第5章 化工生产中的重要非金属元素——【期末复习】高一化学单元复习知识点梳理（人教版2019必修第二册）

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第五章 化工生产中的重要非金属元素知识清单
【知识网络】

【知识归纳】
考点1 硫
1．硫的结构
（1）原子结构示意图，离子结构示意图
（2）性质：在反应中容易得到2个电子形成最外层8电子稳定结构，表现氧化性
（3）常见化合价：－2，0，+4和+6

2．硫元素的自然存在
（1）游离态：主要存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。
（2）化合态：主要以硫化物和硫酸盐的形式存在。
硫铁矿
黄铜矿
石膏
芒硝
FeS2
CuFeS2
CaSO4·2H2O
Na2SO4·10H2O
3．硫单质物理性质
（1）色、态：黄色或淡黄色的固体，俗称硫黄
（2）溶解性：不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳
4．硫单质和氯气的氧化性强弱
（1）硫单质的弱氧化性：与变价金属反应生成低价金属硫化物
①FeFeS
②CuCu2S
（2）氯气的强氧化性：与变价金属反应生成高价金属氯化物
①FeFeCl3
②CuCuCl2
5．燃烧反应
（1）氧气的量不同，产物相同：SSO2；SSO2
（2）氧气浓度不同，产物相同，现象不同
①空气：产生微弱的淡蓝色火焰
②氧气：产生明亮的蓝紫色火焰
6．两种分离提纯黑火药的流程
（1）流程一

（2）流程二

考点2 二氧化硫
一、二氧化硫的性质
1．物理性质
（1）色味态：无色有刺激性气味的气体
（2）密度：比空气的大
（3）溶解性：易溶于水（1∶40），不溶于饱和NaHSO3溶液
2．酸性氧化物的通性
（1）与水化合成亚硫酸：SO2+H2OH2SO3
（2）与碱性氧化物化合成亚硫酸盐
①CaO：CaO+SO2CaSO3
②Na2O：Na2O+SO2Na2SO3
（3）与碱性溶液反应：少量SO2生成亚硫酸盐，过量SO2生成亚硫酸氢盐
①少量SO2：2NaOH+SO2Na2SO3+H2O
②过量SO2：NaOH+SO2NaHSO3
（4）与弱酸盐反应
①SO2+2NaHCO3Na2SO3+CO2↑+H2O
②Na2SiO3+SO2+H2O＝H2SiO3↓+Na2SO3
（5）与亚硫酸盐反应生成亚硫酸氢盐
①Na2SO3：SO2+Na2SO3+H2O2NaHSO3
②CaSO3：SO2+CaSO3+H2OCa（HSO3）2
3．氧化性：与H2S气体混合
（1）反应：2H2S+SO2＝2H2O+3S↓
（2）现象：容器壁上有水珠出现，析出黄色固体
4．强还原性
SO2SO3或SO42－
（1）催化氧化
①反应：2SO2+O22SO3
②应用：工业上制硫酸的第二步反应
（2）能够使卤水褪色
①氯水：SO2+Cl2+2H2O2HCl+H2SO4
②溴水：SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4（检验或除去SO2）
③碘水：SO2+I2+2H2O2HI+H2SO4
（3）能够使酸性高锰酸钾溶液褪色
①反应：2MnO4－+5SO2+2H2O2Mn2++5SO42－+4H+
②应用：检验或除去SO2
（4）能够使铁盐变色
①反应：2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++4H++SO42－
②现象：溶液由棕黄色变成浅绿色
（5）能够被过氧化物氧化成硫酸或硫酸盐
①Na2O2：SO2+Na2O2Na2SO4
②H2O2：SO2+H2O2H2SO4
（6）能够将硝酸根离子还原
①2NO3－+3SO2+2H2O3SO42－+2NO↑+4H+
②2NO3－+SO2SO42－+2NO2↑
（7）SO2和氧化性盐溶液的反应
①向BaCl2溶液中通入SO2，没有现象；而向Ba（NO3）2溶液中通入SO2，则会产生白色的BaSO4沉淀。
②向Ca（ClO）2溶液中通入CO2，会产生白色的CaCO3沉淀；而向Ca（ClO）2溶液中通入SO2，则会产生白色的CaSO4沉淀。
5．漂白性
（1）原理：化合性漂白，与某些有色物质（如品红）化合生成无色物质
（2）特点：暂时性漂白，产物不稳定，久置或加热会恢复原色
（3）应用：工业上纸张及草帽编织物的漂白剂
（4）注意
①SO2不能漂白酸碱指示剂，向石蕊试液中通入SO2的现象是溶液变红，但不褪色
②SO2使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色，体现的是SO2的还原性，而不是漂白性
③SO2显红色的酚酞试液褪色，体现的是SO2是一种酸性气体，与碱反应，而不是漂白性
二、实验室制备二氧化硫
1．方法
（1）Na2SO3粉末和中等浓度的硫酸混合；Na2SO3+H2SO4（浓）Na2SO4+SO2↑+H2O

