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第四章 非金属及其化合物全章复习与测试

一、本节学习目标

1、氯气的组成、物理性质、主要化学性质和生产生活中的重要用途。

2、学会氯离子（Cl）的检验方法，简单了解卤族元素。

3. 能列举硫元素的单质及其化合物；认识硫单质的物理性质。

4. 通过实验认识二氧化硫的物理性质和主要化学性质，能书写相关的化学方程式。

5. 认识硫及其化合物之间的转化关系；了解酸雨的形成、危害及其防治的方法。

6. 认识氨气和铵盐的主要物理性质和化学性质、；知道铵根离子的检验方法，学会氨气的实验室制法，能书写相应的化学方程式。

7. 认识浓硫酸及硝酸的氧化性，能书写相关的化学方程式，知道浓硫酸的脱水性。

重点难点：

二氧化硫和二氧化氮的化学性质、二氧化硅的性质。氯气的化学性质。

氮氧化物之间的反应、硅酸盐的丰富性和多样性。氯气与水反应，氯气与NaOH、Ca(OH)2溶液反应。

-二、知识要点梳理

知识点一、无机非金属的主角——硅

地壳中含量最高的两种元素分别是氧和硅。硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合，硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。硅原子结构和碳原子结构相似。硅元素是构成岩石与许多矿物的基本元素，碳元素是构成有机物的主要元素。

1．硅单质

硅是一种重要的非金属单质，用途非常广泛，作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器、半导体器件。硅还可制成太阳能电池。

工业上用碳在高温下还原二氧化硅可得粗硅：SiO2+2C

粗硅提纯的方法为：Si+2Cl2

SiCl4+2H2Si+4HCl SiCl4；

Si+2CO↑

2．二氧化硅和硅酸

天然二氧化硅有结晶形和无定形两大类，统称硅石。它的硬度较大，熔点较高。新型无机非金属材料中的光电导纤维的成分是二氧化硅。

二氧化硅的化学性质稳定，不与水反应。HF是惟一可以与它发生反应的酸，化学反应方程式为：SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O。玻璃中含有SiO2，可以用HF来刻蚀玻璃。

二氧化硅是酸性氧化物，能与碱或碱性氧化物反应生成盐：

SiO2+CaOCaSiO3

SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O

所以实验室盛装NaOH溶液等碱液的试剂瓶用橡胶塞，而不用玻璃塞（玻璃塞中含有SiO2）。

硅酸是一种溶解度很小的弱酸，酸性比碳酸弱。只能通过硅酸盐与酸反应制取：

Na2SiO3 + 2HCl==H2SiO3+2NaCl

硅酸凝胶经干燥脱水后得到的多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”，常用作干燥剂及催化剂的载体。

