5.知识板块专题讲座之四——非金属元素专题复习 2005.10.23.doc

化学辅导重点知识板块专题讲座之四非金属元素专题复习 2005.10.【学习方法指导】（一） 1.每族元素抓住代表物.重点讨论该元素的单质、氧化物、氢化物、酸、碱或盐等有关知识.2.注意该族元素与其代表物在结构、性质上的相似性、递变性和特殊性.3.研究结构应分三层次考虑.(1)原子结构(价电子数、原子半径、核电荷数等)(2)分子结构(主要指化学键的种类及牢固程度)(3)晶体结构(构成微粒、微粒间的作用力、空间构型等) 4.理清下列关系. 5.元素化合物知识网络化元素化合物的知识在中学化学教材中占有较重的比例,内容繁多锁碎,要尽可能以最佳的方法或方式来总结成网络图,主线明确、脉络清晰.6.运用物质结构、元素周期律、氧化还原、化学平衡等理论加深理解某些元素化合物知识。（二）1、抓牢两条知识链（1）金属元素链：元素在周期表中的位置最外层电子数及原子半径原子失去电子的能力元素的金属性最高价氧化物对应水化物的碱性单质置换水（或酸）中氢的能力单质的还原性离子的氧化性。（2）非金属元素链：元素在周期表中的位置最外层电子数及原子半径原子获得电子的能力元素的非金属性最高价氧化物对应水化物的酸性气态氢化物形成难易及稳定性单质的氧化性离子的还原性。2、理解判断元素金属性或非金属性强弱的实验依据（1）金属性强弱的实验标志单质与水（或酸）反应置换氢越容易，元素的金属性越强。最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，元素的金属性越强。相互间的置换反应，金属性强的置换弱的。原电池中用作负极材料的金属性比用作正极材料的金属性强。（2）非金属性强弱的实验标志与氢气化合越容易（条件简单、现象明显），气态氢化物越稳定，元素非金属性越强。最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，元素的非金属性越强。相互间置换反应，非金属性强的置换弱的。【元素周期规律总结】1、同周期元素“四增四减”规律同周期元素从左至右：原子最外层电子数逐渐增多，原子半径逐渐减小；非金属性逐渐增强，金属性逐渐减弱；最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱；非金属气态氢化物的稳定性逐渐增强，还原性逐渐减弱。2、同主族元素“四增四减四相同”规律（1）同主族元素从上到下：电子层数逐渐增多，核对外层电子的引力逐渐减弱；金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱；非金属气态氢化物的还原性逐渐增强，稳定性减弱；最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强，酸性逐渐减弱。（2）四相同：原子最外层电子数相同；最高正化合价、最低负化合价相同；最高价氧化物及其水化物通式相同；非金属气态氢化物通式相同。3、“阴同稀阳上稀”规律具有相同电子层结构的阴、阳离子，阴离子必位于与之有相同电子层结构的稀有气体元素的前面（与该稀有气体元素同周期），而阳离子位于该稀有气体元素的后一周期，再通过阴、阳离子所带电荷数即可确定其所处主族数。4、“奇偶数”规律元素的原子序数为奇（或偶）数，则其在周期表中所处主族序数及最高正化合价数必为奇（或偶）数。若结合数学中“两奇数（或两偶数）的和或差必为偶数，奇数与偶数的和或差必为奇数”的规律，会给解题带来方便。一、非金属元素在周期表中的位置及结构特点.(1) 除H外,非金属元素均在“阶梯线”的右上方(2) 非金属元素均在主族(稀有元素零族)(3) 最外层电子数一般4(H、B除外)(4) 原子半径比同周期金属半径小.