高中化学非金属元素及其重要化合物性质大汇合

高中化学非金属元素及其重要化合物性质高中化学非金属元素及其重要化合物性质 一 氯及其重要化合物一 氯及其重要化合物 1 氯气的性质及用途 氯气的性质及用途 1 物理性质 常温下 氯气是黄绿色 有刺激性 能溶于水 比空气重 易液化的有毒气体 物理性质 常温下 氯气是黄绿色 有刺激性 能溶于水 比空气重 易液化的有毒气体 化学性质 氯气的化学性质很活泼的非金属单质 化学性质 氯气的化学性质很活泼的非金属单质 1 与金属反应 与变价金属反应 均是金属氧化成高价态 与金属反应 与变价金属反应 均是金属氧化成高价态 2Na Cl22NaCl 产生白烟 产生白烟 Cu Cl2CuCl2 产生棕黄色的烟 产生棕黄色的烟 2Fe 3Cl22FeCl3 产生棕色的烟 产生棕色的烟 注 常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应 所以液氯通常储存在钢瓶中 注 常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应 所以液氯通常储存在钢瓶中 2 与非金属反应 与非金属反应 H2 Cl22HCl 发出苍白色火焰 有白雾生成 发出苍白色火焰 有白雾生成 可用于工业制盐酸可用于工业制盐酸 H2 Cl22HCl 会发生爆炸 会发生爆炸 不可用于工业制盐酸不可用于工业制盐酸 2P 3Cl22PCl3 氯气不足 产生白雾 氯气不足 产生白雾 2P 5Cl22PCl5 氯气充足 产生白烟 氯气充足 产生白烟 注 磷在氯气中燃烧产生大量白色烟雾 注 磷在氯气中燃烧产生大量白色烟雾 3 与水反应 与水反应 Cl2 H2O HCl HClO 4 与碱反应 与碱反应 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 用于除去多余的氯气 用于除去多余的氯气 2Cl2 2Ca OH 2 Ca ClO 2 CaCl2 2H2O 用于制漂粉精 用于制漂粉精 Ca ClO 2 CO2 H2O CaCO3 2HClO 漂粉精的漂白原理 漂粉精的漂白原理 注意 注意 1 若若 CO2过量则生成过量则生成 Ca HCO3 2 2 若向若向 Ca ClO 2溶液中通入溶液中通入 SO2气体气体 不能生成不能生成 CaSO3 因能被 因能被 HClO 氧化 氧化 5 与某些还原性物质反应 与某些还原性物质反应 2FeCl2 Cl2 2FeCl3 2KI Cl2 2KCl I2 使湿润的淀粉 使湿润的淀粉 KI 试纸变蓝色 用于氯气的检验 试纸变蓝色 用于氯气的检验 SO2 X2 2H2O 2HCl H2SO4 X Cl Br I 3 氯水的成分及性质 氯水的成分及性质 氯气溶于水得黄绿色的溶液氯气溶于水得黄绿色的溶液 氯水 在氯水中有少部分氯分子与水反应 氯水 在氯水中有少部分氯分子与水反应 Cl2 H2O HCl HClO 次氯酸 次氯酸 大部分是以 大部分是以 Cl2分子状态存在于水中 分子状态存在于水中 注意 注意 1 在新制的氯水中存在的微粒有 在新制的氯水中存在的微粒有 H2O Cl2 HClO H Cl ClO OH 久置氯水则 久置氯水则 几乎是稀盐酸 几乎是稀盐酸 一元弱酸 比一元弱酸 比 H2CO3弱弱 2 HClO 的基本性质的基本性质 不稳定 不稳定 2HClO 2HCl O2 强氧化性 强氧化性 漂白 杀菌能力 使色布 品红溶液等褪色 漂白 杀菌能力 使色布 品红溶液等褪色 故氯水可用作自来水消毒 故氯水可用作自来水消毒 3 几种漂白剂的比较 几种漂白剂的比较 漂白剂漂白剂HClONa2O2 H2 O2 SO2活性炭活性炭 漂白原理漂白原理氧化漂白氧化漂白氧化漂白氧化漂白化合漂白化合漂白吸附漂白吸附漂白 品红溶液品红溶液褪色褪色褪色褪色褪色褪色褪色褪色 紫色石蕊紫色石蕊先变红后褪色先变红后褪色褪色褪色只变红不褪色只变红不褪色褪色褪色 稳定性稳定性稳定稳定稳定稳定不稳定不稳定 4 氯气的制法 氯气的制法 1 实验室制法 实验室制法 药品及原理 药品及原理 MnO2 4HCl 浓 浓 MnCl2 2H2O Cl2 强调 强调 MnO2跟浓盐酸在共热的条件下才反应生成跟浓盐酸在共热的条件下才反应生成 Cl2 稀盐酸不与 稀盐酸不与 MnO2反应 反应 收集方法 向上排空气法收集方法 向上排空气法 或排和食盐水法 或排和食盐水法 净化装置 用饱和食盐水除去净化装置 用饱和食盐水除去 HCl 用浓硫酸干燥 用浓硫酸干燥 尾气处理 用碱液吸收尾气处理 用碱液吸收 2 氯气的工业制法 氯碱工业 氯气的工业制法 氯碱工业 通通 电电 2NaCl 2H2O 2NaOH H2 Cl2 氯化氢的性质和实验室制法氯化氢的性质和实验室制法 1 物理性质 物理性质 无色 有刺激性气味的气体 极易溶于水无色 有刺激性气味的气体 极易溶于水 1 500 其水溶液为盐酸 其水溶液为盐酸 2 盐酸的化学性质 盐酸的化学性质 挥发性强酸的通性挥发性强酸的通性 3 氯化氢的实验室制法 氯化氢的实验室制法 1 药品及反应原理药品及反应原理 NaCl H2SO4 NaHSO4 HCl 不加热或微热不加热或微热 NaHSO4 NaCl Na2SO4 HCl 加热到加热到 500 C 600 C 总式总式 2NaCl H2SO4 