若Fe-C合金网作阳极,Fe会放电生成Fe2+,故电解时阳极材料不能选择Fe-C合金网,A错误。结合题干信息,NaOH、H2O2溶液将尾气中少量ClO2转化为NaClO2,H2O2作还原剂,B错误。结合A项分析,可得电解总反应式为2ClO2+2NaCl  2NaClO2+Cl2,C正确。NaClO2是强碱弱酸盐,溶液呈碱性,会与HCl发生反应,同时HCl可能会与NaClO2发生氧化还原反应,故结晶干燥时不能在HCl热气流下进行,D错误。
3.(2025浙江金华二模,10)从海带中提取碘的实验方案如下,下列说法不正确的是 (　　 　) A.试剂①是H2O2和稀硫酸,过程中n(H2O2)消耗∶n(I2)生成=1∶1
B.试剂②可以是CCl4,也可以是苯C.海带灰中可溶性的硫酸盐、碳酸盐可在步骤3中除去D.向步骤3所得有机层中加浓NaOH溶液,经分液、酸化、过滤、升华,可获得高纯碘
　　解析　若试剂①是H2O2和稀硫酸,H2O2将I-氧化为I2,根据得失电子守恒,可知该反应中n(H2O2)消耗∶n(I2)生成=1∶1,但H2O2易分解,故过程中n(H2O2)消耗∶n(I2)生成>1∶1,A错误;加试剂②的目的是萃取碘水中的I2,I2易溶于有机溶剂,试剂②可以是CCl4,也可以是苯,B正确;步骤3为分液,可溶性的硫酸盐、碳酸盐在水层,可通过分液除去,C正确;向步骤3所得有机层中加浓NaOH溶液(生成I-和I )反萃取,经分液、酸化(I-和I 发生归中反应生成单质I2)、过滤、升华,可获得高纯碘,D正确。
一、硫单质1.物理性质:黄色晶体,质脆,难溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2(相似相溶)。2.化学性质 
　　注意硫有多种同素异形体,如正交硫、单斜硫都是由S8分子构成的物质。游离态的硫主要存在于火山口附近或地壳的岩层中。化合态的硫主要以硫化物和硫酸盐的形式存在。二、二氧化硫1.物理性质:无色、有刺激性气味的气体,密度比空气大,易溶于水;通常情况下,1体积水可溶解约40体积SO2。2.化学性质——酸性氧化物的通性、氧化性、强还原性、漂白性
 (1)酸性氧化物的性质①与H2O反应:SO2+H2O  H2SO3(二元弱酸)。②与碱反应:SO2+2NaOH  Na2SO3+H2O,SO2+Ca(OH)2  CaSO3↓+H2O。
③与碱性氧化物反应:SO2+CaO  CaSO3。(2)氧化性:SO2+2H2S  3S↓+2H2O。(3)还原性:2SO2+O2  2SO3,SO2+2H2O+Br2  H2SO4+2HBr,5SO2+2KMnO4+2H2O  2MnSO4+K2SO4+2H2SO4。(4)漂白性:可与有色物质结合为无色物质,如可使品红溶液褪色。
　　归纳总结①SO2、CO2同时存在时的检验流程,先检验SO2,然后除去SO2,检验SO2是否除尽,最后检验CO2。②用SO2漂白后的有色物质,在一定条件下会恢复至原来的颜色(因为SO2可以与某些有色物质反应生成不稳定的无色物质,在加热条件下这些无色物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色)。③SO2不能漂白酸碱指示剂。
3.用途(1)作漂白剂(漂白纸浆、毛、丝等);(2)杀菌消毒;(3)作食品添加剂(用在葡萄酒、干果等中可以去色、除菌、抗氧化)。4.实验室制备二氧化硫(1)反应原理:用Na2SO3粉末和70%的硫酸反应制取SO2。(2)除杂:用浓硫酸吸收水蒸气。
　　注意制备SO2时,若硫酸溶液太稀,则生成的SO2会溶于水,不易收集;若太浓,则H+浓度较小,反应速率慢。
