新教材知識分塊探究(三)

1、新教材知識分塊探究（三） 蘇教版新教材化學1第三部分：非金屬單質及其化合物三、非金屬單質及其化合物 1氯、溴、碘及其化合物 2硫及其化合物 3氮氣及其化合物 4硅及其化合物 一、氯、溴、碘及其化合物1、氯氣的制法（1）氯氣的工業(yè)制法：原料：氯化鈉、水。原理：電解飽和食鹽水。 裝置：陽離子隔膜電解槽。反應式：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2(2)氯氣的實驗室制法原理：利用氧化劑氧化濃鹽酸中的Cl-。常用的氧化劑有：MnO2、KMnO4、KClO3等。反應式：MnO2 + 4HCl(濃) MnCl2 + Cl2+ 2H2O2KMnO4 + 16HCl(濃) 2KCl +

2、2MnCl2 + 10Cl2+ 8H2OKClO3 + 6HCl（濃） = KCl + 3Cl2+ 3H2O裝置：發(fā)生裝置由圓底燒瓶、分液漏斗、雙孔塞、導管、鐵架臺、石棉網、酒精燈等組成。收集：用向上排空氣法或用排飽和食鹽水或排飽和氯水的方法。驗滿：看顏色或用濕潤的淀粉碘化鉀試紙。尾氣吸收：用氫氧化鈉溶液吸收。除雜：用飽和食鹽水除去HCl 雜質； 干燥：用濃H2SO4 。（3）中學實驗室制H2、O2、Cl2的發(fā)生裝置的比較氣體反應物的狀態(tài)反應條件裝置或主要儀器可適用的氣體H2固體和液體反應不加熱啟普發(fā)生器或簡易裝置H2S、CO2、SO2等O2固體或固體混合物加熱大試管、鐵架臺、導管等NH3、C

3、H4等Cl2固體和液體或液體和液體加熱圓底燒瓶、分液漏斗、雙孔塞、導管、鐵架臺、石棉網、酒精燈HCl、HBr、HI等2Cl2、Br2、I2的物理性質的比較氣體物理性質Cl2黃綠色有刺激性氣味的有毒氣體，能溶于水（1:2），易液化，密度比空氣大。Br2深紅棕色液體，易揮發(fā)，有刺激性氣味，有毒，在水中溶解度不大，但在有機溶劑中溶解度較大，儲存時要加水，水封，以防止揮發(fā)。I2紫黑色固體，有光澤，易升華，在水中溶解度不大，但在有機溶劑中溶解度較大。3Cl2、Br2、I2在不同溶劑中的顏色比較水酒精苯汽油四氯化碳Cl2黃綠色（新制）黃綠色黃綠色黃綠色黃綠色Br2黃橙橙橙紅橙橙紅橙橙紅橙橙紅I2深黃褐色棕

4、深棕淺紫紫紫深紫淺紫紅紫紅4Cl2、Br2、I2的化學性質的比較與金屬反應2Na + Cl2 2NaCl,Cu + Cl2 CuCl2，2Fe + 3Cl2 2FeCl3，2Fe + 3Br2 2FeBr3，Fe + I2 FeI2。與氫氣反應反應物反應方程式反應條件反應現象H2與F2H2 + F2 = 2HF冷、暗爆炸H2與Cl2H2 + Cl2 2HCl光照爆炸H2與Br2H2 + Br2 2 HBr加熱反應H2與I2H2 + I2 2HI 持續(xù)加熱可逆反應與水的反應：2F2 + 2H2O = 4HF + O2 X2 + H2O HX + HXO (X:Cl、Br、I)與堿反應：Cl2、B

5、r2、I2都容易與堿液反應，常用于除尾氣、除雜質等。工業(yè)上利用這反應來制漂白粉，反應式是：2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O 漂白粉主要成分 漂白粉有效成分：Ca(ClO)2 Cl2、Br2、I2相互置換：氧化性Cl2>Br2>I2，所以Cl2可以將Br2、I2置換出，Br2可以將I2置換出。如:Cl2 +2NaBr = 2NaCl + Br2.5Cl-、Br-、I-的檢驗：（1）AgNO3HNO3法離子選用試劑實驗現象及離子方程式Cl-AgNO3的稀HNO3溶液Ag+ + Cl- = AgCl 白色沉淀Br-AgNO3的稀HNO3溶