Na2SO4 2HCl 2 装置装置 与制氯气的装置相似与制氯气的装置相似 3 收集方法收集方法 向上排空气法向上排空气法 4 检验方法检验方法 用湿润的蓝色石蕊试纸是否变红或用玻璃棒蘸浓氨水靠近是否有白烟产生用湿润的蓝色石蕊试纸是否变红或用玻璃棒蘸浓氨水靠近是否有白烟产生 5 尾气处理尾气处理 用水吸收用水吸收 倒扣漏斗倒扣漏斗 卤族元素卤族元素 1 卤素及化合物的性质比较 卤素及化合物的性质比较 氟氟氯氯溴溴碘碘 状态状态气气气 易液化 气 易液化 液 易挥发 液 易挥发 固 易升华 固 易升华 熔 沸熔 沸 点点 熔 沸点逐渐升高熔 沸点逐渐升高 颜色颜色淡黄绿色淡黄绿色黄绿色黄绿色红棕色红棕色紫黑色紫黑色 单质物单质物 理性质理性质 密度密度密度逐渐增大密度逐渐增大 X2与与条件条件冷暗处冷暗处光照光照加热加热持续加热持续加热 H2化合化合程度程度剧烈爆炸剧烈爆炸爆炸爆炸缓慢缓慢化合同时分解化合同时分解 反应反应2F2 2H2O 4HF O2 X2 H2O HX HXOX2与与 H2O 化化 合合 程度程度剧烈剧烈缓慢缓慢微弱微弱极弱极弱 水溶性水溶性反应生成氢氟酸反应生成氢氟酸水溶性依次减小 有机溶剂中溶解性依次增大水溶性依次减小 有机溶剂中溶解性依次增大 化合价化合价只有只有 1 价价有有 1 1 3 5 7 等等 化学式化学式无含氧酸无含氧酸有有 HXO HXO2 HXO3 HXO4等等 含氧酸含氧酸强弱程强弱程 度度 同一价态的酸性依次减弱同一价态的酸性依次减弱 颜色颜色AgF 白 白 AgCl 白 白 AgBr 淡黄 淡黄 AgI 黄 黄 水溶性水溶性易溶易溶均难溶 且溶解度依次减小均难溶 且溶解度依次减小 卤化银卤化银 感光性感光性难分解难分解见光均易分解 且感光性逐渐增强见光均易分解 且感光性逐渐增强 2 卤素元素的有关特性 卤素元素的有关特性 1 F2遇水发生置换反应 生成遇水发生置换反应 生成 HF 并放出并放出 O2 2 HF 是弱酸 剧毒 但能腐蚀玻璃是弱酸 剧毒 但能腐蚀玻璃 4HF SiO2 SiF4 2H2O HF 由于形成分子间氢键相互缔合 沸点反常的高 由于形成分子间氢键相互缔合 沸点反常的高 3 溴是唯一的液态非金属 易挥发 少量的液溴保存要用水封 溴是唯一的液态非金属 易挥发 少量的液溴保存要用水封 4 碘易升华 遇淀粉显蓝色 碘的氧化性较弱 它与变价金属反应时生成低价化合物 碘易升华 遇淀粉显蓝色 碘的氧化性较弱 它与变价金属反应时生成低价化合物 5 AgX 中只有中只有 AgF 溶于水 且不具有感光性 溶于水 且不具有感光性 CaX2中只有中只有 CaF2难溶 难溶 3 卤素间的置换反应及 卤素间的置换反应及 X 离子的检验 离子的检验 1 Cl2 2Br Br2 2Cl Cl2 2I I2 2Cl Br2 2I I2 2Br 结论 氧化性 结论 氧化性 Cl2 Br2 I2 还原性 还原性 I Br Cl 2 溴和碘在不同溶剂中所生成溶液 由稀到浓 的颜色变化 溴和碘在不同溶剂中所生成溶液 由稀到浓 的颜色变化 溶剂溶剂 溶质溶质 水水 苯苯 汽汽 油油四氯化碳四氯化碳 Br2 黄黄 橙橙橙橙 橙红橙红橙橙 橙红橙红橙橙 橙红橙红 I2深黄深黄 褐褐淡紫淡紫 紫红紫红淡紫淡紫 紫红紫红紫紫 深紫深紫 密密 度度 比比 水水 轻轻 比比 水水 轻轻比比 水水 重重 3 X 离子的检验离子的检验 Cl 白色沉淀白色沉淀 Br AgNO3 HNO3 浅黄色沉淀浅黄色沉淀 I 黄色沉淀黄色沉淀 二 硫及其重要化合物的主要性质及用途二 硫及其重要化合物的主要性质及用途 1 硫 硫 1 物理性质 硫为淡黄色固体 不溶于水 微溶于酒精 易溶于 物理性质 硫为淡黄色固体 不溶于水 微溶于酒精 易溶于 CS2 用于洗去试管壁上的硫 用于洗去试管壁上的硫 硫有多种同素异形体 如单斜硫 斜方硫 弹性硫等 硫有多种同素异形体 如单斜硫 斜方硫 弹性硫等 2 化学性质 硫原子最外层 化学性质 硫原子最外层 6 个电子 较易得电子 表现较强的氧化性 个电子 较易得电子 表现较强的氧化性 与金属反应 与变价金属反应 均是金属氧化成低价态 与金属反应 与变价金属反应 均是金属氧化成低价态 2Na S Na2S 剧烈反应并发生爆炸 剧烈反应并发生爆炸 2Al 3SAl2S3 制取 制取 Al2S3的唯一途径 的唯一途径 Fe S FeS 黑色 黑色 2Cu S Cu2S 黑色 黑色 SO2 SO2 CO2 CO2 与非金属反应与非金属反应 S O2 点燃点燃 SO2 S H2 H2S 说明硫化氢不稳定 说明硫化氢不稳定 与化合物的反应与化合物的反应 S 6HNO3 浓 浓 H2SO4 6NO2 2H2O S 2H2SO4 浓 浓 2SO2 2H2O 3S 6NaOH 2Na2S Na2SO3 3H2O 用热碱溶液清洗硫 用热碱溶液清洗硫 3 用途 大量用于制造硫酸 硫化天然橡胶 也用于制药和黑火药 用途 大量用于制造硫酸 硫化天然橡胶 也用于制药和黑火药 2 硫的氢化物 硫的氢化物 硫化氢的制取 硫化氢的制取 Fe H2SO4 稀 稀 FeSO4 H2S 不能用浓 不能用浓 H2SO4或硝酸 因为或硝酸 因为 H2S 具有强还原性 具有强还原性 H2S 是无色 有臭鸡蛋气味的有毒气体 能溶于水 密度比空气略大 是无色 有臭鸡蛋气味的有毒气体 