　　知识拓展含二氧化硫烟气的脱硫1.石灰石—石膏法该工艺原理是,将石灰石粉末加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔,与烟气充分接触混合并氧化,最终生成石膏(CaSO4·2H2O)。脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴,再经过换热器加热升温后,由烟囱排入大气。其化学方程式如下:CaCO3+SO2  CaSO3+CO22CaSO3+O2  2CaSO4
2.氨脱硫法氨脱硫法是一个酸碱中和反应和氧化还原反应相结合的过程,在脱硫塔内气、液、固多组分混合。其化学方程式如下:2NH3+H2O+SO2  (NH4)2SO32(NH4)2SO3+O2  2(NH4)2SO4三、三氧化硫1.物理性质:熔点和沸点较低,常温常压下为液体,标准状况下为固体(与NA相关的计算中,若在标准状况下,同时给出SO3的体积,不能用22.4 L/ml进行计算)。2.化学性质——酸性氧化物的通性
(1)与水反应:SO3+H2O  H2SO4(放出大量的热)。(2)与碱反应生成盐和水,如SO3+2NaOH  Na2SO4+H2O。(3)与碱性氧化物反应生成相应的盐,如SO3+Na2O  Na2SO4。四、硫化氢1.物理性质:无色、有臭鸡蛋气味的气体,能溶于水。2.化学性质(1)弱酸性——二元弱酸(2)还原性:H2S+Cl2  S↓+2HCl。(3)与某些金属离子反应:Cu2++H2S  CuS↓+2H+。
注意①书写离子方程式时,H2S不能拆成离子形式;②H2S常作为沉淀剂,除去废水中的重金属离子;③不能根据反应H2S+CuSO4  CuS↓+H2SO4判断H2S的酸性大于H2SO4。
　　五、硫酸1.物理性质:无色油状液体,密度比水大,沸点高,难挥发。2.化学性质稀硫酸:具有酸的通性。浓硫酸:三大特性——吸水性、脱水性、强氧化性。
(1)强氧化性①Cu+2H2SO4(浓)  CuSO4+SO2↑+2H2O(生成硫酸铜,同时体现了浓硫酸的酸性)。②C+2H2SO4(浓)  2SO2↑+CO2↑+2H2O。③常温下,浓硫酸可使Fe、Al表面形成一层致密的氧化膜,使其钝化。④在加热条件下,除Au、Pt外,金属活动性顺序中的金属都可与浓硫酸反应。(2)脱水性:将某些有机物中的H、O原子以2∶1的个数比脱去,为化学变化。如蔗糖与浓硫酸反应的过程中,蔗糖变黑,体积膨胀,产生大量的有刺激性气味的酸雾,C12H22O11  12C+11H2O、C+2H2SO4  2SO2↑+CO2↑+2H2O。(3)吸水性:吸收自由水和结晶水(如可吸收胆矾晶体中的水,使其变为白色的硫酸铜固
体),作干燥剂,注意不能干燥碱性气体。3.硫酸的用途(1)用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等;(2)用于金属矿石的处理、金属材料表面处理等。4.接触法制硫酸 反应原理:
Ⅰ.4FeS2+11O2  2Fe2O3+8SO2/S+O2  SO2Ⅱ.2SO2+O2  2SO3Ⅲ.用98.3%的浓硫酸吸收SO3:SO3+H2O H2SO4
　　注意用98.3%的浓硫酸吸收SO3后再稀释成不同浓度的工业产品。不用水吸收SO3是因为SO3溶于水反应放出大量的热,形成酸雾,吸收效率降低。六、硫酸根离子的检验(1)原理:Ba2++S  BaSO4↓。(2)方法:待测液      有无白色沉淀(确定有无S )。(3)加盐酸目的:防止C 、S 、Ag+等的干扰。
