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.docx

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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+2NH4Cl

CaCl2+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+Cl2

S+2HCl,2H2S+SO2===3S↓+2H2O

与某些金属氧化物(氧化剂,如CuO等)反应:

3CuO+2NH3

3Cu+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+H2OH2CO3

SO2+H2OH2SO3

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+CO2

CaCO3

CaO+SO2

CaSO3

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100mL3mol·L-1的硝酸中加入5.6_g铁

④向100mL3mol·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.②④⑥⑦B.③⑤⑥⑦C.④⑤⑥D.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,0.3mol硝酸氧化0.075mol铁为三价铁离子,剩余的0.025mol铁会继续和生成的0.075mol三价铁离子反应,依据反应2Fe3++Fe===3Fe2+可知,剩余的0.025mol铁全部溶解需要三价铁离子0.05mol,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50mL18mol·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20mL10mol·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50mL12mol·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2.5μm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)2B.Na2CO3

C.CaCl2D.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+2NO

2CO2+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+)=1.0×10-4mol·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+2NO

2CO2+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4S2O

+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=+218.4kJ·mol-1(反应Ⅰ)

CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)ΔH2=-175.6kJ·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

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