非金屬元素及其化合物

非金屬元素及其化合物（一）非金屬元素概論非金屬元素在周期表中的位置在目前已知的112種元素中，非金屬元素有22種，除H外非金屬元素都位于周期表的右上方（H在左上方）。F是非金屬性最強的元素。非金屬元素的原子結(jié)構(gòu)特征及化合價（1） 與同周期的金屬原子相比，最外層電子數(shù)較多，次外層都是飽和結(jié)構(gòu)（2、8或18電子結(jié)構(gòu)）。（2） 與同周期的金屬原子相比較，非金屬元素原子核電荷數(shù)多，原子半徑小，化學反應(yīng)中易得到電子，表現(xiàn)氧化性。（3） 最高正價等于主族序數(shù)（0、F無+6、+7價）‘對應(yīng)負價以絕對值等于8-主族序數(shù)。如S、N、C1等還呈現(xiàn)變價。非金屬單質(zhì)（1）組成與同素異形體非金屬單質(zhì)中，有單原子分子的He、Ne、Ar等稀有氣體；雙原子分子的H2、

02、Cl2、H2、Br2等，多原子分子的P4、S8、C60、03等原子晶體的金剛石，晶體

硅等。同一元素形成的不同單質(zhì)常見的有02、03；紅磷、白磷；金剛石、石墨（2）聚集狀態(tài)及晶體類型常溫下有氣態(tài)（H2、02、Cl2、N2...），液態(tài)（Br2）、固態(tài)（12、磷、碳、硅…）。常溫下是氣缽，液態(tài)的非金屬單質(zhì)及部分固體單質(zhì)，固態(tài)時是分子晶體，少量的像硅、金剛石為原子晶體，石墨"混合型”晶體。4?非金屬的氫化物（1）非金屬氫化物的結(jié)構(gòu)特點①IVA—RH4正四面體結(jié)構(gòu)，非極性分子；VA—RH3三角錐形，極性分子；VIA—H2R為“V”型，極性分子；VIIA—HR直線型，極性分子。固態(tài)時均為分子晶體，熔沸點較低，常溫下h20是液體，其余都是氣體。（2） 非金屬氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性一般的，非金屬元素的非金屬性越強，生成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定。因此，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性是非金屬性強弱的重要標志之一。（3） 非金屬氫化物具有一定的還原性如：NH3：H2S可被O2氧化HBr、HI可被鴿、濃H2SO4氧化等等。5?最高價氧化物對應(yīng)水化物（含氧酸）的組成和酸性。元素的非金屬性越強，其最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強，故非金屬元素的最高價含氧酸的酸性也是非金屬性強弱的重要標志之一。（二）鹵族元素1?氯氣（1） 分子式Cl2電子式結(jié)構(gòu)式Cl—Cl（2） 物理性質(zhì)：黃綠色有刺激性氣味、有毒、易液化能溶于水（1：2）。（3） 化學性質(zhì)：與金屬反應(yīng)將金屬氧化成高價態(tài)Cu+CI2=CuCI2（棕黃色煙）與非金屬反應(yīng)H2+CI2=2HCI（蒼白色火焰，工業(yè)上制HCI），h2+ci2=2hci（爆炸）與水反應(yīng)CI2+H2O=HCI+HCIO，HCIO是一種弱酸（HCIO=H++CIO-），具有強氧化性，可進行漂白、消毒殺菌等，在光照下易分解：2HCIO=2HCI+O2個與堿反應(yīng)CI2+2NaOH=NaCI+NaCIO+H2O（用于吸收多余Cl2）第2頁共13頁2CI2+2Ca（OH）2=CaCI2+Ca（CIO）2漂白粉（混合物）+2^0漂白粉的有效成分為Ca（CI0）2在空氣中易失效變質(zhì)：Ca（CIO）2+CO2+H2O=CaCO3^+2HClO與還原性物質(zhì)反應(yīng)CI2+2Br-=2CI-+Br2CI2+H2S=2HCl+S^（4）制法：實驗室制法MnO2+4HCI（濃）=MnCI2+CI2個+2^0業(yè)制法2四0+2舄0=2四0*2個叫個2NaCI（熔融）=2Na+CI2個鹵族元素（1） 鹵族元素性質(zhì)的通性及遞變性元素周期表中的位置：第WA族原子結(jié)構(gòu)相同點：最外層電子數(shù)均為7個同點：電子層數(shù)不同主要性質(zhì)的相似性：單質(zhì)均為雙原子非極性分子；主要化合價為-I價，最高正價為+7價（F除外）；單質(zhì)具有強氧化性。