能溶于水 密度比空气略大 硫化氢的化学性质硫化氢的化学性质 A 可燃性 可燃性 2H2S O2 点燃 点燃 2S 2H2O H2S 过量 过量 2H2S 3O2 点燃 点燃 2SO2 2H2O O2过量 过量 B 强还原性 常见氧化剂 强还原性 常见氧化剂 Cl2 Br2 O2 Fe3 HNO3 KMnO4等 甚至等 甚至 SO2均可将均可将 H2S 氧化成氧化成 S C 不稳定性 不稳定性 300 以上易受热分解以上易受热分解 H2S 的水溶液叫氢硫酸 是二元弱酸 的水溶液叫氢硫酸 是二元弱酸 3 硫的氧化物 硫的氧化物 1 二氧化硫 二氧化硫 SO2是无色而有刺激性气味的有毒气体 密度比空气大 容易液化 易溶于水 是无色而有刺激性气味的有毒气体 密度比空气大 容易液化 易溶于水 SO2是酸性氧化物 能跟水反应生成亚硫酸 亚硫酸是中强酸 是酸性氧化物 能跟水反应生成亚硫酸 亚硫酸是中强酸 SO2有强还原性有强还原性 常见氧化剂 见上 均可与常见氧化剂 见上 均可与 SO2发生氧化一还原反应发生氧化一还原反应 如如 SO2 Cl 2 2H2O H2SO4 2HCl SO2也有一定的氧化性也有一定的氧化性 2H2S SO2 3S 2H2O SO2具有漂白性 能跟有色有机化合物生成无色物质 可逆 非氧化还原反应 具有漂白性 能跟有色有机化合物生成无色物质 可逆 非氧化还原反应 实验室制法 实验室制法 Na2SO3 H2SO4 浓 浓 Na2SO3 H2O SO2 或或 Cu 2H2SO4 浓 浓 CuSO4 2H2O SO2 2 三氧化硫 是一种没有颜色易挥发的晶体 具有酸性氧化物的通性 遇水剧烈反应生成硫酸并 三氧化硫 是一种没有颜色易挥发的晶体 具有酸性氧化物的通性 遇水剧烈反应生成硫酸并 放出大量的热 放出大量的热 3 比较 比较 SO2与与 CO2 SO3 SO2CO2SO3 主要物主要物 性性 无色 有刺激性气体 易液化易溶无色 有刺激性气体 易液化易溶 于水于水 1 40 无色 无气味气体能溶于无色 无气味气体能溶于 水水 1 1 无色固体无色固体 熔点熔点 16 8 与水反与水反 应应 SO2 H2O H2SO3 中强酸中强酸CO2 H2O H2CO2 弱弱 酸酸 SO3 H2O H2SO4 强酸强酸 与碱反与碱反 应应 Ca OH 2 CaSO3 Ca HSO3 2 清液清液 白白 清清 液液 Ca OH 2 CaCO3 Ca HCO3 2 清液清液 白白 清清 液液 SO3 Ca OH 2 Ca SO4 微溶微溶 紫色石紫色石 蕊蕊 变红变红变红变红变红变红 品红品红褪色褪色不褪色不褪色不褪色不褪色 鉴定存鉴定存 在在 能使品红褪色能使品红褪色 又能使清石灰变浑浊又能使清石灰变浑浊 不能使品红褪色不能使品红褪色 但能使清石灰水变浑浊但能使清石灰水变浑浊 浓 H2SO4 氧化性 Br2 浓 H2SO4 氧化性 Br2 I2 S SO2 H2O S C Al 或 Fe 冷 足量 Cu 足量 Zn Fe2 HBr HI H2S SO2 H2O SO2 CO2 H2O 钝化 运装浓 H2SO4 CuSO4 SO2 H2O ZnSO4 SO2 后有 H2 H2O Fe3 SO2 H2O 只表现强 氧化性 兼有 酸性 脱水性 吸水性 C2H5OH 去结晶水 胆矾 作干燥剂 C H2O C2H4 H2O 糖等 无水 CuSO4 中性气体 无强还原性气体 非碱性气体 可干燥 1700 I2 S SO2 H2O S C Al 或 Fe 冷 足量 Cu 足量 Zn Fe2 HBr HI H2S SO2 H2O SO2 CO2 H2O 钝化 运装浓 H2SO4 CuSO4 SO2 H2O ZnSO4 SO2 后有 H2 H2O Fe3 SO2 H2O 只表现强 氧化性 兼有 酸性 脱水性 吸水性 C2H5OH 去结晶水 胆矾 作干燥剂 C H2O C2H4 H2O 糖等 无水 CuSO4 中性气体 无强还原性气体 非碱性气体 可干燥 1700 氧化性氧化性SO2 2H2S 2S 2H2OCO2 2Mg 点燃点燃 2MgO C CO2 C 2CO 还原性还原性有有无无 与与 Na2O2 作用作用 Na2O2 SO2 Na2SO42Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2 2Na2O2 2SO3 2 NaSO4 O2 4 酸雨的形成和防治 酸雨的形成和防治 酸雨的形成是一个十分复杂的大气化学和大气物理过程 酸雨中含有硫酸和硝酸等酸性物质 酸雨的形成是一个十分复杂的大气化学和大气物理过程 酸雨中含有硫酸和硝酸等酸性物质 其中又以硫酸为主 从污染源排放出来的其中又以硫酸为主 从污染源排放出来的 SO2 NOx NO NO2 是酸雨形成的主要起始物 因为 是酸雨形成的主要起始物 因为 大气中的大气中的 SO2在光照 烟尘中的金属氧化物等的作用下 经氧化 溶于水等方式形成在光照 烟尘中的金属氧化物等的作用下 经氧化 溶于水等方式形成 H2SO4 而 而 NO 被空气中氧气氧化为被空气中氧气氧化为 NO2 NO2直接溶于水形成直接溶于水形成 HNO3 造成了雨水 造成了雨水 pH 值降低 便形成了酸雨 值降低 便形成了酸雨 硫酸型酸雨的形成过程为 气相反应 硫酸型酸雨的形成过程为 气相反应 2SO2 O2 2SO3 SO3 