①不用稀硫酸的原因；SO2易溶于水，逸出SO2的较少
②不用浓硫酸的原因；在Na2SO3表面生成Na2SO4固体，阻止反应持续进行
（2）Cu与浓H2SO4混合加热；Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O

2．净化（假设用亚硫酸钠和稀盐酸反应）
（1）先用饱和NaHSO3溶液除HCl
（2）再用浓硫酸或无水氯化钙除水蒸气
3．收集
（1）排液法：排饱和NaHSO3溶液法，导气管长进短出
（2）排气法：向上排空气法，导气管长进短出
4．检验：通入品红溶液，品红褪色，加热又变红
5．尾气：注意导气管末端不能插入液面以下，以防发生倒吸
（1）酸性气体：一般用NaOH溶液吸收
（2）还原性气体：一般用酸性高锰酸钾溶液吸收
三、亚硫酸和亚硫酸盐的性质
1．亚硫酸的性质
（1）弱酸性：H2SO3H++HSO3－
①相对强弱：酸性比碳酸的弱
②实验验证：向饱和NaHCO3溶液中通入足量SO2，将产生的气体先通过足量的酸性高锰酸钾溶液，溶液未完全褪色，再将剩余气体通入澄清石灰水中，溶液变浑浊，则可说明亚硫酸的酸性比碳酸的强
（2）强还原性
①O2：2H2SO3+O22H2SO4
②Cl2：Cl2+H2SO3+H2OH2SO4+2HCl
（3）弱氧化性：2H2S+H2SO33S↓+3H2O
2．亚硫酸钠在空气中变质
（1）变质反应：2Na2SO3+O22Na2SO4
（2）保存方法：密封保存
（3）实验验证：取样→加水溶解→加入足量BaCl2溶液→加入足量盐酸溶液
①完全变质：产生的白色沉淀不溶解
②没有变质：产生的白色沉淀全部溶解
③部分变质：产生的白色沉淀部分溶解
考点3 硫酸 硫酸根离子的检验
一、浓硫酸的性质
1．物理性质
（1）色、态：无色黏稠状液体
（2）溶解性：以任意比和水互溶，同硝酸、乙醇
①热效应：溶解时放出大量的热
②稀释：将浓硫酸沿玻璃棒缓慢倒入水中，边加边搅拌
（3）沸点：338℃，具有难挥发性
（4）浓度和密度
①常用浓硫酸浓度为98.3%，，密度1.84g/cm3，物质的量浓度为18.4mol/L
②浓硫酸中水很少，主要以硫酸分子形式存在
③在写离子方程式时，浓硫酸不能拆写成离子形式，而应该保留化学式形式
④氨气通入浓硫酸的现象是：产生白色沉淀，不能用浓硫酸作为氨气的吸收剂，否则易堵塞导气管
2．浓硫酸与金属单质反应
（1）铝和铁与浓硫酸反应，条件不同，反应不同
①Al、Fe钝化（表现强氧化性）
②Al、Fe剧烈反应，生成硫酸盐和SO2气体（表现酸性和强氧化性）
（2）Au、Pt不反应
（3）氢前的活泼金属（如Zn）与浓硫酸常温反应，先放出SO2气体，后放出H2
①Zn+2H2SO4（浓）ZnSO4+SO2↑+2H2O（表现酸性和强氧化性）
②Zn+H2SO4（稀）ZnSO4+H2↑（表现酸性和氧化性）
（4）氢后的不活泼金属（如Cu）与浓硫酸加热反应，先放出SO2气体，后反应停止
①化学方程式：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O（表现酸性和强氧化性）
②离子方程式：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O（不能拆）
3．浓硫酸与碳等非金属单质加热反应
（1）过程：C先放CO2和SO2气体，后反应停止
（2）反应：C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O（表现强氧化性）
4．浓硫酸与还原性化合物反应：浓H2SO4SO2
（1）H2S+H2SO4（浓）S+SO2↑+2H2O（表现强氧化性）
（2）2HI+H2SO4（浓）I2+SO2↑+2H2O（表现强氧化性）
（3）2NaBr+2H2SO4（浓）Na2SO4+Br2↑+SO2↑+2H2O（表现酸性、强氧化性）
（4）2FeO+4H2SO4（浓）Fe2（SO4）3+SO2↑+4H2O（表现酸性、强氧化性）
5．浓硫酸的吸水性
（1）含义：吸收自由水或结晶水
（2）变化：化学变化（形成H2SO4·xH2O）
（3）应用：作干燥剂，不能干燥四种气体
①强还原性气体：H2S、HI、HBr
②碱性气体：NH3
6．浓硫酸的脱水性
（1）含义：将有机物中的H、O元素按2∶1脱去
（2）变化：化学变化
（3）实验现象
①纸张、木材、棉花变黑
②湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑
（4）蔗糖碳化