(稀有元素除外)二、非金属元素单质及其化合物的性质和递变规律、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）、常见非全属单质的制取方法1电解法电解水溶液：如2NaCl2H2O2NaOHCl2H2电解熔融物：如2KHF2F2H22KF2分解法：如2KClO32KCl3O2; 2H2O22H2OO2; CH4C2H2 3置换法：如Cl22NaBr2NaClBr2 ; 2H2SO2（不足）2H2O2S4氧化法：如MnO24HClMnCl2Cl22H2O4NaBr3H2SO4MnO22Na2SO4MnSO42Br2+3H2O2H2SSO23S2H2O5还原法：CH2OCOH2， 2C SiO2Si2COZn2HClZnCl2H2（一）单质: 1.结构：除稀有气体外，非金属原子间以共价键结合，非金属单质的成键有明显的规律性.若它处在第N族,每个原子可提供8N个价电子去和8N个同种原子形成8N个共价单键,可简称8N规则;(H遵循2N规则).如A族单质:xx;H的共价数为1,HH,第A族的S,Se、Te共价单键数为862,第A族的P、As共价单键数853.但第二周期的非金属单质中N2、O2形成多键.2.熔沸点与聚集态：（它们可以分为三类）小分子物质.如:H2、O2、N2、Cl2等,通常为气体,固体为分子晶体.多原子分子物质.如P4、S8、As等,通常为液态或固态.均为分子晶体,但熔、沸点因范德华力较大而比高,Br2、I2也属此类，一般易挥发或升华.原子晶体类单质,如金刚石、晶体硅和硼等,是非金属单质中高熔点“三角区”，通常为难挥发的固体.注意：非金属单质的晶体类型主要有2种：原子晶体和分子晶体。3.导电性：非金属一般属于非导体,金属是良导体,而锗、硅、砷、硒等属于半导体.但半导体与导体不同之一是导电率随温度升高而增大.4.化学活性及反应： 非金属一般为成酸元素,难以与稀酸反应； 固体非金属能被氧化性酸氧化.5.从同一物质制法（同组物质鉴别）的多样性，诱导学生的创新思维。高三复习时，可对反应原理迁移和拓宽，诱导学生的创新思维。如：（1）氨气的制备：传统的制法是：铵盐强碱 氨气，属：固固 气型。高三复习时，学生已具备化学平衡知识，知道氨水中存在如下平衡：恰当提出问题：若能使这个连锁平衡左移，能否以浓氨水为原料制备氨气呢？（2）如何使用简便方法鉴别浓H2SO4和稀H2SO4？ 根据稀、浓H2SO4的物理、化学性质的差别，如密度、溶于水放热、吸水性、脱水性、强氧化性、导电性等： 滴在纸上 溶于水 等体积放在天平上称量 与C反应 与铝或铁反应 与NaBr或NaI 与K2S或Na2S 滴在装浓HCl的试管中 滴在胆矾晶体上 滴在蔗糖上 11、滴在NaCl固体上 12、滴在蓝色石蕊试纸上 13、等体积的水中滴入相同滴数的两种硫酸，检验导电性等（二） 非金属氢化物 1、分子结构：A族的通式为RH4，正四面体结构，非极性分子A族的通式为RH3，三角锥形A族的通式为H2R，V型 均为极性分子A族的通式为HR，直线型2、物理性质：固态时均为分子晶体，其熔沸点都较低，常温下水为液体，其余均为气体。3、化学性质：非金属元素原子跟氢原子通过共价键形成气态氢化物，一般来说，元素的非金属性越强，跟氢化合能力越强，生成的气态氢化物越稳定。因此气态氢化物的稳定性是元素非金属性强弱的重要标志之一。非金属氢化物具有还原性，表现在可以与O2、Cl2、Fe3+，氧化性酸，强氧化剂反应。（三）非金属氧化物的通性：除SiO2是原子晶体外，其他大部分非金属氧化物固态时都是分子晶体，所以它们的熔沸点由于晶体类型的不同而差别较大。许多非金属的低价氧化物有毒，如CO、NO、NO2、SO2等，不能随便排放到大气中。非金属氧化物大都为酸性氧化物（酸酐），如相对应的含氧酸易溶于水的话，则氧化物易与水化合；反之水化反应难于进行或不发生反应。NO2不是酸酐。不成盐氧化物CO、NO不溶于水，不与碱反应生成盐和水。酸性氧化物和碱性氧化物在固态时反应，通常要加热或高温下才能反应。酸性氧化物可与碱溶液反应生成盐和水。（四）非金属含氧酸的通性：非金属含氧酸都是共价化合物，固态时是分子晶体；常温下为固体的有磷酸和硅酸；上述含氧酸中不溶于水的只有硅酸，其余都溶于水。