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第五章 化工生产中的重要非金属元素 4. H SO
2 4
一、硫及其化合物 回收工业废气生产制备硫酸：
1. S 硫磺或黄铁 燃烧 400-500 93%的浓硫酸吸
物理性质：硫（俗称硫磺）是一种黄色晶体，质脆，易研成粉末。难溶于水，微溶于酒精，易溶于 矿 SO 2 SO 3 收 H 2 SO 4
VO /催化剂
二硫化碳。 2 5
化学性质：（1）与金属单质（铁或铜）反应生成低价硫化物
Fe+S== FeS Cu+S==CuS
（2）与非金属单质（氢气或氧气）反应
点燃 空气
点燃
S+O ==SO S+H ==H S（臭鸡蛋味）
2 2 2 2
用途：做火柴、火药的原料。
2. SO 物理性质：略
2
物理性质：二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水（1:40）。 5. 化学性质：稀H SO （酸性）
2 4
化学性质：（1）SO 是酸性氧化物 浓H SO ：
2 2 4
SO +H O==H SO （可逆反应） （1）吸水性
2 2 2 3
SO +Na O==Na SO 吸收水分子（包括气态水、液态水和结晶水）
2 2 2 3
SO +NaOH==Na SO +H O （2）脱水性
2 2 3 2
（2）与氧气反应 以氢氧元素2:1的比率除去（如蔗糖的碳化）
高温高压
SO +O ==SO （可逆反应） （3）强氧化性（与不活泼金属或非金属在加热条件下反应）
2 催2化剂 3
2H SO +Cu==CuSO +SO +2H O （H2SO4既表现酸性又表现强氧化性）
2 4 4 2 2
（3）二氧化硫与硫化氢反应 2H SO +C==CO +SO +2H O （H2SO4表现强氧化性）
2 4 2 2 2
SO +2H S==3S + 2H O 用途：硫酸是重要的化工原料，可用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等。
2 2 2
漂白性：SO 能漂白纸浆、毛、丝等；能使品红溶液褪色，也能使品红溶液褪色。 6. 硫酸根离子的检验
2
特别注意：（1）二氧化硫的漂白性原理是发生了短暂的化合反应，并且时间一长或者加 先滴加稀盐酸酸化，无现象，再滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀，则溶液中存在硫酸根离子。
热就会恢复物质原来的颜色。 7.不同价态含硫物质的转化。
（2）区分氯气和二氧化硫通入石蕊试剂和品红溶液的现象变化。 -2 0 +2 +4 +6
石蕊 石蕊试剂变红（石蕊不褪色） S S S S S
SO 二、氮及其化合物
2
品红溶品液红褪色，加热后品红恢复原来的颜色 1. N
2
溶液变为红色（品红不褪色）
物理性质：无色无味气体，密度比空气略小。
石蕊 石蕊试剂先变红，后褪色 化学性质：性质稳定（固高能条件下才能固氮）
（1）氮气与镁反应
点燃
Cl Mg+N ==Mg N
2 2 3 2
品红 （2）氮气与氧气反应（高能）
品红溶液褪色，加热后品红不会恢复颜色 高温或放电
N +O ===2NO
2 2
用途：工业制硫酸；食品添加剂（葡萄酒和干果蜜饯） （3）工业合成氨（人工固氮）
高温高压
3. SO N +3H ===2NH
3 2 催2化剂 3
物理性质：通常状况下为油状液体
化学性质：SO 是酸性氧化物 用途：炸药、农药、染料的原料；食品的保护气，切割金属时的保护气。
3
SO +H O==H SO 拓展：液氮气化时要吸收大量热量，固液氮通常作为制冷剂。
3 2 2 4
