专题六 非金属元素.docx

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专题六非金属元素

专题（六）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。

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1．BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸铋的简称，若知：

①在BGO中，锗处于其最高价态。

②在BGO中，铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8个电子稳定结构。

③BGO可看成是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。

请填空：

（1）锗和铋的元素符号分别是____、____。

（2）BGO晶体的化学式是____。

（3）BGO晶体所含铋氧化物的化学式是____。

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）______。

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（六）非金属元素参考答案

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