H2O H2SO4 液相反应 液相反应 SO2 H2O H2SO3 2H2SO3 O2 2H2SO4 总反应总反应 2325 22224 222 MnFeCuV SOH O OH SO 硝酸型酸雨的形成过程为 硝酸型酸雨的形成过程为 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 引起硫酸型酸雨的引起硫酸型酸雨的 SO2人为排放主要是化石燃料的燃烧 工业尾气的排放 土法炼硫等 引起人为排放主要是化石燃料的燃烧 工业尾气的排放 土法炼硫等 引起 硝酸型酸雨的硝酸型酸雨的 NOx 人为排放主要是机动车尾气排放 人为排放主要是机动车尾气排放 酸雨危害 酸雨危害 直接引起人的呼吸系统疾病 直接引起人的呼吸系统疾病 使土壤酸化 损坏森林 使土壤酸化 损坏森林 腐蚀建筑结构 工业腐蚀建筑结构 工业 装备 电信电缆等 装备 电信电缆等 酸雨防治与酸雨防治与各种脱硫技术 各种脱硫技术 要防治酸雨的污染 最根本的途径是减少人为的污染物排放 因此要防治酸雨的污染 最根本的途径是减少人为的污染物排放 因此 研究煤炭中硫资源的综合开发与利用 采取排烟脱硫技术回收二氧化硫 寻找替代能源 城市煤气研究煤炭中硫资源的综合开发与利用 采取排烟脱硫技术回收二氧化硫 寻找替代能源 城市煤气 化 提高燃煤效率等都是防止和治理酸雨的有效途径 目前比较成熟的方法是化 提高燃煤效率等都是防止和治理酸雨的有效途径 目前比较成熟的方法是各种脱硫技术的应用 各种脱硫技术的应用 在含硫矿物燃料中加生石灰 及时吸收燃烧过程中产生的在含硫矿物燃料中加生石灰 及时吸收燃烧过程中产生的 SO2 这种方法称为 这种方法称为 钙基固硫钙基固硫 其 其 反应方程式为 反应方程式为 SO2 CaO CaSO3 2CaSO3 O2 2CaSO4 也可采用烟气脱硫技术 用石灰浆液或 也可采用烟气脱硫技术 用石灰浆液或 石灰石在烟气吸收塔内循环 吸收烟气中的石灰石在烟气吸收塔内循环 吸收烟气中的 SO2 其反应方程式为 其反应方程式为 SO2 Ca OH 2 CaSO3 H2O SO2 CaCO3 CaSO3 CO2 2CaSO3 O2 2CaSO4 在冶金工业的烟道废气中 常 在冶金工业的烟道废气中 常 混有大量的混有大量的 SO2和和 CO 它们都是大气的污染物 它们都是大气的污染物 在在 773 和催化剂 和催化剂 铝矾土铝矾土 的作用下 使二者反应的作用下 使二者反应 可收回大量的硫黄 其反应原理为 可收回大量的硫黄 其反应原理为 SO2 2CO S CO2 4 硫酸 硫酸 稀稀 H2SO4具有酸的一般通性 而浓具有酸的一般通性 而浓 H2SO4具有酸的通性外还具有三大特性 具有酸的通性外还具有三大特性 SO42 的鉴定 干扰离子可能有 的鉴定 干扰离子可能有 CO32 SO32 SiO32 Ag PO43 等 等 待测液待测液澄清液澄清液白色沉淀 说明待测液中含有白色沉淀 说明待测液中含有 SO42 离子 离子 硫酸的用途 制过磷酸钙 硫酸铵 硫酸铜 硫酸亚铁 医药 炸药 用于铅蓄电池 作干硫酸的用途 制过磷酸钙 硫酸铵 硫酸铜 硫酸亚铁 医药 炸药 用于铅蓄电池 作干 高温 高压放电 燥剂 制挥发性酸 作脱水剂和催化剂等 燥剂 制挥发性酸 作脱水剂和催化剂等 5 硫酸的工业制法 硫酸的工业制法 接触法接触法 1 生产过程 生产过程 三阶段三阶段SO2制取和净化制取和净化SO2转化为转化为 SO3SO3吸收和吸收和 H2SO4的生成的生成 三方程三方程 4FeS2 11O2 2Fe2O3 8SO2 2SO2 O2 2SO3 SO3 H2O H2SO4 三设备三设备沸腾炉沸腾炉接触室接触室吸收塔吸收塔 有有 关关 原原 理理 矿石粉碎矿石粉碎 以增大矿石与以增大矿石与 空气的接触面 加快反空气的接触面 加快反 应速率应速率 逆流原理逆流原理 热交换器热交换器 目目 的的 冷热气体流向相反 冷热气体流向相反 冷的冷的 SO2 O2 N2被预被预 热 而热的热 而热的 SO3 SO2 O2 N2被被 冷却冷却 逆流原理逆流原理 98 3 的浓硫酸的浓硫酸 从塔顶淋下 气体由下往从塔顶淋下 气体由下往 上 流向相反 充分接触 上 流向相反 充分接触 吸收更完全吸收更完全 设备中设备中 排出的排出的 气气 体体 炉气炉气 SO2 N2 O2 矿尘矿尘 除尘除尘 砷硒化合物砷硒化合物 洗涤洗涤 H2O 气气 干燥干燥 净化气净化气 SO2 N2 O2 SO2 O2 N2 SO3 尾气 尾气 SO2及及 N2 O2 不能直接排入大气中不能直接排入大气中 说说 明明 矿尘矿尘 杂质杂质 易使催化剂易使催化剂 中毒中毒 H2O 气气 腐蚀设备 影腐蚀设备 影 响生产响生产 反应条件反应条件 理论需要 低温 高压 理论需要 低温 高压 催化剂 实际应用 催化剂 实际应用 400 500 常压 常压 催化剂催化剂 实际用实际用 98 3 的浓硫酸吸的浓硫酸吸 收收 SO3 以免形成酸雾不利以免形成酸雾不利 于气体三氧化硫被进一步于气体三氧化硫被进一步 吸收吸收 2 尾气处理 尾气处理 氨水氨水 222 含含ONSO NH4 2SO3 42SO H NH4 2SO4 SO2 NH4HSO3 氧族元素氧族元素 1 氧族元素比较 氧族元素比较 原子半径原子半径 O S Se Te 单质氧化性单质氧化性 