常见单质及其化合物PPT课件

第四章 常见单质及其化合物,迄今为止，人类共发现118种元素，其中94种是存在于地球上。元素在自然界中以单质或化合物形式存在，构成了变化万千的物质世界，为人类社会提供了生存、发展和进步的物质基础。 大气、陆地、海洋、河流是人类生存的环境，人类的生活离不开形形色色的各种物质。从早期的制陶术到现在的瓷器和玻璃，从青铜的器皿和武器到不锈钢和铝合金的工具，从汉白玉、大理石到现代的各种建筑材料，人类对物质性质的认识在不断发展，对元素单质及其化合物的了解和应用也在不断深入，并在各行各业中的运用也越来越广泛。,第四章 常见单质及其化合物,第一节 常见非金属单质,第二节 常见非金属化合物,第三节 常见金属单质,第四节 常见金属的化合物,第五节 常见阴阳离子的检验,第一节 常见非金属单质,石灰硫磺合剂是由生石灰、硫加水熬制而成的，三者最佳的比例是1：2：10，是一种用于农业上的杀菌剂。石硫合剂具有取材方便、价格低廉、效果好、对多种病菌具有抑杀作用等优点，被广大果农所普遍使用。 硫磺是能在自然界中游离存在的非金属单质，大量存在于火山口边缘。中医认为硫磺“酸、热、有毒”，是中医药石的一种，中药制剂硫磺软膏有治疗皮肤病的功效。 空气中的氮气和人工制取的氯气与硫磺一样，同属于非金属化合物，具有氧化性。那么这些非金属单质的性质有什么异同？在生产生活中的有什么样的用途？,你知道吗？,第一节 常见非金属单质,教学目标,1.了解非金属单质的原子结构特征和化合价的变化规律。 2.理解典型的非金属单质氯、硫、氮的特性及主要化学性质。 3.理解漂白粉的主要性质和用途。,第一节 常见非金属单质,在元素周期表中，从硼到砹和从铝到钋之间划一条斜线，位于斜线右上方的元素是非金属元素，位于斜线左下方的元素是金属元素（氢除外）。,第一节 常见非金属单质,第二、三周期的非金属元素从左到右最外层电子依次增加，由于其原子半径依次减小，所以得电子形成阴离子的能力依次增强。A族从上到下，原子最外层电子数不变，但随原子半径增加，其得电子能力依次减弱。非金属元素最高正价等于其族号，最低负价等于其族的序号减8。 本节重点介绍氯、硫、氮三种非金属单质的性质。,第一节 常见非金属单质,一、氯,（一）氯的存在和物理性质,氯是人体必需的常量元素之一，是维持体液和电解质平衡所必需的。自然界中常以氯化物的形式存在于海水、井盐水、盐湖水和岩盐矿中，最普通形式是NaCl。氯在人体含量平均为1.17g/kg，总量约为82100g，占体重的0.15%，广泛分布于全身，其中氯化钾主要存在于细胞内液，而氯化钠主要在细胞外液中。,第一节 常见非金属单质,一、氯,（一）氯的存在和物理性质,氯的单质是氯气（Cl2），是两个氯原子构成的双原子分子。 氯气能溶于水，常温下1体积水能溶解2体积的氯气。氯气比空气重1.5倍，易液化，常压下冷却至-34.6会变为黄绿色油状液体，工业上称为“液氯”，通常贮于钢瓶中。,第一节 常见非金属单质,一、氯,（一）氯的存在和物理性质,常温下，氯气是有强烈刺激性气味的黄绿色气体。氯气有毒，人吸入少量氯气会使鼻和喉头黏膜受到强烈的刺激，引起胸部疼痛和咳嗽，吸入大量会中毒致死。若发生氯气中毒，应立即离开现场，到室外呼吸新鲜空气。,第一节 常见非金属单质,一、氯,（二）氯气的化学性质,与金属反应,实验4-1,取黄豆粒大的一块钠，擦去表面的煤油，放在铺上石棉或细砂的燃烧匙里加热，等钠刚开始燃烧，就立刻连匙带钠伸入氯气的集气瓶里，观察发生的现象。,第一节 常见非金属单质,一、氯,（二）氯气的化学性质,与金属反应,氯气的化学性质很活泼，能和多种单质及化合物发生反应。 钠在氯气中剧烈燃烧，生成白色的氯化钠晶体。反应方程式如下：,第一节 常见非金属单质,一、氯,（二）氯气的化学性质,与金属反应,氯气不但能跟钠等活泼金属反应，而且还能跟铜等不活泼金属反应。,第一节 常见非金属单质,一、氯,（二）氯气的化学性质,与非金属反应,除碳、氮、氧外，氯气能和多数非金属反应。 氢气在氯气中燃烧，发出苍白色的火焰，同时产生大量的热，燃烧后生成的产物是氯化氢气体。反应方程式如下：,第一节 常见非金属单质,一、氯,（二）氯气的化学性质,与非金属反应,氯化氢气体在空气里易跟水蒸气结合呈现雾状。氯化氢溶解于水里即得盐酸。 氯气还能与和红磷反应三氯化磷和五氯化磷的混合物。三氯化磷是无色液体，是重要的化工原料，可用来制造敌敌畏、敌百虫等多种含磷农药。,第一节 常见非金属单质,一、氯,（二）氯气的化学性质,与水反应,氯气的水溶液叫做氯水，溶解的氯气能够跟水缓慢地反应，生成盐酸和次氯酸。,Cl2H2O = HClHClO,次氯酸,第一节 常见非金属单质,一、氯,（二）氯气的化学性质,与水反应,次氯酸不稳定，在加热或光照射时，易分解放出氧气。,2HClO = 2HClO2,第一节 常见非金属单质,一、氯,（二）氯气的化学性质,与水反应,取干燥和湿润的有色布条各一条，放在如图4-4的装置里，通入氯气后，观察发生的现象。,实验4-2,第一节 常见非金属单质,一、氯,（二）氯气的化学性质,与水反应,可以看到湿润的布条褪了色，干燥的布条却没有褪色。可见起漂白作用的是次氯酸。,第一节 常见非金属单质,一、氯,（二）氯气的化学性质,与碱反应,氯气与碱反应生成盐酸盐和次氯酸盐，工业生产上利用此原理，将氯气和消石灰（Ca(OH)2）作用制成漂白粉。漂白粉是次氯酸钙和氯化钙的混合物，有效成分是次氯酸钙。漂白粉是有刺激性气味的白色粉末，遇水或酸生成次氯酸，因而具有杀菌、漂白作用。