导图社区 高中化学必修2 第五章 化工生产中的重要非金属元素
这是一篇关于高中化学必修二第五章的思维导图,主要内容包括:硫及其化合物,氮及其化合物,无机非金属材料。
编辑于2025-10-29 15:56:40期末道法冲刺,告别死记硬背!这份“思维花开·期末宝藏之初中道德与法治各单元图谱”,以多张单元专属思维导图为核心,帮你系统梳理知识、精准把握考点,高效备战期末。 图谱严格对标初中道法教材单元架构,每张聚焦一个单元核心:从课本核心知识点的层级拆解、逻辑串联(如国情国策、权利义务、道德规范等),到常见讨论题的答题思路、要点提炼、角度拓展,均以直观清晰的形式呈现。零散的知识点被整合为完整体系,抽象的理论概念与实际考题紧密衔接,告别知识点混淆、答题抓不住重点的困扰。 借助这份图谱,快速查漏补缺、夯实基础,轻松掌握答题逻辑,让道法复习更有条理、事半功倍,为期末考出理想成绩助力!
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硫及其化合物
单质硫
存在
游离态:火山喷口及地壳的岩层中
化合态
硫化物:黄铁矿(FeS₂)、黄铜矿(CuFeS₂)等
硫酸盐:石膏(CaSO₄·2H₂O)、芒硝(Na₂SO₄·10H₂O)等
物理性质
色态:黄色晶体,质脆,易研成粉末
溶解:不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳
可用于洗涤内壁附着硫单质的试管
化学性质
1. 还原性——可燃性
1.1.
1.2. 现象:在空气中燃烧产生淡蓝色火焰;在纯氧中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰
2. 与强氧化剂反应(如浓硫酸)S+2H₂SO₄(浓)=3SO₂↑+2H₂O表现出还原性
3. 氧化性:(与变价金属反应生成低价硫化物)
3.1.
3.2.
4.
4.1. 清除试管内壁残留的硫
应用
杀菌消毒
黑火药
二氧化硫
物理性质
无色、有刺激性气味、易液化、密度比空气大、极易溶于水(1:40)有毒气体
化学 性质
A. 酸性氧化物的通性
a. 与水反应:SO₂+H₂O=H₂SO₃
b. 与碱反应:SO₂(少)+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O SO₂(过)+NaOH=NaHSO₃ SO₂+Ca(OH)₂=CaSO₃↓+H₂O
c. 与碱性氧化物反应:CaO+SO₂=CaSO₃
d. 与某些盐反应:SO₂+Na₂CO₃=Na₂SO₃+CO₂
类比CO₂
B. 还原性
a. 与氧气反应:2SO₂+O₂催化剂、🔺2SO₃
b. 与溴水反应:SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr
c. 与KMnO₄(H⁺)、HNO₃、Fe³⁺等氧化剂反应 将SO₂通入Ba(NO₃)₂溶液中,有白色沉淀生成:3SO₂+2NO₃⁻+3Ba²⁺+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO+4H⁺ SO₂+Na₂O₂=Na₂SO₄(SO₂+2H₂O₂=H₂SO₄)
C. 氧化性:SO₂+H₂S=3S↓+2H₂O
D. 漂白性:与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质
特点 :暂时性漂白
应用:用品红溶液检验SO₂; 工业上漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等
三氧化硫
物理性质
标准情况下,无色、易挥发的晶体,易溶于水
常温常压无色液体
化学性质
a. 与H₂O反应:SO₃+H₂O=H₂SO₄
b. 与CaO反应:SO₃+CaO=CaSO₄
c. 与Ca(OH)₂反应:SO₃+Ca(OH)₂=CaSO₄+H₂O
硫的氧化物的污染与治理
来源:化石燃料燃烧、含硫矿石冶炼
危害:污染大气,形成酸雨
防治:开发新能源、燃煤脱硫、处理工业废气
2CaO+2SO₂+O₂=2CaSO₄
硫酸
物理性质
纯硫酸是一种无色油状液体,密度大,沸点高,难挥发
溶解性:浓硫酸与水以任意比例互溶,溶解时可放出大量的热