6、液Ag+ + Br- = AgBr 淺黃色沉淀I-AgNO3的稀HNO3溶液Ag+ + I- = AgI 黃色沉淀（2）Br- 、I- 可以用氯水反應后加 CCl4 萃取的方法。6AgBr、AgI的感光性：它們都見光分解，AgBr用于感光底片的感光材料；AgI用于人工降雨。二、硫及其化合物1硫的性質（1）硫單質的物理性質：單質硫是黃色固體，俗稱硫磺，難溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳（CS2），熔點112.8，沸點444.6。自然界中的火山噴口和巖石夾縫中有游離態(tài)的硫；自然界中也存在許多化合態(tài)的硫。硫粉對某些疾病有防治作用。（2）硫的化學性質：可燃性：S + O2 SO2 與氫氣反應：H2

7、+ S H2S ；與金屬反應：2Na + S = Na2S, Fe + S FeS, 2Cu + S Cu2S；與堿溶液反應：3S + 6NaOH（熱）= 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O（用于實驗室中清洗有S殘留的儀器）; 與濃硫酸反應：S + 2H2SO4(濃) 3SO2 + 2H2O。 （3）硫的用途：三藥一柴即是制醫(yī)藥、火藥、農藥和火柴的原料；在化工工業(yè)中是生產硫酸等的原料。2硫化氫的性質（1）硫化氫的物理性質：硫化氫是有臭雞蛋味有毒氣體，能溶于水，常溫常壓1:2.6溶于水。（2）硫化氫的化學性質：可燃性：O2不足 2H2S + O2 2S + 2H2O, O2足量 2H2S

8、 + 3O2 2SO2 + 2H2O .熱分解：H2S H2 + S.和堿反應：H2S + 2NaOH = Na2S + H2O ,H2S + NaOH = NaHS + H2O.Na2S + H2S = 2NaHS.H2S溶于水得氫硫酸溶液，是二元弱酸，易揮發(fā)，具有強還原性。強還原性：如：2H2S + SO2 = 3S + 2H2O,H2S + Cl2 = S + 2HCl(Br2、I2也同樣發(fā)生類似得反應),H2S + 2FeCl3 = 2FeCl2 + S + 2HCl,H2S + H2SO4(濃) = S + SO2 + 2H2O等反應。和一些鹽溶液反應生成既難溶于水有難溶于酸沉淀:H

9、2S + CuSO4 = CuS(黑) + H2SO4;H2S + 2AgNO3 = 2HNO3 + Ag2S(黑);H2S + Pb(NO3)2 = PbS(黑) + 2HNO3.（3）硫化氫的實驗室制法：反應式：FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S, 裝置：與制氫氣的裝置相同。驗滿:用濕潤的硝酸鉛或醋酸鉛試紙,變黑即是.注意：酸的選用只能是非強氧化性酸；尾氣用堿液吸收。3二氧化硫的性質（1）二氧化硫的物理性質：二氧化硫是無色有刺激性有毒氣體，易溶于水（1:40），易液化。（2）二氧化硫的化學性質：酸性氧化物的通性：H2O + SO2 H2SO3(亞硫酸是二元弱酸，不穩(wěn)定，易分解

10、，易被氧化),SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O,SO2 + NaOH = NaHSO3,SO2 + Na2SO3 H2O = 2NaHSO3.SO2 + CaO = CaSO3.氧化性：SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O;還原性：2SO2 + O2 2SO3,SO2 + Cl2 + H2O =H2SO4 + 2HCl(Br2、I2也同樣有類似的反應)，5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4等反應。漂白性：SO2能使某些有色物質褪色，但不能漂白酸堿指示劑。(3)SO2的實驗室制法：Na2SO3 + H2SO4 =