3．硅酸盐

硅酸钠（Na2SiO3）是最简单的硅酸盐，其水溶液叫水玻璃，是制取玻璃和建材等的原料。

传统的硅酸盐材料包括水泥、玻璃、陶瓷等，是使用量很大的无机非金属材料。

知识点二、富集在海水中的元素——氯

氯原子很容易得到一个电子而形成氯离子（Cl），表现为典型的氧化性。氯元素在自然界中主要以氯化钠形式存在于海水和盐矿中。海水中含盐3%左右。

1．氯气

氯气在通常情况下呈黄绿色，是一种有强烈的刺激性气味的有毒气体。氯气是很活泼的非金属单质，具有强氧化性。能与大多数金属化合，生成金属氯化物（盐）。

如：2Na+Cl2

2Fe+3Cl2

Cu+Cl22NaCl 2FeCl3

CuCl2

-

氯气也能与许多非金属化合。

如：H2+Cl2 2HCl

点燃的氢气在氯气瓶中继续燃烧，产生苍白色色火焰，瓶口有大量的雾（HCl气体和空气中的水形成盐酸酸雾）：

燃烧是发光发热的剧烈的化学反应，不仅仅只有氧气才能支持燃烧。

2．氯水、次氯酸及次氯酸盐

氯气的水溶液称为氯水，溶液中部分Cl2与水发生反应：Cl2+H2O==HCl+HClO

新制的氯水有消毒、杀菌及漂白作用的原因是氯水中的次氯酸酸具有强氧化性。次氯酸是很弱的酸，不稳定，光照容易分解，化学方程式为：2HClO

新制氯水可以表现出多重性质，如下表：

实验现象

反应的化学方程式解释

起作用成分

表现的性质

2HCl+O2↑。

加入FeCl2溶液

滴加紫色石蕊试液

放入湿润的红布

加入CaCO3粉未

加入AgNO3溶液

溶液变黄色

溶液先变红后褪色

红色褪去

有气泡产生

有白色沉淀

2Fe +Cl2=2Fe+2Cl

Cl2+H2O==HCl+HClO

无

CaCO3+2H=Ca+H2O+CO2↑

Ag+Cl==AgCl↓

+－+2+2+3+-Fe

HCl HClO HClO HCl Cl

－3+氯气的氧化性

酸性和漂白性

漂白性

酸性

氯化银的沉淀

氯气和碱反应，化学方程式为：

Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O

2Cl2+2Ca(OH)2==Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O

以HClO为有效成分的漂白液及以Ca(ClO)2为有效成分的漂白粉（或漂白精）可用作漂白剂或消毒剂。

3、氯离子的检验

在被检物质的溶液中，先滴入少量的稀硝酸，将其酸化，排除CO3等离子的干扰，然后再滴入AgNO3溶液，如产生白色沉淀，则可判断该溶液中含有Cl。

4、海水资源的开发利用

海水资源的利用是指海水资源的利用和海水化学资源的利用两部分。

（1）海水淡化：蒸馏法；电渗析法

；离子交换法等。

（2）海水制盐：

利用浓缩、沉淀、过滤、结晶、重结晶等分离方法制备得到各种盐。 -2-知识点三、硫及其重要化合物的主要性质

1．硫单质

游离态的硫存在于火山口附近或地壳的岩层里。俗称硫磺，是一种黄色晶体，硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。

硫或含硫物质在空气中燃烧： S+O22．二氧化硫和三氧化硫

SO2：无色，有刺激气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水。二氧化硫是形成酸雨的主要气体，排放到大气中有很大危害。

二氧化硫是一种酸性氧化物，表现的主要性质有：

SO2+H2O=H2SO3

SO2+CaO =CaSO3

SO2+Ca(OH)2= CaSO3↓+H2O

二氧化硫有漂白性，它能与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质。这种物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色。因此，二氧化硫气体可使品红溶液褪色，加热后溶液又恢复原来的颜色。

SO2

二氧化硫可被氧化成三氧化硫：SO2+O2=SO3（催化剂）

SO3：三氧化硫是一种酸性氧化物，表现的主要性质有：

SO3+H2O=H2SO4

SO3+CaO =CaSO4

SO3+Ca(OH)2=CaSO4↓+H2O 3．硫酸

硫酸是一种强酸，其稀溶液具有酸的通性。

浓硫酸具有一些特性：吸水性，脱水性和强氧化性。

浓硫酸能将大多数金属（如Cu）或非金属（如C）氧化：

硫酸是一种重要的化工厂原料，用途很广。

知识点四、氮及其重要化合物的主要性质

1．氮气

氮气占空气体积的78%左右，氮的化学性质稳定，不活泼，但在一定条件下可以和氧气、氢气发生反应：

N2+O2 2NO

N2+3H22．一氧化氮和二氧化氮

2NH3

NO：无色气体，难溶于水，很容易和空气中氧气化合：

2NO + O2=2NO2

NO2：红棕色气体，刺激性气味，是一种能污染大气的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水，和水反应： 3NO2 + H2O=2HNO3+NO 3．氨

