化学-非金属元素及其化合物知识点详解

专题（八）非金属元素【学习目标】1．了解元素核外电子排布的周期性与元素性质递变关系，掌握典型非金属在周期表中的位置及其性质的关系。2．了解常见非金属元素（Cl、Br、I、F、H、O、S、N、P、C、Si）的单质及其化合物。【知识总结】一、元素化合物的复习方法落实存在、性质、制备、用途四要点。（1）从位置出发，以Cs为例。位置：第六周期，IA族。→结构特点：最外层只有一个电子，原子半径大。→比Na、K更活泼的金属元素，具强的金属性。→应隔绝空气保存；与水反应剧烈，可能发生爆炸；与氧气迅速反应，主要产物肯定不是Cs2O。（2）从结构出发：已知某元素原子有六个电子层，最外层2个电子→最外层电子数少，电子层数多，应是活泼金属，金属性大于钙→与水剧烈反应；氢氧化物是可溶性强碱；碳酸盐、硫酸盐均不溶于水。（3）从性质出发：某单质能从水中置换出O2。→非金属性大于氧，应为最活泼的非金属元素F→在周期表的右上角，第二周期ⅦA族→可与绝大多数金属、非金属甚至某些稀有气体直接反应；化合价只有-1价；几乎无法用氧化剂将F-氧化成F2。分析：归纳：2．总结规律、串联比较，使知识系统化、网络化。归纳思维过程：位置→最外层电子数→成键情况→实际价态→化学式即：位置→结构→性质3．以结构为主线，以元素周期律为指导，联系类型、掌握递变。二、非金属元素在周期表中的位置和结构1．22种非金属元素，有6种是稀有气体；除H外均处于周期表右上方；除第一周期外，每周期非金属元素数目=8-周期序数。2．除H、He、B外，最外层电子数≥4；且原子半径比同周期的金属元素小。三、非金属单质的物理性质1．常温下状态：气态H2、N2、O2、F2、Cl2（稀有气体除外）；液态Br2；其余为固态。2．晶体类型：原子晶体B、C、Si；分子晶体：除B、C、Si外的其它（常见）非金属单质。3．溶解性：除F2与水发生置换反应，Cl2、Br2在水中发生自身氧化还原反应（部分）外，可以说非金属单质均难溶于水。四．非金属单质的化学性质1．氧化性1）与氢气反应总结：结论：非金属元素的非金属性越强，其非金属单质的氧化性就越强，就越易与氢气反应；生成的气态氢化物也就越稳定。（2）与金属反应2Fe+3Cl22FeCl3剧烈反应，大量棕褐色的烟。Cu+Cl2CuCl2剧烈燃烧，生成棕黄色的烟。加少量水，溶液变绿色；再加水，溶液变蓝绿色。当大量氯化铜溶于少量水时，由于水分子少氯离子多，铜离子主要以[CuCl4]2-的形式存在，[CuCl4]2-离子为黄色所以浓氯化铜溶液为棕黄色同样，在稀氯化铜溶液中，由于氯离子少水分子多铜离子主要以水合铜离子（[Cu(H2O)4]2+）的形式存在，[Cu(H2O)4]2+离子为蓝色，所以稀氯化铜溶液呈蓝色中等浓度的氯化铜溶液由于都含有数目差不多的[Cu(H2O)4]2＋和[CuCl4]2-离子，则中等浓度的氯化铜溶液显蓝色和黄色的复合色－－－－绿色所以，氯化铜加水稀释历尽黄－绿－蓝的过程。6Fe+4O22Fe3O4剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。2Cu+O22CuO加热变黑。Fe+SFeS剧烈反应，生成黑色固体。2Cu+SCu2S铜在硫蒸气中燃烧，有红光。结论：非金属单质与变价金属反应，若非金属单质的氧化性较强（如O2、Cl2、Br2等），则金属被氧化成高价态化合物；若非金属单质的氧化性较弱（如I2、S等），则金属被氧化成低价态化合物。（3）非金属单质间的反应通常，非金属单质可以与O2或X2反应，生成相应的氧化物或卤化物。O2做氧化剂，除X2外的非金属单质均可被直接氧化；X2做氧化剂，许多非金属单质也可被氧化，较熟悉情况为H2、P等。原则：非金属性强的氧化非金属性弱的。（4）非金属间的置换即：元素同周期，右边的置换左边的；元素同主族；上面的置换下面的。写化学方程式：①Cl2+Br-（I-）或Br2+I-；O2+H2S；C+SiO2。②F2+H2O；Cl2+H2S；CH4+O2（不完全燃烧）。③O2+HI；Br2+H2S；I2+H2S。五．（非金属）气态氢化物1．物理性质：一般都是无色气体；除CH4、SiH4外，均为极性分子，都有刺激性气味；HX、NH3易溶于水，H2S可溶，其余一般不溶。2．水溶液酸碱性：ⅥA、ⅦA族元素的气态氢化物的水溶液一般为挥发性酸（HCl、HBr、HI为强酸，其余为弱酸）；NH3水溶液碱性，其余不溶，可视为中性。3．水溶液酸性还原性：非金属元素的非金属性越强，其气态氢化物的还原性越弱；非金属元素的非金属性越弱，其气态氢化物的还原性越强。