《第四章非金属元素及其化合物》知识梳理.doc

第四章 非金属元素及其化合物一、非金属元素的主角硅3 二、富集海水中的元素氯 1. 物理性质：黄绿色，有刺激性气味的气体，有毒，易液化，可溶于水（溶解度1：2） 2NaCl22NaCl （白烟） A. 与金属反应 CuCl2CuCl2 （棕黄色烟，与变价金属反应生成高价金属） 2Fe3Cl22FeCl3（产生棕色的烟,常温下不与干燥氯气反应） H2Cl22HCl 白雾，发生爆炸H2Cl22HCl（苍白色火焰，HCl工业制法）1.氯气的 B.与非金属反应： 2P3Cl22PCl3 (白烟) 白色烟雾化学性质 2P5Cl22PCl5（白雾） C.与水反应：Cl2H2O HClHClO 氯气的水溶液叫氯水 4. 化学性质： Cl22NaOH = NaClNaClOH2O (制漂白液，制氯气尾气处理) D.与碱反应 2Cl22Ca(OH)2 =Ca(ClO)2CaCl22H2O（工业制漂白粉制法） 2FeCl2Cl2 = 2FeCl3 （溶液由浅绿色变为黄色） 2KICl2 = 2KCl + I2 湿润的淀粉KI试纸变蓝,用于氯气的检验E.氧化性： SO2Cl22H2O = 2HCl + H2SO4 (除废水中的氯) 反应原理：MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2 + 2H2O + Cl2注意：MnO2跟浓盐酸在共热的条件下才反应生成Cl2，稀盐酸不与MnO2反应。 5.氯气的 A.实验室制法：装置组成：发生装置-收集装置-吸收装置制法： 实验步骤：检密装药固定加热收集 收集方法：向上排空气法 （或排饱和食盐水法） 检验方法: 用湿润的KI淀粉试纸置于瓶瓶口观察是否变蓝。 净化装置：用饱和食盐水除去HCl，用浓硫酸干燥 尾气处理：用碱液（NaOH）吸收 B. 工业制法：（氯碱工业） 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 6.用途：1.氯水（氯气的水溶液）Cl2+H2O = HCl+HClO （可逆） 新制 A.分子：Cl2、H2O、HClO2.氯水的成分： B.离子：H、Cl、ClO（少量） 、OH（少量） 2HClO = 2HCl + O2 久置： 久制的氯水主要成份为H2O、HCl。（较稀的盐酸） 弱酸性；一元弱酸，比H2CO3弱3.HClO基本性质 不稳定；2HClO = 2HCl + O2 强氧化性；杀菌能力，故氯水可用作自来水消毒。漂白性；使色布、品红溶液等褪色。 4.HClO与H2CO3酸性比较：2.氯水的成分及相关物质的 5.氯水成份的确认及现象可能成分加入试剂现象结论H+镁粉有气体逸出含H+Cl酸化了的硝酸银白色沉淀含ClHClO（少量ClO ）红纸褪色氯水有漂白作用Cl2闻气味刺激性气味含Cl2H2O无水硫酸铜蓝色晶体含H2O性质： : 6.几种漂白剂的比较漂白剂HClONa2O2（H2O2）SO2活性炭漂白原理氧化漂白氧化漂白化合漂白吸附漂白品红溶液褪色褪色褪色褪色紫色石蕊先变红后褪色褪色只变红不褪色褪色稳定性稳定稳定不稳定 7. 漂白粉的漂白原理漂白粉溶液置于空气中能产生漂白性；Ca(ClO)2CO2H2O = CaCO32HClO； 漂白粉溶液中加酸能能提高漂白性； Ca(ClO)22HCl（稀）= CaCl22HClO； 漂白粉变质原因：（） 集各地最新资料精华 按“教材目录、知识体系”编排三、 硫及其化合物1、 硫 硫化物 硫铁矿（FeS2）黄铜矿 （CuFeS2） A.主要是化合态： 硫酸盐 石膏、芒硝 存在 B.少量游离态：天然硫（火山口附近） 物理性质： 淡黄色晶体，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2, 熔点112.8，沸点444.6 A与非金属反应：S + O2 SO2 H2 + S H2S硫: B.与金属反应：2Na + S = Na2S, Fe + S FeS, 2Cu + S Cu2S 化学性质： C.