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第五章 化工生产中的重要非金属元素
单元知识清单
【知识导引】
1、含硫物质的转化关系：
2、含氮物质的转化关系：
3、含硅物质的转化关系：
【知识清单】
一、硫及其化合物
知识点1、硫1.原子结构：原子结构示意图 ，离子结构示意图
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。如硫铁矿（FeS）、黄铜矿（CuFeS）、石膏
2 2
（CuSO ·2H O）、芒硝（NaSO ·10H O）
4 2 2 4 2
3.常见化合价：－2，0，+4和+6
4.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
5.化学性质（硫可以与金属、非金属反应）
（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
Fe+S====FeS、Cu+S====Cu S、H+S====HS
2 2 2
（2）硫单质的还原性：与氧气、浓硫酸等反应
S+O=====SO 、S+2HSO （浓）====3SO ↑+2H O
2 2 2 4 2 2
注意：①空气中产生微弱的淡蓝色火焰，氧气中产生明亮的蓝紫色火焰。
②硫在空气中燃烧只能生成SO ，不能生成SO 。
2 3
③硫单质既表现氧化性，又表现还原性：与热的强碱溶液反应(如NaOH溶液)：
3S＋6NaOH====2NaS＋NaSO ＋3HO，
2 2 3 2
6.应用：汞洒落在地面，一般会用硫粉来处理，原理是S＋Hg == HgS 。
知识点2、二氧化硫
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NaHSO 溶液
3
2.化学性质
（1）酸性氧化物的通性：
①与水化合成亚硫酸：SO +H O HSO
2 2 2 3②与碱性氧化物化合成亚硫酸盐：CaO+SO\o(\s\up6(_____)CaSO、NaO+SO ==NaSO
2 3 2 2 2 3
③与碱性溶液反应：少量SO 生成亚硫酸盐，过量SO 生成亚硫酸氢盐
2 2
少量SO ：2NaOH+SO ==NaSO +H O、过量SO ：NaOH+SO ==NaHSO
2 2 2 3 2 2 2 3
④与弱酸盐反应：SO +2NaHCO==NaSO +CO ↑+H O、NaSiO+SO+H O＝HSiO↓+Na SO
2 3 2 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 3
⑤与亚硫酸盐反应生成亚硫酸氢盐：SO +Na SO +H O==2NaHSO、CaSO：SO +CaSO +H O==Ca(HSO)
2 2 3 2 3 3 2 3 2 3 2
（2）氧化性(如与HS溶液反应)：SO ＋2HS===3S↓＋2HO(生成黄色物质)。
2 2 2 2
（3）还原性：
①催化氧化：反应：2SO +O =====2SO ，应用：工业上制硫酸的第二步反应
2 2 3
②能够使卤水褪色：SO +Cl+2H O==2HCl+H SO 、SO +Br +2H O==2HBr+HSO （检验或除去SO ）
2 2 2 2 4 2 2 2 2 4 2
③能够使酸性高锰酸钾溶液褪色：2MnO －+5SO +2H O 2Mn2++5SO2－+4H+， 应用：检验或除去SO
4 2 2 4 2
④能够使铁盐变色：2Fe3++SO+2H O 2Fe2++4H++SO2－，现象：溶液由棕黄色变成浅绿色
2 2 4
⑤能够被过氧化物氧化成硫酸或硫酸盐：SO +Na O NaSO
2 2 2 2 4
⑥能够将硝酸根离子还原：2NO －+3SO+2H O 3SO 2－+2NO↑+4H+
3 2 2 4
⑦SO 和氧化性盐溶液的反应：
2
a.向BaCl 溶液中通入SO ，没有现象；而向Ba（NO ） 溶液中通入SO ，则会产生白色的BaSO 沉淀。
2 2 3 2 2 4
b.向Ca（ClO） 溶液中通入CO，会产生白色的CaCO 沉淀；而向Ca（ClO） 溶液中通入SO ，则会产生
2 2 3 2 2
白色的CaSO 沉淀。
4
（4）漂白性：SO 可使品红溶液褪色，加热后，溶液由无色变为红色。
2
①二氧化硫与水：二氧化硫与水的反应，水溶液的酸碱性，二氧化硫或亚硫酸的漂白性实验：
实验操作 现象 结论
①把盛有SO 的试管倒立于水
2
中，打开胶塞 试管内液面上升 SO 易溶于水。
2
②用pH试纸测定溶液的酸碱度 试纸变红色 二氧化硫水溶液呈酸性。
③滴入2滴品红溶液，振荡；加 品红褪色 二氧化硫能使品红褪色，
热试管，再观察 加热恢复红色。 具有漂白性
化学反应方程式 SO ＋HO HSO
2 2 2 3
②SO 或亚硫酸的漂白性原理：
2
a.二氧化硫或亚硫酸有漂白作用，与有色物质发生化合反应，生成不稳定的无色物质，加热又恢复为原来
的颜色。利用品红溶液可检验二氧化硫气体。
b.SO 有漂白性，能使品红褪色。
2
c.SO 的漂白作用与次氯酸的漂白作用相不相同；SO 的漂白作用不稳定。
2 2
d.次氯酸的漂白过程是发生了氧化还原反应，其漂白作用是永久性的。
注意：常见的漂白剂有SO 、HClO、NaClO、 HO、 活性炭.