SO +Na O==Na SO SO +NaOH==Na SO +H O
3 2 2 4 3 2 4 2
12. NO 三、硅及其化合物（拓展、新教材已经删减大部分，但建议理科生掌握）
物理性质：一氧化氮是无色的有毒气体，不溶于水，在常温下很容易与氧气结合。 1. Si
化学性质：（1）与氧气反应 物理性质：黑色晶体（自然界中不存在游离态的硅单质）
2NO+O ==2NO 化学性质：（1）与氢氟酸反应（与其他酸都不反应）
2 2
（2）汽车尾
催
气
化剂
的处理(一) Si+4HF==SiF
4
+2H
2
2NO+2CO==N +2CO （2）与强碱反应
2 2
3. NO Si+2NaOH+H O==Na SiO +2H
2 2 2 3 2
物理性质：二氧化氮是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化 应用：良好的半导体材料，应用于太阳能电池和计算机芯片。
化学性质：（1）工业制硝酸的原理 2. SiO
2
3NO +H O==2HNO +NO 物理性质：不溶于水也不和水反应。
2 2 3
（2）汽车尾气的处理（二） 化学性质：（1）酸性氧化物
催化剂
2NO +4CO==N +4CO SiO +Na O==Na SiO
2 2 2 2 2 2 3
4. NH 和NH +(铵盐) SiO +2NaOH==Na SiO +H O
3 4 2 2 3 2
物理性质：氨是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小。 （2）与氢氟酸反应（雕刻玻璃的原理）（不与其他酸反应）
化学性质：（1）氨与酸反应（注意与可挥发性酸的反应现象） SiO
2
+4HF==SiF
4
+5H
2
O
NH +HCl==NH Cl（产生白烟） （4）高温下与碳酸钙反应
3 4 高温
（2）氨的催化氧化（工业制硝酸的第一步） SiO +CaCO ==CaSiO +CO
催化剂 2 3 3 2
4NH +5O ==4NO+6H O 应用：良好的材料，是水晶，玛瑙，石英，光导纤维的主要成分。
3 2 2
（3）实验室制氨气 3. H SiO
2 3
2NH Cl+Ca(OH) ==CaCl +2NH +2H O 物理性质：白色絮状沉淀，不溶于水。
4 2 2 3 2
（4）工业合成氨 4. 化学性质：（1）弱酸性，比碳酸酸性还弱（制备H SiO ）
高温高压 2 4
N +3H ===2NH Na SiO +CO +H O==Na CO +H SiO
2 催2化剂 3 2 3 2 2 2 3 2 3
（2）与碱性氧化物（或碱）反应
铵根离子的检验 H SiO +Na O==Na SiO +H O
2 3 2 2 3 2
取少量待测液与试管中，滴加氢氧化钠溶液，加热产生使湿润的石蕊试剂变蓝的气体（或取少 H SiO +2NaOH==Na SiO +2H O
2 3 2 3 2
量待测液与试管中，滴加氢氧化钠溶液加热，用沾有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，产生大量白烟） （3）受热分解
应用：制化肥或硝酸的原料；氨易液化，氨气化时需要吸收大量热，故液氨经常用作制冷剂。 H SiO ==SiO +2H O
2 3 2 2
5. HNO （浓硝酸和稀硝酸都有强氧化性） 注意：不能用二氧化硅与水反应直接制得硅酸。
3
物理性质：硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 应用：常用作干燥剂。
化学性质：（1）浓硝酸的分解 5. SiO 2-（硅酸钠为例）
4