特殊性质：S+2Ag=Ag2S, S+Hg=HgS D与碱溶液反应：3S + 6NaOH（热）= 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O（用于实验室中清洗有S残留的仪器）; E浓硫酸反应：S + 2H2SO4(浓) 3SO2 + 2H2O。 硫的用途：三药一柴即是制医药、火药、农药和火柴的原料；在化工工业中是生产硫酸等的原料。2.硫的氧化物 A.物理性质：无色有刺激性有毒气体，易溶于水（1:40），易液化。酸性氧化物的通性：H2O + SO2 H2SO3亚硫酸是二元弱酸，不稳定，易分解，易被氧化), SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O,SO2 + NaOH = NaHSO3,SO2 氧化性：SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O;B.化学性质： 还原性：2SO2 + O2 2SO3,SO2 + Cl2 + H2O =H2SO4 + 2HCl (以还原性为主，与O2Cl2NO2Br2水、酸性高锰酸钾反应) 漂白性：SO2 使某些有色物质褪色，但不能漂白酸碱指示剂。 (漂白性与氯气相对比) 不显红色通入Cl2加热至沸通入SO2品红溶液褪色红色褪色加热至沸通入Cl2立即变红随即变为无色很快变成红色紫色石蕊通入SO2 C. SO2的实验室制法：Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2+ H2O. SO3: 色的晶体，熔点12.8，极易于水反应，同时放出大量的热。SO3 + H2O = H2SO4.3. 硫酸物理性质：无色粘稠状液体，沸点338，难挥发，浓度高于98的又称“发烟硫酸” 稀硫酸的性质：酸的通性。a 吸水性，浓硫酸具有很强的吸水性，常作为干燥剂。b 脱水性，浓硫酸能按水的组成脱去有机物中的氢氧。如使蔗糖炭化。化学性质： 浓硫酸的特性 c氧化性：常温下，能使Fe 、Al钝化；加热时能溶解大多数金属（除Au、Pt外）Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2+ 2H2O； C+H2SO4 CO2+ 2SO2+ 2H2O A.流程： S或含硫矿石煅烧生成SO2，将气体净化；进入接触室进行催化氧化生成SO3；将SO3进入吸收塔吸收生成H2SO4. B设备： 沸腾炉：煅烧在沸腾炉中进行；产生的气体要进行除尘、洗涤、干燥等净化处理。. H2SO4 的工业制法(接触法)S + O2 SO2 或 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2（沸腾炉）接触室：接触室中有多层催化剂，二氧化硫在催化剂的表面接触被氧化成三氧化硫；中间有热交换器，是为了充分利用能量而设计。;2SO2 + O2 2SO3,（接触室）吸收塔：由于三氧化硫与水的反应放热大，形成酸雾，会降低吸收效率，因此改用98.3的浓硫酸来吸收，同时采取逆流原理。SO3 + H2O = H2SO4.（吸收塔） 尾气处理：因此尾气中仍然含有SO2气体，生产中常采用氨水吸收。SO2 + 2NH3H2O = (NH4)2SO3 + H2O,(NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2 NH4HSO3.4. 硫酸的用途：用于化肥、农药、医药、金属矿的处理等生产中4. 几种常见的硫酸盐（1）CaSO4:自然界中是石膏(CaSO42H2O)的形式存在，加热到150时会失去部分结晶水，生成熟石膏(2CaSO4H2O).用于各种模型和医疗的石膏绑带，水泥生产的原料之一。（2）BaSO4：重晶石，不容易被X射线透过，医疗上作为“钡餐”，也可作为白色颜料，可用于油漆、油墨、造纸、塑料、橡胶的原料及填充剂。(3)FeSO4：FeSO47H2O俗称绿矾，医疗上用于生产治贫血的药剂，工业上是生产净水剂和颜料的原料。