主要性質(zhì)的遞變性。（從F到I）原子半徑和離子半徑逐漸增大；非金屬性及單質(zhì)氧化性逐漸減弱，即氧化性F2>CI2>Br2>I2；與H2化合生成HX的反應(yīng)由易至難，且氫化物的穩(wěn)定性由強到弱，即穩(wěn)定性HF>HCI>HBr>HI；最高價氧化物的承化物的酸性逐漸減弱；鹵離的還原性增強，前面元素的單質(zhì)能把后面的元素置換出來。單質(zhì)的顏色變深，熔沸點升高。（2） 鹵素及其化合物特性歸納①Cl2、Br2、I2與水反應(yīng)類型相同，可用通式X2+H2O=HX+HX0，而F2特殊F2+2H2O=4HF+O2，由此得出它們與堿反應(yīng)CI2、Br2、I2相同，F(xiàn)2不同。第3頁共13頁

F2、Cl2、Br2與Fe作用得+3價鐵，而l2+Fe=Fel2。Cl-、Br-、卜跟AgNO3分別產(chǎn)生白色沉淀、淺黃色沉淀、黃色沉淀；而AgF可溶于水，無色溶液。氯水具有漂白性，但溴水、碘水中HBrO和HIO很少，漂白性很差。碘與淀粉變藍，但淀粉碘化鉀試紙投入氯水中不變藍，因為氯水過量，發(fā)生下列反應(yīng)I2+5Cl2+6H2O=2HIO3+10HClo氫氛酸為弱酸，余者為強酸，旦酸性逐漸增強；氫氟酸腐蝕玻璃，其他氫鹵酸沒有此性質(zhì)。（3）鹵離子（X-）的檢驗（X=Cl、Br、I）在含有鹵離子（X-）的溶滾中，加入：HNO3酸化的AgNO3溶液。Cl-+Ag+=AgCl&（白），Br-+Ag+=AglO（黃色），Br-+Ag+=AgBrO（淡黃色），l-+Ag+=AglO（黃色）3?鹵素單質(zhì)及化合物的特殊性F只顯-1價，一般無含氧酸，氟氣能跟稀有氣體反應(yīng)，氫氟酸是弱酸，但能腐蝕玻璃，CaF2難溶于水。而AgF易溶于水溴是常溫下惟一呈液態(tài)的非金屬，易揮發(fā)。碘易升華，碘遇淀粉反應(yīng)生成藍色物質(zhì)。4.知識框架陽uioAgClHC1O―—^NaCl歧化反應(yīng)F"叫FeCl4.知識框架陽uioAgClHC1O―—^NaCl歧化反應(yīng)F"叫FeCl3、CuCl^附弓*bhKC1O3―農(nóng)K°H頁共13頁'氧化ClINa2SO4巳—PCSPC15④Cl2、ByI2溶解性Cl2Br2I2水中黃（溶）橙（溶）黃褐（微溶）CCl4黃（易溶）橙紅（易溶）紫紅（易溶）（三）氧族元素氧族元素概述（1） 包括：氧（80）、硫（16S）、硒（34Se）、碲（52Te）、釙（84PO）等幾種元素。（2） 周期表中位置：VIA族；2—6周期。（3） 最外層電子數(shù)：6e。（4） 化合價：-2,0，+4，+6（0一般無正價）。（5） 原子半徑：隨核電荷數(shù)增大而增大，即rOVrSVrSeVrTe。（6） 元素非金屬性：從OTTe由強T弱。氧族元素性質(zhì)的相似性及遞變性（1）相似性最外層電子都有6個電子，均能獲得2個電子，而達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在氣態(tài)氫化物中均顯2價，分子式為H2R。在最高價氧化物中均+6價，分子式為R03。最高價氧化物對應(yīng)水化物的分子式為h2ro4。(2)遞變性(0、S、Se、Te)單質(zhì)的溶沸點升高，氧化性減弱。氣態(tài)氫化物熱穩(wěn)定性減小，還原性增強。最高價氧化物的水化物酸性減弱。二氧化硫二氧化硫的物理性質(zhì)：無色有刺激性氣味，有毒，密度比空氣大，易液化、易溶于水(與H20化合生成H2SO3,so2+h2o=h2so3)二氧化硫的化學性質(zhì)：具有酸性氧化物通性還原性：SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl2SO2+O2=2SO3弱氧化性：SO2+2H2S=3S+2H2O漂白性：S03可使品紅褪色(可逆，加熱又恢復紅色)二氧化硫的污染so2是污染大氣的主要有害物質(zhì)之一，直接危害是引起呼吸道疾病。