O2 S Se Te 单质颜色单质颜色 无色无色 淡黄色淡黄色 灰色灰色 银白色银白色 单质状态单质状态 气体气体 固体固体 固体固体 固体固体 氢化物稳定性氢化物稳定性 H2O H2S H2Se H2Te 沸点沸点 H2O H2Te H2Se H2S 水反常 水反常 最高价含氧酸酸性最高价含氧酸酸性 H2SO4 H2SeSO4 H2TeO4 2 O2和和 O3比较比较 O2O3 颜色颜色无色无色气态气态 淡蓝色淡蓝色 气味气味无无刺激性特殊臭味刺激性特殊臭味 水溶性水溶性臭氧密度比氧气的大臭氧密度比氧气的大 密度密度臭氧比氧气易溶于水臭氧比氧气易溶于水 氧化性氧化性强强 不易氧化 不易氧化 Ag Hg 等 等 极强极强 O3 2KI H2O 2KOH I2 O2 易氧化 易氧化 Ag Hg 等不活泼金属 等不活泼金属 漂白性漂白性无无有 极强氧化性有 极强氧化性 作消毒剂和脱色作消毒剂和脱色 剂 剂 稳定性稳定性 3O2 2O3 2O3 3O2 常温 缓慢常温 缓慢 加热 迅速加热 迅速 高温催化剂 电解 MnO2 相互关系相互关系臭氧和氧气是氧的同素异形体臭氧和氧气是氧的同素异形体 3 比较 比较 H2O 和和 H2O2 H2OH2O2 电子式电子式H O HH O O H 化学键化学键极性键极性键极性键和非极性键极性键和非极性键 分子极性分子极性有有有有 稳定性稳定性稳定稳定 2H2O 2H2 O2 不稳定不稳定 2H2O2 2H2O O2 氧化性氧化性较弱 遇强还原剂反应 较弱 遇强还原剂反应 2Na 2H2O 2NaOH H2 较强 遇还原剂反应 较强 遇还原剂反应 SO2 H2O2 H2SO4 还原性还原性较弱较弱 遇极强氧化剂反应 遇极强氧化剂反应 2F2 2H2O 4HF O2 较强较强 遇较强氧化剂反应 遇较强氧化剂反应 2MnO4 5H2O2 6H 2Mn2 5O2 8H2O 作用作用饮用 溶剂等饮用 溶剂等氧化剂 漂白剂 消毒剂 脱氯剂等氧化剂 漂白剂 消毒剂 脱氯剂等 H2S H2SO4 浓浓 S SO2 H2O SO3 2NaHSO3 Na2SO4 2SO2 H2O 3CuSO4 3CuO 2SO2 SO3 O2 6FeSO4 3Br2 2Fe2 SO4 3 2FeBr3 三 氮及其重要化合物的主要性质三 氮及其重要化合物的主要性质 1 氨气 氨气 NH3 1 分子结构 由极性键形成的三角锥形的极性分子 分子结构 由极性键形成的三角锥形的极性分子 N 原子有一对孤对电子 原子有一对孤对电子 2 物理性质 无色 刺激性气味的气体 密度比空气小 极易溶于水 常温常压下 物理性质 无色 刺激性气味的气体 密度比空气小 极易溶于水 常温常压下 1 体积水能溶解体积水能溶解 700 体积的氨气 易液化 可作致冷剂 体积的氨气 易液化 可作致冷剂 3 化学性质 化学性质 与与 H2O 反应 反应 NH3 H2O NH3 H2ONH4 OH 溶液呈弱碱性 氨水的成份为 溶液呈弱碱性 氨水的成份为 NH3 H2O NH3 H2O NH4 OH H 氨水易挥发 氨水易挥发 与酸反应 与酸反应 NH3 HCl NH4Cl NH3 HNO3 NH4NO3 与挥发性酸反应有白烟生成与挥发性酸反应有白烟生成 还原性 催化氧化 还原性 催化氧化 4NH3 5O2 4NO 6H2O N 为为 3 价 最低价态 具有还原性 价 最低价态 具有还原性 4 实验室制法 实验室制法 Ca OH 2 2NH4ClCaCl2 2NH3 2H2O 工业工业 法 法 N2与与 H2在高温高压催化剂条件下合成氨气在高温高压催化剂条件下合成氨气 2 铵盐 铵盐 1 物理性质 白色晶体 易溶于水 物理性质 白色晶体 易溶于水 2 化学性质 化学性质 受热分解 受热分解 NH4HCO3 NH3 H2O CO2 NH4Cl NH3 HCl 与碱反应 与碱反应 NaOH NH4Cl NaCl NH3 H2O 3 氮气 氮气 N2 1 分子结构 电子式为 分子结构 电子式为 N N 结构式为 结构式为 N N 氮氮叁键键能大 分子结构稳 氮氮叁键键能大 分子结构稳 定 化学性质不活泼 定 化学性质不活泼 催化剂 2 物理性质 纯净的氮气是无色无味的气体 难溶于水 空气中约占总体积的 物理性质 纯净的氮气是无色无味的气体 难溶于水 空气中约占总体积的 78 3 化学性质 常温下性质稳定 可作保护气 但在高温 放电 点燃等条件下能与 化学性质 常温下性质稳定 可作保护气 但在高温 放电 点燃等条件下能与 H2 O2 IIA 族的族的 Mg Ca 等发生化学反应 即发生氮的固定 将空气中的氮气转变为含氮化合物等发生化学反应 即发生氮的固定 将空气中的氮气转变为含氮化合物 的过程 有自然固氮和人工固氮两种形式 的过程 有自然固氮和人工固氮两种形式 N2中中 N 元素元素 0 价 为价 为 N 的中间价态 既有氧化性又有还的中间价态 既有氧化性又有还 原性原性 与与 H2反应 反应 N2 3H2 2NH3 与与 O2反应 反应 N2 O2 2NO 与活泼金属反应 与活泼金属反应 N2 3 Mg Mg3N2 4 氮气的用途 化工原料 液氮是火箭燃烧的推进剂 还可用作医疗 保护气等 氮气的用途 化工原料 液氮是火箭燃烧的推进剂 还可用作医疗 保护气等 4 氮的氧化物 氮的氧化物 1 氮的氧化物简介 氮元素有 