四、氮及其化合物1、氮气的性质 （1）物理性质：无色无味的气体，难溶于水，是空气的主要成分。 通常情况氮气的性质比较稳定，常用作保护气 放电条件下与氧气反应：N2 + O2 2NO, （2）化学性质： 与H2反应：N2 + 3H2 2NH3 (工业合成氨的主要反应,也是人工固氮的方法。）自然固氮主要是雷雨和豆科植物的根瘤菌的固氮。 与金属反应：3Mg + N2 Mg3N2 用途：合成氨、保护气2、NO性质 （1）物理性质：无色、有毒、不溶于水的气体 在空气中容易被氧化为NO2: （2）化学性质： 在有氧气的条件下,NO和O2混合气被水吸收：4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3. 不与碱作用生成盐 实验室制法：铜和稀硝酸 （3）制法： 工业制法：氨气和氧气制NO（氨的催化氧化）3、NO2的性质： (1)物理性质：红棕色、刺激性味有毒气体，溶于水 与水反应：3NO2 + 2H2O = 2HNO3 + NO （2）化学性质： 有氧气的条件下：4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 NO和NO2的混和气体也可以被碱液吸收：NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O (3)制法： 实验室制法：铜和浓硝酸 工业制法：NH3 NO NO24. NO、NO2的污染：大气中的氮的氧化物主要来源于汽车的尾气和工业生产的尾气的排放等，大气中的NO、NO2不仅可以形成酸雨，也能形成光化学烟雾，还能破坏臭氧层。因此要严格控制氮的氧化物的排放。5 氨气的性质 （1）物理性质：无色有刺激性味的气体，极易溶于水（1:700），易液化。 （2）分子结构：三角锥形极性分子 与水反应：NH3 + H2O NH3 H2O NH4+ + OH-,氨溶于水后，大部分氨分子与水反应生成一水合氨分子，一小部分一水合氨分子电离成铵根和氢氧根，因此氨水显碱性。可用湿润的红色石蕊试纸来检验氨气的存在。 （3）化学性质：易与酸反应：NH3 + H+ = NH4+,可用浓盐酸来检验氨气的存在，有白烟现象 催化氧化：4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O(是工业生产硝酸的基础反应)。另外，氨气可与氯气反应：3Cl2 + 2NH3 = N2 + 6HCl，氨气足够时：3Cl2 + 8NH3 = N2 + 6NH4 与Ag+作用：Ag+2NH3=Ag(NH3)2+ 络离子 使紫色石蕊试纸变蓝 氨气的实验室制法： 2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2NH3+ 2H2O。也可用向浓氨水中加CaO或NaOH固体制氨气。（4）制法： 工业制法：N2+3H2=2NH3 干燥：不能用酸性干燥剂和CaCl2干燥(易形成CaCl2 .8NH3)（5）用途：工业原料（生产氮肥、硝酸、铵盐等），有机合成，致冷剂6硝酸的性质 （1）物理性质：纯的硝酸是无色，易挥发的液体，常见的浓硝酸浓度一般是69左右，浓硝酸久置变黄色，是因为硝酸见光分解产生的二氧化氮溶在其中。光照 或（2）化学性质：见光分解：4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O.酸的通性。但是金属与硝酸反应无氢气放出。 A常温下，浓硝酸能使Fe、Al钝化；强氧化性： B与金属反应：Cu + 4HNO3 (浓)= Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O,3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O。 C与非金属反应：C + 4HNO3(浓) = CO2+ 4NO2+ 2H2O.另外：硝酸具有很强的腐蚀性。（3）硝酸的工业制法：流程：氨气的催化氧化NO进一步氧化