①现象：蔗糖变黑，体积膨胀，产生大量有刺激性气味的酸雾
②反应：C12H22O1112C+11H2O
C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O
③性质：浓硫酸表现脱水性、吸水性和强氧化性
（5）强腐蚀性
①原理：浓硫酸可以脱去皮肤中的水
②不慎将浓硫酸沾在皮肤上的事故处理：先用干布蘸去大量硫酸，再用大量清水冲洗，最后涂3%~5%的碳酸氢钠溶液
7．检验碳与浓硫酸反应所有气体产物

（1）各仪器中的试剂及其作用
①A：CuSO4粉末，检验产生的水蒸气
②B：品红溶液，检验产生的SO2气体
③C：酸性KMnO4溶液或溴水，除去SO2气体
④D：品红溶液，检验SO2能否完全除去
⑤E：澄清石灰水，检验产生的CO2气体
（2）证明有CO2气体的现象
①当D中品红溶液不褪色，E中澄清石灰水变浑浊时，说明产物中CO2气体
②若把装置D去掉，当C中溶液颜色未完全褪去，E中澄清石灰水变浑浊时，说明产物中有CO2气体
二、硫酸根离子的检验
1．常见的干扰反应及排干扰反应或措施
（1）Ag+：Ag++Cl－＝AgCl↓，不加氯化物
（2）CO32－：Ba2++CO32－BaCO3↓，CO32－+2H+H2O+CO2↑
（3）SO32－：Ba2++SO32－BaSO3↓，SO32－+2H+H2O+SO2↑
（4）SiO32－：SiO32－+2H+H2SiO3↓，H2SiO3+2OH－SiO32－+2H2O
（5）SO32－和NO3－：3SO32－+2H++2NO3－3SO42－+2NO↑+H2O，溶液中不能同时含H+和NO3－
2．最佳检验流程

（1）加入硝酸钡溶液得到的白色沉淀可能是BaCO3、BaSO3、BaSO4、H2SiO3，并且将NO3－留在溶液中
（2）加入盐酸可以排除BaSO3和BaCO3的干扰，得到的白色沉淀可能是BaSO4、H2SiO3
（3）加入NaOH溶液可以排除H2SiO3的干扰，得到的白色沉淀是BaSO4
考点4 硫及其化合物间的转化关系
1．自然界中不同价态硫元素之间的转化

