高一化学必修一非金属及其化合物资料及习题.doc

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第四章非金属及其化合物

元素

氯

氮

硅

硫

自然存在

化合态

游离、化合态

化合态

游离、化合态

单质

氯气

氮气

晶体硅

硫

物

理

性

质

黄绿色气体，强烈刺激性气味

25℃，1体积水约可溶解2体积Cl2；

氯气在饱和食盐水中溶解度小

无色无味气体

通常情况下，1体积水中溶解0.02体积氮气

灰黑色固体

有金属光泽

硬度大

不溶于水

黄色固体粉末

不溶于水

微溶于酒精

易溶于二硫化碳

氯Cl

⑴氯原子的结构示意图：

⑵氯气制法：

MnCl2+4HCl（浓）加热MnCl2+2H2O+Cl2↑

2KMnO4+16HCl（浓）==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

⑶氯气的氧化性

①与绝大多数金属反应，生成高价金属氯化物

2Na+Cl2点燃2NaCl（剧烈燃烧，火焰为黄色，产生大量白烟）

Cu+Cl2点燃CuCl2（剧烈燃烧，生成棕色烟，加少量水得绿色溶液，稀释得蓝色溶液）

2Fe+3Cl2点燃2FeCl3（剧烈燃烧，生成棕色烟，加水得棕黄色溶液）

②与非金属反应，得非金属氯化物。

H2+Cl2点燃2HCl（苍白色火焰，产生白雾）H2+Cl2光照2HCl（发生爆炸，产生白雾）

③与还原性化合物发生氧化还原反应

SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl

Cl2+Na2SO3+H2O=2HCl+Na2SO4（可用Na2SO3除去溶液中的余氯）

2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl—

2I—+Cl2=2I2+2Cl—（检验Cl2，用KI淀粉试纸，变蓝）

⑷氯气与水反应，生成盐酸和次氯酸。

Cl2+H2OHCl+HClO

I氯水的形成：

Cl2通入水中，得到氯水。

一部分Cl2溶于水，一部分Cl2与水反应。

II氯水的成分：

H2O、Cl2、HClO、H+、Cl—、ClO—、OH—。

III新制氯水、久置氯水和液氯的比较

新制氯水

久置氯水

液氯

物质类别

混合物

混合物

纯净物

粒子种类

H2O、Cl2、HClO、H+、Cl—、ClO—、OH-

H2O、H+、Cl—、OH—

Cl2

保存方法

棕色瓶、阴凉处

—

低温密闭

⑸与碱反应，生成氯化物、次氯酸盐和水。

Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O（漂白液的有效成分是NaClO）

2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O（制漂白粉）

【延伸】漂白液、漂白粉的制备、使用和保存：

①制备原理：

2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

次氯酸盐比次氯酸稳定

主要成分：

CaCl2、Ca（ClO）2；有效成分：

Ca（ClO）2。

若Cl2和Ca（OH）2反应充分，并使Ca（ClO）2成为主要成分，则得到漂粉精。

②使用原理：

漂白粉、漂粉精本身并无漂白性，使用时要将比较稳定的Ca（ClO）2转化为不稳定但具有强氧化性、漂白性的HClO，因此使用漂粉精必须提供酸性环境。

如：

NaClO+HCl=HClO+NaCl或2NaClO+CO2+H2O=Na2CO3+2HClO

Ca（ClO）2+2HCl=CaCl2+2HClO或Ca（ClO）2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO

③保存方法：

密封存放于避光干燥处。

⑹次氯酸（HClO）

①HClO是一元弱酸，酸性比H2CO3还弱，弱电解质。

②HClO不稳定：

2HClO光照2HCl+O2↑。

③HClO有强氧化性。

因而有杀菌、漂白性：

能使染料和有机色质等褪色，Cl2能用作自来水的消毒剂

④HClO与碱发生中和反应（因为：

HClO有强氧化性）:

HClO+NaOH=NaClO+H2O

【比较】过氧化钠、次氯酸、二氧化硫和活性炭的漂白作用

过氧化钠

次氯酸

二氧化硫

活性炭

漂白原理

Na2O2将有色物质氧化成无色物质

HClO将有色物质氧化成无色物质

SO2与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质

活性炭吸附有色物质

变化类型

化学变化

化学变化

化学变化

物理变化

可逆性

不可逆

不可逆

可逆

可逆

硫S

⑴二氧化硫（SO2）

①物理性质：

无色气体，有刺激性气味，密度比空气大，易液化（沸点为：

-10℃），易溶于水（常温常压下，1体积水约能溶解40体积的二氧化硫），有毒。

②化学性质

I具有酸性氧化物的通性

SO2+H2OH2SO3（可逆反应，H2SO3为中强酸，可使石蕊试液变红）

SO2+CaO=CaSO3

SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O（SO2+NaOH=NaHSO3）Na2SO3+H2O+SO2=2NaHSO3

SO2+Ca（OH）2=CaSO3↓+H2OCaSO3+H2O+SO2=Ca（HSO3）2

II既具有氧化性又具有还原性，以还原性为主

a．显示还原性

2SO2+O22SO3（可逆反应，用于工业制H2SO4）

SO2+X2+2H2O=2HX+H2SO4（X=Cl、Br、I）（使碘水、溴水褪色）

SO2+NO2=SO3+NOSO2+H2O2=H2SO4

3SO2+2HNO3+2H2O=3H2SO4+2NO

SO2+2Fe3++2H2O=SO42—+2Fe2++4H+

5SO2+2MnO4—+2H2O=5SO42—+2Mn2++4H+（使高锰酸钾溶液褪色）

b．显示氧化性SO2+2H2S=3S+2H2O

III漂白性：

使品红溶液褪色，加热又恢复原来颜色（可逆性）；SO2不能使紫色石蕊试液褪色；SO2、Cl2以1:

1混合无漂白性（SO2+Cl2+H2O=H2SO4+2HCl）

⑵三氧化硫（SO3）

①溶于水生成硫酸：

SO2+O22SO3SO3+H2O=H2SO4（工业制硫酸）

②与碱性氧化物或碱反应生成硫酸盐：

SO3+CaO=CaSO4SO3+Ca（OH）2=CaSO4+H2O

⑶硫酸（H2SO4）

现象或反应

体现性质

实际应用

NaCl+H2SO4（浓）=NaHSO4+HCl↑

NaNO3+H2SO4（浓）=NaHSO4+HNO3↑

高沸点物质制低沸点物质

高沸点

酸性

实验室制备HCl、HNO3等

使石蕊试液变红

酸的通性

检验H2SO4的酸性

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

实验室制H2

Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O

金属除锈、生产硫酸盐等

2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O

中和碱、生产硫酸盐等

BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl

Ca3（PO4）2+3H2SO4=2H3PO4+3CaSO4

Ca3（PO4）2+2H2SO4=2CaSO4+Ca（H2PO4）2

SO42-的检验，生产磷酸、磷肥

敞口放置的浓硫酸一段时间后质量增加

吸水性

干燥剂，但不能干燥NH3、H2S、HI、HBr

C12H22O1112C+11H2O

脱水性

使有机物炭化或作脱水剂

C+2H2SO4（浓）△CO2↑+SO2↑+2H2O

S+2H2SO4（浓）△CO2↑+SO2↑+2H2O

2P+5H2SO4（浓）△2H3PO4+5SO2↑+2H2O

Cu+2H2SO4（浓）△CuSO4+2H2O+SO2↑

Zn+2H2SO4（浓）=ZnSO4+SO2↑+2H2O

H2S+H2SO4（浓）=S↓+SO2↑+2H2O

铁、铝在冷浓硫酸中“钝化”