1、含氧酸的酸性：一般情况下元素非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强（F、O除外），HNO3H3PO4对于同种非金属元素形成的不同含氧酸，其非金属的价态越高，酸性越强，H2SO4H2SO3 要证明酸性强弱的顺序，可用“强酸制弱酸”的规律Na2SiO3+CO2+2H2O=H4SiO4+Na2CO3 2、含氧酸的热稳定性：难挥发性含氧酸受热难分解，如H2SO4和H3PO4 不稳定的有HNO3、HClO（受热或见光分解放出O2）H2CO3 H2SO3（常温下易分解，生成氧化物和水）3、含氧酸的强氧化性：某些含氧酸具有强氧化性，如浓H2SO4，浓、稀HNO3，HClO等。同周期非金属元素最高价含氧酸从左到右酸性增强 氧化性:同种元素低价强于高价含氧酸如: HClOHClO3HClO4(稀)； HNO2HNO3(稀) ；H2SO3H2SO4(稀)；4、含氧酸的命名 ：高某酸： HMnO4 HClO4(正）酸： H2MnO4 HClO3 H2SO4 H3PO4亚某酸： H2MnO3 HClO2 H2SO3 H3PO3次某酸： HClO H2SO2 H3PO2（五）卤化物:易水解。 如 PCl33H2OH3PO33HCl； SiCl43H2OH2SiO34HCl BCl33H2OH3BO33HCl； BrF53H2OHBrO35HF利用此法可制得氢卤酸和含氧酸（六）含氧酸盐从它们的溶解性、稳定性、与酸碱的反应、氧化还原性、鉴别等方面掌握（1）、溶解性： 钾钠铵硝水中溶 盐酸除去亚汞银 硫酸铅钡水不溶 微溶物：Ca(OH)2，CaSO4， Ag2SO4 ，MgCO3 CuS，Ag2S，PbS，HgS不溶水，不溶于稀H2SO4或稀HCl；FeS不溶于H2O但溶于酸。 正盐溶解度一般小于酸式盐CaCO3Ca(HCO3)2 Ca3(PO4)2NaHCO3（2）、各种盐的性质：常见的6种非金属知识主线： 气态氢化物 单质 氧化物 氧化物对应水化物 相应含氧酸盐 HCl Cl2 HClO NaClO H2S S SO2 SO3 H2SO3 H2SO4 Na2SO3 Na2SO4 NH3 N2 NO NO2 HNO3 NaNO3 PH3 P P2O5 HPO3 H3PO4 Ca3(PO4)2 CH4 C CO CO2 H2CO3 CaCO3SiH4 SI SiO2 H4SiO4 H2SiO3 Na2SiO3（七）元素非金属性的强弱规律：1.常见非金属元素的非金属性由强到弱的顺序： F、O、Cl、N、Br、I、S、P、C、Si 、H：2.元素的非金属性与非金属单质活泼性是并不完全一致的：如元素的非金属性OCl， NBr；而单质的活泼性：O2 Cl2，N2离子晶体分子晶体另外：沸点 金刚石石墨 P4自燃（40）导电性： 石墨可导电 C60+K超导 Si半导体在自然界中无游离态：S P Cl2 （S火山口有游离态）注：不能用浓H2SO4干燥H2S，HBr，HI，NH3。 HI： NaI+H3PO4(浓) =NaH2PO4 + HI制HI时只能微热，只能生成NaH2PO4 （HI不稳定）。H3PO4（无毒）HPO3 （剧毒）2NO+2CO=N2+2CO2（汽车尾气处理）（九）典型非金属元素单质及其化合物的特殊性SO2：漂白性，与有色物质化合成无色不稳定物质NO2： 遇热水颜色加深 （2NO2 N2O4）CO2注意以下反应：Ca(ClO)2+CO2+H2ONa2SiO3 + CO2 + H2ONaAlO2+CO2+H2ONa2CO3+CO2+H2ONa2O2+CO2CaCl2+CO2 不反应，但通入NH3后可得CaCO3 苯酚钠+ CO2 +H2O + NaHCO3 （不能生成Na2CO3）（4）NO “明星分子” 扩张血管 免疫 增强记忆危害：与血红蛋白结合成NO血红蛋白；破坏O3层；酸雨（5）NO2与Br2蒸气鉴别 H2O CCl4 AgNO3 封闭放入冷、热水（6）SiO2+4HFSiF4+2H2OSiO2 + 2NaOH =Na2SiO3 + H2O （盛碱液不用玻璃塞，酸式滴定管不能装碱液）（6）SiO2用途： 制光导纤维 制玻璃原料（十）相似性和递变性：三、晶体类型及空间结构：1、晶体类型：原子晶体：金刚石，金刚砂（SiC），硅，二氧化硅分子晶体：绝大部分非金属单质，气态氢化物（含水），非金属氧化物，纯净的含氧酸。