高考化学非金属元素及其化合物知识点详解.docx
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高考化学非金属元素及其化合物知识点详解
专题(八)非金属元素
【学习目标】
1.了解元素核外电子排布的周期性与元素性质递变关系,掌握典型非金属在周期表中的位置及其性质的关系。
2.了解常见非金属元素(Cl、Br、I、F、H、O、S、N、P、C、Si)的单质及其化合物。
【知识总结】
一、元素化合物的复习方法
落实存在、性质、制备、用途四要点。
(1)从位置出发,以Cs为例。
位置:
第六周期,IA族。
→结构特点:
最外层只有一个电子,原子半径大。
→比Na、K更活泼的金属元素,具强的金属性。
→应隔绝空气保存;与水反应剧烈,可能发生爆炸;与氧气迅速反应,主要产物肯定不是Cs2O。
(2)从结构出发:
已知某元素原子有六个电子层,最外层2个电子→最外层电子数少,电子层数多,应是活泼金属,金属性大于钙→与水剧烈反应;氢氧化物是可溶性强碱;碳酸盐、硫酸盐均不溶于水。
(3)从性质出发:
某单质能从水中置换出O2。
→非金属性大于氧,应为最活泼的非金属元素F→在周期表的右上角,第二周期ⅦA族→可与绝大多数金属、非金属甚至某些稀有气体直接反应;化合价只有-1价;几乎无法用氧化剂将F-氧化成F2。
分析:
归纳:
2.总结规律、串联比较,使知识系统化、网络化。
归纳思维过程:
位置→最外层电子数→成键情况→实际价态→化学式
即:
位置→结构→性质
3.以结构为主线,以元素周期律为指导,联系类型、掌握递变。
二、非金属元素在周期表中的位置和结构
1.22种非金属元素,有6种是稀有气体;除H外均处于周期表右上方;除第一周期外,每周期非金属元素数目=8-周期序数。
2.除H、He、B外,最外层电子数≥4;且原子半径比同周期的金属元素小。
三、非金属单质的物理性质
1.常温下状态:
气态H2、N2、O2、F2、Cl2(稀有气体除外);液态Br2;其余为固态。
2.晶体类型:
原子晶体B、C、Si;分子晶体:
除B、C、Si外的其它(常见)非金属单质。
3.溶解性:
除F2与水发生置换反应,Cl2、Br2在水中发生自身氧化还原反应(部分)外,可以说非金属单质均难溶于水。
四.非金属单质的化学性质
1.氧化性
1)与氢气反应
总结:
结论:
非金属元素的非金属性越强,其非金属单质的氧化性就越强,就越易与氢气反应;生成的气态氢化物也就越稳定。
(2)与金属反应
2Fe+3Cl2
2FeCl3剧烈反应,大量棕褐色的烟。
Cu+Cl2
CuCl2剧烈燃烧,生成棕黄色的烟。
加少量水,溶液变绿色;再加水,溶液变蓝绿色。
当大量氯化铜溶于少量水时,由于水分子少氯离子多,铜离子主要以[CuCl4]2-的形式存在,[CuCl4]2-离子为黄色所以浓氯化铜溶液为棕黄色
同样,在稀氯化铜溶液中,由于氯离子少水分子多铜离子主要以水合铜离子([Cu(H2O)4]2+)的形式存在,[Cu(H2O)4]2+离子为蓝色,所以稀氯化铜溶液呈蓝色
中等浓度的氯化铜溶液由于都含有数目差不多的[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-离子,则中等浓度的氯化铜溶液显蓝色和黄色的复合色----绿色所以,氯化铜加水稀释历尽黄-绿-蓝的过程。
6Fe+4O2
2Fe3O4剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体。
2Cu+O2
2CuO加热变黑。
Fe+S
FeS剧烈反应,生成黑色固体。
2Cu+S
Cu2S铜在硫蒸气中燃烧,有红光。
结论:
非金属单质与变价金属反应,若非金属单质的氧化性较强(如O2、Cl2、Br2等),则金属被氧化成高价态化合物;若非金属单质的氧化性较弱(如I2、S等),则金属被氧化成低价态化合物。
(3)非金属单质间的反应
通常,非金属单质可以与O2或X2反应,生成相应的氧化物或卤化物。