浓硫酸稀释的方法是:将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中 ,并用玻璃棒不断搅拌
稀硫酸具有酸的通性:硫酸是强电解质,在水溶液中的电离方程式为 H₂SO₄=2H⁺+SO₄²⁻, 能与指示剂、金属、碱性氧化物、碱、盐等物质发生反应
浓硫酸的特性
吸水性
吸收自由水或结晶水CuSO₄·5H₂O浓硫酸CuSO₄+5H₂O,
应用于常见的酸性干燥剂
脱水性 :将有机物中的氢氧元素按照2:1的比例脱去,生成黑色的炭
强氧化性
硫酸的用途
制取化肥、硫酸盐、挥发性酸
消除金属表面的氧化物
用于精炼石油,制造炸药、农药、染料等,是实验室里常用的试剂
SO₄²⁻的检验
反应原理:Ba²⁺+SO₄²⁻=BaSO₄↓
所用试剂:稀盐酸和BaCl₂溶液
滴加顺序:先加稀盐酸,再加BaCl₂溶液 可表示为:被检液加足量盐酸(酸化)→取清液滴加BaCl₂溶液→有无白色沉淀产生(判断有无SO₄²⁻)
氮及其化合物
氮气
物理性质
无色无味,密度比空气略小,不溶于水的气体
化学键牢固,键能大,通常情况下稳定
氮的结构
电子式
结构式
化学性质
工业合成氨
与氧气反应
与金属反应
高温时能与钾,钠,钙,镁,钡,锶等金属化合
用途
合成氨、制硝酸、作保护气、填充灯泡、做制冷剂
氮的固定
概念
游离态氮→化合态氮
类型
自然
根瘤菌生物固氮
人工
合成氨工业
氮的氧化物
NO
无色无毒,难溶于水
还原性
氧化性
实验室制法
收集方法
排水法
NO₂
红棕色,有刺激性气味的气体,有毒
氧化性
6NO₂+8NH₂= 7N₂+12H₂O
与碱反应
2NO₂+H₂O=2HNO₃+NO 2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O 尾气处理
N₂O(笑气)
无色无味,有甜味气体,人吸入后会精神失常而大笑,俗称“笑气”。微有麻醉作用,易溶于水,水溶液呈中性
在一定条件下能支持燃烧(同氧气,因为笑气在高温下能分解成氮气和氧气)
用途
和氧气混合作为外科和牙科手术的麻醉剂
N₂O₃(亚硝酐)
红棕色气体,低温时为深蓝色挥发性液体或蓝色固体,可溶
一种酸性氧化物,有毒,环境污染物之一,是亚硝酸的酸酐,可溶于苯、乙醚、氯仿(三氯甲烷)、四氯化碳(四氯甲烷)、酸碱不稳定,常压下即可分解为一氧化氮和二氧化氮
三氧化二氮助燃,有毒。对环境有危害,对水体、土壤和大气可造成污染
无色固体或黄色,有刺激性气味,能溶于水
有腐蚀性极毒
不会燃烧,但有助燃性,具强氧化性,如接触碳,磷和硫有助燃作用
又称硝酐,是硝酸的酸酐。通常状态下呈无色柱状结晶体,均微溶于水,水溶液呈酸性
有吸湿性,有毒。溶于热水时生成硝酸
氨气和铵盐
氨气
物理性质
常温下为气体,无色有刺激性恶臭的气味,极易溶于水
氨气的结构
化学性质
氨气还原性
氨气过量
氨水碱性
用蘸有浓盐酸的玻璃棒接近氨气,冒白烟,检验氨气
氨的水溶液叫氨水、是可溶性弱碱,有碱通性
氨溶于水时,氨分子跟水分子通过氢键结合成一水合氨(NH₃·H₂O),一水合氨能小部分电离成铵离子和氢氧根离子,所以氨水显弱碱性,能使酚酞溶液变红色
氨气制备
工业
实验室
干燥的铵盐能与碱固体混合加热反应生成氨气
干燥
收集
向下排空气法
试管口处塞一干棉花
防止空气对流,抑制氨气逸出
检验
湿润的红色石蕊试纸接近氨气
变蓝
验满
集气瓶瓶口
尾气处理
其他
用途
化工原料
氨肥工业
碳酸氢铵、尿素
制取硝酸、铵盐、纯碱的原料
制冷剂
液氨气化吸收大量热,周围环境温度急剧降低
铵盐
离子化合物
物理性质
大都是白色晶体,易溶于水,溶水时吸热
化学性质
受热易分解放出氨气
干燥的铵盐能与碱固体混合加热反应生成氨气
铵盐用途
大量用于制尿素,铵态氮肥以及硝酸,氨还可用做致冷剂
硝酸
物理性质
无色,有刺激性气味的液体,越浓挥发性越强;与水任意比例互溶
化学性质
酸的通性
一元无机强酸
稀硝酸能使紫色石蕊溶液变红
与碱或者碱性氧化物反应
不稳定性
强氧化性
与金属反应
与某些非金属反应
与还原性离子反应
常温(低温)
浓硝酸可使铁铝钝化(生成致密氧化膜)
还原产物
浓硝酸
稀硝酸
NO
极稀硝酸
用途
一种重要的化工原料
在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等
其他氮族元素