4HNO ==4NO + O +2H O 物理性质：硅酸盐材料具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点
3或 光照 2 2 2
结构：硅氧四面体结构。
（2）浓硝酸与不活泼金属反应 应用：常用作防火涂料；三大硅酸盐材料（玻璃、陶瓷、水泥）的主要成分。
4HNO (浓)+Cu==Cu(NO ) +2NO +2H O 四、无机非金属材料
3 3 2 2 2
（3）稀硝酸与不活泼金属反应 1 .传统无机非金属材料：玻璃、陶瓷、水泥
8HNO (稀)+3Cu==3Cu(NO ) +2NO +4H O 玻璃：纯碱、石灰石、石英砂为原料。
3 3 2 2
（4）浓硝酸（或浓硫酸）在常温下与金属铝或铁发生钝化现象。 陶瓷：以黏土为主要原料高温烧结而成的
用途：制化肥、炸药和化工的原料 水泥：普通水泥以黏土和石灰石为主要原料。
酸雨：PH<5.6的降水，主要来源是化石燃料的燃烧。 2.新型无机非金属材料：硅和二氧化硅、新型陶瓷（碳化硅、氮化硅）、碳纳米材料（富勒烯、石墨
烯、碳纳米管）
2第六章 化学反应与能量 负极（失电子）发生氧化反应；正极（得电子）发生还原反应。
一、化学反应与能量变化 （4）电子、电流、离子移动的方向（记住电子不入水、离子不上岸）
1. 化学反应与热能 电子：负极经导线流向正极
（1）化学反应往往伴随着能量的变化，化学反应过程中能量变化的主要原因：化学键的断裂与形 电流：正极流向负极
成。 离子：阴离子移向负极；阳离子移向正极。
（2）化学键角度看：反应物断键要吸热，生成物成键要放热。（键能越大物质越稳定，反之键能 （5）原电池正负极的判断
越小越不稳定） 已知电极反应式：
（3）物质自身具有的能量角度：反应物总能量大于生成物总能量要放热，反应物能量小于生成物 失电子的作负极（负失），则另一电机作正极
总能量要吸热。（物质自身具有的能量越高越不稳定，反之物质能量越低越稳定） 未知电极反应式：
活泼金属作负极，不活泼金属（或非金属）作正极。
发生氧化反应的作负极，发生还原反应的作正极。
失电子的作负极，得电子的作正极。
电极质量减少的一极作负极，电极质量增大（或产生气体）的一极作正极。
（6）原电池的种类：
一次电池（锌锰干电池）：
（4）物质稳定与自身具有的能量和化学键的关系：物质键能越大，破坏化学键所需能量就越高， 正极（锌） 负极（石墨棒） 电解质（熔融的NH Cl）
4
物质越稳定，则物质自身具有的能量就越低；反之物质键能越小，破坏化学键所需能量就越低，物质 二次电池又称为充电电池（铅蓄电池）：电解质（稀H SO ）
2 4
越不稳定，则物质自身具有的能量就越高） 正极（Pb）: Pb-2e-+SO 2-=PbSO
4 4
（5）常见的吸热反应： 负极（PbO）:PbO +2e-+4H++SO 2==PbSO +2H O
2 4 4 2
①二氧化碳与碳的反应 总反应：Pb+PbO +2H SO ==2PbSO +2H O
高温 2 2 4 4 2
CO +C== 2CO 燃料电池：（记住燃料作负极，氧气或空气一极作正极）氢氧燃料电池为例：
2
②铵盐的反应 （酸性电解质）正极（燃料）：2H -4e-==4H+
2
2NH
4
Cl+Ca(OH)
2
==CaCl
2
+2NH
3
+2H
2
O 负极（氧气）：O
2
+4e-+4H+==2H
2
O
③大多数分解反应 总反应：2H +O ==2H O
2 2 2
NH Cl==NH +HCl （碱性电解质）正极（燃料）：2H -4e-+4OH-==2H O
4 3 2 2
（6）常见的放热反应： 负极（氧气）：O +4e-+2H O==4OH-
2 2
①所有的燃烧反应 总反应：2H +O ==2H O
2 2 2