形成酸雨pHV5、6,破壞農(nóng)作物、森林、草原、使土壤酸性增強等等。含S02的工業(yè)廢氣必須經(jīng)過凈化處理才能排放到空氣中。硫酸工業(yè)和硫酸接觸法制硫酸反應(yīng)原理：①造氣：4FeS2+11O2(g)=2Fe2O3+8SO2氧化：2SO2+O2=2SO3③吸收：so3+h2o=h2so4分別對應(yīng)的設(shè)備：①沸騰爐②接觸室③吸收塔具體措施：粉碎礦石、過量空氣、熱交換、催化氧化、逆流、循環(huán)、濃h2sq吸收so3（防止形成酸霧）、尾氣處理（用氨水吸收so2，生成（nh4）2so3,再用H2SO4處理，便又可生成SO2）。（2）濃硫酸（98.3%）的特性吸水性：H2SO4易與H2O結(jié)合，并放出大量熱，所以濃硫酸常做酸性氣體的干燥劑不可干燥h2s）。脫水性：濃H2sO4遇見某些有機化合物，可將其中氫、氧原子個數(shù)按2:1比例脫去，即為脫水性，c12h22o1^ii2c+iih2o（濃h2so4脫水性）強氧化性：濃H2sO4與金屬、與非金屬、與具有還原性物質(zhì)發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，如：Cu+2H2SO4（農(nóng)）=CuSO4+SO2f+2H2OC+2H2S04（濃）=CO2f+2SO2f+2H2OH2S+H2SO4（濃）=S+SO2f+2H2O2NaI+2H2S04（濃）二N<jSO4+SO2f+；+2H2O與還原劑反應(yīng)濃h2so4的還原產(chǎn)物都為so20常溫下，濃H2SO4使Fe、Al表面發(fā)生鈍化生成致密氧化膜），而不發(fā)生產(chǎn)生氣體的反應(yīng)。（四）碳族元素1?碳及其重要化合物（1） 一氧化碳和二氧化碳（2） 活性炭的吸附作用及其應(yīng)用木材干餾所得的固態(tài)產(chǎn)物是木炭，木炭由于它的孔隙被干餾時產(chǎn)生的油脂等物質(zhì)所覆蓋，吸附能力較弱，經(jīng)活化處理增加表面積后就有高的吸附能方。這種具有高吸收能力的碳，稱為活性炭。活性炭的孔隙多，內(nèi)表面積大，一般為500rn2/g—l000m2/g活性炭屬于非極性吸附劑，因此易吸附非極性或弱極性物質(zhì)。常見的易被活性炭吸附的物質(zhì)及應(yīng)用如下：

有毒的氣體（或蒸汽）：NO、NO2、Cl2、Br2、C6H6（苯）?；钚蕴坑糜谌ザ?、防毒。色素。活性炭用于溶液脫色（漂白），如制造白糖工業(yè)中可用活性炭做脫色劑。水中有臭味的物質(zhì)?；钚蕴坑糜谒某魞艋?。（3）碳及其重要化合物燃燒不充分03acC甲入①Og燃燒不充分03acC甲入①Og點燃嚴熾濟?CuO高溫XX①點燃②50高溫送黒Ca（0H）2尸皿、 、CO? 'CaC03①鍛燒@HC1咼啟,.2H2°^Ca(HC03)2Ca(OH)2CS2硅及其重要化合物（1） 硅的存在：自然界中以化合態(tài)存在，含量僅次于氧，排第二位，是構(gòu)成礦物和巖石的主要成分。（2） 硅島單質(zhì)：有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體，晶體硅是原子晶體,類似于金剛石，熔沸點高、硬度大，是良好的半導體。（3） 硅的性質(zhì)：性質(zhì)穩(wěn)定不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)Si+O2=SiO2@Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2個（4）硅的制備及提純：SiO2+2C=Si+C0個， Si+2CI2=SiCI4SiCl4+2H2=Si+4HCl（5） 硅的氧化物SiO2：原子晶體，熔點高、硬度大酸性氧化物：但不溶于水，也不與水反應(yīng)

