刘雅萱非金属.docx
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刘雅萱非金属
非金属及其化合物
【知识动脉】
知识框架
1.氯气及其化合物相互转化关系
2.硫及其化合物相互转化关系
3.氮及其化合物相互转化关系
4.硅及其化合物之间的相互转化关系
一、氯及化合物
(一)氯气
1.氯原子结构示意图:
核外电子排布式:
在周期表中位置:
2.氯气性质
(1)物理性质:
(2)化学性质:
(完成下列方程式)
与非金属的反应(在氢气中燃烧)
与金属的反应(Fe、Cu)
与水的反应
与碱的反应(NaOH、Ca(OH)2)
与盐的反应(Na2SO3、FeCl2、NaBr)
3.制备及应用
工业制法:
(电解饱和食盐水)
实验室制法:
(浓盐酸与二氧化锰加热)
【例1】、
(1)现有一瓶饱和氯水倒扣于水槽中,当日光照射到盛有氯水的装置时,可观察到平底烧瓶内有气泡产生,放置一段时间后,溶液颜色变浅,产生上述现象的原因是(请用相关的反应方程式和简要文字说明)。
(2)在氯水中存在多种分子和离子,也可以通过实验的方法加以确定。
下列说法错误的是()
A.加入含有NaOH的酚酞试液,红色褪去,说明有H+离子存在
B.加入有色布条后,有色布条褪色,说明有HClO分子存在
C.氯水呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有C12分子存在
D.加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀,说明有Cl—离子存在
【变式训练1】浓H2SO4和KClO3反应生成具有爆炸性的黄绿色气体ClO2,反应的方程式如下:
KClO3+H2SO4==KHSO4+HClO3,
3HClO3==HClO4+H2O+2ClO2,2ClO2==Cl2+2O2
(1)ClO2也能像Cl2一样在强碱(如NaOH)溶液中发生反应,其化学方程式是____________。
(2)设计一个实验确定ClO2分解产物中O2与Cl2的体积比为2∶1:
_____________________。
例2.海水是巨大的资源宝库,在海水淡化及综合利用方面,天津市位居全国前列。
从海水中提取食盐和溴的过程如下:
(1)请列举海水淡化的两种方法:
、。
(2)将NaCl溶液进行电解,在电解槽中可直接得到的产品有H2、、、或H2、。
(3)步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br,其目的为。
(4)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可达95%,有关反应的离子方程式为,由此反应可知,除环境保护外,在工业生产中应解决的主要问题是
(5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料,Br2的沸点为59℃。
微溶于水,有毒性和强腐蚀性。
他们参观生产过程后,了如下装置简图:
请你参与分析讨论:
①图中仪器B的名称:
。
②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管,其原因是。
③实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,操作中如何控制关键条件:
。
④C中液体产生颜色为。
为除去该产物中仍残留的少量Cl2,可向其中加入NaBr溶液,充分反应后,再进行的分离操作是。
(二)氯的化合物(HCl、HClO)
1.盐酸:
物理性质:
化学性质:
(具备酸的通性)
能使指示剂变色:
与活泼金属反应:
与碱反应:
与盐反应:
2.次氯酸及次氯酸盐(HClO)
电子式:
性质:
弱酸性(用方程式解释):
不稳定性(用方程式解释):
强氧化性(漂白性):
例3.已知在热的碱性溶液中,NaClO发生如下反应:
3NaClO→2NaCl+NaClO3。
在相同条件下NaClO2也能发生类似的反应,其最终产物是()
A.NaCl、NaClOB.NaCl、NaClO3
C.NaClO、NaClO3D.NaClO3、NaClO4
【变式训练2】氯胺(NH2Cl)在中性或酸性条件下是一种有效的强力消毒剂,据此判断,氯胺在水溶液中因水解产生的物质是()
A.HClO和HClB.NH4C1和HClC.NH4Cl和HClOD.NH4Cl和HClO3
二、硫及化合物
(一)硫
1.硫原子结构示意图:
核外电子排布式:
在周期表中位置:
2.硫性质
(1)物理性质:
(2)化学性质:
(完成下列方程式)
与非金属的反应(在氧气、氢气中燃烧)
与金属的反应(Fe、Cu)
与碱的反应(热NaOH、Ca(OH)2)
(二)硫的化合物
1、硫的氧化物(SO2、SO3)
SO2的性质:
(1)物理性质:
(2)化学性质:
与氧气的反应
与水的反应
与H2S的反应
与Cl2和H2O的反应
与氢氧化钠的反应
漂白性(注意与Cl2漂白性的区别)
SO3的性质:
(1)物理性质:
(2)化学性质:
与水的反应
与氢氧化钠的反应
2、硫酸
浓硫酸的性质:
(1)物理性质:
(2)化学性质:
吸水性(实验)
脱水性(实验)
强氧化性(实验)(与C的反应、与Cu的反应)
浓硫酸的制备:
三设备:
三阶段:
三原理:
例4:
不论以何种比例混合,将甲和乙两种混合气体同时通入过量的丙溶液中,一定能产生沉淀的组合是
序号
甲
乙
丙
①
CO2
SO2
石灰水
②
HCl
CO2
石灰水
③
CO2
SO2
Ba(NO3)2
④
NO2
SO2
BaCl2
⑤
CO2
NH3
CaCl2
A.②③④B.②③④⑤
C.①②④D.①②③④
【变式训练3】在①H2S②SO2③CO④Cl2⑤HI⑥CO2六种气体中,属于酸酐的是_______;能使品红溶液褪色的是_______;通入石蕊试液先变红后褪色的是_______,只变红不褪色的是_______;能使碘化钾淀粉试纸变蓝的是_______;能与溴水反应的是_______。
(填序号)
例5.以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下:
(1)将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整
4+11O2
2Fe2O3+8SO2
(2)接触室中发生反应的化学方程式是。
(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母)。
a.为使黄铁矿充分燃烧,需将其粉碎
b.过量空气能提高SO2的转化率
c.使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率
d.沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
(4)每160gSO3气体与H2O化合放出260.6kJ的热量,该反应的热化学方程式是
。
(5)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收,再用浓硫酸处理,得到较高浓度的SO2和铵盐。
①SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用,也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。
SO2吸收Br2的离子方程式是。
②为测定该铵盐中氮元素的质量分数,将不同质量的铵盐分别加入到50.00mL相同浓度的NaOH溶液中,沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解),该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全,测定浓硫酸增加的质量
部分测定结果:
铵盐质量为10.00g和20.00g时,浓硫酸增加的质量相同;铵盐质量为30.00g时,浓硫酸增加的质量为0.68g;铵盐质量为40.00g时,浓硫酸的质量不变。
计算:
该铵盐中氮元素的质量分数是%;若铵盐质量为l5.00g,浓硫酸增加的质量为。
(计算结果保留两位小数)
三、氮及其化合物
(一)氮气高考资源网
1.氮气物理性质:
氮气的电子式:
________,两个氮原子间通过_______个共用电子对形成共价键,并且破坏这种共价键,需要_________,因此氮气化学性质不活泼很难和其他物质发生化学反应。
2.氮气的化学性质(完成下列方程式)
和H2反应
和O2反应
和Mg反应
[思考题]:
Mg在空气燃烧,主要固体产物有?
②相同质量的镁,分别在纯氧中、空气中、纯氮气中燃烧,得到的固体产物质量分别为W1、W2、W3,这三者的大小关系为?
3、氮的固定
将游离态的N2转变为化合态氮的方法,统称为氮的固定
氮的固定有三种途径:
(1)生物固氮:
(2)自然固氮:
(3)人工固氮:
(二)、氮的化合物
1、氨及铵盐
(1)氨气:
分子结构:
电子式结构式分子极性
物理性质:
化学性质:
与水反应
与酸作用生成铵盐(硫酸、硝酸、盐酸的反应方程式):
与盐溶液NH3+H2O+Fe3+——
NH3+H2O+Al3+——
Ag++NH3+H2O——
NH3+H2O+CO2+NaCl——
与非金属的反应(O2、Cl2)
实验室制NH3
1.实验原理(实验室制法):
(溶液还是固体?
)
2.实验装置:
,与制取完全相同。
3.收集:
NH3应使用法,要得到干燥的NH3可选用___做干燥剂。
4.检验:
小结:
①氨水中存在哪些微粒:
②什么能在浓氨水中加入NaOH固体可制取NH3?
③氨水成分与液氨是否相同?
给氨水加热,[
]、电离度如何变化?