②酸碱中和反应 （中性电解质）正极（燃料）：2H -4e-==4H+
2
NaOH+HCl==NaCl+H O 负极（氧气）：O +4e-+2H O==4OH-
2 2 2
③活泼金属与酸或碱的反应（酸性氧化物或碱性氧化物与水的反应也是放热反应） 总反应：2H +O ==2H O
2 2 2
2Na+2H O==2NaOH+H 其他类电池：根据题意判断出正负极（例如Li电池）
2 2
❹大多数化合反应 二、化学反应速率与限度
高温
CaO+CO ==CaCO 1. 化学反应速率
2 3
注：强酸强碱的稀释都是放热的过程（但不是放热反应） （1）公式
2. 化学反应与电能（原电池）
（1）构成原电池的条件
单位：
活泼性不同的两个电机、电解质溶液、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应
（2）能量转化形式 （2）化学反应速率之比等于化学计量数之比。
化学能转化为电能 （3）影响化学反应速率的因素
（3）发生的反应 温度：温度越高，化学反应速率越快。
氧化还原反应 浓度：反应物浓度越大，化学反应速率越快。
3催化剂：高效催化剂能增大反应速率，但是不能增大转化率。 （8）同系物：相同类别的有机物，相差一个或多个—CH 原子团的有机化合物。（判别同系物：原子相同，
2
（有气体参与反应或生成）压强：越强越大，化学反应速率越大（压强对化学反应速率的影响实质 官能团相同且相等，相差一个或多个CH 原子团。）
2
上是对物质浓度的影响） 2.各类有机化合物的性质
其它：如增大反应物接触面积等 （1）烷烃（甲烷为例）
2. 化学反应的限度 甲烷的燃烧
点燃
（1）化学反应的限度 CH +2O ==CO +2H O
4 2 2 2
逆：研究的对象是可逆反应 与氯气光照条件下反应
光照
等：平衡时正逆反应速率相等（但是不等于0） CH +Cl ==CH Cl+HCl
4 2 3
动：平衡时保持动态平衡（反应并没有停止） 注：烷烃不能和强酸强碱、强氧化剂（高锰酸钾）反应。
定：平衡时各物质浓度保持不变 （2）烯烃（乙烯为例）
变：改变外界条件时将打破平衡建立新的平衡 乙烯的燃烧
点燃
（2）达到化学平衡的判断依据：正逆反应速率相等，各物质浓度保持不变（或者是变量不再改变）。 C H +3O ==2CO +2H O
2 4 2 2 2
（3）化学计算中的三段式（反应中消耗或生成的物质的量之比等于化学计量数之比） 乙烯使溴水褪色
A + 2 B == C + 2 D C H +Br ==CH BrCH Br（1,2-二溴乙烷 液体）
2 4 2 2 2
反应开始： xmol ymol 0 0 乙烯水化法制乙醇
催化剂
变化 ：amol 2amol amol 2amol C H +H O==CH CH OH
2 4 2 3 2
平衡时： x-a mol y-2mol amol 2amol 乙烯制氯乙烷
C H +HCl==CH CH Cl
2 4 3 2
（4）转化率和产率计算公式 乙烯制聚乙烯
nC H === CH CH
2 4 2— 2 n
注：乙烯有碳碳双键，所以有还原性，能被高锰酸钾等强氧化剂氧化。
（计算时量可以是质量或者物质的量，但是上下单位要一致）
（3）炔烃（拓展）（乙炔为例）
乙炔的燃烧
点燃
2CH +3O ==2CO +2H O
2 2 2 2
（计算时量可以是质量或者物质的量或是气体体积，但是上下单位要一致）
乙炔是溴水褪色：
乙炔制氯乙烯：
注：乙炔有碳碳三键，所以有还原性，能被高锰酸钾等强氧化剂氧化。
第七章 有机化合物 （4）乙醇
一、有机物及其性质 乙醇的燃烧
1.认识有机物及概念 乙醇的催化氧化：（注意现象）
（1）有机物中的碳成键形式：每个碳原子链接4个共价键 乙醇与钠反应：（注意和钠与水反应的现象对比）