漂白粉应放置在干燥密闭容器中，于低温处保存。 市面上销售的84消毒液，是以次氯酸钠为主要有效成分的消毒液，广泛用于宾馆、医院、食品加工行业、家庭等的卫生消毒。84消毒液有一定的刺激性与腐蚀性，必须稀释以后才能使用，消毒液必须密闭保存，避免有效成分的挥发。,第一节 常见非金属单质,一、氯,氯气是一种重要的化工原料，用于制造氯乙烯、氯仿、合成橡胶、合成塑料；也用于制造盐酸、漂白剂、杀菌剂；还用于制造农业生产所需要的除草剂，如乐果、敌百虫等农药。氯气还用于自来水消毒杀菌。,第一节 常见非金属单质,一、氯,（三）卤族元素,卤族元素位于元素周期表的第A族，包括氟、氯、溴、碘、砹五种元素，化学性质活泼，易和许多金属元素化合而成典型的盐类，简称卤素（即成盐元素）。 卤族元素最外层电子数都是7，但电子层数不同，原子半径随电子层数的增多而增大，单质存在状态由气态到液态再到固态；颜色由淡黄到紫黑色逐渐加深；熔、沸点由低到高；毒性由强到弱；溶解度由易溶到难溶；获得电子的能力：氟氯溴碘；非金属性逐渐减弱。,第一节 常见非金属单质,一、氯,（三）卤族元素,将少量新制的饱和氯水分别注入盛有溴化钠溶液和碘化钾溶液的2支试管里，用力振荡后，再注入少量无色汽油，振荡。观察油层和溶液颜色的变化。把少量的溴水注入另一支盛有碘化钾溶液的试管里，用力振荡，再注入少量无色汽油，振荡。观察溶液颜色的变化。,实验4-3,第一节 常见非金属单质,一、氯,（三）卤族元素,将氯水滴入到可溶性溴化钠（NaBr）和碘化钾（KI）溶液中，能将溴和碘置换出来。2NaBrCl2 = 2NaClBr22KICl2 = 2KClI2 同理，溴能从碘化钾（KI）的水溶液中将碘置换出来。,第一节 常见非金属单质,一、氯,（三）卤族元素,想一想：氟、氯、溴、碘在性质上有哪些相似之处和不同点？其活泼性顺序如何？试从它们的原子结构进行理解。,第一节 常见非金属单质,二、硫,（一）硫的存在和物理性质,硫（S）是一种重要的非金属元素，以游离态和化合态两种形式广泛存在于自然界中。游离态的硫主要存在于火山喷出口附近或地壳的岩层里及温泉中；化合态硫主要以金属硫化物和硫酸盐的形式存在，如硫铁矿（FeS2）、方铅矿（PbS）、黄铜矿（CuSFeS）、石膏（CaSO42H2O）、芒硝（Na2SO410H2O）等。煤和石油里也含有硫。硫是某些蛋白质的组成元素，是生物体需要的营养元素。,第一节 常见非金属单质,二、硫,（一）硫的存在和物理性质,早在公元前六世纪，我国古代炼丹术和医学上就用到硫。单质硫俗称“硫磺”，是我国古代四大发明之一黑火药的重要组成成分。 单质硫是淡黄色的晶体，质脆，密度约为水的2倍。它不溶于水，微溶于乙醇，易溶于二硫化碳（CS2）中。硫蒸气急剧冷却会凝聚成粉末，这种现象称为硫华。,第一节 常见非金属单质,二、硫,（二）硫的重要化学性质,硫的化学性质较活泼，易和金属、非金属反应。如将硫粉和铁粉混合加热，生成黑色的硫化亚铁。,FeS = FeS,硫化亚铁,第一节 常见非金属单质,二、硫,（二）硫的重要化学性质,将硫粉加热成蒸气后，插入灼热的铜丝，生成黑色的硫化亚铜。,硫化亚铜,2CuS = Cu2S,点燃,第一节 常见非金属单质,二、硫,（二）硫的重要化学性质,硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，同时放出热量。,S(固)O2(气)= SO2(气),第一节 常见非金属单质,二、硫,硫的用途很广，不仅用于制造硫酸、硫酸盐、硫化物，也用于火药、火柴、焰火的制造。工业上用硫做橡胶的交联剂，增加橡胶的结构稳定性。医疗上用硫配制硫磺软膏治疗皮肤病。 农业生产中硫是一种杀虫剂、杀菌剂。石硫合剂是一种棕红色液体，杀菌能力强，容易渗透入病菌细胞内，使病菌中毒，发挥杀菌效能。同时石硫合剂能侵蚀昆虫表皮的蜡质层，对介壳虫和一些卵有良好的防治效果。石硫合剂不能和硫酸铜、波尔多液混合使用。贮存石硫合剂时，应注意密封或在其表面加一层机油以隔绝空气，避免因氧化而降低药效。,第一节 常见非金属单质,二、硫,实践活动：火山喷发和温泉都是源于地壳内的地热活动。查阅资料，在火山喷发和温泉中硫的存在形式都有哪些？温泉中的硫对人体有什么益处？,第一节 常见非金属单质,三、氮,（一）氮的存在和物理性质,氮占地壳总量的0.03%，在自然界中氮以游离态和化合态两种形式存在。游离态氮存在于大气中，约占空气总体积的78%，是构成空气的主体成分。化合态氮存在于无机物（如铵盐、硝酸盐）和有机物中。氮是组成蛋白质和核酸的重要元素，是动植物体不可缺少的营养元素。,第一节 常见非金属单质,三、氮,（一）氮的存在和物理性质,氮气（N2）是一种无色、无臭、无味的气体，比空气稍轻，密度是1.25 g/L。氮气不助燃，也不能供呼吸，微溶于水，在通常状况下，1体积水大约可溶解0.02体积的氮气。氮气在压强为101.325 kPa ，温度为195.8 时，变成无颜色的液体，209.86 变成雪状固体。 工业上所用的氮气，通常从液态空气中分离制得。,第一节 常见非金属单质,三、氮,（二）氮气的化学性质,氮气是双原子分子，氮分子中2个氮原子以共价键相互结合，因此，在通常状况下氮气的分子结构很稳定，化学性质不活泼，既不可燃、不助燃，因而也很难跟其它物质发生化学反应。,第一节 常见非金属单质,三、氮,（二）氮气的化学性质,想一想：氯在自然界中没有单质存在，氧和氮是空气的主要成分，硫在自然界中有单质存在，这种现象与四种元素的化学活泼性以及分子组成方式有什么关系？