若煮沸呢
例6.试回答制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)
图1图2
⑴收集氨气应使用法,要得到干燥的氨气可选用做干燥剂。
⑵用图1装置进行喷泉实验,上部烧瓶已装满干燥氨气,引发水上喷的操作是。
该实验的原理是。
⑶如果只提供如图2的装置,请说明引发喷泉的方法。
【变式训练5】下列气体与对应的液体不能进行喷泉实验的是()
A.NH3和水B.HCl和水C.Cl2和水D.CO2和NaOH溶液
【变式训练6】有关氨的说法不正确的是()
A.NH3是4核10电子极性分子,三角锥型,具有还原性
B.NH3极易溶于水,可做喷泉实验,氨气易液化,液氨可用作制冷剂
C.氨气是非电解质,氨水是电解质
D.蘸有浓盐酸玻璃棒遇氨气可产生白烟
例7.已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用示意图中的装置可以实现该反应。
回答下列问题:
(1)A中加入的物质是,
发生反应的化学方程式是。
(2)B中加入的物质是,其作用是。
(3)实验时在C中观察到得现象是,发生反应的化学方程式是。
(4)实验时在D中观察到得现象是,D中收集到的物质是,检验该物质的方法和现象是。
【变式训练7】用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火。
其原因是
①幕布的着火点升高②幕布的质量增加
③氯化铵分解吸收热量,降低了温度④氯化铵分解产生的气体隔绝了空气
A.①②B.③④C.③④D.②④
(2)铵盐高考资源网
物理性质:
[思考]:
写出电子式:
NH4Cl(NH4)2S
化学性质:
(完成下列方程式)
水解:
请写出NH4+在D2O中水解的离子方程式
与碱反应:
铵盐与碱反应离子反应
△
不稳定性:
热稳定性差,受热易分解:
△
NH4Cl——
NH4HCO3——
铵根检验:
例8.用加热方法可分离的一组物质是()
A.氯化铵和消石灰B.碳铵和过氧化钠C.碘和食盐D.硝酸铵和硫酸钠
【变式训练8】对于某些离子的检验及结论一定正确的是()
A.加入盐酸产生无色气体,将气体通入石灰水中,溶液变浑浊,一定有
B.加入氯化钡溶液有白色沉淀产生,再加盐酸,沉淀不消失,一定有
C.加入氢氧化钠并加热,产生气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝,一定有
D.加入碳酸钠溶液产生白色沉淀,再加盐酸白色沉淀消失,一定有Ba2+
3.氮的氧化物及其性质
氮的氧化物的种类、、、、、
其中HNO3的酸酐是、HNO2的酸酐是
NO、NO2的性质、制法
物理性质
NO通常为、的气体,,微溶于水。
NO2、气味气体。
化学性质
NO和氧气的反应:
NO2和水反应:
NO2和N2O4的相互转化:
NO2和NaOH溶液反应:
NO2具有较强的氧化性,能______SO2;能使湿润的淀粉KI试纸______。
NO、NO2的制取
实验室制取NO的方程式为;用______法收集。
实验室制取NO2的方程式为;用______法收集。
氮的氧化物溶于水的计算
计算依据(用方程式表示)
例9.
(1)标况下,盛有NO2和N2以1:
1混合气体的试管倒扣在水中,充分反应后余气体积占原体积的多少。
(2)将10mLNO和NO2混合气体缓慢通入倒立于水槽中的盛满水的试管中,充分反应后,有5mL剩余气体,求原混合气体NO和NO2的体积比。
【变式训练9】
(1)一定条件下,16mlNO和O2混合充满试管倒扣水中余气为2ml求NO占原气体的多少
(2)将12mlNO2和O2的混合气体通入足量的水中,充分反应后余气2ml(气体均在相同状态下测定)求原各气体的体积
4.硝酸的性质
(一)物理性质:
(二)化学性质:
●不稳定性:
在常温下见光或受热就会分解,硝酸越浓就越,反应方程式:
[思考]久置的试剂颜色变化的较多。
.如:
Na2O2、、Fe2+化合物、AgX、AgNO3等。
为什么?
下列呈现黄色的原因是
①久置的硝酸常呈黄色,如何去掉浓硝酸的黄色?
②碘化钾溶液和氢碘酸溶液久置均变黄
③工业盐酸呈现黄色
④纸张变黄
⑤硝酸沾在皮肤上,皮肤变黄
●强酸性(具有酸的通性)
思考、如何只用蓝色石蕊试纸鉴别三瓶失去标签的液体:
浓HCl、浓H2SO4、浓HNO3?