实验室常用氯化铵和氢氧化钙反应制取氨气，化学方程式为：

Ca(OH)2 + 2NH4Cl CaCl2 + 2NH3↑+2H2O

氨气是无色有刺激气味的气体，极易溶于水，常温下，1体积水大约可溶解700体积氨气。实验室可以用氨气做喷泉实验。氨的水溶液是氨水，里面主要含有H2O、NH3、NH3·H2O

（一水合氨），NH3·H2O不稳定。氨水显碱性，用方程式表示为：

NH3+H2O NH3·H2O NH4 + OH

+-

氨与酸反应：将蘸有浓氨水和蘸有浓盐酸的两根玻璃棒靠近，可看到产生大量的白烟：

NH3 + HCl=NH4Cl

在催化剂作用下氨气可以氧化成一氧化氮。4NH3+5O2系列反应可以得到硝酸：

NH34．铵盐

铵盐都易溶于水，受热易分解。

NH4Cl

NH4HCO3

NH3

↑+ HCl↑

NH3

↑+ H2O + CO2↑

NaNO3 + NH3↑+H2O NONO2HNO3

4NO+6H2O

因此，氨经一

铵盐与碱反应放出氨气：NaOH + NH4NO3

5．硝酸

硝酸有强氧化性，和绝大多数金属反应，但不产生氢气：

Cu+4HNO3（浓） == Cu(NO3)2 + 2NO2

↑+ 2H2O

3Cu+8HNO3 == 3Cu(NO3)2 +2 NO ↑+ 4H2O

在常温下，浓硝酸酸或浓硫酸酸可将金属铁、铝迅速氧化生成一层致密的氧化膜，阻止内层金属和酸继续反应，这种现象叫做金属的钝化。

硝酸是一种重要的化工原料。

三、规律方法指导

四、经典例题解析

类型一：非金属之间的相互反应

题1．在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（

）

①焦炭

②纯碱

③碳酸钙

④氢氟酸

⑤浓硝酸

⑥烧碱溶液

⑦氧化钙

⑧氮气

A．③⑤⑦⑧

B．⑤⑦⑧

C．⑤⑧

D．⑤

思路点拨：二氧化硅的化学性质很稳定，常温下只与氢氟酸、强碱溶液反应，在加热条件下可体现二氧化硅酸性氧化物的通性。

解析：作为酸性氧化物，SiO2可与强碱和碱性氧化物反应，在常温下SiO2可与氢氟酸反应，在加热时SiO2可被焦炭还原，可与碳酸钙、纯碱反应。

答案：C

总结升华：掌握SiO2与一些物质反应的条件及化学方程式，就可迅速解题。

举一反三：

[变式1] 不能用磨口玻璃塞的试剂瓶贮存的一组物质是（

）

A．溴水、氯水、碘水

B．氢溴酸、盐酸、氢硫酸

C．浓硝酸、浓硝酸、高氯酸

D．NaOH溶液、KOH溶液、NaSiO3溶液

[答案] D

[变式2] 赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种对玻璃进行刻蚀而成的。这种物质是（

）

A．盐酸

B．氢氟酸

C．烧碱

D．纯碱

[答案] B

类型二：气体的实验室制法

题2．实验室用二氧化锰和浓盐酸加热来制取氯气，反应的化学方程式为________________，其中二氧化锰的作用是____________。按上述方法制得的氯气中，可能含有的杂质气体有________、________。若需制得纯净、干燥的氯气，应将由发生装置导出的气体依次通过分别盛有________、________的洗气瓶。为防止氯气污染空气，多余的氯气通常可用________吸收，这个反应的离子方程式为________________。

