高中化学 第四章非金属元素及其化合物知识框架素材 人教版必修1

1 第四章第四章 非金属元素及其化合物非金属元素及其化合物 一 非金属元素的主角一 非金属元素的主角 硅硅 2 二 富集海水中的元素 氯二 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 2Na Cl22NaCl 白烟 A 与金属反应 Cu Cl2CuCl2 棕黄色烟 与变价金属反应生成高价金属 2Fe 3Cl22FeCl3 产生棕色的烟 常温下不与干燥氯气反应 H2 Cl22HCl 白雾 发生爆炸 H2 Cl22HCl 苍白色火焰 HCl 工业制法 1 氯气的 B 与非金属反应 2P 3Cl22PCl3 白烟 白色烟雾 化学性质 2P 5Cl22PCl5 白雾 C 与水反应 Cl2 H2O HCl HClO 氯气的水溶液叫氯水 4 化学性质 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 制漂白液 制氯气尾气处理 D 与碱反应 2Cl2 2Ca OH 2 Ca ClO 2 CaCl2 2H2O 工业制漂白粉制法 2FeCl2 Cl2 2FeCl3 溶液由浅绿色变为黄色 2KI Cl2 2KCl I2 湿润的淀粉 KI 试纸变蓝 用于氯气的检验 E 氧化性 SO2 Cl2 2H2O 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 3 1 氯水 氯气的水溶液 Cl2 H2O HCl HClO 可逆 新制 A 分子 Cl2 H2O HClO 2 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 性质 6 几种漂白剂的比较 漂白剂 HClO Na2O2 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 2 CO2 H2O CaCO3 2HClO 漂白粉溶液中加酸能能提高漂白性 Ca ClO 2 2HCl 稀 CaCl2 2HClO 漂白粉变质原因 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 Cl HClO 少量 ClO 红纸褪色氯水有漂白作用 Cl2 闻气味刺激性气味含 Cl2 H2O 无水硫酸铜蓝色晶体含 H2O 4 三 硫及其化合物 1 硫硫 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 2 硫的氧化物硫的氧化物 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 催化剂 加热 2SO3 SO2 Cl2 H2O H2SO4 2HCl 以还原性为主 与 O2 Cl2 NO2 Br2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 C SO2的实验室制法 Na2SO3 H2SO4 Na2SO4 SO2 H2O SOSO3 3 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 3 硫酸硫酸 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 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 5 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 S O2 SO2 或 4FeS2 11O2 高温 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 催化剂 加热 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 2NH3 H2O 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 几种常见的硫酸盐几种常见的硫酸盐 1 CaSO4 自然界中是石膏 CaSO4 2H2O 的形式存在 加热到 150 时会失去部分结晶水 生成熟石膏 2CaSO4 H2O 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 FeSO4 7H2O 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 1 氮气的性质 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 H2SO4 的工业制 法 接触法 6 放电条件下与氧气反应 N2 O2 通电 2NO 2 化学性质 与 H2反应 N2 3H2 催化剂 高温高压 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 2 NONO 性质性质 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 3 NONO2 2的性质 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 422 ONNO 3 制法 实验室制法 铜和浓硝酸 工业制法 NH3 NO NO2 4 4 NO NO2的污染 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 7 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 催化剂 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 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 4