①浓硝酸:
现象:
原因
②浓硫酸:
现象:
原因
③浓盐酸:
现象:
原因
[讨论]只用铜丝鉴别三瓶失去标签的液体:
浓HCl、浓H2SO4、浓HNO3。
●强氧化性(完成下列反应方程式)
Cu+HNO3(浓)
Cu+HNO3(稀)
Mg+HNO3(极稀)—Mg(NO3)2+N2O+H2O(配平,且标明电子转移方向和数目)
Mg+HNO3(极稀)—Mg(NO3)2+NH4NO3+H2O(配平,且标明电子转移方向和数目)
Fe+HNO3(稀,过量)
Fe(过量)+HNO3(稀)
C+HNO3(浓)
FeO+HNO3(稀)
Na2SO3+HNO3(稀)
SO2+HNO3(稀)
●与有机物的反应(完成下列反应方程式)
与甲苯硝化反应
与丙三醇酯化反应
遇某些蛋白质显色反应
思考:
现有稀HCl、稀H2SO4、稀HNO3、浓硝酸,请问如何除去附在试管壁上的银?
那么用浓硝酸好?
还是稀硝酸好?
(从污染和消耗酸的量来考虑)
(三)、硝酸的用途
是一种重要的化工原料:
制炸药、染料、塑料、硝酸盐等。
【规律总结】高考资源网
①除Pt、Au等少数金属外,其余金属几乎都能与硝酸反应。
②常温下,浓硝酸对铁、铝等金属有钝化作用。
故用运输浓硝酸。
③硝酸与金属反应时,硝酸的还原产物与硝酸的浓度和金属的还原性有关,一般来说,浓硝酸还原为,稀硝酸还原为。
④硝酸与非金属反应时,非金属单质被氧化为相应的。
⑤王水:
混合后所得溶液,可以溶解所有金属包括Pt、Au
四、无机非金属材料----硅
(一)硅
1.存在:
自然界中仅有态存在,地壳里硅的含量居第位。
2.晶体结构:
晶体硅与金刚石结构相似:
属于晶体,该晶体中每个硅原子以键与个硅原子相连构成一个小正四面体,以此为单元向空间无限延伸构成空间网状结构。
由于,晶体硅的熔沸点或硬度均低于或小于金刚石。
3.物理性质:
【例10】下列物质:
①H3O+②晶体硅③金刚石④CH4⑤NH4+⑥CHCl3⑦NH3,其中晶
体或分子的空间结构均不属于正四面体的是()
A.①③⑤B.②④⑥C.①⑥⑦D.①⑤⑦
4.化学性质:
(完成下列方程式)
常温下(F2、HF和强碱)
加热或高温下(O2、Cl2反应)
5.工业制备:
思考与交流:
硅和铝有哪些相同点、不同点?
(二)二氧化硅
1.二氧化硅的晶体结构
在SiO2晶体中一个Si原子跟四个O原子形成个共价键,即每1个Si原子周围结合个O原子,同时每个O原子跟个Si原子相结合。
二氧化硅晶体中Si原子与O原子以的比率组成立体网状结构的原子晶体。
晶体中1个Si原子与周围的4个O原子形成结构
2.物理性质:
3.化学性质:
a.弱氧化性:
b.具有酸性氧化物的通性:
c.与酸反应:
SiO2+HF---
4.用途:
_______________________________________________
例11.下列说法正确的是()
A.二氧化硅溶于水显酸性,所以二氧化硅属于酸性氧化物
B.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸
C.二氧化碳通入水玻璃可能得到原硅酸
D.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强
(三)硅酸、原硅酸
1.硅酸(H2SiO3)、原硅酸(H4SiO4)的性质:
2.硅酸(H2SiO3)的制备:
高考资源网
(四)硅酸盐
1.硅酸钠水溶液叫水玻璃。
在空气中会变质,反应式为:
。
2.硅酸盐氧化物表示法:
金属氧化物·SiO2·H2O
硅酸钠(Na2SiO3)可表示为:
;正长石(KAlSi3O8)可表示为:
。
高岭石[Al2(Si2O5)(OH)4]可表示为:
;
3.硅酸盐的用途:
例12.不能用磨口玻璃瓶贮存的一组物质是()
A.溴水氯水碘水B.氢溴酸盐酸氢硫酸
C.浓硫酸浓硝酸浓盐酸D.NaOH溶液Na2CO3溶液水玻璃
【高考真题】
.下列所列各组物质中,物质之间通过一步反应就能实现如图所示转化的是
a
b
c
A
Al
AlCl3
Al(OH)3
B
HNO3
NO
NO2
C
Si
SiO2
H2SiO3
D
CH2=CH2
CH3CH2OH
CH3CHO
2.物质的量之比为2︰5的锌与稀硝酸反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是
A.1︰4B.1︰5C.2︰3D.2︰5
3.单晶硅是信息产业中重要的基础材料。
通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450~500℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。
以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
相关信息如下:
①四氯化硅遇水极易水解;
②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;
③有关物质的物理常数见下表:
物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
—
315
—
熔点/℃
-70.0
-107.2
—
—
—
升华温度/℃
—
—
180
300
162
请回答下列问题:
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式。
(2)装置A中g管的作用是;装置C中的试剂是;
装置E中的h瓶需要冷却的理由是。
(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是(填写元素符号)。
(4)为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,使铁元素还原成Fe2+,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的离子方程式是:
5Fe2++MnO4-+8H+
5Fe3++Mn2++4H2O
①滴定前是否要滴加指示剂?