氮的氧化物简介 氮元素有 1 2 3 4 5 五种正价态 对应有六种氧化物五种正价态 对应有六种氧化物 种种 类类色色 态态化学性质化学性质 N2O无色气体无色气体较不活泼较不活泼 NO无色气体无色气体活泼 不溶于水活泼 不溶于水 N2O3 亚硝酸酐 亚硝酸酐 无色气体 无色气体 蓝色液体 蓝色液体 20 常温极易分解为常温极易分解为 NO NO2 NO2红棕色气体红棕色气体较活泼 与水反应较活泼 与水反应 N2O4无色气体无色气体较活泼 受热易分解较活泼 受热易分解 N2O5 硝酸酸酐 硝酸酸酐 无色固体无色固体气态时不稳定 易分解气态时不稳定 易分解 2 NO 和和 NO2的重要性质和制法的重要性质和制法 性质 性质 2NO O2 2NO2 易被氧气氧化 易被氧气氧化 无色无色 气体转化为红棕色 气体转化为红棕色 2NO2 红棕色 红棕色 N2O4 无色 无色 平衡体系 平衡体系 3NO2 H2O 2HNO3 NO 工业制硝酸 工业制硝酸 NO NO2 2NaOH 2NaNO2 H2O 尾气吸收 尾气吸收 NO2有较强的氧化性有较强的氧化性 能使湿润的能使湿润的 KI 淀粉试纸变蓝 淀粉试纸变蓝 制法 制法 NO 3Cu 8HNO3 稀 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 必须用排水法收集 必须用排水法收集 NO NO2 Cu 4HNO3 浓 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 必 必 须用排空气法收集须用排空气法收集 NO2 3 氮的氧化物溶于水的计算 氮的氧化物溶于水的计算 NO2或或 NO2与与 N2 非 非 O2 的混合气体溶于水可依据 的混合气体溶于水可依据 3NO2 H2O 2HNO3 NO 利用气利用气 体体积变化差值进行计算 体体积变化差值进行计算 NO2和和 O2的混合气体溶于水时由的混合气体溶于水时由 4NO2 O2 2H2O 4HNO3进行计算 当体积比进行计算 当体积比 V NO2 V O2 4 1 时 恰好反应 时 恰好反应 4 1 时 时 NO2过量 剩余过量 剩余 NO 4 1 时 时 O2过量 过量 剩余剩余 O2 NO 和和 O2同时通入水中时 由同时通入水中时 由 4NO 3O2 2H2O 4HNO3进行计算 原理同进行计算 原理同 方法 方法 NO NO2 O2的混合气体通入水中 先按的混合气体通入水中 先按 求出求出 NO 的体积 再加上混合气体中的体积 再加上混合气体中 NO 的体积再的体积再 按按 方法进行计算 方法进行计算 4 氮的氧化物 氮的氧化物 NO NO2 对环境的影响 对环境的影响 氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因 同时也可造成水体污染 汽车尾气中的氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因 同时也可造成水体污染 汽车尾气中的 氮氧化物 燃料在发动机内高温燃烧时 空气中的氮气与氧气反应生成的 与碳氢化合物经紫外线氮氧化物 燃料在发动机内高温燃烧时 空气中的氮气与氧气反应生成的 与碳氢化合物经紫外线 照射发生反应生成形成的一种有毒的烟雾 称为光化学烟雾 光化学烟雾具有特殊气味 刺激眼睛 照射发生反应生成形成的一种有毒的烟雾 称为光化学烟雾 光化学烟雾具有特殊气味 刺激眼睛 伤害植物并使大气能见度降低 另外 氮氧化物与空气中的水反应生成硝酸和亚硝酸 是酸雨的成伤害植物并使大气能见度降低 另外 氮氧化物与空气中的水反应生成硝酸和亚硝酸 是酸雨的成 分 大气中氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧 汽车尾气和植物体的焚烧 以及农田土壤和动物分 大气中氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧 汽车尾气和植物体的焚烧 以及农田土壤和动物 排泄物中含氮化合物的转化 因此必须减少氮氧化物的排放 控制进入大气 陆地和海洋的含氮的排泄物中含氮化合物的转化 因此必须减少氮氧化物的排放 控制进入大气 陆地和海洋的含氮的 氧化物 在工业上含氮氧化物的尾气吸收常用以下反应 氧化物 在工业上含氮氧化物的尾气吸收常用以下反应 NO2 NO 2NaOH 2NaNO2 H2O 既可以回收尾气 生成的亚硝酸盐又是重要的化工原料 既可以回收尾气 生成的亚硝酸盐又是重要的化工原料 除人工合成的含氯 如氟利昂 除人工合成的含氯 如氟利昂 含溴的物质是造成臭氧层破坏的元凶外 含溴的物质是造成臭氧层破坏的元凶外 汽车尾气 超音汽车尾气 超音 高温 高压 催化剂 放电 点燃 速飞机排出的废气 工业废气等含有大量的氮氧化物 如速飞机排出的废气 工业废气等含有大量的氮氧化物 如N0 和和N02等 等 也可以破坏掉大量的臭氧 也可以破坏掉大量的臭氧 分子 从而造成臭氧层的破坏 分子 从而造成臭氧层的破坏 5 硝酸 硝酸 HNO3 1 物理性质 无色 刺激性气味 易挥发液体 能与水以任意比例互溶 常用浓硝 物理性质 无色 刺激性气味 易挥发液体 能与水以任意比例互溶 常用浓硝 酸的质量分数大约为酸的质量分数大约为 69 2 化学性质 