非金属及其化合物知识梳理

一 硅及硅的化合物 1 二氧化硅 SiO2 1 存在 硅石 12 结晶形 石英 水晶 2 SiO2晶体是具有正四面体结构的立体网状结构的晶体 SiO2不是分子式 是化学 式 表示二氧化硅晶体中硅氧原子的个数比 用途广泛 3 SiO2物理性质 熔点高 硬度大 不溶于水 4 SiO2的化学性质很稳定 SiO2的这些性质是由其立体网状结构决定的 SiO2是一种酸性氧化物 可能与水反应生成相应酸 与碱反应生成盐和水 与碱性 氧化物反应生成盐 a SiO2是一种难熔固体 不溶于水 正是因为 SiO2不溶于水 所以不能直接与水反应 生成硅酸 b 与碱性氧化物化合 SiO2 CaO CaSiO3 SiO2 Na2O Na2SiO3 c 与碱反应 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 注意 盛碱溶液的试剂瓶一般用橡胶塞 不能用玻璃塞 因为 SiO2易与强碱溶液反应 生成硅酸钠使试剂瓶受腐蚀 同时生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶 具有良好的粘结性 易使瓶塞粘在一起而难以开启 常温下除能与氢氧化钠溶液反应外 还能与氢氟酸反应生成 SiF4气体和水 与 HF 反应 SiO2 4HF SiF4 2H2O 注意 一般用塑料试剂瓶盛氢氟酸 不能用玻璃试剂瓶 弱氧化性 SiO2 2C Si 2CO Si C SiC 金刚砂 SiO2 3C SiC 2CO SiO2 2Mg Si 2MgO SiO2 4Mg Mg2Si 2MgO 与 Na2CO3等反应 SiO2 Na2CO3 Na2SiO3 CO2 SiO2 CaCO3 CaSiO3 CO2 5 SiO2的用途与危害 用途 制光导纤维 石英玻璃 石英钟表等 制造电子工业中的重要部件 光学仪 器 高级工艺品 眼镜片 精密仪器 轴承 耐磨器皿等 制作装饰品 危害 在隧道开凿 石英粉加工等工作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘 人长期 吸入含有二氧化硅的粉尘 就会患硅肺病 旧称矽肺 2 硅酸 H2SiO3 1 H2SiO3是 SiO2的对应水化物 SiO2 是 H2SiO3的酸酐 是一种不溶性酸 是一种白 色固体 其酸性比 H2CO3还弱 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 SiO32 2H H2SiO3 Na2SiO3 H2O CO2 Na2CO3 H2SiO3 SiO32 H2O CO2 CO32 H2SiO3 2 用 H2CO3可制得 H2SiO3 可证明 H2SiO3的酸性比 H2CO3弱 能使酸碱指示剂变色 酸性太弱 只能与强碱发生中和反应 H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O 3 不稳定 比 H2CO3稳定 受热易分解 H2SiO3 H2O SiO2 4 加适量盐酸或通入足量 CO2 干燥脱水 硅酸钠溶液 硅酸溶胶 硅胶 Na2SiO3 CO2 H2O H4SiO4 白色胶状 Na2CO3 H4SiO4 不稳定 易分解 H2SiO3 H2O 用途 常用作干燥剂 催化剂的载体 3 硅酸盐 1 由硅 氧和金属元素组成的化合物的总称 2 结构复杂 一般不溶于水 化学性质很稳定 3 硅酸钠 Na2SiO3 俗名叫泡花碱 白色固体 易溶 于水 其水溶液俗名叫水玻璃 4 水玻璃是无色粘稠的液体 不能燃烧 不易被腐蚀 热稳定性强 是一种矿物胶 密封保存 