,高温、高压 催化剂,第一节 常见非金属单质,三、氮,（二）氮气的化学性质,在高温、高压和催化剂作用下，氮气和氢气可直接化合生成氨。工业上就是用这个反应来合成氨的。,N23H2 = 2NH392.38 KJ,第一节 常见非金属单质,三、氮,（二）氮气的化学性质,在放电条件下，氮气还能和氧气直接化合，生成无色的一氧化氮。,N2O2 = 2NO,放电,第一节 常见非金属单质,三、氮,（二）氮气的化学性质,大量的氮气用来生成氨、硝酸和氮肥；氮气或氮气和氩气的混合气体还用来填充白炽灯泡，使灯泡经久耐用；粮食、水果若处于低氧高氮的环境中，能使害虫缺氧窒息而死，同时能使植物种子处于休眠状态，代谢缓慢，可以利用氮气来保存粮食、水果等农副产品。液态氮也是一种低温制冷剂。,第一节 常见非金属单质,本节小结,氯最外层含有7个电子，易得到1个电子而显强的非金属性。卤素单质的理化性质随着它们电子层数的增加而呈现规律性变化。 单质硫化学性质较活泼，在一定条件下能与金属、非金属等发生反应。 氮是构成生物体的重要元素。氮结构稳定，一般情况下性质不活泼，在高温高压催化剂条件下，可与氢气反应生成氨；与氧在放电条件下可反应生成一氧化氮。,第二节 常见非金属化合物,盐酸、硫酸、硝酸通常被称为“三大强酸”。盐酸是氯化氢的水溶液，是重要的无机化工原料，广泛用于染料、医药、食品、印染、皮革、冶金等行业；硫酸是生产许多农药和化肥的重要原料，硫酸铜、硫酸锌可作植物的杀菌剂，硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠剂，硫酸铵又称肥田粉，用磷灰石和浓硫酸制备的过磷酸钙是重要的磷肥，在农业生产中均有重要的作用；硝酸除被用来制取硝酸铵、硝酸钾等一系列硝酸盐类氮肥外，也可用来制取硝酸酯类或含硝基的炸药，如三硝基甲苯（TNT）、硝化甘油等。 “三大强酸”在人类生产生活中起到了重要的作用，而其大量的制备和使用，也使氯、硫、氮三种元素的气态氢化物和氧化物成为大气污染的主要来源。了解这些非金属化合物的性质和作用，对解决生产生活中的问题有重要意义。,你知道吗？,第二节 常见非金属化合物,教学目标,1.了解硫化氢的性质；理解氯化氢和氨气的主要化学性质和用途； 2.了解二氧化硫和三氧化硫、一氧化氮和二氧化氮的性质。 3.掌握硫酸和硝酸的重要性质及用途。 4.理解铵盐的主要性质和用途。,第二节 常见非金属化合物,一、非金属气态氢化物,（一）氯化氢,氯化氢是一种无色、有刺激性气味的气体，比空气重约0.2倍，在空气中易与水蒸气结合形成酸雾。工业上利用氢气和氯气直接合成氯化氢。 氯化氢极易溶于水，在0 ，101.325 kPa时，1体积水能溶解500体积的氯化氢，同时放出大量的热。氯化氢的水溶液称为氢氯酸，俗称盐酸。 纯净的盐酸是无色液体，有氯化氢的刺激性气味。工业用的粗盐酸常因含有铁盐等杂质而显黄色。市售浓盐酸约含37 %的氯化氢，密度1.19 g/cm3，又叫做发烟盐酸。,第二节 常见非金属化合物,一、非金属气态氢化物,（一）氯化氢,盐酸是一种强酸，具有酸的通性。能使指示剂变色，能与活泼金属、碱性氧化物、碱类和盐类反应生成盐酸盐。 盐酸是重要的化工原料。工业上用盐酸制取很多化学试剂；用盐酸制造葡萄糖、味精、染料、药物；用盐酸除去金属表面上的铁锈。人体胃液里含有少量的盐酸（称胃酸），能促进消化，因此医药上用极稀的盐酸溶液治疗胃酸缺乏和消化不良。,第二节 常见非金属化合物,一、非金属气态氢化物,（一）氯化氢,想一想：你能通过盐酸与其他物质的反应来举例说明酸的通性吗？,第二节 常见非金属化合物,一、非金属气态氢化物,（二）硫化氢,硫化氢是一种无色、有臭鸡蛋气味的气体，密度比空气略大，有毒，是一种大气污染物。吸入大量硫化氢会造成昏迷或死亡。农业上，若稻田里通风不好，会产生硫化氢，导致稻苗烂根。动植物体腐败时，也会产生硫化氢气体。 硫化氢能溶于水，在常温常压下，1体积水能溶解2.6体积的H2S。它的水溶液叫做氢硫酸，显弱酸性。,点燃,第二节 常见非金属化合物,一、非金属气态氢化物,（二）硫化氢,硫化氢是一种可燃性气体。在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰。空气充足时生成二氧化硫和水；空气不足时，生成硫单质和水。,点燃,2H2S3O2（充足）= 2SO2 2H2O,2H2SO2（不充足）= 2S2H2O,第二节 常见非金属化合物,一、非金属气态氢化物,（三）氨气,氨是氮肥工业的基础，是制造硝酸、纯碱、铵盐等的重要原料，也是纤维、塑料和尿素等有机合成工业常用的原料。 氨是一种无色、有强烈刺激性气味的气体。密度0.771 g/L，比空气轻，易液化，在常压下冷却到-33.35，会凝结成无色液体，成为液氨。液氨如果气化要吸收大量的热，能使它周围物质的温度急剧降低。因此，液态氨可用作致冷剂。,第二节 常见非金属化合物,一、非金属气态氢化物,（三）氨气,将充满氨气的干燥瓶按图连接好，用带玻璃管和滴管（滴管先吸水）的塞子塞紧瓶口，立即倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯（水里预先加入少量酚酞溶液）中，挤压滴管胶头，使少量水进入烧瓶，烧杯的水立即由玻管喷入烧瓶形成红色的喷泉。,实验4-4,第二节 常见非金属化合物,一、非金属气态氢化物,（三）氨气,氨易溶于水，常压下，1体积水能溶解700体积的氨，氨的水溶液称氨水，具有弱碱性，易挥发。 氨水中既有游离的NH3分子，也有大量的NH3H2O分子，同时还有NH4和OH。