硝酸为强酸 具有以下性质 化学性质 硝酸为强酸 具有以下性质 具有酸的通性 具有酸的通性 浓硝酸不稳定性 浓硝酸不稳定性 4HNO3 4NO2 O2 2H2O 强氧化性 无论浓稀硝酸均具有强氧化性 与金属反应时不能放出氢气 强氧化性 无论浓稀硝酸均具有强氧化性 与金属反应时不能放出氢气 a 与金属反应 与金属反应 Cu 4HNO3 浓 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 3Cu 8HNO3 稀 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 3Ag 4HNO3 稀稀 3AgNO3 NO 2H2O 常温下浓硝酸使铁 铝钝化 常温下浓硝酸使铁 铝钝化 b 与非金属反应 与非金属反应 C 4HNO3 浓 浓 CO2 4NO2 2H2O c 与其他还原剂反应与其他还原剂反应 如如 H2S SO2 Fe2 等 等 d 与有机物反应与有机物反应 硝化反应 酯化反应 与蛋白质发生颜色反应 黄色 等 硝化反应 酯化反应 与蛋白质发生颜色反应 黄色 等 3 制法 制法 实验室制法 硝酸盐与浓硫酸微热 实验室制法 硝酸盐与浓硫酸微热 NaNO3 固 固 H2SO4 浓 浓 NaHSO4 HNO3 不能强热 因硝酸不稳定 也不能用稀硫酸 无法生成气体 不能强热 因硝酸不稳定 也不能用稀硫酸 无法生成气体 工业制法 氨的催化氧化法 工业制法 氨的催化氧化法 4NH3 5O2 4NO 6H2O 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 尾气处理尾气处理 NO2 NO 2NaOH 2NaNO2 H2O 四 碳 硅元素的单质及重要化合物的主要性质 制法及应用的比较四 碳 硅元素的单质及重要化合物的主要性质 制法及应用的比较 1 碳单质 碳单质 1 物理性质 碳元素形成的同素异形体由于碳原子的排列方式不同 导致物理性质有较大的 物理性质 碳元素形成的同素异形体由于碳原子的排列方式不同 导致物理性质有较大的 差别 差别 见表 见表 18 2 2 化学性质 化学性质 C O2 CO2 2C O2 2CO C 4HNO3 浓 浓 CO2 4NO2 2H2O C 2CuO 2Cu CO2 C CO2 2CO 2C SiO2 Si 2CO 2 碳的氧化物 碳的氧化物 CO CO2 性质的比较 表 性质的比较 表 18 3 氧化物氧化物一氧化碳一氧化碳二氧化碳二氧化碳 物理性质物理性质无色无味气体 有毒 难溶于无色无味气体 有毒 难溶于 水 能与人体中血红蛋白迅速水 能与人体中血红蛋白迅速 结合 是一种严重的大气污染结合 是一种严重的大气污染 物物 无色略带酸味气体 无毒 能溶于水 无色略带酸味气体 无毒 能溶于水 固态时俗称固态时俗称 干冰干冰 是产生温室效应是产生温室效应 的气体之一 的气体之一 化学性质化学性质 1 可燃性可燃性 2 还原性 还原性 CuO Fe2O3 H2O 反应 反应 3 不成盐氧化物不成盐氧化物 1 不能燃烧不能燃烧 2 与与 C Mg 等反应 表现氧化性等反应 表现氧化性 3 酸性氧化物 与碱反应 酸性氧化物 与碱反应 实验室制法实验室制法HCOOH CO H2OCaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 收集方法收集方法 排水法排水法向上排空气法向上排空气法 光或热 催化剂 点燃点燃 高温高温 浓硫酸 检验方法检验方法点燃后在火焰上分别罩上干燥点燃后在火焰上分别罩上干燥 的烧杯和沾有澄清石灰水的烧的烧杯和沾有澄清石灰水的烧 杯杯 使澄清石灰水变浑浊使澄清石灰水变浑浊 用途用途 燃料 化工原料燃料 化工原料化工原料 灭火等化工原料 灭火等 相互转化相互转化C CO2 2CO 高温 高温 2CO O2 2CO2 点燃 点燃 2 二氧化硅与二氧化碳的对比 二氧化硅与二氧化碳的对比 物物 质质 二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳 化学式化学式 SiO2CO2 晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体 物理性质物理性质 硬度大 熔沸点高 常温下为硬度大 熔沸点高 常温下为 固体 不溶于水固体 不溶于水 熔沸点低 常温下为气体 微熔沸点低 常温下为气体 微 溶于水溶于水 与水反应与水反应 不反应不反应 CO2 H2O H2CO3 与酸反应与酸反应 SiO2 4HF SiF4 2H2O 不反应不反应 与碱反应与碱反应SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 盛碱液的试剂瓶用橡皮塞盛碱液的试剂瓶用橡皮塞 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O 或或 CO2 NaOH 2NaHCO3 与盐反应与盐反应SiO2 Na2CO3 Na2SiO3 CO2 SiO2 CaCO3 CaSiO3 CO2 Ca ClO 2 CO2 H2O CaCO3 2HClO CO2 Na2CO3 H2O 2NaHCO3 化化 学学 性性 质质 与碱性氧与碱性氧 化物反应化物反应 SiO2 