预习自测：（11）化工生产中的重要非金属元素——2023-2024学年高一化学人教版（2019）寒假轻松衔接
知识点一、硫单质
硫元素：硫是一种非金属元素，位于元素周期表的第 三 周期，第 Ⅵ 族。在化学反应中易 得 2个电子，形成-2价硫的化合物。
硫的存在形态
3、物理性质
俗称 颜色状态 硬度 溶解性
水 酒精 CS2
硫黄 黄色晶体 质软,易研成粉末 难溶 难溶 易溶
4、化学性质
注意：硫在空气中燃烧只能生成SO2，不能生成SO3
5、用途
制农药：如石硫合剂（石灰、硫黄）可用于杀死果树的害虫；制黑火药；实验室不慎洒落水银，可以撒上硫粉。
知识点二、二氧化硫
1、物理性质
颜色 状态 气味 毒性 密度 溶解性
无色 气体 刺激性气味 有毒 比空气大 易溶于水(1∶40)
2、化学性质
用途
漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等； 杀菌消毒，可做食品添加剂；工业制备三氧化硫
危害
形成酸雨——破坏农作物、森林、草原，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。
知识点三、可逆反应
可逆反应是指在同一条件下，既可以向正反应方向进行，又可以向逆反应方向进行。可逆反应的特点：双向性、同时性、共存性
知识点四、常见漂白剂的漂白原理比较
类型 漂白原理 漂白特点 变化类型 举例
氧化型 漂白剂具有强氧化性，因与有色物质发生氧化还原反应而使其褪色 褪色后不会恢复原色 化学变化 HClO、Na2O2、O3、H2O2等
化合型 漂白剂与某些有色物质发生化合反应而使其褪色 一定条件下发生分解，又恢复原色 化学变化 SO2
吸附型 某些固体物质具有疏松多孔的结构，能吸附有色物质 —— 物理变化 活性炭等
注意：在品红溶液中分别通入Cl2和SO2后，加热，若溶液恢复颜色，则为SO2气体。
将等量Cl2与SO2通入品红溶液，会发生Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl;反应生成的硫酸和氯化氢没有漂白性，漂白能力下降。
知识点五、SO2和CO2性质的异同、鉴别与检验
1、SO2、CO2性质的异同
SO2 CO2
相同点 常温下都是气体
密度均大于空气
溶于水后的溶液均可导电
酸性氧化物，都能使澄清石灰水变浑浊，气体过量时又变澄清
Ca(OH)2＋SO2===CaSO3↓＋H2O CaSO3＋SO2＋H2O===Ca(HSO3)2 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2
不同点 有刺激性气味，有毒 无味，无毒
易溶于水 可溶于水
具有还原性，能被O2、Cl2、Br2、I2、酸性KMnO4溶液等氧化 无还原性
具有漂白性，能使品红溶液褪色 没有漂白性
酸性：H2SO3>H2CO3
2、SO2、CO2的鉴别方法
试剂 现象及结论
品红溶液 使品红溶液退色的是SO2；不能使品红溶液退色的是CO2
氢硫酸 出现浑浊的是SO2，无明显现象的是CO2
高锰酸钾溶液 使紫色退去的是SO2，无明显现象的是CO2
溴水 使橙色退去的是SO2，无明显现象的是CO2
碘水（含淀粉） 使蓝色退去的是SO2，无明显现象的是CO2
3、SO2、CO2的除杂
除杂：除去二氧化碳中的二氧化硫的方法：
①转化法，通入饱和NaHCO3溶液：SO2＋2NaHCO3===Na2SO3＋2CO2＋H2O
②氧化法：通入酸性KMnO4溶液等氧化性物质的溶液。
知识点六、三氧化硫
1、物理性质
常温常压下，SO3是无色液体，熔点16.8℃、沸点44.8℃。
标准状况下，SO3为固体。
2、化学性质
3、用途
强氧化剂，能被硫、磷、碳还原。较硫酸、发烟硫酸的脱水作用更强。对金属的腐蚀性比硫酸、发烟硫酸为弱。
知识点七、硫化氢
1、物理性质
硫化氢是一种无色、臭鸡蛋气味的气体，有剧毒，是一种大气污染物。
2、化学性质
①与碱反应：
②强还原性：
③可燃性：
知识点八、氮气
1、氮元素在元素周期表中的位置：
氮是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周期，第ⅤA族。最外层有5个电子，既不容易得3个电子，又不容易失去5个电子。因此氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。
氮元素的存在
主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内蛋白质的 中，还有部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
氮气的物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性
无色 气体 无味 比空气稍小 难溶于水
氮气的化学性质
氮分子内两个氮原子间以共价三键（N≡N）结合，通常情况下难以与其他物质发生化学反应。
5、氮的固定
(1)含义:将大气中游离态的氮转化为含氮化合态的过程叫做氮的固定。
(2)分类:
知识点九、氨的性质
物理性质
颜色 气味 溶解性 密度 是否易液化
