🔬 故事：哈伯——"从空气中制造面包"
氮占空气 78%，但 N≡N 三键极其稳定，植物无法直接利用。1909 年德国化学家哈伯实现 N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ 的催化合成，化肥从此让粮食产量翻倍——诺贝尔评奖称他"从空气中制造了面包"，今天地球约一半人口的口粮依赖合成氨。但同一人又首创化学武器（一战氯气战）。合成氨养活了亿万人口，也延长了战争——科学本身无善恶，抉择在人。
第 五 章 · 必修第二册
化工生产中的重要非金属元素
硫和氮是化工的两大支柱：硫酸被称为"工业之母"，合成氨养活了世界一半的人口。它们也是酸雨的元凶——化学反应从不是"好"或"坏"，关键在人类如何驾驭。
5.1 硫及其化合物
要点硫、二氧化硫、硫酸
S（淡黄色固体）：S + O₂ →(点燃) SO₂（蓝色火焰）。
SO₂：无色、刺激性气味、有毒、易溶于水；既是氧化物又具有还原性和氧化性，还是酸性氧化物：
SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃ SO₂ + Ca(OH)₂ → CaSO₃↓ + H₂O 2SO₂ + O₂ ⇌(催化剂Δ) 2SO₃（可逆，工业制硫酸第二步） SO₂ + Cl₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HCl（被氧化） 漂白原理对比：SO₂（与有色物化合，可逆，品红先褪色加热恢复）；Cl₂/HClO/Na₂O₂（氧化，不可逆）。
浓硫酸三大特性：① 吸水性（干燥剂）② 脱水性（蔗糖炭化"黑面包"）③ 强氧化性：
Cu + 2H₂SO₄(浓) →(Δ) CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O （C + 2H₂SO₄(浓) →(Δ) CO₂↑ + 2SO₂↑ + 2H₂O） 常温下浓硫酸/浓硝酸使 Fe、Al 钝化（表面生成致密氧化膜）。
SO₂：无色、刺激性气味、有毒、易溶于水；既是氧化物又具有还原性和氧化性，还是酸性氧化物：
SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃ SO₂ + Ca(OH)₂ → CaSO₃↓ + H₂O 2SO₂ + O₂ ⇌(催化剂Δ) 2SO₃（可逆，工业制硫酸第二步） SO₂ + Cl₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HCl（被氧化） 漂白原理对比：SO₂（与有色物化合，可逆，品红先褪色加热恢复）；Cl₂/HClO/Na₂O₂（氧化，不可逆）。
浓硫酸三大特性：① 吸水性（干燥剂）② 脱水性（蔗糖炭化"黑面包"）③ 强氧化性：
Cu + 2H₂SO₄(浓) →(Δ) CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O （C + 2H₂SO₄(浓) →(Δ) CO₂↑ + 2SO₂↑ + 2H₂O） 常温下浓硫酸/浓硝酸使 Fe、Al 钝化（表面生成致密氧化膜）。
⚠ 浓硫酸实验安全操作准则
- 稀释浓硫酸必须"酸入水"：沿器壁将浓硫酸缓缓注入水中，边加边搅拌——若水入酸，放热使酸液暴沸飞溅，后果严重。口诀"酸入水、沿壁流、不停搅"。
- 浓硫酸沾到皮肤：先用干布/干抹布拭去，再用大量清水冲洗，最后涂 3%~5% NaHCO₃ 溶液（直接冲水反而放热加重灼伤）。
- 浓硫酸与铜反应的实验：试管口放蘸有 NaOH 溶液的棉花吸收 SO₂（有毒）；加热后剩余酸液冷却后再稀释。
- 量取浓硫酸用量筒，禁止在量筒中稀释；倾倒时瓶口紧贴接收器。
- 浓硫酸具有强腐蚀性，实验时佩戴护目镜与耐酸手套，台面铺塑料垫布。
5.2 氮及其化合物
要点氮循环与硝酸
N₂：稳定（N≡N 三键能量高）、无毒、难溶于水；与 O₂ 仅在放电/高温下反应：N₂ + O₂ →(放电) 2NO。
NO：无色、不溶、有毒（与血红蛋白结合）；遇氧立即变红棕：2NO + O₂ → 2NO₂。
NO₂：红棕色、刺激性、有毒、与水反应：3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO（雷雨发庄稼）。
NH₃：无色、刺激性、极易溶于水（喷泉实验）；催化氧化：4NH₃ + 5O₂ →(催化剂Δ) 4NO + 6H₂O（硝酸工业核心）。
铵盐：NH₄Cl 受热分解；与碱反应放氨（检验：湿润红色石蕊试纸变蓝）。
稀硝酸：8HNO₃ + 3Cu → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O；浓硝酸：4HNO₃(浓) + Cu → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O——硝酸越浓还原产物价态越高（+2→+4），体现氧化性强弱。
NO：无色、不溶、有毒（与血红蛋白结合）；遇氧立即变红棕：2NO + O₂ → 2NO₂。
NO₂：红棕色、刺激性、有毒、与水反应：3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO（雷雨发庄稼）。
NH₃：无色、刺激性、极易溶于水（喷泉实验）；催化氧化：4NH₃ + 5O₂ →(催化剂Δ) 4NO + 6H₂O（硝酸工业核心）。
铵盐：NH₄Cl 受热分解；与碱反应放氨（检验：湿润红色石蕊试纸变蓝）。
稀硝酸：8HNO₃ + 3Cu → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O；浓硝酸：4HNO₃(浓) + Cu → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O——硝酸越浓还原产物价态越高（+2→+4），体现氧化性强弱。
随堂检测硫氮化合物
5.3 无机非金属材料
概念从陶瓷到芯片
传统材料：陶瓷（黏土烧制）、玻璃（SiO₂ + Na₂CO₃ + CaCO₃ →(高温) 玻璃 + CO₂↑）、水泥。
新型材料：硅芯片（高纯单晶硅）、碳化硅/氮化硅陶瓷（耐高温）、光导纤维（SiO₂，全反射传光）、石墨烯、高温超导陶瓷。
SiO₂ 性质：酸性氧化物；与 HF 反应（刻蚀玻璃）：SiO₂ + 4HF → SiF₄↑ + 2H₂O；与 NaOH：SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O（碱液不能用玻璃塞存放的原因）。
新型材料：硅芯片（高纯单晶硅）、碳化硅/氮化硅陶瓷（耐高温）、光导纤维（SiO₂，全反射传光）、石墨烯、高温超导陶瓷。
SiO₂ 性质：酸性氧化物；与 HF 反应（刻蚀玻璃）：SiO₂ + 4HF → SiF₄↑ + 2H₂O；与 NaOH：SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O（碱液不能用玻璃塞存放的原因）。