2 2 2
[归纳总结]
HClO、NaClO、Ca(ClO) 、
2
物质 SO 活性炭
2
HO、NaO、O
2 2 2 2 3漂白原理 与有色物质结合生成无色物质 将有色物质氧化为无色物质 吸附有色物质
变化类型 化学变化 化学变化 物理变化
可逆，加热或久置后 不可逆，加热或久置后
是否可逆 —
恢复原来的颜色 不恢复原来颜色
有色的有机物，不能漂白指示
漂白对象 有色的有机物和指示剂 有机色质
剂
注意：①SO 使品红溶液褪色表现的是漂白性，加热后溶液恢复至红色；SO 使酸性高锰酸钾溶液、溴
2 2
水、氯水、碘水褪色表现的是还原性，加热后溶液颜色不复原。
②SO 不能漂白酸碱指示剂，只能使紫色石蕊溶液变红，不能使其褪色。
2
知识点3、硫化氢
1.物理性质: 无色有臭鸡蛋气味的剧毒气体,常温常压下，1体积水约能溶解2.6体积的硫化氢气体。
2.化学性质
（1）酸性：HS H＋＋HS－，HS－ H＋＋S2－ 。
2
（2）还原性（易被Cl、O、SO 等氧化）：
2 2 2
2HS＋SO ===3S↓＋2HO、2HS＋O ===2S↓＋2HO 、 2HS＋3O(足量)=====2SO ＋2HO。
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
知识点4、实验室制备二氧化硫
1．原理
（1）NaSO 粉末和中等浓度的硫酸混合：NaSO +H SO （浓）==NaSO +SO↑+H O
2 3 2 3 2 4 2 4 2 2
①不用稀硫酸的原因；SO 易溶于水，逸出SO 的较少
2 2
②不用浓硫酸的原因；在NaSO 表面生成NaSO 固体，阻止反应持续进行
2 3 2 4
（2）Cu与浓HSO 混合加热：Cu+2H SO （浓）====CuSO +SO↑+2H O
2 4 2 4 4 2 2
2．净化（假设用亚硫酸钠和稀盐酸反应）
（1）先用饱和NaHSO 溶液除HCl
3
（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NaHSO 溶液法，导气管长进短出
3（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
知识点5、硫酸 硫酸根离子的检验
1.硫酸的工业制备
（1）制备流程： .
（2）制备原理：
①燃烧：4FeS＋ 11O =====2Fe O ＋ 8SO
2 2 2 3 2
②氧化：2SO ＋O=====2SO
2 2 3
③吸收：SO ：SO ＋ HO ==HSO
3 3 2 2 4
2.用途：
(1)重要的化工原料，可用于生产化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
(2)用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。
3．硫酸的性质
（1）稀硫酸：具有酸的通性。
①稀硫酸与活泼金属反应，如Zn：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H↑。
2
②稀硫酸与金属氧化物反应，如CuO：CuO＋2H＋===Cu2＋＋HO。
2
③稀硫酸与碱反应，如NaOH：OH－＋H＋===H O。
2
④稀硫酸与部分盐反应，如NaCO：CO＋2H＋===CO ↑＋HO。
2 3 2 2
（2）硫酸的物理性质：硫酸是一种无色、黏稠的油状液体，密度比水的大。浓HSO 与水以任意比互溶，
2 4
溶解时可放出大量的热，浓HSO 稀释的方法是将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。
2 4
（3）浓HSO 的三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性。
2 4
①吸水性:浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分,以及混在气体中的水分子,故常用作干燥剂。
②脱水性:浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等有机物中的氢元素和氧元素按水的组成比脱去。
实验
操作
实验 a.蔗糖逐渐变黑;
现象 b.蔗糖体积膨胀,形成黑色、疏松多孔的海绵状的炭,并放出有刺激性气味的气体
实验 a.浓硫酸具有脱水性;结论 b.浓硫酸具有强氧化性,能将蔗糖炭化生成的碳单质氧化为CO,自身被还原为SO
2 2
③强氧化性:能氧化大多数金属单质和部分非金属单质。
a.与金属单质的反应
实验操作
试管a中的铜丝表面有气泡逸出;
试管b中的品红溶液逐渐变为无色;
实验现象
试管c中的石蕊溶液逐渐变为红色;
将试管a中的溶液慢慢倒入水中,溶液变为蓝色
化学方程式 Cu＋2HSO (浓)====CuSO ＋SO ↑＋2HO
2 4 4 2 2
b.与非金属单质的反应：C＋2HSO (浓)====CO↑＋2SO ↑＋2HO.