强氧化性

铁、铝制容器可以贮运浓硫酸

酸性

5Fe2++MnO4—+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O

酸化剂

配制酸性KMnO4溶液

【延伸】①浓硫酸易溶于水并放出大量的热，故稀释浓硫酸时“酸入水且搅拌”。

②常见干燥剂：

五氧化二磷、无水氯化钙、硅胶、碱石灰。

氮N

⑴氮气的稳定性

由于分子结构很稳定，导致通常情况下，氮气的化学性质不活泼，很难与其它物质发生化学反应。

但在一定条件下可以发生如下反应：

N2+3H22NH3（工业合成氨）N2+O22NO

⑵二氧化氮（NO2）

NO在空气中易与氧气化合生成NO2：

NO+O2=2HNO3+NO

①物理性质：

红棕色有刺激性气味的有毒气体，比空气重。

②二氧化氮与水的反应（工业制HNO3）：

3NO2+H2O=2HNO3+NO

4NO2+2H2O+O2=4HNO34NO+2H2O+3O2=4HNO3

⑶氨（NH3）

①物理性质：

氨气是无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化（沸点较高），极易溶于水（常温常压下，1体积水约能溶解700体积的氨气），氨水浓度越大，密度越小。

②实验室制法：

NH4Cl+Ca（OH）2=CaCl2+2H2O+2NH3↑，固热装置，Ca（OH）2，不用NaOH、KOH（易潮解，腐蚀玻璃）

③化学性质：

a）NH3+H2ONH3·H2ONH3+H+=NH4+

注意：

I氨水的成分：

H2O、NH3、NH3·H2O、NH4＋、OH－、H+（极少量）。

II氨水的不稳定性：

受热容易逸出NH3。

可以用于实验室制备少量氨气。

NH3·H2O（浓）NH3↑+H2O或NH3·H2O（浓）+CaO=Ca（OH）2+NH3↑

b）NH3·H2O与AgOH、Cu（OH）2生成可溶的络合物氢氧化二氨和银Ag（NH4）2OH、氢氧化四氨合铜Cu（NH4）4（OH）2

Ag++NH3·H2O=AgOH↓+NH4+AgOH+2NH3·H2O=[Ag（NH3）2]++OH－+2H2O

c）NH3具有还原性：

2NH3+3Cl2=N2+6HCl8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl

6NOx+4xNH3=（3+2x）N2+6xH2O4NH3+5O2=4NO+6H2O

⑷铵盐

物理性质

都是晶体，都易溶于水

化学性质

①受热易分解

a）非氧化性酸根铵盐受热分解生成氨气和对应的酸

NH4Cl△NH3↑+HCl↑，NH4HCO3△NH3↑+H2O↑+CO2↑

b）氧化性酸根铵盐受热发生氧化还原反应，不产生氨气

5NH4NO3△4N2+2HNO3+9H2O

②与碱反应生成氨

NH4++OH—=NH3↑+H2O（浓溶液中），

NH4++OH—=NH3·H2O（稀溶液中）（检验NH4+）

⑸硝酸HNO3

物理性质

无色、易挥发（沸点83℃）→刺激性气味；

密度大于水，能与水以任意比互溶（不会出现分层现象）。

化学性质

酸的通性

①稀硝酸使石蕊试液变红，浓硝酸最终使石蕊试液褪色；

②能与金属反应，但无氢气放出；

③能与金属氧化物反应，生成盐和水，但FeO等例外；

④能与金属氢氧化物反应，生成盐和水，但Fe（OH）2等例外；

⑤能与某些盐反应，生成新酸和新盐，但FeCO3、Na2SO3等例外。

强氧化性

①氧化几乎所有金属（除Ag、Pt外）：

a）与活动性顺序表中排在H前的金属反应生成对应的盐、NO2和水

Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+2NO2↑+2H2O（浓稀HNO3都将Fe氧化到三价）

b）与活动性顺序表中排在H后的金属反应，浓硝酸生成对应的盐、NO2和水，稀硝酸生成对应的盐、NO和水

Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

（冷浓硝酸使铁、铝“钝化”）

②浓硝酸氧化部分非金属，生成对应的最高价含氧酸、NO2和水：

C+4HNO3（浓）=CO2↑+4NO2↑+2H2O

S+6HNO3（浓）加热H2SO4+6