石墨是混合型晶体。2、空间结构： 金刚石 空间网状结构；局部为正四面体结构；CC键夹角10928；相邻的C原子间构成6元环且这个环上的6个C原子不共面；石墨 层状结构，层内原子间形成平面正六边形结构，层与层间以范德瓦尔斯力结合；硅 结构与金刚石相同；白磷 四个磷原子构成正四面体结构，P、P间键角为60；水 “V”形分子，两O、H键间的夹角为104.5；氨气 三角锥形结构，N原子位于三角锥形的锥顶，三个H位于锥底，NH键间的夹角为10718；甲烷 正四面体结构，C原子位于四面体的中心，4个H原子位于正四面体的4个顶点，CH键间的夹角为10928；二氧化碳 直线型结构， O C O 。3、同素异形体：元素氧磷碳同素异形体氧气、臭氧白磷、红磷金刚石、石墨、C60形成同素异形体的原因分子中原子的个数不同分子中原子的个数和晶体结构都不同晶体结构不同四、氢气 、 水：（一）氢气: 常温不很活泼,大多需高温(点燃)或用催化剂.高温下,是很好的还原剂.（二）水1、水参与的反应2、水参与的四大类20个化学反应反应类型实例（写出化学或离子子方程式）附注与金属单质反应Na、Fe用金属活动性顺序表总结与非金属单质反应F2、Cl2、C分解反应（电解）常加入某些电解质与化合物反应水化SO3、NO2、CaO、Na2O2水合NH3、CuSO4、盐水解FeCl3其它电解：NaCl+H2O、CuSO4+H2OAl+NaOH+H2O、Fe(OH)2+O2+H2O有机反 应加成反应C2H4水解反应RX、RCOOR，3、水处理：除去悬浮物:用明矾或FeCl3；脱色去味:用活性炭；杀菌消毒:用液氯、ClO2、漂白粉、Na2FeO4、CuSO4；硬水软化:煮沸法、药剂法、离子交换法想一想:每种方法的原理是什么?分属何种变化?五、常见的6种非金属知识体系非金属元素单质的结构，按元素周期表，大致有以下划分：非金属元素的化合价：非金属元素一般都有变价：除最高正价和负价可以由原子核外电子排布推导之外，有的非金属元素的其它正化合价也需要特别的记忆例如：S：+4 ；N：+1、+2、+3、+4 ；P：+3 ；Cl：+1、+3、+5（一） 常见的6种非金属知识主线：（1）抓元素知识与理论的结合点，发挥理论的指导作用（2）抓非金属及其化合物知识主线，建立知识体系 气态氢化物 单质 氧化物 氧化物对应水化物 相应含氧酸盐 HCl Cl2 HClO NaClO H2S S SO2 SO3 H2SO3 H2SO4 Na2SO3 Na2SO4 NH3 N2 NO NO2 HNO3 NaNO3 PH3 P P2O5 HPO3 H3PO4 Ca3(PO4)2 CH4 C CO CO2 H2CO3 CaCO3SiH4 SI SiO2 H4SiO4 H2SiO3 Na2SiO3 （3）抓氧化还原反应规律，突出非金属知识的重难点（HCl）（Cl2）（HClO） （HClO2）（HClO3）（HClO4）（H2S） （S） （SO2） （H2SO4）（NH3） （N2） （NO） （NO2）（HNO3） （CH4） （C） （CO） （CO2）（4）抓酸碱反应的规律，揭示反应的实质 CO2 = H2CO3 = NaHCO3 = Na2CO3 SO2 = H2SO3 = NaHSO3 = Na2SO3H2S = H2S = NaHS = Na2S（二）各主族元素的一般性质：I卤素：（1）氯及其化合物：氯为卤素元素中的代表元素，通过对氯元素性质的了解，可知卤族元素的主要性质，相关的化学方程式要掌握：（2）氟及其化合物的特殊性：氟元素无正价，在化合物中只显-1价。