O2做氧化剂,除X2外的非金属单质均可被直接氧化;X2做氧化剂,许多非金属单质也可被氧化,较熟悉情况为H2、P等。
原则:
非金属性强的氧化非金属性弱的。
(4)非金属间的置换
即:
元素同周期,右边的置换左边的;元素同主族;上面的置换下面的。
写化学方程式:
①Cl2+Br-(I-)或Br2+I-;O2+H2S;C+SiO2。
②F2+H2O;Cl2+H2S;CH4+O2(不完全燃烧)。
③O2+HI;Br2+H2S;I2+H2S。
五.(非金属)气态氢化物
1.物理性质:
一般都是无色气体;除CH4、SiH4外,均为极性分子,都有刺激性气味;HX、NH3易溶于水,H2S可溶,其余一般不溶。
2.水溶液酸碱性:
ⅥA、ⅦA族元素的气态氢化物的水溶液一般为挥发性酸(HCl、HBr、HI为强酸,其余为弱酸);NH3水溶液碱性,其余不溶,可视为中性。
3.水溶液酸性还原性:
非金属元素的非金属性越强,其气态氢化物的还原性越弱;非金属元素的非金属性越弱,其气态氢化物的还原性越强。
六.非金属元素的含氧酸
(1)常见的含氧酸
(2)酸性强弱递变规律
同主族由上至下酸性逐渐减弱;同周期由左到右酸性逐渐增强;同种元素中,高价态酸的酸性一般大于低价态酸的酸性。
(3)氧化性酸与还原性酸
常见的强氧化性酸有:
HNO3、浓H2SO4、HClO等。
常见的还原性酸有:
H2SO3、H3PO3等。
HNO2既有氧化性,又有还原性,但以氧化性为主。
(4)某些酸的特殊性质
浓H2SO4:
吸水性→做干燥剂;脱水性→使晶体脱结晶水,使有机物碳化。
HClO:
漂白作用。
漂白原理与Na2O2同,是利用强氧化性破坏有色物质。
H2SO3:
漂白作用。
与某些有色物质结合生成不稳定的无色物质,加热后恢复原色。
HF:
与SiO2反应。
SiO2+4HF→SiF4↑+2H2O
注意:
酸的氧化性与氧化性酸是两个不同的概念。
酸的氧化性就是指酸中H+结合电子的性质,凡酸皆有此性质。
而氧化性酸是指含氧酸的中心元素结合电子的性质。
七.非金属元素的化学性质(注意反应条件、现象、生成物的聚集状态)
八.常见非全属单质的制取方法
1.电解法
①电解水溶液:
如2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑
②电解熔融物:
如2KHF2
F2↑+H2↑+2KF
2.分解法:
如2KClO3
2KCl+3O2↑
CH4
C+2H22H2O2
2H2O+O2↑
3.置换法:
如Cl2+2NaBr=2NaCl+Br22H2S+O2(不足)
2H2O+2S
4.氧化法:
如MnO2+4HCl
MnCl2+Cl2↑+2H2O
4NaBr+3H2SO4+MnO2=2Na2SO4+MnSO4+2Br2+3H2O
2H2S+SO2=3S+2H2O
5.还原法:
C+H2O
CO+H2,Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
2C+SiO2
Si+2CO↑
【典型例题】
例2.由短周期元素形成的四种常见的非金属单质A、B、C、D。
在室温下,它们之中有三种气体,一种固体。
在这些单质中,B的式量最小,C次之。
这些单质和甲、乙、丙、X、Y五种化合物之间存在如下关系:
(1)写出化合物乙的化学式______。
(2)上述图示的化学反应共有。
种基本反应类型,其中化合反应有______个。
(3)上述四种单质中存在同素异形体的元素是(写元素符号)______。
答案:
A:
PB:
H2C:
O2D:
Cl2X:
P2O5Y:
PCl5
(1)H3PO4
(2)2种(化合与复分解),5(3)O(O2与O3)、P(红磷与白磷)
例3.有A、B、C、D四种单质。
在一定条件下,B可以和A、C、D化合生成化合物甲、乙、丙,C和D化合生成化合物丁。
已知甲、乙、丙每个分子中都含有10个电子,并且甲、乙、丙、丁有如下关系:
回答:
(1)单质B的化学式。
(2)单质A与化合物乙反应的化学方程式。