磷
磷单质
白磷
最不稳定的单质,易自燃,易与氧气反应
除白磷是P4的分子晶体外,其他单质都没有化学式
红磷
较稳定,白磷放热转化
黑磷
最稳定的单质
磷化氢,碱性气体(弱于氨气),俗称鬼火
磷的含氧酸
三元酸
二元酸
一元酸
酸性规律:价态越高,酸性越弱(异常情况)(但是都属于中强酸)
磷的氧化物
三氧化二磷
五氧化二磷
有强吸水性(最强吸水剂),可与水反应生成磷酸,并放出大量热
反应后会生成腐蚀性烟气,不能作为食品干燥剂
砷
新型无机非金属材料
无机非金属材料
硅
硅原子结构及元素分布
硅元素位于元素周期表的第三周期、第IV A族,原子最外层有4个电子,其原子既不易失去也不易得到电子,因此常温下硅不活泼
但由于硅是一种亲氧元素,所以自然界中的硅总是以硅的氧化物(如水晶、玛瑙)和硅酸盐形式存在。硅在地壳中的含量为26.3%,仅次于氧
地壳中无游离态硅
来源丰富,易于开采,可再生
物理性质
晶体硅呈灰黑色,有金属光泽,硬度高,熔点较高,1410℃
1mol Si中包含2mol Si—Si键
2个Si共用一个共价键
化学性质
稳定性
常温下硅单质非常稳定,但可以与F₂、氢氟酸、强碱溶液反应
只与HF反应,不与其他酸反应
加热/高温条件下发生反应
在加热或高温条件下硅单质还可以与O₂、Cl₂、H₂等非金属反应
SiCl₄沸点低,气态易冷凝
粗硅+Cl➞SiCl₄(g)➞SiCl₄(l)【+H₂】➞Si+HCl
分离提纯
工业制备
粗硅制取
C过量
高纯硅制取
SiHCl₃沸点低,气态易冷凝
不是可逆反应
用途
半导体材料
太阳能电池
作为合金的成分
某些铁合金和铝合金中含硅单质
填土砌石垒屋基(打一化学元素)
硅
二氧化硅
存在形式
天然二氧化硅(硅石)
无定型
硅藻土
晶型
水晶
无色透明晶体,硬度较大,难溶于水
物理性质及晶体结构
硬度较大,难溶于水,熔点高,沸点高
2个Si共用一个O原子
1mol SiO₂分子中包含2mol O原子
SiO₂分子无限延伸
1mol SiO₂中包含4mol Si—O键
化学性质
不活泼,不与水、酸(HF除外)发生反应,耐高温、耐腐蚀
酸性氧化物的通性
NaOH溶液可用玻璃瓶装,玻璃瓶内壁光滑,不反应 【不能用玻璃塞,用橡胶塞/木塞】
工业流程:碱浸
特性:常温下,与氢氟酸反应
HF用塑料瓶装
不是两性氧化物,SiF₄是气体分子,不是盐
刻蚀玻璃
*与碳酸盐反应
制玻璃
*弱氧化性:高温下,能被碳还原
用途
制玻璃
制石英玻璃、普通玻璃
作信息材料
制光导纤维
其他
制光学仪器、石英坩埚、精密仪器、石英表等
石英坩埚(SiO₂)不能用来融化NaOH
硅酸
物理性质
硅酸在常温下是一种白色固体,难溶于水
高中阶段唯一一个难溶于水的酸类物质。
化学性质
酸性
H₂SiO₃是一种难溶于水的酸,而且其在水中的电离也十分微弱,所以H₂SiO₃是一种非常弱的酸,其酸性要小于H₂CO₃,可与强碱溶液反应
不稳定性
硅酸的热稳定性差,在加热条件下容易发生分解反应
用途
硅酸凝胶干燥后脱水可以得到多孔的硅酸干凝胶,其吸水能力极强,可以作为食品或药品的干燥剂。若用CoCl₂浸泡硅酸,可以使其变成吸水前后有颜色变化的干燥剂。
可重复使用
制备
硅酸盐
物理性质
硬度高、熔点高、难溶于水(只有K、Na硅酸盐溶于水)、耐腐蚀
硅酸钠
俗称
泡花碱
纯净物
其水溶液俗称水玻璃
混合物
物理性质
无色粘稠液体,不能燃烧,不易被腐蚀,热情稳定性强,可作为木材、衣服的防火剂
化学性质
置于空气中易变质
强酸制弱酸
硅酸盐的表示方法
不代表组成
硅酸盐产品以及硅酸盐矿石的结构和组成十分复杂,一般会将其写成氧化物的形式。
书写顺序
活泼金属氧化物→ 较活泼金属氧化物 → 二氧化硅 → 水
三大传统硅酸盐材料
玻璃
原料
纯碱(Na₂CO₃)
石灰石(CaCO₃)
石英砂(SiO₂)
主要成分
Na₂SiO₃
CaSiO₃
SiO₂
分类
钢化玻璃
碳纤维
新型无机非金属材料
水泥
原料
石灰石、黏土、石膏
陶瓷
原料
黏土(含水的铝硅酸盐)
*新型无机非金属材料
硅
二氧化硅
耐高温结构陶瓷
汽轮机叶片、轴承、发动机部分、永久性模具
碳纳米材料
压电陶瓷
扬声器、声呐系统、气象探测、压电地震仪
透明陶瓷
高压钠灯、激光器、高温探测窗
生物陶瓷
人造牙齿、人造骨骼
超导陶瓷
磁悬浮列车、分离血红细胞、超高性能计算机