11、 Na2SO4 + SO2+ H2O.(4)SO2的危害：SO2是硫酸型酸雨形成的主要物質。它主要來自于化石燃料的燃燒排放的尾氣，汽車的尾氣，硫酸工業(yè)生產的尾氣的排放等方面。SO2進入大氣后在大氣中的某些灰塵的催化下被O2氧化成SO3，SO3易溶于水，形成H2SO4，同時，SO2溶于水形成H2SO3，也易被氧化為H2SO4，當大氣中的這些酸達到一定值時，下降的雨水的pH就會小于5.6，即形成了酸雨。酸雨的危害非常嚴重。如：直接危害的首先是植物，植物對酸雨反應最敏感的器官是葉片，葉片受損傷后光合作用降低，抗病蟲害能力減弱，林木生長緩慢或死亡，農作物減產甚至絕收。其次，酸雨可破壞水土環(huán)境，危及生態(tài)

12、平衡。當PH降至5.0以下，魚類一般不能正常生長，加之水底淤泥中的有毒金屬遇酸溶解，更加速水生生物的死亡。同樣，酸雨也使土壤酸化，影響和破壞土壤微生物的數量和群落結構，抑制了土壤中有機物的分解和氮的固定，淋洗與土壤粒子結合的鈣、鎂、鋅等營養(yǎng)元素，使土壤貧瘠化，導致生長在這里的植物逐漸退化。因此酸雨被冠之“空中殺手”、“空中惡魔”“空中死神”的詛咒名。另外，酸雨對文物古跡、建筑物、工業(yè)設備和通訊電纜等的腐蝕也令人心痛。酸雨還危及人體的健康。含酸性物質的空氣能使認得呼吸道疾病加重。酸雨中含有甲醛、丙烯酸等對人的眼睛有強烈的刺激作用。硫酸霧和硫酸鹽霧的毒性比SO2要高10倍，其微?？汕秩肴梭w的深部組

13、織，引起肺水腫和肺硬化等疾病而導致死亡。當空氣中含0.8mg·L-1 的硫酸霧時，就會使人難受致病。還有人們飲用酸化的水或酸化的魚類等，使一些重金屬元素通過食物鏈逐漸在人體內積累而導致危害。（5）酸雨的防治：1）最主要是控制污染源。主要途徑有：開發(fā)新能源替代化石燃料。如開發(fā)氫能、太陽能、核能等。利用物理和化學方法對含硫燃料預先進行脫硫處理，降低SO2的排放量。如在含硫燃煤中加氧化鈣，在燃燒時有以下反應：CaO + SO2= CaSO3,CaO + H2O = Ca(OH)2,SO2 + Ca(OH)2 =CaSO3 +H2O,2CaSO3 + O2 = 2CaSO4.將硫元素轉化成固

14、體鹽而減少排放。加強技術研究，提高對燃煤、工業(yè)生產中釋放的SO2廢氣的處理和回收。如用氨水對燃煤煙氣的脫硫處理是：SO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO3, SO2 + NH3 + H2O= NH4HSO3, 2(NH4)2SO3 + O2 = 2(NH4)2SO4, 2NH4HSO3 + O2 = 2NH4HSO4.(它們是氮肥)積極開發(fā)利用煤炭的新技術，對煤炭進行綜合處理，推廣煤炭的凈化技術、轉化技術。如對煤炭進行液化或氣化處理，提高能源的利用率，減少SO2的排放。2）運用化學方法減輕酸雨對土壤和樹木的危害。如對降酸雨地帶噴灑石灰等手段。3）提高全民的環(huán)保意識，加強國際合作