思路点拨：对气体的实验室制法，一般应从以下几个方面考虑分析：①反应原理

②反应装置及仪器

③除杂装置

④干燥装置

⑤气体收集方法及装置

⑥验满方法

⑦余气处理装置。

解析：实验室制取氯气的反应为：MnO2+4HCl (浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O，由此分析从气体发生装置出来的氯气中有HCl和H2O（g）杂质，所以需用饱和食盐水洗去HCl，用浓硫酸干燥氯气；由氯气的密度和溶解性，可选择向上排空气法收集氯气；根据氯气的性质，可用湿润的KI淀粉试纸检验集气瓶是否充满，剩余的氯气可用NaOH溶液吸收。

答案：MnO2+4HCl (浓)－－－MnCl+Cl2+2H2O 氧化剂 HCl H2O（g）

饱和食盐水

浓硫酸 NaOH溶液 Cl2+2OH==Cl+ClO+H2O

总结升华：要善于运用所学的实验知识和氯气的性质，通过分析整理出有关气体的实验室制法的七个方面的内容，使之成为理性记忆分析能力。

举一反三：

[变式3] 下图是某同学设计的实验室制备干燥的Cl2及吸收多余氯气的实验装置，根据图中的装置和有关试剂回答下列问题。

（1）指出上述装置中的各处错误：

①_________________；②_________________；③_________________；

④_________________；⑤_________________

（2）在改正过来的装置中，下列物质的作用分别是：

①饱和食盐水_________________；②浓硫酸_________________；

③NaOH溶液_________________；④MnO2_________________；

[答案] （1）①不能用稀盐酸，应改用浓盐酸；②没有酒精灯；③盛有浓硫酸和饱和食盐水的位置颠倒；④缺少石棉网；⑤收集氯气的集气瓶的进气管和出气管接反

（2）①除去氯气中的HCl ②除去氯气中的H2O（g）

③吸收多余的氯气

④作氧化剂

[变式4] 实验室用下列两种方案制取氯气：①用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量的浓盐酸反应。则所得氯气（

）

A．①多

B．②多

C．一样多

D．无法比较

[答案] B

类型三：

综合计算

题3、在一定温度和压强下，将装有N2和NO2混合气体的试管倒立在水中，经足够时间后，试管内气体的体积缩小为原体积的3/5，则原混合气体中N2与NO2的体积比是 ( )

A、2 ∶ 3

B、3 ∶ 2

C、3 ∶ 5

D、5 ∶ 3

解析：(差量法)NO2与水反应使气体的体积减小，设原混合气体的体积为5mL，则：

3NO2＋H2O ＝ 2HNO3＋NO

ΔV

3mL

1mL

2mL

V(NO2)

5mL×(1－3/5)

V(NO2)＝3mL

V(N2)∶V (NO2)＝(5mL－3mL)∶3mL＝2∶3

答案：A

举一反三：

[变式5]如图所示，室温下向盛有3.0mLNO的试管中缓缓通入1.5mLO2(所有气体体积均在标准状下测定)。

试回答下列问题：

(1)写出观察到的现象(可不写满，也可补充)：

①_______________________________ ；

②_______________________________ ；

③_______________________________ 。

(2)最终试管中剩余的气体是 _________ ，体积为 _________ 。

解析：(1)通入的O2与NO发生反应生成NO2：

①2NO＋O2＝2NO2

所以看到有红棕色气体生成，生成的NO2溶于水：

②3NO2＋H2O＝2HNO3＋ NO

①②两反应的总方程式为：

③4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3

由于气体被消耗，所以又会看到试管内液面上升。V(NO)∶V(O2)≠4∶3，故最后有气体剩余，不论剩余NO还是O2，都为无色气体，这是看到的第三个现象。

(2)设1.5mLO2全部参加反应，由(1)中③知：

V反应(NO)＝V反应(O2)×

＝1.5mL×

＝2.0mL

而NO的总体积是3.0mL，故剩余NO气体1.0mL

答案：(1)①通入O2，试管内气体变为红棕色；②试管内液面升高；③最后试管内剩余一种无色气体。

(2)NO；1.0mL