无色 刺激性 极易溶于水（1:700） 比空气密度小 易液化
喷泉实验
装置图
操作及现象 打开止水夹，并挤压胶头；烧杯中形成喷泉，瓶内液体呈红色。
原理 当气体接触外部的水或溶液时，由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应，从而使容器内气压迅速降低，在外界大气压作用下，外部液体迅速进入容器，通过尖嘴导管喷出，形成喷泉。 氨气与水反应：NH3+H2O NH3+H2O NH4++OH- 因此，氨气溶于水显碱性使酚酞变红。
结论 氨气极易溶于水；氨气的水溶液显碱性。
注意事项 实验关键：NH3纯度尽可能高，且装满 ；烧瓶干燥； 装置气密性好；由滴管内挤入的水不要太少。
喷泉组合 HCl(水或NaOH);NH3(水或盐酸）；CO2、Cl2、H2S、SO2（NaOH溶液）;NO2和O2（水）
氨的化学性质
与酸反应
与浓盐酸反应：NH3 + HCl = NH4Cl（现象：大量白烟）
应用：检验氨气管道是否泄漏。
催化氧化
氨的制备
方法 化学方程式 气体发生装置
加热浓氨水 注：①NH3·H2O不稳定，受热易分解；②加热温度不宜过高
浓氨水+固体NaOH NaOH溶于水放热，促使NH3·H2O分解。且OH－浓度的增大有利于NH3的放出
固体Ca(OH)2+固体NH4Cl（实验室法）
5、用途
①氨是氮肥工业，有机合成工业，制造硝酸、铵盐和纯碱的原料。
②NH3易液化，当液态NH3汽化时，要吸收大量的热，使周围的温度急剧降低，因此，液氮常用作制冷剂。
知识点十、铵盐
概念 有NH4+和酸根离子构成的化合物。
物理性质 都是晶体，都易溶于水。
化学性质 受热分解 注：铵盐受热一般会放出氨，但不是都放出氨。 如NH4NO3受热到一定温度会发生爆炸，生成氮气。
与碱反应
知识点十一、硅
1、硅元素的存在及在元素周期表中的位置
位于元素周期表第 三 周期、第 ⅣA 族，处于金属元素与非金属元素的过渡位置，其单质的导电性介于 导体 与 绝缘体 之间，是应用最广泛的 半导体材料 。自然界中的硅都是 化合 态，在地壳中含量居第 二 位。
硅单质的种类和结构
硅有晶体硅和无定形硅两种，两者互为 同素异形体 。与金刚石类似，都具有正四面体形的空间网状结构。
物理性质
色、态 光泽 熔点 硬度 导电性 质地
灰黑色固体 金属光泽 高 大 半导体 脆
化学性质
常温下：性质稳定，除氟气、氢氟酸、氢氧化钠外，一般不反应。
Si+4HF == SiF4↑+2H2↑
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
Si+2F2 == SiF4
加热条件下，硅与O2、Cl2、C、N2等非金属反应。
硅的制备
粗硅的制备：焦炭还原石英砂
粗硅提纯：
硅的用途
Si是半导体，用于制造 太阳能电池 ；还用于计算机、集成电路、晶体管等半导体器件中的芯片。
知识点十二、二氧化硅
存在
沙子、石英、水晶、玛瑙、硅藻土的主要成分就是 SiO2 。
结构
SiO2晶体的基本结构是以硅原子为中心，氧原子在4个顶角上的正四面体结构，每个硅原子结合4个氧原子，每个氧原子结合2个硅原子，所以硅、氧原子个数比为1：2。
物理性质
二氧化硅硬度大、熔点高、不溶于水、不导电的固体。
化学性质
SiO2+4HF==SiF4↑+ 2H2O SiO2＋2NaOH ==Na2SiO3+H2O
用途
用于制造光导纤维；石英玻璃用来制造耐高温的化学仪器；水晶用于制造电子工业的重要部件、工艺品；石英砂用作玻璃原料和建筑材料。
知识点十三、硅酸
物理性质 颜色 白色
状态 胶状固体
溶解性 不溶于水
化学性质 酸性 比碳酸弱
不能使指示剂变色
能与碱反应生成盐和水H2SiO3+2NaOH==2H2O +Na2SiO3
不稳定性
知识点十四、硅酸盐
Na2SiO3是白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃，是无色粘稠状液体，是一种矿物胶。常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。在空气中易变质：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3 ↓ +Na2CO3
硅酸盐的表示方法：
①盐式法：CaSiO3
②氧化物式法：CaO·SiO2
a.表示顺序为：活泼金属氧化物 →较活泼金属氧化物 →二氧化硅 →水；
b.氧化物之间用“ · ” 隔开；
c.氧化物的系数若出现分数时应化为整数。
练习：钾长石(KAlSi3O3)：K2O ·Al2O3· 6SiO2
硅酸钠（Na2SiO3）：Na2O ·SiO2
钠长石（NaAlSi3O3)：Na2O·Al2O3 · 6SiO2
【同步训练】
1.下列说法不正确的是( )
A.新制氯水保存在棕色试剂瓶中
B.实验室把保存在石蜡或煤油中
C.用干燥试纸测定新制氯水的为3
D.漂白粉要密封保存
2.硫及其化合物在工业生产中多有涉及。下列有关说法正确的是( )
A.硫在过量的氧气中燃烧直接生成
B.将通入溶液中有白色沉淀生成
C.的无水固体粉末显蓝色
D.和反应可生成S
3.实验室制备干燥的氨气一定不需要用到的实验仪器是( )