,NH3H2O NH3H2O NH4OH,第二节 常见非金属化合物,一、非金属气态氢化物,（三）氨气,实验室常采用铵盐和碱加热的方法制取氨。 氨能与酸反应生成铵盐，主要用作肥料。硝酸铵还可用来制造炸药，氯化铵可用于印染和制造干电池的原料。,第二节 常见非金属化合物,一、非金属气态氢化物,（三）氨气,取一根玻璃棒在浓氨水中蘸一下，另拿一根玻璃棒在浓盐酸里蘸一下，两根玻璃棒接近，产生浓厚的白烟。,实验4-5,第二节 常见非金属化合物,一、非金属气态氢化物,（三）氨气,铵盐易溶于水，是农业上的速效氮肥，可直接被农作物吸收。铵盐不稳定，受热容易分解，放出氨。,NH4HCO3 = NH3CO2H2O,NH4Cl = NH3HCl,(NH4)2SO4 = 2NH3H2SO4,第二节 常见非金属化合物,一、非金属气态氢化物,（三）氨气,氨水是碱性液体氮肥，适应于酸性土壤。施用氨水时，加水稀释至0.5%以下，并深施盖土，减少损失。为了防止氨挥发，保存氨水时应密封，放在背风阴凉处。,第二节 常见非金属化合物,一、非金属气态氢化物,（三）氨气,想一想: 氨气、液氨、氨水有何不同？,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（一）二氧化硫和三氧化硫,二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体。熔点70 ，沸点10 ，易溶于水。20 时，1体积水能溶解40体积的二氧化硫。二氧化硫比空气重2.26倍，工业上规定，空气中二氧化硫含量不得超过0.02 mg/L，是大气中危害较大的污染物质（主要来自燃烧含硫较高的煤炭以及生产硫酸时产生），二氧化硫对人体有毒害。室内二氧化硫浓度偏高，被人体吸入后，刺激鼻、喉粘膜，引起咳嗽、流涕、流泪、支气管炎和呼吸道疾病。二氧化硫在空气中含量过多，易形成酸雨，对农作物形成危害、造成减产，甚至使作物完全枯死、颗粒无收。,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（一）二氧化硫和三氧化硫,二氧化硫既有氧化性，也有还原性。在450500 用五氧化二钒作催化剂，二氧化硫被氧气氧化为三氧化硫。,催化剂450500 ,2SO2O2 = 2SO3,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（一）二氧化硫和三氧化硫,二氧化硫是酸性氧化物，它跟水化合生成亚硫酸，与碱反应生成亚硫酸盐。,SO2H2O = H2SO3 亚硫酸SO22NaOH = Na2SO3H2O 亚硫酸钠,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（一）二氧化硫和三氧化硫,二氧化硫的主要用途是制造硫酸，也作消毒杀菌之用。由于二氧化硫具有漂白性，常用它漂白有机色质（如纸浆、麦草等）。用麦草编织的草帽经二氧化硫漂白后即可变白色，但经日晒雨淋后，就会慢慢转变成黄色。这是由于二氧化硫与某些色素化合生成不稳定的无色化合物，时间久了，无色化合物又分解，故漂白不持久。,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（一）二氧化硫和三氧化硫,三氧化硫又叫硫酐。是一种无色易挥发的晶体，溶点16.8，沸点44.8 ，易形成酸雾。三氧化硫遇水立即起剧烈反应生成硫酸，同时放出大量的热。 SO3H2O = H2SO4Q,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（一）二氧化硫和三氧化硫,三氧化硫是一种酸性氧化物，它能与碱性氧化物或碱起反应生成硫酸盐。 此外，三氧化硫具有氧化性，是一种强氧化剂。,SO3CaO = CaSO4SO32NaOH = Na2SO4H2O,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（一）二氧化硫和三氧化硫,调查与研究 在你居住的地区，有无形成酸雨和烟雾的条件？并调查其形成的原因？ 目的：了解当地空气质量情况及原因 方法：实地走访、查阅资料 要求：写出书面报告交流,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（二）硫酸,纯净的浓硫酸是无色油状液体，密度1.84 g/cm3，沸点388 ，质量分数是98.3%。硫酸是一种难以挥发的强酸，除了具有酸的通性外，还具有如下特性：,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（二）硫酸,浓硫酸能和水结合生成硫酸的水合物，并放出大量的热，所以浓硫酸具有强烈的吸水性。 配制稀硫酸时，应特别小心，一定要把浓硫酸慢慢注入水中，切不可把水倒入浓硫酸中。因为水的密度小于浓硫酸，水会浮在上面，反应生成的热会使水立即沸腾而飞溅，造成危险事故。浓硫酸也能吸收空气中的水蒸汽，因此浓硫酸常用作某些气体的干燥剂。,强吸水性,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（二）硫酸,想一想：哪些气体不能用硫酸干燥？为什么？,强吸水性,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（二）硫酸,取少量的蔗糖放入烧杯里，用适量水调成膏状，然后慢慢注入适量的浓硫酸，用玻棒搅动杯中的混合物，观察发生的现象。