2020年高中化學(xué)新教材同步必修第二冊(cè) 第5章 本章知識(shí)體系構(gòu)建與核心素養(yǎng)提升

本章知識(shí)體系構(gòu)建與核心素養(yǎng)提升一、硫及其化合物二、氮及其化合物三、無(wú)機(jī)非金屬材料一、硫及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系完成上圖標(biāo)號(hào)的化學(xué)方程式：①Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS；②SO2＋2H2S=3S＋2H2O；③2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3；④SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr；⑤Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O；⑥2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O；⑦Na2SO3＋H2SO4(濃)=Na2SO4＋SO2↑＋H2O；⑧H2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2HCl。例1某工廠的一個(gè)生產(chǎn)工藝流程如圖所示，下列敘述正確的是()A.該工藝流程是用來(lái)制備Fe2(SO4)3的B.氣體M是SO3C.氣體M參加的反應(yīng)是化合反應(yīng)D.SO2參加反應(yīng)時(shí)氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是1∶1答案D解析由工藝流程的箭頭指向可知，該過(guò)程中硫酸亞鐵和硫酸鐵可循環(huán)使用，氣體M和SO2為反應(yīng)物，指向流程之外的箭頭只有硫酸(部分硫酸又參與循環(huán))，即硫酸鐵和二氧化硫作用生成硫酸和硫酸亞鐵。氣體M和硫酸、硫酸亞鐵作用生成硫酸鐵。根據(jù)上述分析知該工藝流程是用來(lái)制備硫酸的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)反應(yīng)關(guān)系知?dú)怏wM、H2SO4和FeSO4作用生成Fe2(SO4)3，所以M是具有氧化性的氣體，如O2等，B項(xiàng)錯(cuò)誤；氣體M、FeSO4溶液和硫酸溶液作用生成Fe2(SO4)3，氣體M參加的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；SO2參加反應(yīng)時(shí)的化學(xué)方程式為SO2＋Fe2(SO4)3＋2H2O=2FeSO4＋2H2SO4，參加反應(yīng)時(shí)氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是1∶1，D項(xiàng)正確。例2(2019·丹江市一中期末)利用元素的化合價(jià)推測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)是化學(xué)研究的重要手段。如圖是硫元素的常見(jiàn)化合價(jià)與部分物質(zhì)類別的對(duì)應(yīng)關(guān)系：(1)從硫元素化合價(jià)變化的角度分析，圖中既有氧化性又有還原性的化合物有_______________________________________________________________(填化學(xué)式)。(2)將X與Y混合，可生成淡黃色固體，該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為__________。(3)Z的濃溶液與銅單質(zhì)在一定條件下可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。(4)Na2S2O3是重要的化工原料。從氧化還原反應(yīng)的角度分析，下列制備Na2S2O3的方案理論上可行的是________(填字母)。a.Na2S＋S b.Na2SO3＋Sc.SO2＋Na2SO4 d.Na2SO3＋Na2SO4(5)已知Na2SO3能被K2Cr2O7氧化為Na2SO4，則24mL0.05mol·L－1的Na2SO3溶液與20mL0.02mol·L－1的K2Cr2O7溶液恰好反應(yīng)時(shí)，Cr元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為________。答案(1)SO2、H2SO3、Na2SO3(2)1∶2(3)Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋2H2O＋SO2↑(4)b(5)＋3解析S元素的化合價(jià)有－2價(jià)、0價(jià)、＋4價(jià)、＋6價(jià)。(1)具有中間價(jià)態(tài)的元素既有還原性又有氧化性，所以化合物SO2、H2SO3、Na2SO3既有還原性又有氧化性。(2)將H2S與SO2混合，SO2氧化H2S生成淡黃色沉淀S和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2S＋SO2=3S＋2H2O，則該反應(yīng)的氧化劑SO2與還原劑H2S的物質(zhì)的量之比為1∶2。(4)Na2S2O3中S元素化合價(jià)為＋2價(jià)，從氧化還原的角度分析，反應(yīng)物中S元素化合價(jià)必須一種物質(zhì)中的大于＋2，另一種物質(zhì)中的小于＋2，選項(xiàng)a中S元素化合價(jià)都小于＋2，選項(xiàng)c、d中S元素化合價(jià)都大于＋2，所以只有選項(xiàng)b符合題意。－1×(6－4)＝20×10－3L×0.02mol·L－1×2×(6－a)，解得a＝3。二、氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系氮及其化合物的“價(jià)—類”二維圖：根據(jù)上圖，寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：(1)自然界中產(chǎn)生硝酸①N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO(自然固氮)；②2NO＋O2=2NO2；③3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。(2)工業(yè)上制備硝酸①N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3(人工固氮)；②4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O；③2NO＋O2=2NO2；④3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。(3)硝酸在反應(yīng)中只表現(xiàn)酸性2HNO3＋Na2CO3=2NaNO3＋CO2↑＋H2O(其他合理答案也可)。(4)濃硝酸在反應(yīng)中只表現(xiàn)氧化性C＋4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。(5)稀硝酸在反應(yīng)中既表現(xiàn)氧化性，又表現(xiàn)酸性3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(6)氯化銨與消石灰混合加熱2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。例3如圖，根據(jù)圖示回答：(1)A的分子式為________；B的分子式為________；C的分子式為________。(2)將E溶于水，配制成0.1mol·L－1的溶液，滴入酚酞，顯________色。(3)寫出NH4Cl溶液與NaOH溶液共熱反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________。(4)D→B的化學(xué)方程式為______________________________________________________。