2 4 2 2 2
④常温下，铁、铝遇浓HSO 发生钝化，可用铝槽车运输浓HSO ；体现了浓硫酸的强氧化性。
2 4 2 4
⑤可利用浓HSO 的高沸点难挥发性制备易挥发性酸(HF、HCl等)，如2NaCl(固)＋HSO (浓)====NaSO ＋
2 4 2 4 2 4
2HCl↑。
【温馨提示】区分浓硫酸的吸水性和脱水性
常用作干燥剂，但不能干燥 ①吸水性：浓硫酸能吸收物质中游离的水，可用作干燥
吸水性
NH 、HS、HI等 剂。可以是物理变化，也可以是化学变化，如浓硫酸脱
3 2
去 CuSO ·5H O晶体中的结晶水；
4 2
将有机物中的H、O以原子数
脱水性 ②脱水性：浓硫酸可将有机物中的H、O原子以2∶1比例
2∶1的比例脱去，如使蔗糖变黑
脱去
4．硫酸根离子的检验
（1）方法：被检液――→取清液――→观察有无白色沉淀产生(判断有无SO 2－)。
4
（2）试剂：先加稀盐酸的目的是排除CO2－、SO 2－、Ag＋干扰，再滴加BaCl 溶液，有白色沉淀产生。
3 3 2
（3）原理：CO2－＋2H＋===CO ↑＋HO、SO 2－＋2H＋===SO↑＋HO、Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Ba2＋＋SO 2－
3 2 2 3 2 2 4
===BaSO ↓。
4
（4）应用：除去粗盐中的可溶性杂质(可溶性硫酸盐及CaCl 、MgCl 等杂质)
2 2
杂质 加入的试剂 离子方程式
可溶性
过量BaCl 溶液 SO 2－+Ba2+=== BaSO↓
2 4 4
硫酸盐
CaCl 过量NaCO 溶液 Ca2++CO2－ ===CaCO ↓、Ba2++CO2－ ===BaCO ↓
2 2 3 3 3 3 3
MgCl 过量NaOH溶液 Mg2++2OH- ===Mg(OH) ↓
2 2多余的
适量稀盐酸 OH-+H+=== HO、CO2－+2H+ ===HO+CO↑
2 3 2 2
NaOH、NaCO
2 3
知识点6、实验探究不同价态含硫物质的转化
1.不同价态硫元素的转化与性质
（1）硫元素常见的化合价有-2、0、+4、+6，可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。
（2）利用氧化剂，可将硫元素从低价态转化为高价态；利用还原剂，可将硫元素从高价态转化为低价
态。
2.不同价态含硫物质的转化
转化前的含硫物
序号 转化目标 选择试剂 转化后的含硫物质
质
O(不足)
2
① －2→0 HS S
2
SO
2
H HS
2 2
② 0→－2 S
Fe或Cu FeS或Cu S
2
③ －2→＋4 HS O(足量) SO
2 2 2
④ 0→＋4 S O SO
2 2
⑤ ＋4→0 SO HS S
2 2
O SO
2 3
⑥ ＋4→＋6 SO
2
Cl HSO
2 2 4
⑦ ＋6→＋4 HSO Cu SO
2 4 2
有关化学方程式：
①2HS＋O═══2S＋2HO，SO ＋2HS===3S＋2HO；
2 2 2 2 2 2
②H ＋S====HS，Fe＋S====FeS或2Cu＋S====Cu S；
2 2 2
③2HS＋3O═══2SO ＋2HO；
2 2 2 2
④S＋O═══SO ；
2 2
⑤SO ＋2HS===3S＋2HO；
2 2 2
⑥2SO ＋O 2SO ，SO ＋Cl＋2HO===2HCl＋2HSO ；
2 2 3 2 2 2 2 4
⑦Cu＋2HSO (浓)====CuSO ＋2HO＋SO ↑。
2 4 4 2 2
知识点7、化学实验设计
1.设计的原则：进行化学实验设计时,应遵循科学性、可行性、安全性和绿色化原则。2.不同价态硫元素的转化
(1)价态与性质：
①－2价硫处于最低价态，只有还原性，可被O、Cl 等氧化剂氧化为S；
2 2
②0价、＋4价硫处于中间价态，既有氧化性又有还原性；
③＋6价硫处于最高价态，只有氧化性。
(2)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(化合价只靠拢不交叉),即台阶式升降,
可用下图表示:
相邻价态的同种元素微粒间不发生氧化还原反应,如S和HS、S和SO 、SO 和浓硫酸之间不发生氧化还原
2 2 2
反应。
(3)不同价态硫元素间的转化,均属于氧化还原反应，需要选择合适的氧化剂或者还原剂。
①证明硫单质、SO 具有还原性要选择氧化剂，如 酸性 KMnO 溶液、氯水等；
2 4
②证明浓硫酸具有氧化性要选择还原剂，如 金属单质、硫单质、 H S 等；
2
③证明SO 具有氧化性要选择还原剂，如H S 、 Na S 等。
2 2 2
(4)含硫物质的连续氧化