,强脱水性,实验4-6,浓硫酸,C12H22O11 = 12C11H2O 蔗糖,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（二）硫酸,浓硫酸能按2:1的氢氧原子个数比夺取许多有机物如糖、淀粉、纤维素分子中的氢原子和氧原子，使之炭化。例如： 浓硫酸不仅能使蔗糖炭化，也能使淀粉、纤维素等炭化。浓硫酸能严重地破坏动物组织，有强烈的腐蚀性，使用时要注意安全。,强脱水性,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（二）硫酸,取2支试管，各放入一块洁净的铜片，分别加入2 mL浓硫酸和稀硫酸，加热，观察有何现象？将润湿的蓝色石蕊试纸放在试管口，观察试纸颜色的变化，将试管内反应后的溶液倒入小烧杯内，加水稀释，观察溶液的颜色。,强氧化性,实验4-7,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（二）硫酸,实验证明，加热前两试管均不发生反应。加热后，稀硫酸与铜片仍不反应，说明稀硫酸没有氧化性；浓硫酸与铜片发生剧烈反应，反应后的气体可使湿润的石蕊试纸变红，且有刺激性气味，溶液呈蓝色。,强氧化性,Cu2H2SO4（浓）= CuSO42H2OSO2,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（二）硫酸,浓硫酸是强氧化剂，加热时，能使许多不活泼金属氧化，最后生成硫酸盐，并放出二氧化硫气体。 在常温下，浓硫酸能将铁、铝等金属氧化，生成一层致密的氧化物薄膜，保护金属内部不再继续氧化，这种现象叫做金属的钝化。工业上，利用这种钝化作用，把浓硫酸装在铁罐中低温储存和运输。,强氧化性,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（二）硫酸,在加热时，浓硫酸还能与非金属反应。例如：浓硫酸与碳作用，反应式如下：,强氧化性,C2H2SO4（浓）= 2SO2CO22H2O,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（二）硫酸,浓硫酸是最重要的化工产品之一，使用非常广泛。可用于生产化肥、农药、医药、染料、蓄电池等，在冶金工业、机械制造业以及化纤、石油、制革工业上，也都大量使用到硫酸。在实验室里，硫酸是一种常用的试剂。,强氧化性,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（三）一氧化氮和二氧化氮,一氧化氮（NO），无色气体，难溶于水，有毒，在常温下很容易跟空气中的氧气化合生成红棕色并有特殊刺激性气味的二氧化氮（NO2）。,放电,N2O2 = 2NO2NOO2 = 2NO2,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（三）一氧化氮和二氧化氮,二氧化氮有毒，易溶于水，溶于水后生成硝酸和一氧化氮。,3NO2H2O = 2HNO3NO,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（三）一氧化氮和二氧化氮,雷雨时，空气中的氮经雷电作用可与氧化合成一氧化氮，一氧化氮与氧接触可氧化为二氧化氮，二氧化氮溶于雨水生成硝酸，进入土壤后形成硝酸盐，可被植物吸收利用。常言道：“雷雨能肥田”，就是这个道理。据估算，每年因雷雨而渗入大地的氮肥约有4亿吨。,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（三）一氧化氮和二氧化氮,固氮菌、根瘤菌、光合细菌等微生物，在常温、常压下能将空气中游离态氮分子转化为氨态氮，这个过程叫做生物固氮作用。“种豆子不上肥，连种几年地更肥”就是因为豆科植物根部含有根瘤菌，能发生生物固氮。,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（三）一氧化氮和二氧化氮,一氧化氮和二氧化氮对环境均有危害，对水体、土壤和大气可造成污染。 一氧化氮和二氧化氮对人体健康危害也极大。氮氧化物主要损害呼吸道，吸入初期仅有轻微的眼及呼吸道刺激症状，如咽部不适、干咳等；常经数小时至十几小时或更长时间潜伏期后发生迟发性肺水肿、成人呼吸窘迫综合征，出现胸闷、呼吸窘迫、咳嗽、咯泡沫痰、紫绀等，可并发气胸及纵隔气肿；肺水肿消退后两周左右可出现迟发性阻塞性细支气管炎。,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（三）一氧化氮和二氧化氮,一氧化氮浓度高可致高铁血红蛋白血症，主要表现为神经衰弱综合征及慢性呼吸道炎症，个别病例出现肺纤维化。可引起牙齿酸蚀症。 一氧化氮和二氧化氮除自然来源外，主要来自于燃料的燃烧、城市汽车尾气，工业生产过程也可产生一些二氧化氮。据估计，全世界人为污染每年排出的氮氧化物大约为5300万吨。,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（四）硝酸,纯硝酸是无色、有刺激性气味的液体，易挥发，易溶于水。一般市售浓硝酸质量分数约为69%，质量分数大于98%的浓硝酸极易挥发，与空气中的水蒸气形成酸雾，故称发烟硝酸。 硝酸是一种强酸，除了具有酸的通性以外，还具有一些特殊性质。