A. B. C. D.
4.可用作食品添加剂。下列关于的叙述不正确的是( )
A.是无色无臭的气体
B.易溶于水
C.能使品红溶液褪色
D.一定条件下，能与氧气反应
5.燃油车易产生等污染性气体。下列有关这两种氮氧化物的说法不正确的是( )
A.NO是形成酸雨的气体之一
B.可用向上排空气法收集
C.与混合后点燃可生成
D.NO可用排水法收集
6.我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”（主要成分为硅）的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列有关单质硅的叙述正确的是( )
A.晶体硅具有金属光泽，能导电，故晶体硅属于金属材料
B.硅在常温下即可与HF、NaOH溶液反应，说明硅的化学性质很活泼
C.晶体硅是良好的半导体材料，但是它的价格昂贵，提炼工艺复杂，不能广泛使用
D.加热到一定温度，硅能与氧气、氯化氢反应
7.硫在自然界的循环过程如图所示，下列说法不正确的是( )
A.石油和煤等化石燃料中含有硫元素
B.大气中的二氧化硫只来源于火山爆发
C.地壳中的硫元素常以硫化物和硫酸盐等形式存在
D.动植物遗体被微生物分解后，可产生和
8.如图所示，烧瓶中充满干燥的气体a，将胶头滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻晃动烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体b（足量）呈喷泉状喷出，但最后溶液未能充满烧瓶。则a和b可能分别是( )
选项 a b
A 水
B NaOH溶液
C 饱和NaCl溶液
D 稀盐酸
A.A B.B C.C D.D
9.我国“嫦娥五号”探测器带回1.731kg的月球土壤，经分析发现其构成与地球土壤类似。月球的矿产资源材为丰富，仅月球表层5cm厚的沙土中就含有上亿吨铁，月球上的主要矿物有辉石（含）、斜长石（含）和橄榄石（含）等。下列说法或分析不正确的是( )
A.辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿物
B.斜长石的成分用氧化物形式可表示为C.月球表层沙土中有大量游离态铁可能是因为月球的表面几乎没有氧气
D.橄榄石的成分中铁元素为+2价
10.下列化学方程式或离子方程式书写正确的是( )
A.把稀硫酸滴在铜片上：
B.加热铜粉与硫粉的混合物：
C.将浓硫酸滴在粉末上：
D.溶液与溶液混合呈中性：
11.高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程如图：
下列说法正确的是( )
A.硅在自然界中主要以化合态形式存在
B.电弧炉中的反应为
C.还原炉中，理论上得到的氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：3
D.（沸点31.5℃）中含有少量的（沸点57.6℃），通过蒸馏可提纯
12.用如图所示装置（内含物质），可验证木炭与浓硫酸反应有生成，下列有关说法正确的是( )
A.连接的正确顺序是A→F→E→C→D→B
B.和都可与澄清石灰水反应，且原理相似
C.只需观察到乙中澄清石灰水变浑浊这一个现象，即可验证有生成
D.丁中酸性溶液褪色，体现的漂白性
13.某兴趣小组设计出如图所示装置进行“铜与硝酸反应”的实验，以探究化学实验的绿色化。
（1）实验前，关闭活塞b，向试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的塞子，加热c，其目的是__________。
（2）在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸，c中发生反应的化学方程式是__________；再由a向c中加入2mL蒸馏水，c中的实验现象是__________。
（3）如表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是__________（填“甲”“乙”或“丙”），理由是__________。