2．通过氧化还原反应实现含不同价态硫元素的物质之间的转化

3．通过非氧化还原反应实现含不同价态硫元素的物质之间的转化
（1）
（2）
（3）SO3H2SO4→Na2SO4→NaHSO4→BaSO4
4．具体的硫及其化合物之间的转化关系

考点5 氮气和氮的氧化物
一、氮的结构
1．原子结构
（1）原子结构示意图：
（2）在周期表中位置：第二周期第VA族
2．元素存在

3．氮气的分子结构
（1）结构式：N≡N
（2）电子式：
4．常见的含氮微粒
（1）氮元素的化合价与氧化性、还原性的关系
价态
代表物
性质
－3
NH3、Mg3N2、NH4Cl
只有还原性
0
N2
既有氧化性，又有还原性
+1
N2O
+2
NO
+3
N2O3、HNO2、NaNO2
+4
NO2、N2O4
+5
N2O5、HNO3、NaNO3
只有氧化性
（2）氮元素的价-类图

5．自然界中氮的循环

二、氮气的性质和制备
1．物理性质
（1）色味态：无色无味气体
（2）密度：在标准状况下ρ（N2）＝＝1.25g•L－1，比空气的小（极为接近）
（3）溶解性：难溶于水
2．化学性质
（1）稳定性：N≡N键能很大，通常情况下很难发生反应
（2）氧化性：N2+3H22NH3
（3）还原性
①除去中H2的N2：3Mg+N2Mg3N2
②高能固氮反应：N2+O22NO
3．实验室制备氮气
（1）制备原理
①高温下氨气还原氧化铜：2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O

②用饱和NaNO2和NH4Cl溶液反应：NaNO2+NH4ClNaCl+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、氮氧化物的性质
1．氮氧化物的种类
化合价
+1
+2
+3
+4
+5
化学式
N2O
NO
N2O3
NO2
N2O4
N2O5
2．NO的性质
（1）色味态：无色无味气体
（2）溶解性：难溶于水
（3）强还原性：2NO+O22NO2
3．NO2的性质
（1）色味态：红棕色有刺激性气味气体
（2）溶解性：易溶于水，不溶于四氯化碳
（3）与H2O反应：3NO2+H2O2HNO3+NO
（4）强氧化性：能够将某些还原性微粒氧化，自身被还原成NO
还原性微粒




氧化产物
S
SO3或SO42－
I2
Fe3+
①2NO2+2KI＝2KNO2+I2（湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，可用于检验NO2）
②NO2+SO2SO3+NO
③H2S+NO2S+NO+H2O
④2Fe2++4H++NO22Fe3++2H2O+NO↑
4．氮氧化物的来源和危害

（1）形成硝酸型酸雨
含氮物质NONO2HNO3
（2）形成光化学烟雾
NO2和O2O3有毒烟雾
（3）破坏臭氧层：NO催化O3分解为O2
NO+O3＝NO2+O，NO2+O＝NO+O2
（4）水体富营养化：水中含氮化合物引起水体污染
5．氮氧化物的预防和吸收
（1）使用清洁能源，减少氮氧化物的排放
（2）安装汽车尾气转化装置：2NO+2CON2+2CO2
（3）对生产化肥、硝酸工厂的废气进行处理
方法
反应原理
碱液吸收法
2NO2+2NaOH＝NaNO3+NaNO2+H2O
NO2+NO+2NaOH＝2NaNO2+H2O
催化还原法
6NO+4NH35N2+6H2O
CH4+4NO2N2+CO2+2H2O
4H2+2NO2N2+4H2O
2H2+2NON2+2H2O
6．氮氧化物溶于水的计算
（1）NO和NO2的混合气体溶于水时，其反应是3NO2+H2O2HNO3+NO，可利用气体体积变化差值进行计算。
V剩＝V原（NO）+V（NO2）
（2）NO2和O2的混合气体溶于水时，其反应是3NO2+H2O2HNO3+NO，2NO+O22NO2，总式为4NO2+O2+2H2O4HNO3。