15、，共同努力減少硫酸型酸雨的產生。4SO3的性質：SO3是無色的晶體，熔點12.8，極易于水反應，同時放出大量的熱。SO3 + H2O = H2SO4.5H2SO4的性質(1)物理性質：純的H2SO4是無色粘稠狀液體，沸點338，難揮發(fā)，濃度高于98的又稱“發(fā)煙硫酸”，其實看到的不是煙，而是溶液中揮發(fā)出的SO3分子在空氣中形成了酸霧。濃硫酸溶于水會放出大量的熱是因為硫酸分子與水分子結合成多種水合物，這個過程是放熱的。（2）化學性質：稀硫酸的性質：酸的通性。濃硫酸的特性：a 吸水性，濃硫酸具有很強的吸水性，常作為干燥劑。b 脫水性，濃硫酸能按水的組成脫去有機物中的氫氧。如使蔗糖炭化。c 強氧化性：

16、常溫下，能使Fe 、Al鈍化；加熱時能溶解大多數金屬（除Au、Pt外），如：Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2+ 2H2O；加熱時也可以于某些非金屬反應，如：C + 2H2SO4 CO2+ 2SO2+ 2H2O等。（3）H2SO4 的工業(yè)制法(接觸法)：流程：S或含硫礦石煅燒生成SO2，將氣體凈化；進入接觸室進行催化氧化生成SO3；將SO3進入吸收塔吸收生成H2SO4.設備：沸騰爐：煅燒在沸騰爐中進行；產生的氣體要進行除塵、洗滌、干燥等凈化處理。接觸室：接觸室中有多層催化劑，二氧化硫在催化劑的表面接觸被氧化成三氧化硫；中間有熱交換器，是為了充分利用能量而設計。吸收塔：由于三氧化硫與

17、水的反應放熱大，形成酸霧，會降低吸收效率，因此改用98.3的濃硫酸來吸收，同時采取逆流原理。主要反應式：S + O2 SO2 或 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2;2SO2 + O2 2SO3,SO3 + H2O = H2SO4.尾氣處理：盡管生產中采取了許多有利于二氧化硫轉化為三氧化硫的措施，但反應是可逆的，因此尾氣中仍然含有SO2氣體，生產中常采用氨水吸收。SO2 + 2NH3·H2O = (NH4)2SO3 + H2O,(NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2 NH4HSO3.(4)硫酸的用途：用于化肥、農藥、醫(yī)藥、金屬礦的處理等生產中。6幾種常見

18、的硫酸鹽（1）CaSO4:自然界中是石膏(CaSO4·2H2O)的形式存在，加熱到150時會失去部分結晶水，生成熟石膏(2CaSO4·H2O).用于各種模型和醫(yī)療的石膏綁帶，水泥生產的原料之一。（2）BaSO4：重晶石，不容易被X射線透過，醫(yī)療上作為“鋇餐”，也可作為白色顏料，可用于油漆、油墨、造紙、塑料、橡膠的原料及填充劑。(3)FeSO4：FeSO4·7H2O俗稱綠礬，醫(yī)療上用于生產治貧血的藥劑，工業(yè)上是生產凈水劑和顏料的原料。三、氮氣及其化合物1氮氣的性質（1）物理性質：無色無味的氣體，難溶于水，是空氣的主要成分。（2）化學性質：通常情況氮氣的性質比較穩(wěn)定，

19、常用作保護氣。但在一定條件下可發(fā)生反應。放電條件下與氧氣反應：N2 + O2 2NO, 在一定條件下,與H2反應:N2 + 3H2 2NH3 (工業(yè)合成氨的主要反應,也是人工固氮的方法。）自然固氮主要是雷雨和豆科植物的根瘤菌的固氮。與金屬反應：3Mg + N2 Mg3N2,2氮的氧化物（1）NO是無色無味的有毒氣體,微溶于水,在空氣中易被氧化為NO2。2NO + O2 = 2NO2.在有氧氣的條件下,NO和O2混合氣被水吸收：4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3.(2)NO2：紅棕色有刺激性味有毒氣體，溶于水，并與水反應：3NO2 + 2H2O = 2HNO3 + NO .在有氧氣