CaO CaSiO3 CO2 Na2O Na2CO3 3 硅 硅酸及硅酸盐 硅 硅酸及硅酸盐 1 硅 单质硅有晶体硅和无定形硅两种 晶体硅为原子晶体 灰黑色 有金属光泽 硬度大 硅 单质硅有晶体硅和无定形硅两种 晶体硅为原子晶体 灰黑色 有金属光泽 硬度大 而脆 熔沸点高 导电性介于导体和绝缘体之间 是常用的半导体材料 化学性质 而脆 熔沸点高 导电性介于导体和绝缘体之间 是常用的半导体材料 化学性质 常温常温 Si 2F2 SiF4 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 加热 加热 Si O2 SiO2 Si 2Cl2 SiCl4 Si 2H2 SiH4 自然界中无游离态自然界中无游离态的硅的硅 工业上用焦炭在电炉中还原二氧化硅制取粗硅 工业上用焦炭在电炉中还原二氧化硅制取粗硅 SiO2 2C Si 2CO 2 硅酸 硅酸 H2SiO3或原硅酸或原硅酸 H4SiO4 难溶于水的弱酸 酸性比碳酸还弱 难溶于水的弱酸 酸性比碳酸还弱 3 硅酸钠 溶于水 其水溶液俗称 硅酸钠 溶于水 其水溶液俗称 水玻璃水玻璃 是一种矿物胶 盛水玻璃的试剂瓶要使用橡胶 是一种矿物胶 盛水玻璃的试剂瓶要使用橡胶 塞 能与酸性较强的酸反应 塞 能与酸性较强的酸反应 Na2SiO3 2HCl H2SiO3 白 白 2NaCl Na2SiO3 CO2 H2O H2SiO3 Na2CO3 4 水泥 玻璃和陶瓷等硅酸盐产品的主要化学成分 生产原料及其用途 水泥 玻璃和陶瓷等硅酸盐产品的主要化学成分 生产原料及其用途 硅酸盐材料是传统的无机非金属材料 玻璃 水泥 各种陶瓷等都是以黏土 石英和长石等为硅酸盐材料是传统的无机非金属材料 玻璃 水泥 各种陶瓷等都是以黏土 石英和长石等为 原料生产的硅酸盐制品 比较如下 表原料生产的硅酸盐制品 比较如下 表 18 6 硅酸盐产品硅酸盐产品水水 泥泥玻玻 璃璃 原原 料料石灰石 黏土石灰石 黏土纯碱 石灰石 石英纯碱 石灰石 石英 反应原理反应原理发生复杂的物理化学变化发生复杂的物理化学变化 不作要求 不作要求 SiO2 Na2CO3 Na2SiO3 CO2 高温 高温 高温 高温 高温 高温 SiO2 CaCO3 CaSiO3 CO2 主要设备主要设备水泥回转窑水泥回转窑玻璃窑玻璃窑 主要成分主要成分3CaO SiO2 2CaO SiO2 3CaO Al2O3 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 反应条件反应条件高温高温高温高温 陶瓷生产的一般过程 混合陶瓷生产的一般过程 混合 成型成型 干燥干燥 烧结烧结 冷却冷却 陶瓷 随着现代科学技术的发展 一陶瓷 随着现代科学技术的发展 一 些具有特殊结构 特殊功能的新型无机非金属材料如高温结构陶瓷 生物陶瓷 压电陶瓷等相继被些具有特殊结构 特殊功能的新型无机非金属材料如高温结构陶瓷 生物陶瓷 压电陶瓷等相继被 生产出来 生产出来 5 常见的无机非金属材料 金属材料与复合材料的比较 表 常见的无机非金属材料 金属材料与复合材料的比较 表 18 7 材料材料无机非金属材料无机非金属材料金属材料金属材料复合材料复合材料 涵义涵义 以黏土 石英和长石以黏土 石英和长石 等为原料生产的硅酸等为原料生产的硅酸 盐制品盐制品 金属及其合金金属及其合金 两种或两种以上性质两种或两种以上性质 不同的材料经特殊加不同的材料经特殊加 工而而制成的工而而制成的 主要成分主要成分各种硅酸盐的混合物各种硅酸盐的混合物 各种金属及硅等少量各种金属及硅等少量 非金属非金属 由基体 黏结作用 由基体 黏结作用 和增强体 骨架作用 和增强体 骨架作用 组成组成 特性特性 抗腐蚀 耐高温 硬抗腐蚀 耐高温 硬 度大耐磨损 新型无度大耐磨损 新型无 机非金属材料还具有机非金属材料还具有 电学 光学特性 生电学 光学特性 生 物功能等物功能等 强度高 坚韧塑性好 强度高 坚韧塑性好 易于成型 有良好的易于成型 有良好的 延展性 导电性 导延展性 导电性 导 热性 合金抗腐蚀性热性 合金抗腐蚀性 强强 耐酸碱 化学稳定性耐酸碱 化学稳定性 好 密度小 强度高 好 密度小 强度高 韧性好 耐高温 导韧性好 耐高温 导 电导热热性能好 性电导热热性能好 性 能保持原材料特点又能保持原材料特点又 优于原材料优于原材料 品种示例品种示例 玻璃 水泥 各种陶玻璃 水泥 各种陶 瓷 粘土质陶瓷 高瓷 粘土质陶瓷 高 温结构陶瓷 生物陶温结构陶瓷 生物陶 瓷 压电陶瓷等 瓷 压电陶瓷等 光 光 导纤维导纤维 黑色金属材料 铁 黑色金属材料 铁 铬 锰及它们的合金 铬 锰及它们的合金 钢铁 有色金属材 钢铁 有色金属材 料 铁 铬 锰以外料 铁 铬 锰以外 的金属及合金 金 的金属及合金 金 银 铜及合金银 铜及合金 生产生活中的复合材生产生活中的复合材 料 玻璃钢 玻璃纤料 玻璃钢 玻璃纤 维增强树脂基复合材维增强树脂基复合材 料 碳纤维 碳纤维料 碳纤维 碳纤维 增强树脂基复合材料 增强树脂基复合材料 航空航天中的复合材航空航天中的复合材 料 飞机 火箭 纤料 飞机 火箭 纤 维增强金属基复合材维增强金属基复合材 料 航天飞机 纤维料 航天飞机 纤维 增强陶瓷基复合材料 增强陶瓷基复合材料 6 碳的氧化物对大气的污染 碳的氧化