HS SO SO HSO 、S SO SO HSO
2 2 3 2 4 2 3 2 4
二、氮及其化合物
知识点1、氮元素的存在及固定
1．氮元素的存在
（1）游离态:以氮分子的形式存在于空气中。
（2）化合态:存在于动植物体内的蛋白质中,以及土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
2．氮的原子结构
（1）氮元素位于第二周期、第VA族。氮的原子结构 ，最外电子层有5个电子，既不容易得
到3个电子，也不容易失去5个电子。因此氮原子一般通过共用电子对与其它原子相互结合构成物质。
（2）氮元素常见的化合价有＋1 、＋2 、＋3、＋4 、＋5 、－3 。
（3）其氧化物有 NO 、NO 、NO 、NO 、 NO 、NO 共有六种，其中 NO 是HNO 的酸酐，
2 2 3 2 2 4 2 5 2 5 3
NO 是HNO 的酸酐（氮的氧化物都有毒）。
2 3 2
3．氮的固定和循环（1）含义：将大气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫做氮的固定。
（2）分类：
（3）自然界中氮的循环：
知识点2、氮气
1.物理性质
纯净的N 是一种无色无味的气体，难溶于水，密度比比空气略小（极为接近），在空气中约占五分之四左
2
右。
2.化学性质
（1）常温下，N 的化学性质不活泼，可代替稀有气体作保护气体。
2
原因：氮分子内两个氮原子间以N≡N相结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳
定，通常难以与其它物质反应。
（2）在放电条件或高温下氮气跟氧气：N＋O=====2NO；
2 2
（3）镁在氮气中燃烧：3Mg＋N=====MgN；
2 3 2
（4）人工合成氨：N＋3H2NH ；
2 2 3
知识点3、二氧化氮和一氧化氮
1.NO和NO 的性质
2
氮的氧化物 NO NO
2
颜色 无色 红棕色
物理
毒性 有毒 有毒
性质
溶解性 不溶于水 易溶于水
与O 反应 2NO＋O===2NO 不反应
2 2 2
与HO反应 不反应 3NO ＋HO===2HNO ＋NO
2 2 2 3
化学
与碱反应 不反应 2NO +2NaOH==NaNO +NaNO +H O
2 3 2 2
性质
强氧化性：NO2+SO2==NO+SO3；可
氧化性
弱氧化性：6NO+4NH 3 5N 2 +6H 2 O 使湿润的淀粉KI试纸变蓝
3Cu+8HNO (稀)==3Cu(NO )+2NO↑+4H Cu+4HNO (浓)==3Cu(NO )+2NO↑+2
3 3 2 2 3 3 2 2
实验室制法
O常用排水法收集 HO常用向上排空法收集
2
2.二氧化氮溶于水的实验(1)实验过程：
实验
装置
在如图注射器里充入20 mL NO,然后吸
实验 打开弹簧夹,快速吸入10
入5 mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口, 振荡注射器
操作 mL空气后夹上弹簧夹
振荡注射器
实验 红棕色气体变浅至消失,有无色
无明显现象 无色气体变为红棕色
现象 气体生成,注射器活塞向内滑动
化学 2NO+O === 2NO 、
2 2
方程式 3NO +H O === 2HNO+NO
2 2 3
(2)对工业生产硝酸的启示：工业上生产硝酸时，向吸收后的废气中再通入适量的氧气或空气,能充分利用原
料，并能减少NO的排放以保护环境。
知识点4、氨和铵盐
1．氨的性质
（1）氨的物理性质：
①无色刺激性气味有毒气体，密度比空气小。
②极易溶于水，常温下，1体积水大约可溶解700体积氨气。氨的水溶液叫做氨水。
③氨易液化（液态的氨称为液氨）。液氨汽化时要吸收的量的热，使周围温度急剧下降，因此，液氨常用
作制冷剂。
2.喷泉实验
（1）喷泉实验的原理：因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成
压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。
（2）常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如表：
气体 HCl NH CO、SO 、Cl、HS NO ＋O
3 2 2 2 2 2 2
吸收剂 水或NaOH溶液 水或盐酸 浓NaOH溶液 水
3.氨气的化学性质
（1）与水反应：
①原理：NH ＋HO NH ·H O NH ＋＋OH－。
3 2 3 2 4
②氨气溶于水得氨水，显碱性，氨水中含有的粒子有：NH ·H O、HO、NH 、NH ＋、OH－、H＋。