（3）NO和O2同时通入水中时，其反应是：2NO+O22NO2 ，3NO2+H2O2HNO3+NO，总式为4NO+3O2+2H2O4HNO3。

7．实验室制一氧化氮和二氧化氮
（1）药品：铜和稀（浓）硝酸
或或
（2）反应
①NO2：Cu+4HNO3（浓）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O
②NO：3Cu+8HNO3（稀）3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
（3）收集
①NO：只能用排水法收集或排“惰性”气体法

②NO2：向上排空气法或排四氯化碳法
（4）检验
①NO：通入空气，产生红棕色气体
②NO2：通过湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
（5）尾气
①NO：一般用酸性的H2O2、酸性高锰酸钾溶液等强氧化性溶液吸收
②NO2：一般用NaOH、Na2CO3等碱性溶液吸收
（6）制NO前，先通氮气等气体将装置内的空气排尽
考点6 氨和铵盐
一、氨气和氨水的性质
1．氨气的物理性质
（1）色味态：无色、有刺激性气味的气体
（2）密度：比空气的小
（3）溶解性：极易溶于水，1∶700，难溶于CCl4
（4）物理特性：易液化（沸点－33.5℃）
2．碱性气体
（1）水：NH3+H2ONH3·H2O
（2）指示剂：能够使紫色石蕊试液变蓝，酚酞试液变红
（3）盐酸
①反应：NH3+HClNH4Cl
②现象：遇挥发性酸产生白烟，同浓硝酸
③应用：检验氨气
（4）硫酸：2NH3+H2SO4（NH4）2SO4
3．氨气的还原性
（1）催化氧化：4NH3+5O24NO+6H2O
（2）热的CuO：2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O
（3）将氮氧化物还原为无毒的氮气
①6NO+4NH35N2+6H2O
②6NO2+8NH37N2+12H2O
（4）还原氯气
①少量NH3：2NH3+3Cl26HCl+N2
②过量NH3：8NH3+3Cl26NH4Cl+N2
4．氨气的用途
（1）制硝酸和硝酸铵：N2NH3NONO2HNO3NH4NO3
（2）致冷剂：液氨气化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧降低
（3）制化肥：制备硝铵、硫铵、氯铵、碳铵等铵态氮肥
5．氨气的喷泉实验
（1）实验装置

（2）操作步骤：先打开止水夹→再挤胶头滴管
（3）形成条件：产生较大的压强差
①气体完全被液体吸收剂溶解或反应
②气体和气体完全反应生成固体或液体
③气体冷凝成液体使气压减小
④液体变成气体使气压增大
⑤外界气压压缩气体
二、氨水的性质
1．氨水的密度
（1）比水小，浓度越大，密度越小
（2）质量分数为a和b的两种氨水混合
①等质量混合，所得氨水的质量分数c＝
②等体积混合，所得氨水的质量分数c＜
2．氨水的挥发性：易挥发出氨气，所以氨水应密封保存
3．氨水的组成
（1）三个可逆反应
①氨气和水的反应：NH3+H2ONH3·H2O
②一水合氨的电离：NH3·H2ONH4++OH－
③水的电离：H2OH++OH－
（2）“三分子”、“三离子”成分
①三分子：NH3、H2O、NH3·H2O
②三离子：NH4+、OH－、H+
4．氨水的化学性质
（1）不稳定性：NH3·H2ONH3↑+H2O
（2）弱碱性
①H2SO4：2NH3·H2O+H2SO4（NH4）2SO4+2H2O
②少量CO2：2NH3·H2O+CO2（NH4）2CO3+H2O
③过量CO2：NH3·H2O+CO2NH4HCO3
④AlCl3：AlCl3+3NH3·H2OAl（OH）3↓+3NH4Cl
三、铵盐的性质及检验
1．物性：都是无色，易溶于水的晶体
2．热不稳定性
（1）非氧化性酸铵盐氨气和相应的酸
①碳酸铵：（NH4）2CO32NH3↑+H2O↑+CO2↑
②碳酸氢铵：NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑
③亚硫酸铵：（NH4）2SO32NH3↑+H2O↑+SO2↑
④氯化铵：NH4ClNH3↑+HCl↑
（2）氧化性酸铵盐复杂的氧化还原反应，一般不放氨气
①NH4NO3N2O↑+2H2O
②5NH4NO32HNO3+4N2↑+9H2O
③2NH4NO32N2↑+O2↑+4H2O
④3（NH4）2SO44NH3↑+3SO2↑+N2↑+6H2O
3．铵盐和碱反应
（1）条件不同，产物不同
①常温：NH4++OH－NH3·H2O
②加热：NH4++OH－NH3↑+H2O
（2）注意事项
①铵态氮肥不能与碱性物质混合使用，以免生成氨气，降低肥效。
②铵盐固体和碱固体反应时，不能拆写成离子形式
③酸式铵盐和碱溶液反应时，注意碱过量时，NH4+和酸式酸根离子都参与反应
4．铵盐的检验
（1）步骤：取样，加碱，加热，加湿润的红色石蕊试纸
（2）现象：湿润的红色石蕊试纸变蓝
5．实验室制氨气
（1）反应：2NH4Cl+Ca（OH）22NH3↑+2H2O+CaCl2