,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（四）硝酸,纯硝酸是无色、有刺激性气味的液体，易挥发，易溶于水。一般市售浓硝酸质量分数约为69%，质量分数大于98%的浓硝酸极易挥发，与空气中的水蒸气形成酸雾，故称发烟硝酸。 硝酸是一种强酸，除了具有酸的通性以外，还具有一些特殊性质。,不稳定性,或光照,4HNO3 = 2H2O4NO2O2,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（四）硝酸,取2支试管，分别加入2mL 0.5mol/L稀硝酸和浓硝酸，再各放入一小片铜片，观察反应生成气体的颜色及溶液的颜色。,氧化性,实验4-8,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（四）硝酸,浓、稀硝酸都具有氧化性，几乎能与所有金属（除金、铂等以外）和非金属发生氧化还原反应。 浓硝酸和稀硝酸都能与铜发生反应，前者反应激烈，有红棕色气体（NO2）产生；后者反应缓慢，有无色气体（NO）产生，试管口变成红棕色。反应方程式为：,氧化性,Cu4HNO3（浓）= Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3（稀）= 3Cu(NO3)22NO4H2O,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（四）硝酸,硝酸与金属反应，主要是5价氮得到电子，被还原成较低价氮的化合物，并不像盐酸与较活泼金属反应那样放出氢气。 冷的浓硝酸也能使铝、铁等金属发生“钝化”，因此可用铝槽车贮运浓硝酸。,氧化性,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（四）硝酸,浓硝酸与浓盐酸的混和物（体积之比为1:3）称为“王水”，它的氧化能力更强，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。 此外，硝酸还能氧化许多非金属如碳、硫、磷。例如：,氧化性,4HNO3（浓）C（灼热）= CO24NO22H2O,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（四）硝酸,硝酸是实验室重要的化学试剂，是制造农药、炸药、氮肥、染料、塑料的重要化工原料，也是工业上重要的“三酸”之一。硝酸和碱作用可制得硝酸盐。所有的硝酸盐都能溶于水，在农业上是重要的硝态氮肥。硝酸钾是制造火药的原料，我国古代发明的黑火药，是用木炭粉、硫磺粉和硝酸钾混合制成的。,用途,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（四）硝酸,硝酸盐是肉类食品的发色剂，用于肉类腌制，但用量不能过多。硝酸盐受热分解成亚硝酸盐，亚硝酸盐有毒，是一种致癌物质。在一些腐烂的蔬菜、水果里含有亚硝酸盐，若长时间密闭蒸煮青饲料，则饲料中的硝酸盐被还原为亚硝酸盐，猪吃了含有亚硝酸盐的饲料，引起急性饲料中毒，也称“饱潲症”。,用途,第二节 常见非金属化合物,二、非金属氧化物及含氧酸,（四）硝酸,实践活动：通过网络或到图书馆查阅资料，认识亚硝酸盐对人体的损害，了解在肉质品和腌制食品中亚硝酸盐产生的原因。,第二节 常见非金属化合物,本节小结,二氧化硫既有氧化性，又有还原性，能漂白某些有机色质，是大气污染物和酸雨的主要成分。 浓硫酸具有吸水性、脱水性、强氧化性。 氨易溶于水，氨水是弱碱，具有碱的通性。 铵盐遇热易分解放出氨气。 氮氧化物是大气重要污染物，易引起光化学反应。 硝酸具有两种特性：不稳定性和强氧化性。硝酸盐遇热不稳定，易分解放出氧气。,第三节 常见金属单质,在人类文明发展史上，经历了一个由石器时代到金属时代的过渡。金属时代（包括青铜时代和铁器时代）的到来为人类文明带来了新的曙光。 人类最早发现和使用的铁，是从天空中落下来的陨铁。我国春秋战国时期，随着青铜熔炼技术的成熟，逐渐为铁的冶炼创造了条件，己有了人工冶炼铁的记录。直至今日，铁仍然是现代化学工业的基础，是人类进步必不可少的金属材料。 随着人类科学的进步，金属起到的作用日益显著，铝合金材料已经取代铁应用到航空工业和汽车工业中，钠是重要的化工原料，越来越多的金属、合金及其化合物在社会生活中扮演着重要的角色。,你知道吗？,第三节 常见金属单质,教学目标,1了解金属元素的原子结构特征、化合价的变化规律和金属的通性。 2理解典型的金属单质（钠、铝、铁等）的特性及主要化学性质。,第三节 常见金属单质,一、金属,在冶金工业上，常把金属分为黑色金属和有色金属两大类，黑色金属通常是指铁、铬、锰及其合金，有色金属则指除去铁、铬、锰之外的所有金属；根据密度大小，把密度小于4.5g/cm3的叫轻金属（如钾、钠、钙、镁等），把密度大于4.5g/cm3的叫重金属（如锌、铅、镍等），一般重金属离子对人畜有一定的毒性；此外，还可将金属分为常见金属（如铜、铝等）和稀有金属（如锆、铌、钼等）。,第三节 常见金属单质,一、金属,金属元素最外层的电子极易失去，在金属单质中金属原子的最外层电子成为自由电子，金属原子则失去电子变为金属离子，自由电子不专属于某个金属离子而为整个金属单质所共有。由于金属内部有自由电子和离子的存在，这些自由电子和离子之间存在着强烈的相互作用。因此，在金属单质中原子和离子靠自由电子的运动相互连接着，这样形成的化学键叫金属键。通过金属键形成的单质晶体称金属晶体。