(3)根据化合物丙、丁中D元素化合价判断丙、丁是否在一定条件下生成单质D,简述判断理由。
【课堂练习】
1.下列氢化物的还原性按由强到弱的顺序排列的是()
A.H2Se>H2S>HI>HBr>HClB.H2S>H2Se>HI>HBr>HCl
C.HI>HBr>HCl>H2S>H2SeD.H2Se>H2S>HCl>HBr>HI
2.将绿矾晶体加强热,除生成水蒸气以外,还发生如下反应:
2FeSO4
Fe2O3+SO2↑+SO3↑,如将生成的混和气体通过氯化钡溶液,应发生的现象有()
A.不一定产生BaSO4沉淀B.一定产生BaSO3沉淀
C.一定有SO2逸出D.一定有SO3气体逸出
3.磷化氢的分子式为PH3,又称为膦,是一种无色有类似大蒜气味的气体,剧毒,膦在空气中的着火点是150℃,下列叙述中正确的是()
A.膦分子呈三角锥形,其中P—H键的键长要小于氨分子中N—H键的键长
B.膦的水溶液呈碱性,但其pH要比同浓度氨水的pH小
C.膦是一种还原性的气体,其还原性比氨气的还原性要强
D.化合物PH4I是一种很稳定的晶体,在受热时不分解
4.氢叠氨酸(HN3)与醋酸酸性相近,其盐稳定,但受撞击时发生爆炸生成N2,有关氢叠氮酸及其盐的叙述有:
①NaN3的水溶液显碱性,②HN3的固体属于分子晶体,③NaN3的固体是离子晶体,④NaN3可用于小汽车防撞保护气囊。
其中正确的是( )
A.①、②、③B.②、③、④C.①、③、④D.全对
5.某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3、Ba(NO3)2三种杂质中的一种或二种,现将13.8g样品加入足量水,样品全部溶解,再加入过量的CaCl2溶液,得到9g沉淀,对样品所含杂质的正确判断是 ( )
A.肯定有KNO3B.肯定有KNO3,可能还含有Na2CO3
C.肯定没有Ba(NO3)2,可能有KNO3D.肯定没有Na2CO3和Ba(NO3)2
6.下列关系图中,A是一种正盐,D的分子量比C的式量大16,E是酸。
当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其它产物及反应所需条件均已删去):
回答下列问题:
(1)A是____,Y是_____,Z是_____,
(2)当X是强酸时,A、B、C、D、E均合同一种元素,E是______,
(3)当X是强碱时,A、B、C、D、E均合同一种元素,E是______。
7.已知A、B、C、D是短周期中的4种非金属元素,它们的原子序数依次增大。
A元素原子形成的离子就是一个质子。
又知,①B单质在高温下可从A与D组成的某种化合物中置换出A,同时生成化合物BD,②A、C、D三种元素组成的某种盐水溶液显酸性,③B、C均能与D组成原子数比为1∶1和1∶2的化合物。
(1)写出①中反应的化学方程式______,
(2)写出②中盐的水溶液显酸性的原因(写出离子方程式)______,
(3)这四种元素可组成原子个数比4∶1∶2∶1(按A、B、C、D顺序)的化合物,其名称为____。
这四种元素又可组成原子个数比为4∶1∶1∶2(按A、B、C、D顺序)的化合物,其结构简式为______,
(4)C元素的气态氢化物能还原CuO,生成Cu、C单质及A与D形成的化合物,该反应的化学方程式为______。
8.某学生设计实验,欲选用下列试剂证明NaNO2既有氧化性,又有还原性。
试剂:
酸性高锰酸钾溶液、硝酸、硫酸、碘单质、淀粉-碘化钾试纸。
回答:
欲证明NaNO2的氧化性,所选用的试剂是______,观察到的现象是_____。
欲证明NaNO2的还原性,所选用的试剂是______,观察到的现象是______。
【课后习题】
1.汽车尾气中的CO、NO都是城市空气中浓度较高的严重污染物,有关它们
的叙述不正确的是
A.CO、NO的燃烧产物分别是CO2和NO2
B.NO、NO2的混合气可与水反应生成一些HNO2,但NO、NO2都不是HNO2的酸酐