方案 反应物
甲 Cu、浓
乙 Cu、稀
丙 稀
14.某化学小组为了证明二氧化硫和氯水的漂白性，设计了如图所示的实验装置：
他们用亚硫酸钠和浓硫酸制备二氧化硫，用二氧化锰和浓盐酸制备氯气。
（1）用来制取氯气的装置是_______（填字母序号），反应中浓盐酸所表现出的化学性质是_______和_______。
（2）反应开始一段时间后，B、D试管中的品红溶液均褪色。停止通气后，再将B、D两个试管分别加热，_______（填“B”或“D”）试管中无明显现象。
（3）装置C的主要作用是_______。
（4）该小组同学将两种气体混合后通入品红溶液中，发现漂白效果并不像预期的一样增强。
查阅资料得知：两种气体混合，再与水反应可生成两种常见的酸，因而漂白作用减弱，该反应的化学方程式是_______。
15.氮化硅的熔点高，硬度大，电绝缘性好，化学性质稳定，被应用于各个领域，如用于制作高温轴承、涡轮叶片等。请回答下列问题：
（1）下列关于氮化硅的说法正确的是________（填序号）。
A.硅粉合成氮化硅的反应属于氧化还原反应
B.氮化硅陶瓷属于硅酸盐制品
C.氮化硅陶瓷可用作磨刀材料
D.氮化硅可用作太阳能光伏产业的主体材料
（2）在烧结氮化硅陶瓷的过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比3：6：2反应生成两种化合物。
①该反应的化学方程式为________。
②该反应中氧化剂与还原剂的质量比为________。
1预习自测：（11）化工生产中的重要非金属元素答案以及解析
1.答案：C
解析：A.次氯酸见光易分解，新制氯水保存在棕色试剂瓶中，A正确；
B.钠极易和水以及氧气反应，所以实验室把保存在石蜡或煤油中，B正确；
C.次氯酸具有强氧化性，不能用试纸测定新制氯水的，C错误；
D.次氯酸钙易吸收二氧化碳和水转化为次氯酸，次氯酸易分解，所以漂白粉要密封保存，D正确；
答案选C。
2.答案：D
解析：A.硫燃烧只能得到，A项错误；
B.盐酸的酸性大于亚硫酸的酸性，故不与溶液反应，B项错误；
C.无水为白色，C项错误；
D.与反应生成S、，D项正确；
故选D。
3.答案：C
解析：A.制备干燥的氨气，锥形瓶可用于收集气体，A错误；
B.制备干燥的氨气，需要用分液漏斗盛放浓氨水，B错误；
C.制备干燥的氨气，不需要冷凝管，C正确；
D.球形干燥管用于盛装碱石灰，作干燥剂，D错误；
故选C。
4.答案：A
解析：常温常压下，是一种无色、有刺激性气味的气体，A项错误；易溶于水，B项正确；具有漂白性，能使品红溶液褪色，C项正确；一定条件下，与氧气反应生成，D项正确。
5.答案：C
解析：NO是形成酸雨的气体之一，A项正确；密度比空气大，可用向上排空气法收集，B项正确；与在放电或高温条件下生成NO，C项错误；NO难溶于水，可用排水法收集，D项正确。
6.答案：D
解析：晶体硅属于非金属材料，A项错误；硅原子最外层有4个电子，既不易失电子又不易得电子，故硅的化学性质并不活泼，B项错误；晶体硅的提炼工艺不复杂，价格也不高，是应用最为广泛的半导体材料，C项错误；加热到一定温度，硅能与氧气、氯化氢反应，D项正确。
7.答案：B
解析：石油和煤等化石燃料中含有硫元素，A项正确；根据题图知，大气中的二氧化硫来源于化石燃料的燃烧、火山爆发等，B项错误；硫元素在地壳中常以硫化物、硫酸盐等形式存在，C项正确；根据题图知，动植物遗体被微生物分解后，可产生和，D项正确。
8.答案：A
解析：溶于水发生反应的化学方程式为，所以实验结束后溶液不能充满烧瓶，A项符合题意。是酸性氧化物，易和氢氧化钠溶液反应，可以形成喷泉，且溶液充满烧瓶，B项不符合题意。在饱和NaCl溶液中氯气的溶解度很小，很难形成喷泉，C项不符合题意。氨气极易和稀盐酸反应生成氯化铵，所以能形成喷泉，且溶液充满烧瓶，D项不符合题意。
9.答案：B