3 2 2 3 4
③NH ·H O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为NH ·H O====NH ↑＋HO。
3 2 3 2 3 2
注意：①NH 是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，在推断题中作为解题突破
3
口。
②氨水呈碱性，NH ·H O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH 进行计算。
3 2 3
（2）氨气与酸的反应：①蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出
现相同的现象。
②化学方程式：HCl＋NH ===NHCl、NH ＋HNO===NHNO 。
3 4 3 3 4 3
（3）与盐溶液的反应：过量氨水与AlCl 溶液反应的离子方程式：Al3＋＋3NH ·H O===Al(OH) ↓＋3NH
3 3 2 3 4
＋。（氢氧化铝不溶于氨水）
（4）氨气的还原性：
①催化氧化：4NH ＋5O=====4NO＋6HO。
3 2 2
②被CuO氧化：2NH ＋3CuO====3Cu＋N＋3HO。
3 2 2
③被氯气氧化：2NH ＋3Cl===N ＋6HCl或8NH ＋3Cl===N ＋6NH Cl。
3 2 2 3 2 2 4
4.氨的用途
（1）液氨汽化时吸收大量的热，故用作制冷剂。
（2）制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。
知识点5、铵盐的性质及NH的检验
1．物理性质
铵盐都是白色固体，均易溶于水。
2．化学性质
（1）受热易分解：NH Cl====NH ↑＋HCl 、NH HCO ====NH ↑＋HO＋CO↑
4 3 4 3 3 2 2
（2）与碱溶液反应NH ＋＋OH－====NH ↑＋HO
4 3 2
（3）NH的检验：未知液加入强碱共热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，则证明含NH ＋。
4
（4）实验探究：
实验装置
铵盐溶液 NH Cl溶液 NH NO 溶液 (NH )SO 溶液
4 4 3 4 2 4
现象 试管中有气泡产生，试纸变蓝
结论 铵盐与强碱反应生成氨气，离子方程式为NH＋OH－==== NH ↑＋HO
3 2
应用 ①检验铵根离子的存在；②制取氨。
知识点6、氨的实验室制法
1.原理：2NH Cl+Ca（OH）====2NH ↑+2H O+CaCl
4 2 3 2 22.净化：用碱石灰吸水
3.收集
（1）方法：①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
（2）尾气处理：棉花用稀硫酸浸湿，注意防倒吸
4.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
知识点7、 硝酸 酸雨及防治
1．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
①不稳定性：4HNO(浓)=====2HO＋4NO ↑＋O↑。
3 2 2 2
②强氧化性：硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。
③实验探究：
实验
装置
稀硝酸 浓硝酸
实验 反应缓慢，有少量气泡产生，溶液变蓝试管 反应剧烈，有大量气泡产生，
现象 口有红棕色气体产生 溶液变蓝，液面上有红棕色气体产生
实验 铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成NO气体 铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成NO 气体
2结论
a．与金属反应：
稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO(稀)===3Cu(NO)＋2NO↑＋4HO(填化学方程式，下同)。
3 3 2 2
浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO(浓)===Cu(NO)＋2NO ↑＋2HO。
3 3 2 2 2
注意：常温下，铁、铝遇浓HNO 会发生钝化，所以可用铁或铝制容器来盛装浓HNO。
3 3
b．与非金属反应：C＋4HNO(浓)====CO↑＋4NO ↑＋2HO。
3 2 2 2
c．与还原性化合物反应：