可用作肥皂填料 木材 织物的防腐剂和防火剂 建筑 纸张的黏胶剂 5 硅酸盐组成的表示方法 盐化学式法 如 Na2SiO3 CaSiO3 K2SiO3 等 氧化物化学式法 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 如 高岭石 黏土 Al2O3 2SiO2 2H2O 石 棉 3MgO CaO 4SiO2 沸 石 Na2O Al2O3 3SiO2 2H2O 云 母 K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O 滑 石 3MgO 4SiO2 H2O 6 由于 Al 与 Si 在元素周期表位置相邻 离子大小相近 Al3 常或多或少地置换硅酸 盐中的 Si4 而形成铝硅酸盐 为了保持电中性 会伴随引入其他正离子 从而大大增加了 硅酸盐的丰富性和复杂性 硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下 风化为黏土 并且形成土壤胶体 硅酸盐与硅酸相似 有形成胶体的性质 土壤胶体因其表面积巨大且一般带负电 能吸收 NH4 K 等数十种 生物所需的营养离子 所以土壤具有保肥能力 4 硅单质 1 晶体结构 硅单质有晶体和无定形两种 晶体硅的结构跟金刚石相似 都是具有正四面体结构的 立体网状结构的晶体 2 物理性质 晶体硅是带有金属光泽 灰黑色 硬而脆的固体 熔 沸点高 导电性介于导体和绝 缘体之间 是良好的半导体材料 3 化学性质 常温下 硅的化学性质很稳定 除 F2 HF 和强碱外 硅不跟其它物质 如 O2 Cl2 H2SO4 HNO3等 反应 硅只有在加热或高温下才与 O2 F2 Cl2 C 和 N2等非金属反应 体现了硅具有弱还 原性 在常温下 硅的化学性质更不活泼 不跟其他物质 如氧气 氯气 硝酸 硫酸等 起反应 但可与氟气 氢氟酸和强碱发生反应 Si 2NaOH Ca OH 2 Na2SiO3 CaO 2H2 常温下能发生的反应 Si 2F2 SiF4 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 高温下能发生的反应 Si 2Cl2 SiCl4 Si O2 SiO2 Si C SiC Si 2Mg Mg2Si Si 2H2 SiH4 不稳定 4 用途 常温下 硅的化学性质稳定 不易发生化学反应 利用它的稳定性 来源丰富性和导 电性 在电子产品业具有广泛而重要的应用 可用来制造集成电路 晶体管 整流器等半 导体器件和光电池 硅芯片是各种计算机 微电子产品的核心 硅还可以用于制造铝合金 铁合金等 5 硅的工业制法 粗硅的制取 SiO2 2C Si 2CO 高纯硅的制取 Si 粗 2Cl2 SiCl4 SiCl4 2H2 Si 高纯 4HCl 高纯硅的一般纯度要求达到 99 9999 甚至达到 99 9999999 以上 焦炭的作用 作还原剂 粗硅制纯硅属于 化合反应 SiCl4与 H2的反应属于 置换反应 H2是还原剂 5 碳和硅的比较 碳硅 原子半径相对较小相对较大 单质晶体类型原子晶体 金刚石 原子晶体 单质熔点熔点很高比金刚石稍低 氧化物化学式 的意义 CO2可表示二氧化碳的 分子组成 SiO2不能表示二氧化硅的分子组成 仅表示二氧化硅 中硅原子和氧原子的个数比为 1 2 相应酸的特点H2CO3为液态酸H2SiO3 H4SiO4均为固态酸 联系 C Si 原子的最外电子层上有 4 个电子 其原子既难失去电子又难得到电子 难 于形成阴 阳离子 主要形成 4 价的化合物 硅是一种亲氧元素 在自然界中 