解析：辉石、斜长石和橄榄石均属于硅酸盐矿物，A项正确；中Na、Si原子个数比为1:3，而中Na、Si原子个数比为2：3，B项错误；月球上有大量游离态铁是因为月球环境中没有氧化金属铁的物质或者条件，可推测月球的表面几乎没有氧气，C项正确；中，硅元素化合价是+4，氧元素化合价是-2，则铁元素化合价是+2，D项正确。
10.答案：C
解析：铜与稀硫酸不反应，A项错误；铜粉与硫粉的混合物在加热的条件下反应生成，B项错误；溶液与溶液混合呈中性，发生反应的离子方程式为，D项错误。
11.答案：AD
解析：A项，硅在自然界中主要以硅酸盐和氧化物的形式存在，正确；B项，电弧炉中反应的化学方程式为，错误；C项，还原炉中发生的反应为，氧化产物为HCl，还原产物为Si，氧化产物与还原产物的物质的量之比不是1：3，错误；D项，（沸点31.5℃）和（沸点57.6℃）的沸点有一定差距，可通过蒸馏提纯，正确。
12.答案：AB
解析：甲中进行浓硫酸和木炭的反应，生成和，本实验要利用澄清石灰水检验二氧化碳，而二氧化硫会影响对二氧化碳的检验，所以需要先用酸性高锰酸钾溶液将二氧化硫除去，然后用品红溶液检验二氧化硫是否除尽，之后再用澄清石灰水检验二氧化碳。根据上述分析可知，正确的连接顺序为A→F→E→C→D→B，A项正确；二氧化硫、二氧化碳均为酸性氧化物，分别与澄清石灰水反应生成难溶于水的，原理相似， B项正确；二氧化硫会影响对二氧化碳的检验，所以需要先确定二氧化硫是否除尽，当观察到品红溶液不褪色且澄清石灰水变浑浊时证明有生成，C项错误；二氧化硫具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化从而使溶液褪色，D项错误。
13.答案：（1）检查装置气密性
（2）；反应变缓，气体颜色变浅
（3）丙；耗酸量最少，无污染
解析：（1）关闭活塞b，向试管d中加水至浸没长导管口，则封住了一部分气体，再加热c则使其内部压强变大，由此可知目的是检查装置的气密性。
（2）C中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸时发生反应：；若再由a向c中加2mL蒸馏水，硝酸的浓度变小，所以反应变缓，产生的气体以NO为主，故气体颜色变浅。
（3）甲方案制取硝酸铜的反应方程式为，乙方案制取硝酸铜的反应方程式为，丙方案制取硝酸铜的反应方程式为。比较这三种方案的化学方程式可以发现制取1 mol 时，三者消耗硝酸的物质的量分别为，丙方案消耗的硝酸的量最少，且不产生污染，故方案丙最能体现绿色化学理念。
14.答案：（1）E；还原性；酸性
（2）D
（3）吸收多余的二氧化硫和氯气
（4）
解析：（1）根据题给信息可知，制取所用的药品是固体和浓盐酸，需要加热，所以应选用固-液加热装置，即为装置E；制取的化学方程式为，由HCl生成，氯元素的化合价不变，由HCl生成，Cl元素的化合价升高，所以浓盐酸所表现出的性质是酸性和还原性。
（2）通入品红溶液中，溶液红色褪去，利用了HClO的强氧化性，且生成的无色物质稳定，加热不复原；的漂白性是由于和有色物质反应生成了无色物质，生成的无色物质不稳定，加热复原，因此D试管中无明显现象。
（3）和均有毒，不能直接排放到空气中，需进行尾气处理，装置C的主要作用是吸收多余的和，防止污染环境。
（4）有强氧化性，有还原性，二者混合在水中能发生氧化还原反应，生成和HCl，从而使漂白作用减弱，反应的化学方程式为。
15.答案：（1）AC
（2）①；②7：9
解析：（1）硅原子最外层有4个电子，氮原子最外层有5个电子，且非金属性：N>Si，在氮化硅中硅显+4价，氮显-3价，根据化合物中元素化合价代数和等于0的原则，可得氮化硅的化学式为。Si转化为的反应中，有元素的化合价发生变化，属于氧化还原反应，A项正确；氮化硅属于新型陶瓷，不属于硅酸盐制品，B项错误；根据氮化硅的性能可知，其可作磨刀材料，C项正确；氮化硅电绝缘性好，不能用作太阳能光伏产业的主体材料，D项错误。
（2）①由题意可得，，根据原子守恒可知X为6CO，故该反应的化学妨程式为。反应②中，Si、O元素化合价没有发生变化，N元素化合价降低，为氧化剂，C元素化合价升高，C为还原剂，反应中与C的质量比为2×28：（6×12）=7：9。
1