七、几种硫酸盐(1)硫酸钙:在自然界中常以石膏(CaSO4·2H2O)的形式存在,加热至150 ℃时,变成熟石膏(2CaSO4·H2O)。熟石膏与水混合成糊状物后会很快凝固,重新变为石膏。石膏可用来制作各种模型和医疗用的石膏绷带。在工业上,石膏还可用来调节水泥的硬化速率。(2)硫酸钡:在自然界中以重晶石的形式存在,BaSO4不溶于水和酸,不容易被X射线透过,可在医疗上作“钡餐”。(3)硫酸铜:硫酸铜是白色粉末,结合水后会变成蓝色晶体(CuSO4·5H2O),常用来检验酒精中是否含少量水。CuSO4·5H2O和石灰乳混合可制成常用的农药——波尔多液。(4)硫酸亚铁:硫酸亚铁的结晶水合物俗称绿矾,化学式为FeSO4·7H2O。医疗上用于生产防治缺铁性贫血的药剂;工业上是生产系列净水剂和颜料氧化铁红(主要成分为Fe2O3)的原料。
1.在自然界中不同价态硫元素之间的转化如图所示,下列说法错误的是 (　　 　)A.火山口存在少量游离态的硫
B.火山喷发后有可能导致硫酸型酸雨的发生C.黄铁矿转化为石膏的反应可能为4FeS2+16H2O+15O2+8CaCO3  8CaSO4·2H2O+2Fe2O3+8CO2D.酸雨放置过程中pH变大
　　解析　单质硫存在于火山口附近,A正确。火山喷发时部分硫元素转化成SO2,当有氧气、水蒸气、阳光等存在时,SO2会被氧化成SO3,SO3与水反应生成H2SO4,另外SO2与水反应生成H2SO3,H2SO3被氧化为H2SO4,都可形成硫酸型酸雨,B正确。由题图中转化过程可知黄铁矿转化为石膏的反应可能为4FeS2+16H2O+15O2+8CaCO3  8CaSO4·2H2O+2Fe2O3+8CO2,C正确。放置过程中酸雨中的H2SO3会转化为H2SO4,故酸性增强,pH变小,D错误。
2.硫元素在自然界中通常以硫化物、硫酸盐或单质的形式存在。常见的含硫矿物有硫黄矿、黄铁矿(FeS2)、石膏(CaSO4·2H2O)等。工业上利用黄铁矿与空气在高温下反应得到Fe2O3、SO2,SO2与O2在400~500 ℃、V2O5催化作用下反应生成SO3,生成的SO3用98.3%的浓硫酸吸收。利用酸性KMnO4溶液可测定工业尾气中SO2的含量。下列说法不正确的是　     (　　 　)A.S是黄色晶体,难溶于水,易溶于CS2,可用于配制黑火药B.黄铁矿与空气在高温条件下的反应:4FeS2+11O2  2Fe2O3+8SO2C.SO3具有氧化性,可用于制取硫酸D.用酸性KMnO4溶液吸收SO2:2Mn +5SO2+2H2O  2Mn2++5S +4H+
　　解析　S是黄色晶体,难溶于水,易溶于CS2;黑火药的主要成分为硫、木炭、硝酸钾,A正确。黄铁矿与空气在高温条件下反应生成Fe2O3、SO2,化学方程式为4FeS2+11O2  2Fe2O3+8SO2,B正确。SO3为酸性氧化物,与H2O反应生成H2SO4,与其具有氧化性无关,C错误。酸性KMnO4溶液能将SO2氧化为S ,结合得失电子守恒、电荷守恒(用H+配电荷守恒)和原子守恒可得离子方程式为2Mn +5SO2+2H2O  2Mn2++5S +4H+,D正确。
3.(2025河南开封三模,11)实验室利用下图所示装置制取SO2并探究其性质。下列说法错误的是　     (　　 　)A.可观察到a处紫色石蕊溶液先变红后褪色B.b处酸性KMnO4溶液褪色,说明SO2具有还原性C.c处产生黄色沉淀,说明SO2具有氧化性D.若用浓硝酸代替70%硫酸,则无法制得SO2气体
　　解析　SO2溶于水,与水反应生成H2SO3,溶液呈酸性,可使紫色石蕊溶液变红,但SO2不能漂白指示剂,则紫色石蕊溶液只变红不褪色,A错误;SO2具有还原性,能将KMnO4还原,使酸性KMnO4溶液褪色,B正确;SO2与Na2S反应生成单质S(黄色沉淀),体现了SO2的氧化性,C正确;浓硝酸具有强氧化性,能将Na2SO3氧化为Na2SO4,不能生成SO2,D正确。
一、氮元素的存在形式和固氮 