硝酸可氧化HS、SO 、NaSO 、HI、Fe2＋等还原性物质。
2 2 2 3
稀硝酸与FeSO 溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2HO。
4 2
（3）硝酸的工业制备
有关化学方程式：
①氨在催化剂、加热条件下氧化为NO：4NH ＋5O=====4NO＋6HO。
3 2 2
②NO被空气氧化为NO ：2NO＋O===2NO。
2 2 2
③NO 溶于水制备HNO：3NO ＋HO===2HNO ＋NO。
2 3 2 2 3
（4）用途：硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
2．酸雨及防治
（1）空气中SO 和NO 的主要来源
2 2
①煤、石油和某些金属矿物中含有硫或含硫化合物；
②汽车尾气中除含有氮氧化物外，还含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物和颗粒等，
严重污染大气，破坏环境。
（2）危害
①SO 和NO 是主要的大气污染物，它们能直接危害人体健康，引起呼吸道疾病；
2 2
②溶于水形成酸雨；
③氮氧化物的危害：
a.光化学烟雾：NO 在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。
x
b,酸雨：NO 排入大气中，与水反应生成HNO 和HNO，随雨雪降到地面。
x 3 2
c.破坏臭氧层：NO 可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
2
d.NO与血红蛋白结合使人中毒。
(3)酸雨的危害及防治措施
①酸雨是指pH〈5.6的雨、雾等形式的降水，主要由大气污染物中硫、氮的氧化物所致。
②形成原理
a.硫酸型酸雨:b.硝酸型酸雨:3NO ＋HO===2HNO ＋NO
2 2 3
③危害:直接破坏农作物、草原、森林，使土壤、湖泊酸化；加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电
信电缆的腐蚀。
④防治措施:a．调整能源结构，发展清洁能源；b．研究煤的脱硫技术，改进燃烧装置和燃烧技术，减少二
氧化硫和氮氧化物的排放；c．加强工厂废气的回收处理；d．改进汽车尾气的处理技术，控制汽车尾气的
排放标准。
知识点8、金属与硝酸反应的计算
1．硝酸与金属反应的规律
（1）特点：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H。
2
（2）硝酸与铜的反应：
①随HNO 浓度的降低，还原产物会由NO 变成NO。
3 2
②由氮原子守恒可知，无论是NO 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
③未被还原的NO －与Cu2+构成Cu（NO ），NO －的物质的量为Cu2+物质的量的2倍；
3 3 2 3
④运用电子守恒、原子守恒，便可顺利求解参加反应的Cu、HNO 以及产物NO 、NO之间量的关系。
3 2
（3）稀硝酸与铁的反应：
①化学方程式：Fe+4HNO （稀）＝Fe（NO ）+NO↑+2HO ①
3 3 3 2
3Fe（过量）+8HNO （稀）＝3Fe（NO ）+2NO↑+4HO ②
3 3 2 2
②反应物的量与生成物的关系如图所示：
③上述反应首先发生反应①，若Fe剩余再发生反应③Fe+2Fe（NO ） ＝3Fe（NO ） ，合并①③即可得
3 3 3 2
反应②。所以，无论反应①还是反应②，被还原的HNO 皆占参与反应的HNO 的 。
3 3
2．HNO 与金属反应的计算的思维模型
3三、无机非金属材料
知识点1、传统的无机非金属材料
1.传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如玻璃、水泥、陶瓷等。
2.硅酸盐的结构、特点
结构 特点
硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点
硅氧四面体
3.陶瓷
产品 主要原料 制备过程 生产应用
陶瓷 黏土 原料经高温烧结而成 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
4.玻璃和水泥
产品 主要原料 主要设备 主要成分 用途
普通 纯碱、石灰石、石英 Na 2 SiO 3 、 建筑材料、光学仪器、各种器皿、
玻璃窑
玻璃 砂 CaSiO 、SiO 高强度复合材料等
3 2
和沙子、碎石、水等混合可以得到混凝土,
水泥 石灰石、黏土 水泥回转窑 硅酸盐
大量用于建筑和水利工程