一般卤素有多种含氧酸，而氟没有含氧酸氟的氧化性很强，不仅能与所有金属反应，还能跟稀有气体中氪、一般氢卤酸均为强酸，而氢氟酸却是弱酸，但HF却能腐蚀玻璃，一般卤化氢随分子量增大而熔、沸点渐高，而氟化氢分子量不大，溶、沸点却高于卤化氢（3）碘的特殊性：卤素中，只有碘能升华，能使淀粉变蓝紫红色II硫：特性：弱酸（氢硫酸）可以制强酸以还原性为主，具有漂白性III氮族：（1）氮及其化合物：常用于计算的氮氧化物反应：（2）磷及其化合物：白磷的分子结构：正四面体结构，键角60IV碳族：（1）碳及其化合物：（2）硅及其化合物：硅单质的特性：硅的化合物：六、典型含氧酸的性质主要掌握硫酸、亚硫酸、硝酸、磷酸、硅酸、碳酸、次氯酸；主要掌握的性质：酸性比较、酸通性、稳定性、氧化性、还原性、特殊性等方面1、H2SO4与金属反应：Fe + 2H+ (2)与金属氧化物反应：与碱反应：OH+ H+ 与盐反应：Na2CO3 + H+ 稳定性：很稳定氧化性： 浓H2SO4 强氧化性 Al、Fe常温钝化是化学反应 与金属反应 与非金属反应 与还原性化合物反应特殊性：脱水性 吸水性工业制备：接触法 （硫酸的产量是恒量无机化学工业的标准）备注：浓H2SO4可干燥：NO，NO2，CO，H2，SO2吸水放热，稀释时要把酸加入水中高、强、稳浓H2SO4制：HF，HCl，HNO3，H3PO4， C2H4稀H2SO4制：H2S2、H2SO3与金属反应：Mg+2H2SO3=Mg(HSO3)2+H2与碱性氧化物反应：Na2O + H2SO3 与碱反应：与盐反应：NaHCO3 + SO2 + H2O 用于除杂：CO2(SO2)稳定性： 常温不稳定 氧化性（H+）：还原性：H2SO3 + O2 （或Cl2/ Br2/ I2）H2SO4+（HCl/HBr/HI）备注：二氧化硫有漂白性3、HNO3与金属反应：一般不放出H2与碱性氧化物反应：Fe3O4+ HNO3Fe(NO3)3+NO2+H2O注意HNO3的强氧化性与碱反应：H+ OH = H2O HNO3+Fe(OH)2 与盐反应： HNO3 + FeS或（Na2SO3）不稳定性： 4HNO3 2H2O + 4NO2+O2强氧化性：浓、稀都有强氧化性Fe、Al遇浓、冷硝酸钝化 HNO3（浓）+ C / S Cu+HNO3（稀）NO（计算多）HNO3（浓）NO2（N守恒） Fe与硝酸反应时要特别注意Fe 的量的多少。王水：浓硝酸和浓盐酸按体积比13混合，强氧化性，能氧化Pt、Au。制备：实验室：NaNO3 + H2SO4 =NaHSO4 + HNO3 （温度不能太高，只能生成NaHSO4 ）工 业： NH3NONO2HNO3备注： 制得稀HNO3，用Mg(NO3)2或H2SO4（浓）吸水制得浓硝酸。4、H3PO4（晶体）与碱反应： H3PO4 + NaOH 碱的量不同则反应方程式不同，分三步：稳定性：稳定 氧化性（H+ 弱氧化性）：特殊性：吸湿性。（易潮解的物质还有：CaCl2 、固体NaOH、MgCl2）制备： 工 业：Ca3(PO4)2+3H2SO4=3CaSO4+2H3PO4若Ca3(PO4)2与H2SO4按12混合反应则生成普钙，不得与草木灰混用。实验室：PP2O5H3PO4 H3PO4用于制HBr、HI5、H2SiO3与碱反应：H2SiO3 + OH 稳定性：H2SiO3 SiO2 + H2O 特殊性：不溶于水制备： Na2SiO3 + CO2 + H2O 也可用盐酸制硅酸稳定性比较：H4SiO4H2SiO3SiO26、H2CO3与碱反应：H2CO3+NaOHNa2CO3 或（NaHCO3） 与盐反应：体现CO2的本质不稳定性：H2CO3 H2O+CO27、HClO与碱反应：HClO+OH 稳定性：2HClO 2HCl+O2氧化性： 特殊性：漂白制备：Ca(ClO)2+CO2+H2O也可用HCl（稀）制HClO若用浓HCl与次氯酸钙反应可得 Cl2练习：1.将水加入到下列物质中能发生反应,且有气体产