它总是与氧相互化合的 而碳却没有此特点 6 二氧化碳和二氧化硅 CO2SiO2 类别酸性氧化物酸性氧化物 晶体类型分子晶体原子晶体 熔沸点低较高 CO2 H2OH2CO3不与水反应 也不溶于水 化学性质 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O CO2 NaOH NaHCO3 CO2 CaO CaCO3 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O SiO2 CaOCasiO3 SiO2 4HF SiF4 十 2H2O 联系 Na2SiO3 CO2 2H2O H4SiO4 Na2CO3 H4SiO4 SiO2 2H2O 二 活泼的黄绿色气体 氯气 Cl2 1 氯元素在自然界中的存在 1 存在形态 化合态 2 主要存在形式 NaCl 氯元素主要以 NaCl 的形式存在于海水和陆地的盐矿中 但也存在于内地的一些盐湖 中 如中国的青海湖 氯原子最外电子层上有 7 个电子 很容易得到 1 个电子形成 Cl 因此 氯气具有很强 的氧化性 氯元素具有很强的非金属性 2 Cl2的物理性质 在通常状况 25 101kPa 下 Cl2是一种黄绿色有强烈剌激性气味的有毒气体 在常压 下 冷却到 34 6 沸点 时液化为液氯 继续冷却到 101 熔点 时 凝结为固态氯 Cl2是一种比空气重的气体 可溶于水 室温时一体积水中大约能溶解二体积氯气 所得溶 液叫氯水 难溶于饱和食盐水 3 Cl2的化学性质 很活泼 1 与金属化合 金属氯化物 实验现象 产生黄色火焰和大量白烟 2Na Cl2 2NaCl 实验现象 产生大量棕色的烟 但无火焰 Cu Cl2CuCl2 实验现象 产生大量棕褐色的烟 但无火焰 2Fe 3Cl22FeCl3 小结 绝大多数金属在加热或点燃的条件下 可与 Cl2化合 Pt Au 除外 反应中 Cl2表现强氧化性 若金属有变价 金属被氧化为高价态 如 Cu Fe 被 Cl2 氧化为 Cu2 Fe3 Cl2与金属的反应一般放出大量的热 故多数金属能在 Cl2中燃烧 在常温下 液氯 Cl2 与铁不反应 故液氯一般保存在钢瓶中 燃烧不一定要有氧气参加 燃烧的本质是氧化还原反应 所有发光发热的剧烈的化 学反应都可称为燃烧 2 与 H2等非金属化合 非金属氯化物 H2 Cl22HCl 工业制盐酸 现象 产生苍白色火焰 瓶口有大量白雾产生 H2 Cl2 2HCl 爆炸 反应生成的 HCl 是一种无色有剌激性气味的气体 有毒 极易溶于水 1 500 常温常 压下 HCl 气体溶于水即得盐酸 工业上利用该反应生产盐酸 2P 3Cl2 2PCl3 PCl3 Cl2 PCl5 2P 5Cl2 2PCl5 现象 产生大量白色烟雾 Si 2Cl2 SiCl4 工业提纯硅 3 与 H2O 的反应 氯气溶于水所得的水溶液叫氯水 溶于水的 Cl2有少量与水反应生成盐酸和次氯酸 H2O Cl2 HCl HClO 次氯酸的重要性质 HClO 易溶于水 其水溶液无色 HClO 是一元弱酸 其酸性比 H2CO3还弱 HClO NaOH NaClO H2O HClO 很不稳定 2HClO 2HCl O2 HClO 只存在于稀溶液中 增大浓度 加热或光照都会加快它的分解 HClO 是一种强氧化剂 具有很强的氧化性性 比 Cl2的氧化性强 能氧化而杀死水里 的细菌 还能氧化而使染料和有色物质褪色 因此 常利用它的强氧化性来消毒或漂白 氯水是含 Cl2 HCl HClO 三种溶质的混合溶液 其中含有三种分子 H2O Cl2 HClO 和四种离子 H Cl ClO OH HCl 溶于水生成盐酸 