（2）净化：用碱石灰吸水
（3）收集
①方法：向上排空气法和排四氯化碳液体法
②试管口堵棉花的作用：防止氨气和空气发生对流，提高氨气的收集速率和纯度
（4）尾气：棉花用稀硫酸浸湿，注意防倒吸

（5）以氨水为原料制氨气的方法和装置
①装置：“固体+液体→气体”型

②方法：浓氨水和NaOH固体或生石灰混合
③原理：NaOH固体溶于水放热（氧化钙和水反应放热）使浓氨水分解
考点7 硝酸
六、硝酸的性质
1．物理性质
（1）色味态：纯硝酸是一种无色有刺激性气味的液体
（2）密度：比水的大，密度越大，浓度越越大，常见浓硝酸浓度为68%~70%
（3）溶解性：以任意比和水互溶
（4）挥发性：易挥发，浓度为95%以上的硝酸称为发烟硝酸
2．不稳定性
（1）反应：4HNO34NO2↑+O2↑+H2O
（2）通常所见的浓硝酸因含NO2而呈黄色
①除去黄色最简单的方法：加水，3NO2+H2O2HNO3+NO
②除去黄色最环保的方法：通足量氧气，4NO2+O2+2H2O4HNO3
3．与金属单质反应
（1）Al、Fe：遇到浓硝酸，常温钝化，加热剧烈反应放NO2气体
（2）Au、Pt：任何情况下都不反应
（3）其他金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同

①浓硝酸与银反应：Ag+2HNO3（浓）AgNO3+NO2↑+H2O
②稀硝酸与银反应：3Ag+4HNO3（稀）3AgNO3+NO↑+2H2O
4．与碳反应
（1）碳与浓硝酸加热反应：C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O
（2）碳与稀硝酸不反应
5．硝酸与还原性化合物反应
（1）－2价硫：3H2S+2HNO3（稀）3S↓+2NO↑+4H2O
（2）+4价硫：3Na2SO3+2HNO3（稀）3Na2SO4+2NO↑+H2O
（3）－2价碘：6I－+8H++2NO3－3I2+2NO↑+4H2O
（4）+2价铁：3Fe2++4H++NO3－3Fe3++2H2O+NO↑
6．几种物质和湿润的蓝色石蕊试纸的反应
（1）湿润的蓝色石蕊试纸先变红，后褪色
（2）湿润的蓝色石蕊试纸只变红，不褪色
（3）湿润的蓝色石蕊试纸先变红，后变黑
（4）湿润的蓝色石蕊试纸只变红，不褪色
（5）湿润的蓝色石蕊试纸先变红，后褪色
（6）湿润的蓝色石蕊试纸只变红，不褪色
7．浓硝酸的保存
（1）易挥发：密封保存，敞口放置，质量减小，浓度降低
（2）易分解：棕色细口瓶避光、黑暗而且温度低的地方
（3）强氧化性：不能用橡胶塞，而用玻璃塞
（4）大量存放：铝制或铁制的槽车内
七、金属与硝酸反应的计算
1．硝酸与金属反应的规律
硝酸与金属单质反应时一部分被还原，一部分生成硝酸盐，故硝酸既表现了酸性又表现了氧化性，但硝酸与金属反应一般不生成H2。
（1）硝酸与铜的反应：
在反应中硝酸的作用可用下图表示：