（2）有机物的结构：结构式、结构简式、分子式、最简式（或实验室）、球棍模型、空间充填模型。 乙醇被酸性高锰酸钾（或重铬酸钾）氧化
（3）根据碳骨架的不同可以分为碳链和碳环； 注：乙醇不会与氢氧化钠反应。
（4）有机物的熔沸点：（除了新戊烷是气体，一般含碳量小于等于 4的为气态，大于4的液态）含碳量 （5）乙酸
越多，熔沸点越高；链状烷烃支链越多熔沸点越低；对于脂肪酸不饱和键越多熔沸点越低。 乙酸的燃烧
（5）大多数有机物都能燃烧（氧化反应） 乙酸和钠反应
（6）液态有机物：中学常见的大多数液态有机物多为油状液态，不溶水，且密度比水小。（除了特殊的 乙酸和乙醇的反应
有机物乙醇和乙酸等易溶于水；四氯化碳密度比水大等） 注：乙酸是有机酸，是弱酸，但是比碳酸酸性强。
（7）烃：只含碳氢两种元素的有机化合物。 二、有机高分子材料
（8）烃的衍生物：烷烃中氢原子（或原子团）被原子或原子团所取代后形成的有机物。 三大合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶
（7）同分异构体：分子式相同，结构式不同的有机物。 1.塑料：主要成分是合成树脂；合成树脂+添加剂=塑料
42.橡胶：天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯。 3.油脂（高级脂肪酸甘油酯）
合成橡胶：硫化橡胶：更好的强度、韧性、弹性和化学稳定性。 组成元素：C、H、O
氟橡胶：耐热、耐酸碱腐蚀 （1）定义：高级脂肪酸和甘油通过酯化反应得到的高级脂肪酸甘油酯。油脂是酯中的一类。
特种橡胶（硅橡胶）：耐高温和严寒，特种橡胶在航天航空和国防尖端技术领域中发挥着重要 （2）高级脂肪酸的分类:
的作用。 饱和脂肪酸：硬脂酸（C H COOH）和软脂酸（C H COOH）
17 35 15 31
3.纤维： 天然纤维：棉花、羊毛、蚕丝和麻等。 不饱和脂肪酸：油酸（C H COOH）和亚油酸（C H COOH）
17 33 17 31
合成纤维：以煤、石油、天然气为原料经聚合反应生产合成纤维。 （3）油脂的性质：
三、基本营养物质（包括：糖类、蛋白质、油脂、维生素、无机盐和水） 油脂的水解的最终产物：高级脂肪酸和甘油
1.糖类 （皂化反应） 油脂在碱性条件下水解的产物：高级脂肪酸盐和甘油
组成元素：C、H、O 油脂能够促进脂溶性维生素（A、D、E、K）的吸收。
（1）单糖:葡萄糖和果糖（是同分异构体） （4）人造奶油（又称人造黄油）：氢化植物油。
分子式：C H O
6 12 6
检验葡萄糖（还原糖）的方法：
1.与新制氢氧化铜反应: 先加过量氢氧化钠溶液使溶液显碱性，再硫酸铜溶液，煮沸后观
察到砖红色沉淀产生。 第八章 化学与可持续发展
2.银镜反应: 先加过量氢氧化钠溶液使溶液显碱性，再加银氨溶液，水浴加热，观察到试 一、自然资源的开发利用
管内壁有银镜生成。 1.金属矿物的开发利用
（2）二糖：蔗糖和麦芽糖（是同分异构体） （1）金属在自然界中的存在形式：化合态和游离态
分子式：C H O （2）金属的冶炼方式
12 22 11
二糖水解的条件：浓硫酸，加热。 K Ca Na Mg Al ：电解法
（3）多糖：淀粉和纤维素（不是同分异构体） Zn Fe Sn Pb Cu ：热还原法（或铝热法）
分子式：(C H O ) Hg Ag ：热分解法
6 10 5 n
多糖水解的条件和最终产物：葡萄糖 Pt Au ：其它方法(富集法)
检验淀粉的试剂：I 2.海水资源的开发利用
2
检验淀粉水解程度的实验： （1）海水中的元素：
取淀粉配置成溶液，滴加稀硫酸加热后加热，滴加碘水，观察现象 1；滴加过量氢氧化钠溶液，加 （2）海水淡化的方法：