知识点2、硅和二氧化硅
1.硅元素的存在
（1）硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于氧，在地壳中含量居第二位。
（2）硅是一种亲氧元素，其在自然界中总是与氧相互化合，自然界中以化合态态形式存在。二氧化硅是
硅最重要的化合物。
（3）硅原子和碳原子最外层电子数为4个，它们既难失去电子，也难得到电子，其中碳是构成有机物的主
要元素，硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。
2.硅的工业制法及提纯石英砂 ①焦炭 粗硅 ②氯气 SiCl ③氢气 高纯硅
――→ ――→ 4 ――→
（1）流程： 高温 加热 高温
（2）化学方程式：
①SiO+2C Si+2CO↑
2
②Si+3HCl SiHCl +H
3 2
③SiHCl +H Si+3HCl
3 2
3.硅的用途：①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。
4.二氧化硅（SiO）
2
（1）存在：SiO 是硅最重要的化合物，地球上存在的天然二氧化硅称为硅石，约占地壳质量的 12%，天
2
然SiO 存在形态有结晶形和无定型形两大类。石英、水晶、玛瑙、沙子的主要成分是SiO。
2 2
（2）结构：二氧化硅中每个Si周围结合 4 个O，Si在中心 ，O在 4个顶角； 许多个这样的四面体又通
过顶角的 O 相连，每个O与2个Si 相结合，二氧化硅晶体中Si和O按1:2 的比例组成立体网状结构的
晶体。
（3）性质：二氧化硅的网状结构决定了它的熔点高，硬度大，不导电，不溶于水，化学性质稳定。
注意：①SiO 不与水、一般的酸反应；
2
②SiO 具有酸性氧化物的通性，分别写出SiO 与CaO、NaOH、溶液反应的化学方程式：
2 2
SiO＋CaO=====CaSiO 、SiO＋2NaOH===Na SiO＋HO ，
2 3 2 2 3 2
与NaCO 反应：固体高温条件下SiO＋NaCO=====NaSiO＋CO↑
2 3 2 2 3 2 3 2
③特性：与氢氟酸反应，化学方程式为：SiO＋4HF===SiF ↑＋2HO 。
2 4 2
（4）用途：
①沙子是基本的建筑材料。
②纯净的SiO 是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。
2
③实验室中使用的石英坩埚。
④水晶和玛瑙制作饰物和工艺品。
注意：实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞的原因是玻璃中含有SiO ，氢氧化钠与二氧
2
化硅反应生成硅酸钠，使瓶口黏结无法打开。
知识点3、新型陶瓷
1.特点：新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的
特性和功能，如碳化硅(化学式SiC)俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接,具有类似金刚石的结
构，硬度很大、优异的高温抗氧化性能，用作砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料和耐高温半导体材料。
2.类型：
材料类别 主要特性 示例 用途
高温结构陶瓷 能承受高温，强度高 氮化硅陶瓷 汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
压电陶瓷 具有电学特性 钛酸钡陶瓷 声呐系统、气象探测等
氧化物透明陶瓷和非氧化 高压钠灯、激光器和高
透明陶瓷 具有光学特性
物透明陶瓷 温探测窗等
超导陶瓷 具有超导性 超导陶瓷 电力、交通、医疗等
知识点4、碳纳米材料
1.富勒烯:由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,其代表物为C 。
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2.碳纳米管:由石墨片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大,有相当高的强度和优
良的电学性能,可用于生产复合材料、电池和传感器等。
3.石墨烯:只有一个碳原子直径厚度的单层石墨,其电阻率低、热导率高，具有很高的强度，应用于光电器
件、超级电容器、电池和复合材料。
4.特殊功能的含硅材料：
①含4%硅的硅钢具有导磁性，主要用作变压器的铁芯；
②人工合成的硅橡胶是最好的 既耐高温又耐低温 的橡胶，用于 火箭、飞机、导弹的零件和绝缘材
料；