具有腐蚀性 HClO 具有强氧化性 能使蛋白质变质 Cl2的毒性机理 讨论 若你的周围不幸发生氯气泄漏事故 你怎样用已有化学知识进行恰当处理 结论 用碱液吸收 4 氯气与碱的反应 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 2Cl2 2Ca OH 2 CaCl2 Ca ClO 2 2H2O 次氯酸盐大于次氯酸 故漂白剂或消毒剂通常以次氯酸盐形式而保存 是因为次氯酸 不稳定性易分解的缘故 漂白原理 漂白剂或消毒剂漂白或消毒原理是先生成次氯酸 利用次氯酸强氧化性 杀毒 漂白 Ca ClO 2 2HCl CaCl2 2HClO Ca ClO 2 CO2 H2O CaCO3 2HClO NaClO HCl NaCl HClO 2NaClO H2O CO2 Na2CO3 2HClO 漂白剂HClONa2O2SO2活性碳 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 紫色石蕊试液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不稳定 4 氯水的性质 a 新制氯水是一种黄绿色有剌激性气味的溶液 b 具有强氧化性 含有 Cl2 HClO c 具有酸性 HCl H Cl HClO 也能发生微弱电离 产生少量 H 但酸性强弱主要由 HCl 决定 d 与 Ag 反应 Ag Cl AgCl e 不稳定性 2HClO 2HCl O2 由于 HClO 的分解 使未与水反应的 Cl2再与水反应 从而使氯水的颜色逐渐变浅直 至无色 其强氧化性也逐渐减弱至消失 但溶液的酸性逐渐增强 即 H 浓度逐渐增大 因 此 氯水必须现配现用 新制氯水必须避光密封保存 久置氯水的成分 H2O H Cl OH HCl 溶于水生成盐酸 具有腐蚀性 HClO 具有强氧化性 能使蛋白质变质 4 氯气与碱的反应 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 防毒原理 漂白原理 Ca ClO 2 2HCl CaCl2 2HClO Ca ClO 2 CO2 H2O CaCO3 2HClO 漂白粉 漂粉精 漂白液等必须密封保存 并要避光防潮 为什么 5 Cl2与盐的反应 2FeCl2 Cl2 2FeCl3 6FeSO4 3Cl2 2Fe2 SO4 3 2FeCl3 6FeBr2 3Cl2 2FeCl3 4FeBr3 通少量 Cl2 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 2FeBr2 3 Cl2 2FeCl3 2Br2 通足量 Cl2 2Fe2 4Br 3 Cl2 2Fe3 6Cl 2Br2 Na2S Cl2 2NaCl S S2 Cl2 2Cl S 与某些有机物反应 可发生取代 如与甲烷 加成 如与乙烯 等反应 5 Cl2的实验室制法 1 化学反应原理 MnO2与浓盐酸混合共热 MnO2 4HCl 浓 MnCl2 Cl2 2H2O 注意 1 二氧化锰为难溶于水的黑色固体 2 稀盐酸与二氧化锰不反应 3 此反应必须加热 4 在常温下 高锰酸钾 氯酸钾 漂白粉等固体跟浓盐酸反应能产生氯气 KClO3 6HCl 浓 KCl 3Cl2 3H2O 2KMnO4 16HCl 浓 2MnCl2 2KCl 5Cl2 8H2O K2Cr2O7 14HCl 浓 2CrCl3 7H2O 2KCl 3Cl2 PbO2 4HCl 浓 PbCl2 2H2O Cl2 Ca ClO 2 4HCl 浓 CaCl2 2H2O 2Cl2 