SiOr+CaOUCaSiOa SiO+2NaOH=NaSiO+HO2 3 2 2 3 2與氫氟酸反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4個+2H2O光導纖維的主要原抖，制造石英玻璃等。（6）硅及其重要化合物SiSiH,cSiF.SiO2CaSiO,0;心0（高溫）NaOH榕液N跖CO*SiSiH,cSiF.SiO2CaSiO,0;心0（高溫）NaOH榕液N跖CO*（商溫）Na.SiO^-■.T-—H.SiO3H2SiO4HU或CO2+H:O（五）氨族元素1.氦族元素概述（1）周期表中的位置:第VA族（N、P、As、Sb、Bi）2—6（1）周期表中的位置:（2）原子結(jié)構(gòu)特點相同點：最外層電子數(shù)均為5個不同點：電子層數(shù)不同（3）主要性質(zhì)：相似性：a.最高正價均為+5，負價為-3；（Sb、Bi無負價）b.最高價氧化物的水化物（hro3或h3ro4）呈酸性逆變性（按NTBi）原子半徑由小到大；氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性減弱；最高價含氧酸的酸性減弱（hno3>h3po4）;與同周期鹵素、氧族比非金屬性要弱。2?氮及其重要化合物（1）氮的化學性質(zhì)：常溫時，n2不活潑，可代替稀有氣體作保護氣，但在點燃、放電、高溫等條件下能與H2、02、Mg等發(fā)生反應(yīng)：①N2+3H2=2NH3②N2+O2=2NON2+3Mg迤Mg3N2 （Mg3N2+6H2O=Mg（OH）2&+2NH3個）（2）氮的氧化物：N元素有+1、+2、+3、+4、+5五種價態(tài)，分別對應(yīng)的氧的物為N20、NO、n2o3、no2（n2o4）、n2o5其中n2o3、n2o5。分別是hno2、hno3的酸酐，NO是無色還原性較強的有毒氣體，易被02氧化。N02是紅棕色易溶于水的刺激性的有毒氣體，氧化性較強，能氧化S02使?jié)駶櫟腒I一淀粉試紙變藍。重要反應(yīng)：2NO+O2=2NO2；3NO2+H2O=2HNO3+NO（3） 氨氣的性質(zhì)及用途物理性質(zhì)：無色有刺激性氣味的氣體，極易溶于水（1：700）易液化?；瘜W性質(zhì)：與水反應(yīng)：NH3+H2O=NH3?H2O=NH4++OH-nh3是惟一能使?jié)櫇竦募t色石蕊試紙交藍的氣體，常用此性質(zhì)檢驗NH3。與酸反應(yīng)：NH3+HCI=NH4CI（生成白煙）與02反應(yīng)：4NH3+5O2=4NO+6H2O+Q與C02反應(yīng)（制取尿素）：2NH3+CO2=CO（NH2）2+H2O氨的制法安驗室制法：用銨鹽與堿共熱。2NH4CI+Ca（OH）2=CaCI2+2NH3個+2^0工業(yè)制法：原料為水、煤和空氣N2+3H2=2NH3（4） 硝酸（HNO3）硝酸的化學性質(zhì)：hno3為強酸，除具有酸的通性外還具有以下特性：不穩(wěn)定性：（見光受熱易分解），4HNO3=4NO2個+02個+2H2O強氧化性：無論稀濃hno3均具有強氧化性，與金屬反應(yīng)時，即使是比氫活潑的金屬也不放出氫氣。a.與金屬反應(yīng)Cu+4HNO3（濃）=Cu（NO3）2+2NO2個+2也03Cu+8HNO3（?。?3Cu（NO3）2+2N0個+4H2O3Ag+4HNO3（?。?3AgNO3+NO個+2H20（利用此反應(yīng)可以洗滌附在器皿內(nèi)壁上的銀）冷濃HNO3可使Al、Fe等金屬表面生成一層致密氧化膜而發(fā)生鈍化，故可用Al、Fe等材料制成的密閉容器盛裝濃HNO3。b.與非金屬反應(yīng)C+4HNO3（濃）=C02個+4NO2個+2H20S+6HN0（濃）=HS0”+6N0r個+2H03、'"' 2 4 2 2C.與其他還原劑反應(yīng)3H2S+2HNO3（稀）=3S&+2N0個+4^03S02-+2NO-+2H+=3SO2-+2N0個+H03 3 4 2D與有機物反應(yīng)硝化反應(yīng)（如與苯反應(yīng)）；酯化反應(yīng)（如與纖維素反應(yīng)）；顏色反應(yīng)（如與蛋白質(zhì)反應(yīng)）。②硝酸的制法：實驗室制法：硝酸鹽與濃H2SO4微熱NaN03（固）+H2SO4（濃）=NaHSO4+HNO3個工業(yè)制法：氨的催化氧化法原理：4NH3+5O