20、的條件下：4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3.另外，NO和NO2的混和氣體也可以被堿液吸收：NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O.（3）NO、NO2的污染：大氣中的氮的氧化物主要來源于汽車的尾氣和工業(yè)生產的尾氣的排放等，大氣中的NO、NO2不僅可以形成酸雨，也能形成光化學煙霧，還能破壞臭氧層。因此要嚴格控制氮的氧化物的排放。3氨的性質（1）氨的物理性質：無色有刺激性味的氣體，極易溶于水（1:700），易液化。（2）氨的化學性質：與水反應：NH3 + H2O NH3 H2O NH4+ + OH-,氨溶于水后，大部分氨分子與水反應生成一水合氨分子，一小部分一

21、水合氨分子電離成銨根和氫氧根，因此氨水顯堿性?？捎脻駶櫟募t色石蕊試紙來檢驗氨氣的存在。易與酸反應：NH3 + H+ = NH4+,可用濃鹽酸來檢驗氨氣的存在，有白煙現象。催化氧化：4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O(是工業(yè)生產硝酸的基礎反應)。另外，氨氣可與氯氣反應：3Cl2 + 2NH3 = N2 + 6HCl，氨氣足夠時：3Cl2 + 8NH3 = N2 + 6NH4Cl。（3）氨氣的實驗室制法：常用NH4Cl和Ca(OH)2的固體混和加熱，2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2NH3+ 2H2O。也可用向濃氨水中加CaO或NaOH固體制氨氣。4硝酸的性質光照 或

22、（1）物理性質：純的硝酸是無色，易揮發(fā)的液體，常見的濃硝酸濃度一般是69左右，濃硝酸久置變黃色，是因為硝酸見光分解產生的二氧化氮溶在其中。（2）化學性質：見光分解：4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O.酸的通性。但是金屬與硝酸反應無氫氣放出。強氧化性：A常溫下，濃硝酸能使Fe、Al鈍化；B與金屬反應：Cu + 4HNO3 (濃)= Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O,3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O。 C與非金屬反應：C + 4HNO3(濃) = CO2+ 4NO2+ 2H2O.另外：硝酸具有很強的腐蝕性。（3）硝酸的工業(yè)制法：流程：

23、氨氣的催化氧化NO進一步氧化生成NO2用水吸收生成硝酸。設備：氧化爐：4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O，進一步氧化：2NO + O2 = 2NO2.吸收塔：用水吸收：4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3.尾氣處理：在工業(yè)生產中，將尾氣進行循環(huán)使用，處理后進行進一步氧化，再生產硝酸。四硅及其化合物 1硅：（1）結構：硅晶體的結構類似金剛石，是正四面體的空間網狀結構。硬度大，熔沸點高。導電性介于導體和絕緣體之間。是良好的半導體材料。（2）化學性質：通常情況下性質較穩(wěn)定。在一定條件下可發(fā)生一些反應。高溫下，與氧氣、氯氣反應：Si + O2 SiO2,Si + 2Cl2 SiCl

24、4.常溫與堿反應：Si + 2NaOH + 2H2O = Na2SiO3 + 2H2。常溫與單質氟反應：Si + 2F2 = SiF4.常溫與氫氟酸反應：Si + 4HF = SiF4 + 2H2。（3）工業(yè)生產、提純硅：生產：SiO2 + 2C Si + 2CO(粗硅)。提純：Si + 2Cl2 SiCl4,SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl(純硅)。高純度硅廣泛用于電子工業(yè)的集成電路。2二氧化硅（1）自然界存在的二氧化硅有許多形式：較純的水晶；主要成分是二氧化硅的石英；還有含雜質較多的沙等。天然的SiO2 也叫硅石。（2）SiO2的結構；類似金剛石，因此硬度大，熔沸點高，耐磨耐腐蝕。常溫下僅與強堿、單質氟和氫氟酸反應。SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,SiO2 + 2F2 = SiF4 + O2 , SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O。3硅酸鹽及硅酸鹽產品（1）自然界中有豐富的硅酸鹽礦物。如地殼質量的92是硅酸鹽和二氧化硅。硅酸鹽組成復雜，可用氧化物的形式表示：Na2SiO3 （硅酸鈉）Na2O·SiO2,MgSiO3 （鎂橄欖石）MgO·SiO2,ZrSiO4