2NaCl 2H2O 2NaOH Cl2 H2 工业制 Cl2 2 反应装置及讨论 除杂装置 氯气中 HCl 饱和食盐水 亦可用水 除去 氯气中 H2O 浓 H2SO4 或 P2O5或 CaCl2 除去 收集装置 用向上排空气法 验满 a 观察法 黄绿色 b 湿淀粉 KI 试纸 或品红试纸 c 湿石蕊试纸 d 浓 NH3水 3Cl2 8NH3 6NH4Cl N2 尾气处理装置 烧杯中盛有 NaOH 溶液 不能用水代替 6 卤素 1 卤素单质物理性质的变化规律 F2Cl2Br2I2 颜色淡黄绿色黄绿色深红棕色紫黑色 状态气体气体液体固体 熔沸点依次升高 原子半径逐渐增大 离子半径逐渐增大 单质的氧化性逐渐减弱 和 H2化合的能力逐渐减弱 HX 的还原性逐渐增强 HX 的稳定性逐渐减弱 HX 水溶液的酸性逐渐增强 单质和水反应的能力逐渐减弱 依次减弱 溶解性 易溶于有机溶剂 2 卤素单质在不同溶剂中的颜色 水CCl4汽油 苯 Cl2黄绿色黄绿色黄绿色 Br2橙色橙红色橙红色 I2棕黄色紫色紫红色 3 卤素原子的结构变化规律 由 F I 最外层均为 7 个电子原子半径依次增大 核电 荷数依次增大 非金属性依次减弱 4 化学性质 都能与金属反应 a F2和所有金属都能反应 b Cl2和绝大多数金属反应 c Br2和较活泼金属反应 d I2只和活泼金属反应 2Fe 3Br22FeBr3 2Fe I2FeI2 都能与 H2 P 等非金属反应 a F2和 H2在暗处即爆炸 F2是非金属性最强的元素 b Cl2和 H2光照爆炸 c Br2和 H2需加热且缓慢化合 不爆炸 d I2 蒸气 和 H2持续加热且仍为可逆反应 与水反应 依 F2 I2逐渐减弱 2F2 2H2O 4HF O2 X2 H2OHX HXO X Cl Br I 5 卤素单质的置换反应 Cl2 2Br Br2 2Cl Cl2 2I I2 2Cl Br2 2I I2 2Br 6 特殊性质 F2是非金属性最强元素 不能用玻璃仪器来储存氟气 Br2是唯一常温 下呈液态的非金属单质 I2易升华 遇淀粉变蓝 CaX2中只有 CaF2不溶于水 CaCl2作干 燥剂 AgX 中只有 AgF 可溶 AgX 均具感光性 AgBr 作照相底片材料 AgI 作人工降雨 材料 三 硫及硫的化合物 1 硫 1 硫 俗称硫黄 是一种黄色粉末 不溶于水 微溶于酒精 易溶于 CS2 密度为 2 1g cm3 熔点为 112 8 沸点为 445 不能导电导热 空气中 SO2的主要来源是大量燃烧煤 石油等化石燃料 其次是来自火山爆发和金属 冶炼厂 硫酸厂等的工业废气 2 化学性质 既有氧化性又有还原性 氧化性 与大多数金属反应 与变价金属反应时 一般生成低价态的金属硫化物 Fe SFeS 2Cu SCu 2S Hg S HgS 实验处理汞洒落 与氢 碳等的反应 H2 SH2S C 2SCS2 还原性 与许多强氧化性的物质反应 硫被氧化成 4 价或 6 价 如 S O2 SO2 S 2H2SO4 浓 3SO2 2H2O S 6HNO3 浓 H2SO4 6NO2 2H2O 歧化反应 3S 6KOH2K2S K2SO3 3H2O 实验室常用热的氢氧化钠溶液来清洗沾 有硫的器皿 2 二氧化硫 1 SO2的产生 S O2 SO2 现象 硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰 在纯氧中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰 同时 产生剌激性气味的气体 2 SO2的物理性质 SO2是一种无色有剌激性气味的有毒气体 