六．非金属元素的含氧酸（1）常见的含氧酸（2）酸性强弱递变规律同主族由上至下酸性逐渐减弱；同周期由左到右酸性逐渐增强；同种元素中，高价态酸的酸性一般大于低价态酸的酸性。（3）氧化性酸与还原性酸常见的强氧化性酸有：HNO3、浓H2SO4、HClO等。常见的还原性酸有：H2SO3、H3PO3等。HNO2既有氧化性，又有还原性，但以氧化性为主。（4）某些酸的特殊性质浓H2SO4：吸水性→做干燥剂；脱水性→使晶体脱结晶水，使有机物碳化。HClO：漂白作用。漂白原理与Na2O2同，是利用强氧化性破坏有色物质。H2SO3：漂白作用。与某些有色物质结合生成不稳定的无色物质，加热后恢复原色。HF：与SiO2反应。SiO2+4HF→SiF4↑+2H2O注意：酸的氧化性与氧化性酸是两个不同的概念。酸的氧化性就是指酸中H+结合电子的性质，凡酸皆有此性质。而氧化性酸是指含氧酸的中心元素结合电子的性质。七．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）八．常见非全属单质的制取方法1．电解法①电解水溶液：如2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑②电解熔融物：如2KHF2F2↑＋H2↑＋2KF2．分解法：如2KClO32KCl＋3O2↑CH4C＋2H22H2O22H2O＋O2↑3．置换法：如Cl2＋2NaBr＝2NaCl＋Br22H2S＋O2（不足）2H2O＋2S4．氧化法：如MnO2＋4HClMnCl2＋Cl2↑＋2H2O4NaBr＋3H2SO4＋MnO2＝2Na2SO4＋MnSO4＋2Br2+3H2O2H2S＋SO2＝3S＋2H2O5．还原法：C＋H2OCO＋H2，Zn＋2HCl＝ZnCl2＋H2↑2C＋SiO2Si＋2CO↑【典型例题】例2．由短周期元素形成的四种常见的非金属单质A、B、C、D。在室温下，它们之中有三种气体，一种固体。在这些单质中，B的式量最小，C次之。这些单质和甲、乙、丙、X、Y五种化合物之间存在如下关系：（1）写出化合物乙的化学式______。（2）上述图示的化学反应共有。种基本反应类型，其中化合反应有______个。（3）上述四种单质中存在同素异形体的元素是（写元素符号）______。答案：A:PB:H2C:O2D:Cl2X:P2O5Y:PCl5（1）H3PO4（2）2种（化合与复分解），5（3）O（O2与O3）、P（红磷与白磷）例3．有A、B、C、D四种单质。在一定条件下，B可以和A、C、D化合生成化合物甲、乙、丙，C和D化合生成化合物丁。已知甲、乙、丙每个分子中都含有10个电子，并且甲、乙、丙、丁有如下关系：回答：（1）单质B的化学式。（2）单质A与化合物乙反应的化学方程式。（3）根据化合物丙、丁中D元素化合价判断丙、丁是否在一定条件下生成单质D，简述判断理由。【课堂练习】1.下列氢化物的还原性按由强到弱的顺序排列的是()A.H2Se>H2S>HI>HBr>HClB.H2S>H2Se>HI>HBr>HClC.HI>HBr>HCl>H2S>H2SeD.H2Se>H2S>HCl>HBr>HI2.将绿矾晶体加强热，除生成水蒸气以外，还发生如下反应：2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑，如将生成的混和气体通过氯化钡溶液，应发生的现象有()A.不一定产生BaSO4沉淀B.一定产生BaSO3沉淀C.一定有SO2逸出D.一定有SO3气体逸出3.磷化氢的分子式为PH3，又称为膦，是一种无色有类似大蒜气味的气体，剧毒，膦在空气中的着火点是150℃，下列叙述中正确的是()A.膦分子呈三角锥形，其中P—H键的键长要小于氨分子中N—H键的键长B.膦的水溶液呈碱性，但其pH要比同浓度氨水的pH小C.膦是一种还原性的气体，其还原性比氨气的还原性要强D.化合物PH4I是一种很稳定的晶体，在受热时不分解4．氢叠氨酸（HN3）与醋酸酸性相近，其盐稳定，但受撞击时发生爆炸生成N2，有关氢叠氮酸及其盐的叙述有：①NaN3的水溶液显碱性，②HN3的固体属于分子晶体，③NaN3的固体是离子晶体，④NaN3可用于小汽车防撞保护气囊。其中正确的是（）A．①、②、③B．②、③、④C．①、③、④D．全对5．某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3、Ba（NO3）2三种杂质中的一种或二种，现将13.8g样品加入足量水，样品全部溶解，再加入过量的CaCl2溶液，得到9g沉淀，对样品所含杂质的正确判断是（）A．