答案(1)NH3NONO2(2)無(wú)(3)NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O(4)3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O例4氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一，工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2，某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)NH3與NOx反應(yīng)進(jìn)行了探究?；卮鹣铝袉?wèn)題：氨與二氧化氮的反應(yīng)：將收集到的NH3充入注射器X中，硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置(部分裝置已略去)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。操作步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋原因打開K1，推動(dòng)注射器活塞，使X中的氣體緩慢通入Y管中(1)Y管中________________(2)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________將注射器活塞退回原處并固定，待裝置恢復(fù)到室溫Y管中有少量水珠生成的氣態(tài)水凝聚打開K2(3)__________(4)__________答案(1)紅棕色氣體顏色慢慢變淺(2)8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))7N2＋12H2O(3)Z中NaOH溶液產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象(4)反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少，Y管中氣體壓強(qiáng)小于外界大氣壓解析將X中NH3緩慢通入盛有少量催化劑和NO2的Y管中，在一定溫度和催化劑條件下NH3將NO2還原生成N2，觀察到Y(jié)管中氣體的紅棕色逐漸變淺，反應(yīng)的化學(xué)方程式為8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))7N2＋12H2O。反應(yīng)過(guò)程中體系的壓強(qiáng)減小，打開K2，燒杯Z中NaOH溶液被倒吸到玻璃管Y中，其中NaOH溶液用于吸收尾氣，防止環(huán)境污染。三、非金屬及其化合物對(duì)環(huán)境的影響通過(guò)本章學(xué)習(xí)，充分認(rèn)識(shí)某些化學(xué)過(guò)程對(duì)人類健康和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)的雙重影響，既了解硫、氮及其化合物和無(wú)機(jī)非金屬材料對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)：如無(wú)機(jī)非金屬材料在生活、生產(chǎn)、科技(航空、航天、信息、新能源等領(lǐng)域)有著廣泛的應(yīng)用；二氧化硫常用作漂白劑；工業(yè)上合成氨用于制造氮肥和生產(chǎn)硝酸；硫酸和硝酸都是重要的化工原料等。又熟知硫、氮及其化合物對(duì)環(huán)境的影響：工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中大量使用化石燃料產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物都是大氣污染物，都能形成酸雨，嚴(yán)重威脅自然生態(tài)環(huán)境和人類生存環(huán)境，氮氧化物還是形成光化學(xué)煙霧、霧霾的重要原因；工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)上過(guò)量使用氮肥、水產(chǎn)養(yǎng)殖使用餌料等，造成水體污染，使水體富營(yíng)養(yǎng)化。例5為落實(shí)“五水共治”，某工廠擬綜合處理含NHeq\o\al(＋,4)廢水和工業(yè)廢氣(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考慮其他成分)，設(shè)計(jì)了如圖所示流程：下列說(shuō)法不正確的是()A.固體1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3B.X可以是空氣，且需過(guò)量C.捕獲劑所捕獲的氣體主要是COD.處理含NHeq\o\al(＋,4)廢水時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2O答案B解析A項(xiàng)，根據(jù)題中的流程，可以得出固體1為CaCO3、CaSO3和過(guò)量的Ca(OH)2的混合物，正確；B項(xiàng)，氣體1為N2、NO、CO的混合物，通入X，然后再與NaOH溶液反應(yīng)生成的產(chǎn)物為NaNO2，若X為過(guò)量空氣，則反應(yīng)后的產(chǎn)物中沒(méi)有NaNO2，這與題圖流程不符，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，氣體2為N2、CO，因“無(wú)污染氣體”為N2，故捕獲的氣體主要是CO，正確；D項(xiàng)，NHeq\o\al(＋,4)與NOeq\o\al(－,2)能夠發(fā)生歸中反應(yīng)生成氮?dú)?，離子方程式為NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2O，正確。例6氣候條件獨(dú)特，空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良的新疆阿勒泰市，已成為我國(guó)第8個(gè)國(guó)家大氣背景監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝的監(jiān)測(cè)設(shè)備可日常監(jiān)測(cè)二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等大氣污染物。(1)汽車尾氣(含CO、SO2、NO等)是城市空氣的污染源之一，治理方法之一是在汽車的排氣管上裝一個(gè)“催化轉(zhuǎn)化器”(用鉑、鈀合金作催化劑)，它能使一氧化碳跟一氧化氮反應(yīng)生成可參與大氣循環(huán)的無(wú)毒氣體。①汽車尾氣中導(dǎo)致酸雨形成的主要物質(zhì)是____________________________________________________________________。②請(qǐng)寫出形成硝酸型酸雨的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________________________________________________________________________________。③在汽車排氣管上加裝“催化轉(zhuǎn)化器”，可使CO和NO反應(yīng)產(chǎn)生可參與大氣循環(huán)的無(wú)毒氣體，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________。④下列選項(xiàng)中，控制城市空氣污染的合理措施有______(填字母)。A.充分利用太陽(yáng)能，減少化石燃料的燃燒B.使用電動(dòng)車，減少汽油消耗C.禁止人們出行D.帶上呼吸面具(2)實(shí)驗(yàn)室里，處理含氮氧化物的尾氣一般用NaOH溶液來(lái)吸收。①若用NaOH溶液吸收NO2，可生成2種含氮元素的鈉鹽，請(qǐng)寫出化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。②NO2和NO的混合氣體也可用NaOH溶液吸收，只生成一種鹽，請(qǐng)寫出化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。答案(1)①SO2和NO②2NO＋O2=2NO2、3NO2＋H2O=2HNO3＋NO③2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化劑))2CO2＋N2④AB(2)①2NO2＋2NaOH=NaNO3＋H2O＋NaNO2②NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O