入银氨溶液，水浴加热，观察现象2。 （3）工业上常用的一种海水提取溴技术叫做“吹出法”，其过程包括：
现象1 现象2 淀粉水解程度 氧化：氧化（用氯气氧化海水中的溴离子）
变蓝 无明显现象 淀粉未水解 2Br-+Cl ==Br +2 Cl-
2 2
变蓝 有银镜产生 淀粉部分水解 吹出：热空气（用空气将生成的溴吹出）
未变蓝 有银镜产生 淀粉全部水解 吸收：二氧化硫（用二氧化硫作还原剂使溴转化为氢溴酸，以使其与空气分离）
注：纤维素在人体内不能被水解 SO +Br +H O==HBr+H SO
2 2 2 2 4
2.蛋白质 蒸馏：氯气（再用氯气将氢溴酸氧化为溴后蒸馏分离）
组成元素：C、H、O、N、P、S等
（1）蛋白质的性质 3.煤、石油、天然气的开发利用（都是混合物）
蛋白质的变性：强酸、强碱、重金属的盐类都能使蛋白质变性；变性是不可逆的过程。 （1）煤
蛋白质的水解：蛋白质水解的最终产物是氨基酸。 组成：由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其主要以碳元素为主，还含有少量的氢、氧、氮、
颜色（显色）反应：蛋白质遇到浓硝酸会变黄色。 硫等元素
注：绝大多数酶也是蛋白质。 综合利用
（2）氨基酸的性质（既有酸性，又有碱性） 干馏：（化学变化）将煤隔绝空气加热使之分解的过程，工业上也叫煤的焦化。
高温
注:我国科学家在世界上首次完成了具有生命活力的蛋白质——牛结晶胰岛素的全合成。 气化：（化学变化）将煤转化为可燃性气体的过程。C+H O==CO+H
2 2
5液化：（化学变化）煤与氢气作用生成液体燃料。 绿色化学：改变先污染后治理的观念和做法，减少或消除产品在生成和应用中涉及的有害物质，实现从
源头减少或消除环境污染。
（2）石油 4.开发和利用自然资源要遵循的原则减量化、再利用、再循环。：
组成：多种碳氢化合物组成的混合物，成分复杂。
综合利用
分馏：（物理变化）根据各组分沸点的不同，分馏后可以获得汽油、煤油、柴油含碳较少的轻质油。
裂化：将重油裂化为汽油等物质。
裂解:裂化后进一步裂解可得到短链饱和和不饱和烃。
催化重整：使链状烃转化为环状烃。
（3）天然气
组成：
综合利用：作为清洁的化石燃料；化工原料主要用于合成氨和生成甲醇等。
二、化学品的合理使用
化学品分类
大宗化学品：乙烯、硫酸、纯碱和化肥等。
精细化学品：医药、农药、日用化学品、食品添加剂等。
1.农药
2.医药
（1）药物的分类：按照来源分为天然药物和合成药物
（2）阿司匹林：化学名称为乙酰水杨酸，具有解热镇痛的作用。
（3）处方药和非处方药的标识：
非处方药：OTC
处方药：R
3.食品添加剂
（1）着色剂：
天然色素：红曲红、B-胡萝卜素、姜黄、叶绿素铜钠盐、焦糖色等
合成色素：芹菜红、柠檬黄、靛蓝等
（2）曾味剂：味精（化学名称为谷氨酸钠）
味精最早是海带中提取出来的，现在主要以淀粉为原料通过发酵法生产。
（3）膨松剂：碳酸氢铵、碳酸氢钠等。
（4）凝固剂：氯化镁、硫酸钙、葡萄糖酸- ᶞ-内脂等
（5）防腐剂：苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐、亚硝酸钠
亚硝酸钠是防腐剂和护色剂。
（6）抗氧化剂：维生素C（又称抗坏血酸）
（7）营养强化剂：碘酸钾、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌、维生素等
三、绿色化学
1.三废：废气、废水、废渣
2.污水的处理
一级处理：通常采用物理方法，处理后达不到排放标准。
二级处理：常采用生物和化学方法，处理后达到排放标准。
三级处理：通常采用化学方法，处理后达到排放标准，通常用于绿化和景观用水等。
6