密度比空气大 易液化 易溶于水 1 40 常温常压下 3 二氧化硫的化学性质 SO2是亚硫酸 H2SO3 的酸酐 属于酸性氧化物 具有酸性氧化物的通性 亚硫酸 一种不稳定 既有氧化性又有还原性的二元中强酸 H2SO3H HSO3 HSO3 H SO32 H2SO3 SO2 H2O 2NaOH SO2 Na2SO3 H2O NaOH SO2 NaHSO3 2H2S H2SO3 3S 3H2O H2SO3 Cl2 H2O 2HCl H2SO4 与水化合生成 H2SO3 SO2 H2O H2SO3 在相同条件下 既能向正反应方向进行 同时又能向逆反应方向进行的化学反应叫做 可逆反应 特点 a 向两个相反的方向进行的两个化学反应 在相同条件下同时进行 共存 两 个化学反应构成了一个对立的统一体 特点 b 两边的物质互为反应物 生成物 特点 c 反应体系中与反应有关的各种物质共存 与碱性氧化物化合 Na2O SO2 Na2SO3 CaO SO2 CaSO3 与碱反应 2NaOH SO2 Na2SO3 H2O NaOH SO2 NaHSO3 SO2 Ca OH 2 CaSO3 H2O SO2 Na2CO3 Na2SO3 CO2 SO2的漂白性 与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质 该不稳定的无色物质会慢慢分解 受热 则很快分解 注意 SO2的漂白作用与 HClO 等不同 SO2只能使酸碱指示剂变色 不能使之褪色 SO2既有氧化性 又有还原性 但还原性较强 氧化性 2H2S SO2 2H2O 3S 还原性 2SO2 O2 2SO3 工业上生产硫酸的中间反应 Cl2 SO2 2H2O H2SO4 2HCl 或 Br2 I2 Na2O2 SO2 Na2SO4 与 CO2不同 2H2O SO2 2FeCl3 2FeCl2 2HCl H2SO4 2KMnO4 5SO2 2H2O K2SO4 2MnSO4 2H2SO4 2HNO3 3SO2 2H2O 3H2SO4 2NO 4 二氧化硫的实验室制取 Na2SO3 H2SO4 较浓 Na2SO4 SO2 H2O 3 三氧化硫 1 物理性质 三氧化硫是一种无色易挥发的晶体熔点 16 8 沸点 44 8 2 化学性质 是酸性氧化物 与水剧烈反应生成硫酸 并放出大量的热 H2O SO3 H2SO4 3 制取 二氧化硫和氧气在一定温度和催化剂的条件下反应生成三氧化硫 2SO2 气 O2 气 2SO3 气 4 SO2与 CO2 CO2 SO2都是酸性氧化物 SO2 2NaOH Na2SO3 H2O CO2 2NaOH Na2CO3 H2O SO2 Ca OH 2 Ca2SO3 H2O CO2 Ca OH 2 CaCO3 H2O SO2 Na2CO3 饱和 H2O NaHSO3 NaHCO3 CO2 Na2CO3 饱和 H2O 2NaHCO3 SO2 2NaHCO3 Na2SO3 2CO2 H2O 酸性 H2SO3 H2CO3 5 硫酸 硫酸是一种难挥发的二元强酸 纯净的硫酸是一种无色粘稠状液体 凝固点 10 加 热至沸腾发烟 分解成 SO3和 H2O 98 3 的硫酸沸点 338 能与水以任意比混合 并放 出大量的热 1 硫酸的强氧化性 现有体积相同的浓硫酸和浓盐酸 分别放在等质量的两个试剂瓶中 不用化学方法识 别 提起试剂瓶 重者是浓硫酸 振动试剂瓶 液体呈油状的是浓硫酸 打开试剂瓶 瓶口不生白雾者是浓硫酸 打开试剂瓶 无刺激性气味的是浓硫酸 2 浓硫酸的物理性质 无色 无味 粘稠的油状液体 密度大 沸点高 难挥发 与 水任意比互溶 3 稀硫酸具有酸的通性 