,第三节 常见金属单质,一、金属,金属元素最外层的电子极易失去，在金属单质中金属原子的最外层电子成为自由电子，金属原子则失去电子变为金属离子，自由电子不专属于某个金属离子而为整个金属单质所共有。由于金属内部有自由电子和离子的存在，这些自由电子和离子之间存在着强烈的相互作用。因此，在金属单质中原子和离子靠自由电子的运动相互连接着，这样形成的化学键叫金属键。通过金属键形成的单质晶体称金属晶体。,第三节 常见金属单质,一、金属,在金属晶体中，自由电子在外加电场的条件下，能定向移动，形成电流，使金属表现出导电性。,第三节 常见金属单质,一、金属,在金属晶体中，由于自由电子的运动，不断与金属原子、离子相互碰撞，进行能量交换。当金属晶体的某一部分受热获得能量，自由电子迅速把能量传递给邻近的原子和离子以至整块金属，使整块金属达到相同的温度，所以金属具有导热性。当金属受外力作用时，金属内各层之间产生相对滑动，但滑动之后，各层之间仍保持着金属键的作用，使金属发生变形而不断裂。因此金属具有可塑性。,第三节 常见金属单质,一、金属,密度,第三节 常见金属单质,一、金属,熔点（）,第三节 常见金属单质,一、金属,硬度,第三节 常见金属单质,一、金属,多数金属元素原子的最外层电子数少于4个，在化学反应时，其最外层电子较容易失去。所以，金属最主要的共同化学性质是都易失去最外层的电子变成金属阳离子而表现出还原性，例如金属可以与非金属反应、与氧反应、与酸反应等。由于金属失去电子的难易程度不同，所以各种金属还原性的强弱也不同，化学活动性差别也较大。因此，对于金属的化学性质，需要结合具体物质进行研究。节日燃放的五光十色的焰火中，就含有碱金属、钙、锶和钡等的化合物，不同的焰色使夜空呈现出各种艳丽的色彩。,第三节 常见金属单质,二、钠,钠在元素周期表中处于第A族，位于元素周期表中的最左侧，包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）6种元素，这些元素的氢氧化物多是易溶于水的强碱，所以称它们为碱金属。碱金属元素的原子最外电子层都只有1个电子，在化学反应中很容易失去而变成1价的阳离子。从锂到钫随着核电荷数的增加，原子半径依次增大，金属性依次增强。碱金属元素是所有金属中最活泼的金属，是较强的还原剂。,第三节 常见金属单质,二、钠,钠在自然界中以化合态存在。钠是人体中一种重要的无机元素，约占体重的0.15%，主要存在于细胞外液，在其他动植物体内也含有钠的化合物。,第三节 常见金属单质,二、钠,（一）钠的物理性质,用镊子取一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，用刀切去一端的外皮，观察钠的颜色。,实验4-9,第三节 常见金属单质,二、钠,（一）钠的物理性质,金属钠质软，可以用刀切割，切开外皮后，可以看到钠的表面呈银白色的金属光泽。钠的密度是0.97 g/cm3，比水的密度还小，能浮在水面上，熔点98，沸点882.9，是热和电的良好导体。,第三节 常见金属单质,二、钠,（二）钠的化学性质,用小刀切开一小块钠，观察在光亮的断面上所发生的变化，把小块钠放在石棉网上加热，观察发生的变化。,实验4-10,第三节 常见金属单质,二、钠,（二）钠的化学性质,在分析化学中，常利用火焰呈现的颜色来检验钠及钠的化合物。这种方法称焰色反应。,第三节 常见金属单质,二、钠,（二）钠的化学性质,向一个盛有水的烧杯里，滴入几滴酚酞试液。然后把黄豆粒大小的钠投入烧杯里，注意观察钠与水反应的现象和溶液颜色的变化。,实验4-11,第三节 常见金属单质,二、钠,（二）钠的化学性质,钠能与水发生剧烈反应，生成氢氧化钠和氢气，并放出大量的热。,2Na2H2O = 2NaOHH2,第三节 常见金属单质,二、钠,（二）钠的化学性质,由于钠能与空气中的氧气、水蒸气发生反应，通常把钠保存在煤油中。 钠的单质是很有实用价值的金属。在轴承合金中加少量的钠可提高其硬度。钠可作为还原剂，用于冶炼金属。高压钠灯发出的黄光射程远，透雾能力强，用作路灯时，照度比高压水银灯高几倍。液态钠和钾的合金是原子反应堆的导热剂。,第三节 常见金属单质,三、铝,铝在自然界以化合态的形式存在，主要有铝矾土（Al2O33H2O）、冰晶石（Na3AlF6）等。在地壳中，铝的含量居第三位，仅次于氧和硅。,第三节 常见金属单质,三、铝,铝是银白色的轻金属，密度为2.7g/cm3，熔点660；有良好的延展性，可以抽成细丝，也可压成薄片成为铝箔，用来包装胶卷、糖果等。铝的导电、导热性强，在工业上常用铝代替铜作导线、热交换器和散热材料等。铝在粉末状态仍能保持原有的金属光泽，并有一定的耐腐蚀能力，因而可用铝粉与某些油漆混合制成银白色的防锈油漆。铝还可以跟许多元素形成合金，因铝合金质轻而坚韧，它们在汽车、飞机、火箭等制造业以及日常生活中具有广泛的用途。,第三节 常见金属单质,三、铝,铝的化学性质很活泼，在常温下易被空气氧化，在表面生成一层紧密的氧化物薄膜。这层膜能防止铝继续氧化，起保护作用。这是铝制品具有防锈能力的原因。,第三节 常见金属单质,三、铝,铝在氧气中能燃烧，放出大量的热，同时发出耀眼的白光，生成白色的氧化铝粉末。,燃烧,4Al3O2 = 2Al2O33 830 kJ,第三节 常见金属单质,三、铝,铝不仅能和氧气发生剧烈反应，而且还能夺取某些金属氧化物中的氧，放出大量的热，同时把还原出来的金属熔化。把用铝从金属氧化物中置换金属的方法称为铝热法。将铝粉和三氧化二铁混合在一起加热，生成三氧化二铝，置换出铁，同时放出大量的热。