C.化学上有一种说法:
等电子体结构类似。
CO与NO+(亚硝酰基阳离子)的微粒中最外层电子数之和相等,应具有类似的结构
D.在催化剂作用下,可通过反应:
2CO+2NO→N2+2CO2来达到净化汽车尾气的目的
2.下列物质间发生化学反应:
①H2S+O2,②Na+O2,③Cu+HNO3,④P2O5+H2O,⑤Fe+HCl。
在不同条件下得到不同产物的是()
A.①②③④B.①③⑤C.②③④⑤D.①②③④⑤
3.下列有关工业生产的叙述中,错误的是()
A.制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英
B.氨是制作氮肥、硝酸、铵盐的重要原料
C.将二氧化硫催化氧化成三氧化硫后,在吸收塔内用水吸收制得浓硫酸
D.炼铁的主要原理是在高温下,用还原剂从铁矿石把铁还原出来
4.A、B、C是中学化学常见的三种化合物,它们各由两种元素组成,甲、乙是两种单质,这些化合物和单质之间存在如下的关系:
据此判断:
(1)在A、B、C这三种化合物中,必定含有乙元素的是____(用A、B、C字母填写)。
(2)单质乙必定是____(填“金属”或“非金属”),其理由是____
(3)单质乙的化学式可能是____,则化合物B的化学式是____。
5.在化工生产中,要用到一种无色、可溶于水的晶体:
铝铵矾。
该晶体是一种复盐,其主要成分是十二水合硫酸铝铵。
向该复盐的浓溶液中逐滴加入浓NaOH溶液,将发生一系列变化。
NH4++Al3++H2O→Al(OH)3↓+NH3↑
试回答:
(1)硫酸铝铵在水溶液中的电离方程式为______;
(2)在逐滴加入浓NaOH溶液的过程中,产生的现象有:
①溶液中出现白色沉淀;②有刺激性气味的气体产生;③白色沉淀量逐渐增多;④白色沉淀完全消失;⑤白色沉淀量逐渐减少。
请答出各种现象由先到后出现的顺序(用序号回答)____→____→____→____→____;
(3)写出滴入NaOH溶液的过程中,有关反应的离子方程式:
①____;②______;③____。
专题(八)非金属元素答案
例1Ge:
第Ⅳ主族元素,最高正价+4;最高价氧化物GeO2。
Bi:
第Ⅴ主族元素,最外层5个电子→满足8电子稳定结构应形成共价键数目:
8-5=3→BiCl3→在BGO中铋为+3价→氧化物Bi2O3。
设BGO化学式为mGeO2·nBi2O3
有:
2m=3n m∶n=3∶2m=3 n=2
→BGO化学式为3GeO2·2Bi2O3(或Bi4(GeO4)3)
例2答案:
(1)H3PO4
(2)2种(化合与复分解),5(3)O(O2与O3)、P(红磷与白磷)例3答案:
(1)H2
(2)2F2+2H2O→4HF+O2↑
(3)若D为N2,丙、丁分别是NH3和NO,在一定条件下可以反应(NH3、NO中N元素的化合价分别是-3、+2,0价居其中);若D为C,丙、丁分别是CH4与CO2,化合价分别是-4、+4,0价居其中,故理论上也可发生反应生成碳单质。
课堂练习
1A
2C
3C
4B
5D
6.
(1)(NH4)2S O2 H2O
(2)H2SO4 (3)HNO3
7.
(1)C+H2O(气)→CO+H2
(2)NH4++H2O→NH3·H2O+H+
(3)尿素H4NOOC—COONH4(4)3CuO+2NH3→3Cu+N2+3H2O
8答案:
硫酸、淀粉-碘化钾试纸淀粉-碘化钾试纸变蓝色。
酸性高锰酸钾溶液,高锰酸钾溶液的紫色消失。
课后习题
1A
2A
3C
4.
(1)A、B
(2)非金属;因为A+B→乙+C,且乙为单质,可知乙元素在A、B中分别显正、负价,所以乙是非金属。
(3)S(或N2)H2S(或NH3)
5.
(2)①→③→②→⑤→④;
(3)①Al3++3OH-→Al(OH)3↓②NH4++OH-→NH3↑+H2O
③Al(OH)3+OH-→AlO2-+2H2O
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