　　注意将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫氮的固定。在氮的固定的过程中,N2有的发生氧化反应,有的发生还原反应。
二、氮气1.结构:电子式为 ,结构式为 。2.氮气的性质(1)物理性质:无色无味的气体,密度比空气略小,难溶于水。(2)化学性质
 3.氮气的实验室制法(1)制备原理①高温下氨气还原氧化铜:2NH3+3CuO  3Cu+N2+3H2O。
②用饱和NaNO2和NH4Cl溶液在加热条件反应:NaNO2+NH4Cl  NaCl+N2↑+2H2O。(2)收集方法:只能用排水法(密度与空气接近,不能用排空气法)。
三、氮的氧化物（1）.一氧化氮和二氧化氮
(2)其他氮氧化物:主要有N2O、N2O3、N2O4、N2O5等。
　　注意NO2能与N2O4相互转化:2NO2  N2O4,由于此平衡的存在,通常所说的NO2气体实际上是NO2和N2O4的混合气体。例如2 ml NO与1 ml O2充分反应,由于生成的NO2部分转化为N2O4,故实际所得的NO2少于2 ml。(3)氮氧化物对环境的污染及防治①氮氧化物会造成光化学烟雾和酸雨。②常见的处理含氮氧化物尾气的方法a.碱液吸收法
2NO2+2NaOH  NaNO3+NaNO2+H2O,NO2+NO+2NaOH  2NaNO2+H2ONO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO),一般适用于工业尾气中NOx的处理。b.催化转化法在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2),或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2),一般适用于汽车尾气的处理。
四、硝酸1.物理性质:无色、易挥发、有刺激性气味的液体。2.化学性质
3.制法NH3  NO  NO2  HNO3
反应原理:①4NH3+5O2  4NO+6H2O;②2NO+O2 2NO2;③3NO2+H2O  2HNO3+NO。
　　知识再现　　王水:浓硝酸和浓盐酸的混合物(体积比为1∶3),能使不溶于硝酸的金属(如金、铂等)溶解。4.用途:常用来制造氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。五、氨及铵盐1.NH3(1)结构:电子式为 (提示:不要忘记孤电子对),分子空间结构为三角锥形。(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(常温常压
下,1体积水大约可溶解700体积氨气)。液氨汽化时,吸收大量的热,使周围环境温度急剧降低,可作制冷剂。(3)化学性质
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。
注意氨水对眼睛、呼吸道等有强烈的刺激作用,储存、运输和施用的要求比较高。
　　(4)制法①实验室制法原理:2NH4Cl+Ca(OH)2  CaCl2+2NH3↑+2H2O。装置如下图所示:
　　注意可用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒验满。欲快速制取NH3可将浓氨水滴到NaOH固体或生石灰上。②工业制法:N2+3H2  2NH3。(5)喷泉实验①原理:短时间内,体系内外产生较大的压强差。②常见形成喷泉的气体和液体组合HCl气体和水/NaOH溶液,NH3和水/酸溶液,酸性气体和NaOH溶液,NO2和水。