,燃烧,2AlFe2O3 = Al2O32FeQ,工业上常用铝热法冶炼难熔的金属、焊接钢轨等。国防上用于制造燃烧弹。,第三节 常见金属单质,三、铝,铝位于元素周期表第三周期，第A族，其左侧和下侧为金属性的镁和镓，其右侧和上侧为非金属性的硼和硅。由于铝处于金属和非金属的边缘，使其具有既能和酸反应，也能和碱反应的特殊化学性质，是典型的两性元素。,2Al3H2SO4 = Al2+(SO4)33H22Al2NaOH2H2O = 2NaAlO23H2,偏铝酸钠,第三节 常见金属单质,三、铝,想一想：铝的化学性质活泼且具有两性，但家中的铝锅等却不易腐蚀，为什么？,第三节 常见金属单质,四、铁,铁具有良好的导电性、导热性和延展性，密度为7.86g/cm3，熔点1535。铁能被磁铁吸引，具有铁磁性，是制造发电机和电动机必不可少的材料。 铁位于元素周期表第四周期，第族。在周期表中第四周期自钪至锌的十种元素位于第A族和第A族之间，都属于副族元素，又称过渡金属元素。,第三节 常见金属单质,四、铁,副族元素都是金属，具有相近的化学性质和复杂的化合价。铁原子的最外电子层上有2个电子，在化学反应中容易失去而成为2价的阳离子。铁在化学反应中还能再失去次外层上的一个电子而成为3价的阳离子。所以，铁在化合物中通常显2价、3价。,第三节 常见金属单质,四、铁,在常温下，铁在干燥的空气里与氧、硫、氯等典型的非金属不起显著的反应，因此，工业上可用钢瓶贮存干燥的氯气和氧气。但在高温下，铁能和氧、硫、氯等非金属反应。,（一）与非金属的反应,点燃,高温,点燃,3Fe2O2 = Fe3O4,2Fe3Cl2 = 2FeCl3,FeS = FeS,铁在氧气中燃烧,第三节 常见金属单质,四、铁,红热的铁跟水蒸气起反应，生成四氧化三铁和氢气。,（一）与水的反应,在常温下，铁与水不起反应。但在潮湿空气中，铁在水、氧气、二氧化碳等的共同作用下，易发生电化腐蚀而生锈，铁锈的主要成分是Fe2O3nH2O。,高温,3Fe4H2O（g）= Fe3O44H2,第三节 常见金属单质,四、铁,铁能与稀酸反应生成二价铁的盐，同时放出氢气。例如铁与稀盐酸的反应：,（一）与酸的反应,Fe2HCl = FeCl2H2,第三节 常见金属单质,四、铁,课外实践：铁在潮湿空气中易生锈，但铁在社会生活中的用途广泛，几乎无所不在。请学生通过网络或到图书馆查阅资料，铁生锈的条件如何？通常有哪些预防铁生锈的方法？有哪些除锈方法和试剂？不锈钢的主要成分也是铁，为什么不生锈？,（一）与酸的反应,第三节 常见金属单质,本节小结,第四节 常见金属的化合物,金属氧化物、氢氧化物和盐是金属在自然界存在的主要方式，也是重要的生产材料，在生产生活中有广泛应用。 例如，Na2CO3是重要的化工原料之一, 用于制化学品、清洗剂、洗涤剂；用于照相术和医药制品，食用级Na2CO3用于生产味精、面食等，是食品加工行业的重要原料，家中蒸馒头时使用的纯碱就是Na2CO3。FeSO4俗称“绿矾”，是一种重要的中医药材，用作补血剂，同时还可用作净水剂、除草剂、颜料等。Al2O3又称“刚玉”，是重要的磨料，天然刚玉就是红蓝宝石。 可见，金属化合物与我们的日常生活是息息相关的。,你知道吗？,第四节 常见金属的化合物,教学目标,1.理解碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质及其相互转变。 2.理解氧化铝、氢氧化铝的两性。 3.理解铁的氧化物和氢氧化铁的性质，理解铁盐和亚铁盐的化学性质及其相互转变。,第四节 常见金属的化合物,一、碳酸钠和碳酸氢钠,碳酸钠（Na2CO3）俗名纯碱或苏打，是白色粉末。含结晶水的碳酸钠（Na2CO310H2O）为白色晶体，在空气中很容易风化而变成白色粉末。失水后的碳酸钠称无水碳酸钠，是重要的化工产品，大量用于玻璃、肥皂、造纸、石油工业。,第四节 常见金属的化合物,一、碳酸钠和碳酸氢钠,碳酸氢钠（NaHCO3）俗称小苏打，是细小的白色晶体，能溶于水，水溶液呈碱性。小苏打能中和过多的胃酸，在兽医上作抗酸药物或酸中毒的解毒药。也是食品工业的疏松剂。 Na2CO3比NaHCO3更易溶于水，它们的水溶液都因水解而呈碱性。,第四节 常见金属的化合物,一、碳酸钠和碳酸氢钠,Na2CO3和NaHCO3都能与HCl溶液反应放出CO2。NaHCO3与HCl溶液的反应比Na2CO3与HCl溶液的反应要剧烈。,Na2CO32HCl = 2NaClH2OCO2NaHCO3HCl = NaClH2OCO2,第四节 常见金属的化合物,一、碳酸钠和碳酸氢钠,Na2CO3很稳定，而NaHCO3不稳定，受热易分解。,2NaHCO3 = Na2CO3H2OCO2,利用这个反应可区别Na2CO3和NaHCO3。,第四节 常见金属的化合物,一、碳酸钠和碳酸氢钠,碳酸钠用途十分广泛，大量用于玻璃、肥皂、造纸、石油等工业，也可以用来制造其他钠的化合物。在临床上，小苏打常用作抗酸药。在食品工业上，碳酸氢钠是发酵粉的主要成分之一。,第四节 常见金属的化合物,二、氧化铝和氢氧化铝,（一）氧化铝,氧化铝（Al2O3）是一种白色粉末，熔点为2050，不溶于水。天然产的无色氧化铝晶体称为刚玉，其硬度仅次于金刚石。刚玉耐高温，是一种比较好的耐火材料，常被用来制成砂轮、研磨纸或研磨石等。通常所说的蓝宝石和红宝石就是混有少量不同氧化物杂质的刚玉，不但可用作装饰品，而且还可用作精密仪器和手表的轴承。人工高温烧结的氧化铝称为人造刚玉。,第四节 常见金属的化合物,二、氧化铝和氢氧化铝