肯定有KNO3B．肯定有KNO3，可能还含有Na2CO3C．肯定没有Ba（NO3）2，可能有KNO3D．肯定没有Na2CO3和Ba（NO3）26．下列关系图中，A是一种正盐，D的分子量比C的式量大16，E是酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系（其它产物及反应所需条件均已删去）：回答下列问题：（1）A是____，Y是_____，Z是_____，（2）当X是强酸时，A、B、C、D、E均合同一种元素，E是______，（3）当X是强碱时，A、B、C、D、E均合同一种元素，E是______。7．已知A、B、C、D是短周期中的4种非金属元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子形成的离子就是一个质子。又知，①B单质在高温下可从A与D组成的某种化合物中置换出A，同时生成化合物BD，②A、C、D三种元素组成的某种盐水溶液显酸性，③B、C均能与D组成原子数比为1∶1和1∶2的化合物。（1）写出①中反应的化学方程式______，（2）写出②中盐的水溶液显酸性的原因（写出离子方程式）______，（3）这四种元素可组成原子个数比4∶1∶2∶1（按A、B、C、D顺序）的化合物，其名称为____。这四种元素又可组成原子个数比为4∶1∶1∶2（按A、B、C、D顺序）的化合物，其结构简式为______，（4）C元素的气态氢化物能还原CuO，生成Cu、C单质及A与D形成的化合物，该反应的化学方程式为______。8．某学生设计实验，欲选用下列试剂证明NaNO2既有氧化性，又有还原性。试剂：酸性高锰酸钾溶液、硝酸、硫酸、碘单质、淀粉-碘化钾试纸。回答：欲证明NaNO2的氧化性，所选用的试剂是______，观察到的现象是_____。欲证明NaNO2的还原性，所选用的试剂是______，观察到的现象是______。【课后习题】1．汽车尾气中的CO、NO都是城市空气中浓度较高的严重污染物，有关它们的叙述不正确的是A．CO、NO的燃烧产物分别是CO2和NO2B．NO、NO2的混合气可与水反应生成一些HNO2，但NO、NO2都不是HNO2的酸酐C．化学上有一种说法：等电子体结构类似。CO与NO+（亚硝酰基阳离子）的微粒中最外层电子数之和相等，应具有类似的结构D．在催化剂作用下，可通过反应：2CO+2NO→N2+2CO2来达到净化汽车尾气的目的2．下列物质间发生化学反应：①H2S+O2，②Na+O2，③Cu+HNO3，④P2O5+H2O，⑤Fe+HCl。在不同条件下得到不同产物的是（）A．①②③④B．①③⑤C．②③④⑤D．①②③④⑤3．下列有关工业生产的叙述中,错误的是（） A．制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英 B．氨是制作氮肥、硝酸、铵盐的重要原料 C．将二氧化硫催化氧化成三氧化硫后,在吸收塔内用水吸收制得浓硫酸 D．炼铁的主要原理是在高温下,用还原剂从铁矿石把铁还原出来4．A、B、C是中学化学常见的三种化合物，它们各由两种元素组成，甲、乙是两种单质，这些化合物和单质之间存在如下的关系：据此判断：（1）在A、B、C这三种化合物中，必定含有乙元素的是____（用A、B、C字母填写）。（2）单质乙必定是____（填“金属”或“非金属”），其理由是____（3）单质乙的化学式可能是____，则化合物B的化学式是____。5．在化工生产中，要用到一种无色、可溶于水的晶体：铝铵矾。该晶体是一种复盐，其主要成分是十二水合硫酸铝铵。向该复盐的浓溶液中逐滴加入浓NaOH溶液，将发生一系列变化。NH4++Al3++H2O→Al（OH）3↓+NH3↑试回答：（1）硫酸铝铵在水溶液中的电离方程式为______；（2）在逐滴加入浓NaOH溶液的过程中，产生的现象有：①溶液中出现白色沉淀；②有刺激性气味的气体产生；③白色沉淀量逐渐增多；④白色沉淀完全消失；⑤白色沉淀量逐渐减少。请答出各种现象由先到后出现的顺序（用序号回答）____→____→____→____→____；（3）写出滴入NaOH溶液的过程中，有关反应的离子方程式：①____；②______；③____。专题（八）非金属元素答案例1Ge：第Ⅳ主族元素，最高正价+4；最高价氧化物GeO2。Bi：第Ⅴ主族元素，最外层5个电子→满足8电子稳定结构应