浓硫酸除具有酸的通性外 还具有吸水性 用于干燥 H2 Cl2 O2等 脱水性 强氧化性三大特性 4 实验 在点滴板中放入少量胆矾 再加入少量浓硫酸 现象 固体由蓝色变为灰白色 溶液仍为无色 反应 CuSO4 5H2O H2SO4 浓 CuSO4 H2SO4 5H2O 结论 浓硫酸有吸水性 5 实验 把少量浓硫酸滴在纸片 火柴梗上 现象 滴有浓硫酸的滤纸炭化变黑 解释 滤纸的主要成份是纤维素 由碳 氢 氧三种元素组成 浓硫酸能把滤纸中的 氢 氧元素按水的比例脱去 实验室制用乙醇乙烯 蔗糖的碳化等 结论 浓硫酸有脱水性 吸水性是指浓硫酸直接与水分子结合吸收现成的水 脱水性是指浓硫酸将许多有机物中的氢 氧元素按水的比例脱去反应生成水 Cu 2H2SO4 CuSO4 SO2 2H2O 注意 参加反应的硫酸只有一半被还原 在与铜的反应中 浓硫酸既表现出 氧化性 又表现出酸性 6 实验 把铁片放入盛有浓硫酸的试管中 加热 现象 常温无明显变化 加热后能反应 2Fe 6H2SO4 浓 Fe2 SO4 3 3SO2 6H2O 解释 常温下 浓硫酸能使铁 铝等金属表面生成一层致密的氧化物保护膜 阻止内 部金属继续跟硫酸起反应 此现象称 钝化 氧化物能被热的浓硫酸氧化 7 实验 在烧杯中放入少量蔗糖 用少量水调成糊状 注入浓硫酸 用玻棒搅拌 现象 蔗糖变黑 体积膨胀 放出大量热 放出有刺激性气味的气体 反应 C12H22O11 12C 11H2O 2H2SO4 浓 C CO2 2H2O 2SO2 结论 体现出浓硫酸的吸水性 脱水性和氧化性 8 硫酸的化学性质 加热时浓硫酸能与大多数金属反应 但不生成氢气 Cu 2H2SO4 浓 CuSO4 SO2 2H2O Fe Al 等金属常温下在浓硫酸中钝化 金属与浓硫酸反应不能得到 H2 与某些非金属反应 C 2H2SO4 浓 CO2 SO2 2H2O S 2H2SO4 浓 3SO2 2H2O 与硫化氢 碘化氢等还原剂反应 H2S H2SO4 浓 S SO2 2H2O 2HI H2SO4 浓 I2 SO2 2H2O 2HBr H2SO4 浓 Br2 SO2 2H2O 2FeS 6H2SO4 浓 Fe2 SO4 3 2S 3SO2 6H2O 2FeO 4H2SO4 浓 Fe2 SO4 3 SO2 4H2O 稀硫酸的氧化性和浓硫酸的氧化性的不同点 稀硫酸的氧化性是由电离出的 H 引起的 氢离子只能氧化金属活动顺序表中氢前的金 属 所以稀硫酸具有弱的氧化性 所以浓硫酸具有强的氧化性 四 氮 1 氮气 1 物理性质 无色无味难溶于水比空气稍轻的气体 2 化学性质 与氢气反应 跟金属反应 可与 A 族 A 族元素和 Al 等金属反应 3Mg N2Mg3N2 与氧气反应 N2 O22NO 3 氮的固定 将空气中游离态的氮转化为氮的化合物的方法叫做氮的固定 自然固氮 高能固氮 N2 O22NO 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 生 物固氮 豆科植物的根瘤菌 人工固氮 仿生固氮 合成氨 2 一氧化氮和二氧化氮 1 NO 和 NO2的生成 N2 O2 2NO 2NO O2 2NO2 实验室制法 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 2 NO 和 NO2的物理性质 NO 是一种无色 无味 难溶于水的有毒气体 NO2是一种红棕色 有剌激性气味的 有毒气体 密度比空气大 易液化 易溶于水 3 NO 和 NO2的化学性质 NO 不与水反应 在常温下易与 O2化合生成 NO2 2NO O2 2NO2 NO2在通常状况下 