可以看出，随HNO3浓度的降低，还原产物会由NO2变成NO。
①由氮原子守恒可知，无论是NO2还是NO，被还原的硝酸与被还原生成气体的物质的量总是相等的；
②未被还原的NO3－与Cu2+构成Cu（NO3）2，NO3－的物质的量为Cu2+物质的量的2倍；
③运用电子守恒、原子守恒，便可顺利求解参加反应的Cu、HNO3以及产物NO2、NO之间量的关系。
（2）稀硝酸与铁的反应：
Fe+4HNO3（稀）＝Fe（NO3）3+NO↑+2H2O ①
3Fe（过量）+8HNO3（稀）＝3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O ②
反应物的量与生成物的关系如图所示：

上述反应首先发生反应①，若Fe剩余再发生反应③Fe+2Fe（NO3）3＝3Fe（NO3）2，合并①③即可得反应②。所以，无论反应①还是反应②，被还原的HNO3皆占参与反应的HNO3的。
2．常用解题方法
（1）原子守恒：n（HNO3）＝n（NO3－）+n（还原产物中氮原子）。
（2）电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
（3）利用离子方程式计算：
硝酸与硫酸混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用硝酸与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NO3－借助硫酸中的H+仍能继续与金属反应。
考点8 无机非金属材料
一、硅酸盐材料
1．结构和性质
（1）结构：硅氧正四面体

（2）性质
①物理性质：大多硬度高、熔点高、难溶于水
②化学性质：大多化学性质稳定、耐腐蚀
2．分类
（1）陶瓷
①原料：黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐）
②制备流程：黏土陶瓷
③应用：制建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具
（2）玻璃
①原料：纯碱、石灰石和石英砂
②成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
③制备流程

④用途：制建筑材料、光学仪器、各种器皿、玻璃纤维
（3）水泥
①原料：石灰石和黏土
②制备流程

③用途：制建筑材料，如混凝土（水泥、沙子、碎石）
【注意】传统无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐，都是混合物，都没有固定的熔沸点
二、新型无机非金属材料
1．硅和二氧化硅
（1）硅元素的自然存在
①硅酸盐：地壳中的大多数矿物
②二氧化硅：如水晶、玛瑙等
（2）硅和二氧化硅的用途
①晶体硅：制芯片和硅太阳能电池
②二氧化硅：制造光导纤维
（3）高纯硅的制备

①SiO2+2CSi+2CO↑
②Si+3HClSiHCl3+H2
③SiHCl3+H2Si+3HCl
2．新型陶瓷
（1）组成：不是传统的硅酸盐体系
（2）性能：光学、热学、电学、磁学等新特性和功能
（3）代表物：碳化硅（SiC）
①俗名：金刚砂
②结构：原子间通过共价键结合，类似于金刚石
③硬度：很大，可作砂纸和砂轮的磨料
④熔点：很高，具有高温抗氧化性能
3．碳纳米材料

富勒烯
碳纳米管
石墨烯
结构
由碳原子构成的一系列笼形分子的总称
由石墨片层卷成的管状物，有纳米尺度的直径
只有一个碳原子直径厚度的单层石墨
关系
都是碳单质，互为同素异形体
性质

比表面积大，有很高的强度和优良的电学性能
电阻率低、热导率高，具有很高的强度
用途
C60，开启了碳纳米材料研究和应用的新时代
生产复合材料、电池和传感器等
制光电器件、超级电容器、电池和复合材料