2.铵盐(1)物理性质:一般为白色、易溶于水的晶体。(2)化学性质①与碱反应:N +OH-  NH3↑+H2O、N +OH-  NH3·H2O(常温)(条件不同,产物不同)②不稳定,受热易分解:NH4Cl  NH3↑+HCl↑NH4HCO3  NH3↑+CO2↑+H2O③水解反应:N +H2O NH3·H2O+H+(3)检验:样品与NaOH溶液共热,用湿润的红色石蕊试纸检验,观察试纸是否变蓝;若变
1.(2025江苏如皋三模,1)下列含氮物质的转化属于氮的固定的是 (　　 　)A.N2→NH3　　　　B.NO→N2C.NH3→CO(NH2)2　　　　D.HNO3→NH4NO3
　　解析　氮的固定指将游离态氮(N2)转化为化合态氮的过程,故选A。
2.(2025北京海淀二模,5)为研究浓硝酸与Cu的反应,进行如图所示实验。下列说法不正确的是 (　　 　)A.滴入浓硝酸后,无需加热即可反应B.反应开始后,试管中产生红棕色气体,说明浓硝酸具有氧化性C.反应消耗0.05 ml Cu时,转移电子数约为6.02×1022D.若将铜片换成铝片,无明显现象,说明还原性:AlCu),D错误。
3.某实验小组利用下图装置制备NH3并探究其性质。下列说法正确的是 (　　 　) A.①中药品为NH4Cl和Ca(OH)2B.②中药品为P2O5C.反应一段时间后,③中红色固体变为黑色D.反应一段时间后,④中锥形瓶收集到液氨
　　解析　加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物是实验室常用的制备NH3的方法,A正确;P2O5为酸性干燥剂,会与NH3反应,B错误;NH3中N元素显-3价,具有还原性,加热条件下可将CuO还原,故反应一段时间后,③中黑色固体变为红色,C错误;④中用冰块冷凝,液氨的沸点较低(-33.5 ℃),此时以NH3(g)形式存在,锥形瓶中不能收集到液氨(NH3与CuO反应后生成H2O,过量的NH3可溶于H2O,故④中锥形瓶可以收集到氨水),D错误。
考法突破6　氯、硫、氮及其化合物间的转化
一、氯及其化合物间的转化1.氯元素的“价—类”二维图
2.氯及其化合物间的转化关系(1)歧化反应 ①Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O(稀碱,常温)②3Cl2+6OH-  5Cl-+Cl +3H2O(浓碱,加热)
(2)归中反应 ①Cl-+ClO-+2H+ Cl2↑+H2O(NaClO与NaCl,酸性条件)②5Cl-+Cl +6H+ 3Cl2↑+3H2O(KClO3与KCl,酸性条件)
　　注意物质的氧化性强弱往往受pH影响。酸性条件下,ClO-、Cl 的氧化性强于Cl2;碱性条件下,Cl2的氧化性强于ClO-、Cl 。
二、硫及其化合物间的转化1.硫元素的“价—类”二维图
注意Na2SO4不体现氧化性。
　　2.硫及其化合物间的转化关系及规律(1)当硫元素的化合价变化时,一般升高或降低至其相邻价态,即台阶式升降。例如:H2S+H2SO4(浓)  S↓+SO2↑+2H2O。
　　注意浓硫酸可用于干燥SO2气体(二者硫元素处于相邻价态,不发生氧化还原反应)。(2)含硫物质的连续氧化 
　　注意S不能被O2一步氧化为SO3。(3)+4价硫的不同化合物间的转化关系 
三、氮及其化合物间的转化1.氮元素的“价—类”二维图
2.氮及其化合物间的转化关系(1)歧化反应如:3NO2+H2O  2HNO3+NO2NO2+2NaOH  NaNO3+NaNO2+H2O
(2)归中反应如:6NO+4NH3  5N2+6H2ONO2+NO+2NaOH  2NaNO2+H2O
　　注意N2不能被O2一步氧化为NO2。