能自身相互结合生成无色的 N2O4气体 NO2 N2O4 加热有利于生成 NO2 颜色加深 NO2难被 O2氧化 易与水反应生成 HNO3和 NO 3NO2 H2O 2HNO3 NO 工业生产硝酸的化学反应原理 氮的其它氧化物 N2O 俗名笑气 是一种麻醉剂 N2O3是亚硝酸 HNO2 的酸酐 N2O5是硝酸的酸酐 是一种白色固体 3NO2 H2O 2HNO3 NO 2NO O2 2NO2 4NO2 O2 2H2O 4HNO3 4NO 3O2 2H2O 4HNO3 当 V NO2 V O2 4 1 时 NO2可完全转化为硝酸 当 V NO V O2 4 3 时 NO 可完全转化为硝酸 在工业生产硝酸时 应使用稍过量的空气 经过多次循环氧化吸收 可充分利用原料 并减少 NO 的排放以保护环境 3 SO2和 NO2对大气的污染 空气中 SO2和 NO2的来源 1 煤 石油等含硫燃料的燃烧 2 火山爆发 工厂尾气 3 汽车尾气 SO2和 NO2的危害性 酸雨的形成和危害及防治措施 SO2 H2O H2SO3 2H2SO3 O2 2H2SO4 2SO2 O2 2SO3 SO3 H2O H2SO4 3NO2 H2O 2HNO3 NO SO2 NO2 SO3 NO 正常雨水的 PH 值在 5 6 左右 酸雨的 PH 值小于 由于溶解了二氧化碳的缘故 正常雨水的 PH 值在 5 6 左右 然而 当空气中大量 N 和 S 的氧化物随雨水降落下来就会使得雨水的 PH 值小于 5 6 而形成酸雨 思考 煤中含有 S 燃烧时会产生 SO2排放到空气中去污染空气 请利用今天学过的 知识设计一个合理方案来减少煤燃烧时 SO2的排放量 并写出有关方程式 方案 往煤中加石灰 Ca OH 2 煤燃烧产生的 SO2和石灰产生反应生成 CaSO3 CaSO3 再被氧化成 CaSO4 从而减少了 SO2排放量 主要反应为 SO2 Ca OH 2 CaSO3 H2O 2 H2SO4 2H SO42 HCl H Cl HNO3 H NO3 3 稀硫酸和盐酸属于非氧化性酸 其氧化性实际上是 H 的氧化性 与金属反应时 H 被还原为 H2 而浓硫酸和硝酸属氧化性酸 与金属反应时是 6 价的 S 和 5 价的 N 被还 原为 SO2和 NO 或 NO2等 无 H2产生 4 硝酸 硝酸的强氧化性 随浓度增大而增强 大多数金属 Pt Au 除外 都能被硝酸氧化 不活泼金属与硝酸反应 硝酸被还原为 NO2或 NO 活泼金属与硝酸反应 硝酸的还 原产物很复杂 无色 易挥发液体 发烟 现象 密度大于水 浓度越大 密度越大 极易溶于水 刺激性挥发性沸点常见浓酸的浓度 盐 酸有易挥发低37 硫 酸无难挥发高98 硝 酸无易挥发低69 不稳定性 4HNO34NO2 2H2O O2 保存方法 密封 棕色瓶 玻璃塞 阴凉处 4HNO3 浓 Cu Cu NO3 2 2NO2 2H2O 8HNO3 稀 3Cu 3Cu NO3 2 2NO 4H2O Fe Al 等金属常温下在浓硝酸中钝化 金属与硝酸反应得不到 H2 Fe 4HNO3 稀 Fe NO3 3 NO 2H2O 生成高价态硝酸盐 Ag 2 HNO3 浓 AgNO3 NO2 H2O 3Ag 4HNO3 稀 3AgNO3 NO 2H2O CuO 2HNO3 Cu NO3 2 H2O 2AgNO3 CuCl2 Cu NO3 2 2AgCl 浓硝酸氧化性强于稀硝酸强于浓硫酸 一般而言硝酸与不活泼金属反应时 浓硝酸的 还原产物是 NO2 稀硝酸的还原产物是 NO C 4HNO3 浓 CO2 4NO2 2H2O S 6HNO3 浓 H2SO4 6NO2 3H2O 5 氨 N