(填“是”或“否”),请说明理由。
②某同学称取5.000g残留物后,经预处理后在容量瓶中配制成100mL溶液,移取25.00mL试样溶液,用1.000×10-2mol/LKMnO4标准溶液滴定。
达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00mL,则残留物中铁元素的质量分数是
【课后练习】
1.下图是年世界环境日主题宣传画《啊!
地球出汗了》,这幅宣传画所揭示的全球主要环境问题是
A.酸雨B.臭氧层空洞C.温室效应D.光化学烟雾
2.为了探索月球上是否存在生命的痕迹,首先要分析月球岩中是否包藏有碳氢化合物。
科学家用氘盐酸即DCl的D2O溶液处理岩石样品,收集放出的气体加以分析,结果只发现有一些气态碳氘化合物。
试推断该碳氘化合物是
A.岩石中的碳酸盐与氘盐酸反应的产物
B.岩石中的碳酸氢盐与氘盐酸反应的产物
C.岩石中的碳化物与氘盐酸反应的产物高考资源网
D.岩石中的碳氢化合物与氘盐酸反应的产物
3.下面对氯气的叙述正确的是
A.氯气可使湿的红布条褪色,所以氯气具有漂白性
B.氯气没有漂白性,但通入品红溶液中,品红褪色
C.过量的铁在氯气中燃烧可生成氯化亚铁
D.闻其气味时要小心,将集气瓶放在鼻孔下直接闻
4.烧瓶中放入铜片和稀硝酸,用酒精灯加热来制取较纯净的一氧化氮,反应开始后发现烧瓶中充满棕红色气体,这时的操作应是
A.立即接上收集容器,用向上排空气法收集
B.待烧瓶中红棕色消失后,用向上排空气法收集
C.立即用排水法收集
D.待烧瓶中红棕色气体消失后,用排水法收集
5.下列说法中不正确的是
A.普通玻璃呈淡绿色是由于含Fe2+
B.坩埚、蒸发皿都属于陶瓷制品
C.唐“三彩”是一种玻璃制品
D.高温下硅酸钙比碳酸钙稳定
6.含FeS2A%的黄铁矿W吨,在用接触法硫酸的过程中,损失硫C%,可制得浓度为B%的硫酸为
A.
吨B.
吨
C.
吨D.
吨
7.下列对溴化钠的描述中,正确的是
A.是一种可溶于水的晶体,熔点较高
B.跟AgNO3溶液反应将生成白色沉淀
C.跟浓硫酸反应是制取溴化氢气体的常用方法
D.其工业制法之一是将金属钠跟单质溴反应
8.下列各组物质中,每一种物质都能使溴水褪色的是
A.AgNO3溶液、CCl4、碘水
B.Na2SO3溶液、FeCl3溶液、H2S溶液
C.FeCl2溶液、KOH溶液、镁粉
D.NaOH溶液、CO气体、氯水
9.O2-由于离子半径较小,且带2个负电荷,在水中会强烈地吸引并结合水中的H+而生成OH-,下列反应中不包含此步变化的是
A.Na2O+H2O=2NaOH
B.2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
C.12Fe2++3O2+6H2O=8Fe3++4Fe(OH)3↓
D.Ag2O+4NH3·H2O=2[Ag(NH3)2]++2OH-+3H2O
10.向NaBr、NaI、Na2SO3混合液中,通入一定量氯气后,将溶液蒸干并充分灼烧,得到固体剩余物质的组成可能是
A.NaClNa2SO4B.NaClNaBrNa2SO4
C.NaClNa2SO4I2D.NaClNaINa2SO4
11.次氯酸盐最大的用途是漂白和消毒。
这类漂白剂氧化能力是以“有效氯”的含量来标志。
“有效氯”的含量定义为:
从HI中氧化出相同量的I2所需Cl2的质量与指定化合物的质量之比,常以百分数表示。
请问纯LiClO的“有效氯”为
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