典例    (2025山西吕梁二模,4)下列物质中均含有同种元素,它们在一定条件下的转化关系如图所示。G为单质,Q为气体且能使品红溶液褪色。下列说法正确的是 (　　 　)A.G易溶于乙醇B.若O2过量,则可以使G直接转化为RC.W与T反应生成Q的过程中还可能同时生成GD.E生成T的反应证明E在水中的电离程度大于T
　　物质推断G为单质,与O2反应得到的氧化物Q为气体且能使品红溶液褪色,则Q为SO2,G为S;S与H2反应得到H2S,则E为H2S;SO2继续氧化得到SO3,则R为SO3;SO3与H2O反应得到H2SO4,则T为H2SO4。
　　解析　单质S微溶于乙醇,易溶于CS2,A错误;O2过量,S单质也无法直接转化为SO3,B错误;若W为Na2S2O3,Na2S2O3与稀H2SO4反应生成SO2和S,C正确;H2S是弱酸,H2SO4是强酸,H2S的电离程度小于H2SO4,该反应能够发生是因为CuS难溶于水,D错误。
变式1　〔变呈现类型:“价—类”二维图〕(2025重庆八中4月考,8)“价—类”二维图是学习元素及其化合物的重要工具。下图表示硫、氮元素的“价—类”二维图,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 (　　 　)
A.f、l可能为一种水溶液呈酸性的物质B.h→i与b→c的转化均可通过与氧气反应实现C.向一定量g的水溶液中通入气体c可能生成两种盐D.5.6 g铁粉分别与足量的e、k的稀溶液充分反应,转移电子数均为0.2NA
　　解析　由元素的最高化合价或最低化合价知,左边为N元素的“价—类”二维图,右边为S元素的“价—类”二维图,则a是H2S,b是S单质,c是SO2,d是SO3,e是H2SO4,f是硫酸盐,g是NH3,h是N2,i是NO,j是NO2或N2O4,k是HNO3,l是铵盐。f为硫酸盐,硫酸为强酸,强酸弱碱盐呈酸性,如CuSO4溶液呈酸性;l为铵盐,NH3·H2O为弱碱,如NH4Cl溶液呈酸性,A正确。N2和O2在放电的条件下发生反应生成NO,S在O2中燃烧生成SO2,B正确。向一定量氨水中通入SO2,当SO2少量时生成(NH4)2SO3,当SO2过量时生成NH4HSO3,则可能同时生成(NH4)2SO3和NH4HSO3,C正确。5.6 g铁粉的物质的量为0.1 ml,与足量稀硫酸反应生成FeSO4,转移电子数为0.2NA;与足量稀硝酸反应生成Fe(NO3)3,转移电子数为0.3NA,D错误。
变式2　〔变复杂程度,难度提升:推断与计算相结合〕(2025河北保定一模,8)某科研小组探究铜和浓硫酸在一定条件下的反应,进行如下实验,流程中除H2O外反应产物均已标出。下列说法错误的是 (　　 　) 
A.化合物X为CuSB.该流程的实质是浓硝酸将铜氧化C.该实验中浓硫酸体现了强氧化性和酸性D.理论上产生NO2的物质的量为1 ml
　　解析　除H2O外反应产物均已标出,根据流程知,Cu被氧化为CuSO4,S元素化合价应降低生成X,X难溶于水,且能被浓硝酸氧化为S 。23.3 g白色沉淀为BaSO4,其物质的量为0.1 ml,假设X为CuS,反应中S元素化合价从+6降低到-2,得到电子的物质的量为0.8 ml,32 g Cu的物质的量为0.5 ml,Cu元素化合价从0升高到+2,失去电子的物质的量为1 ml,得失电子不守恒,故X不是CuS(假设X为Cu2S,Cu2S为0.1 ml,S元素得到0.8 ml电子,生成0.1 ml Cu2S,根据Cu原子守恒,可知生成的CuSO4的物质的量为0.3 ml,则Cu失去电子的物质的量为0.1 ml×2+0.3 ml×2=0.8 ml,反应过程中得失电子守恒,则X为Cu2S),A错误。结合A项分析及整个流程知,最终S元素都呈+6价,相当于化合价没有变化,故实质上是浓硝酸将铜氧化为+2价,硝酸被还原为NO2,B正确。在第一步反应中,浓