化学高中化学之非金属元素.docx
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化学高中化学之非金属元素
非金属元素
优盟教育化学教研组
【学习目标】
了解元素原子核外电子排布的周期性与元素性质递变关系。
重点掌握典型非金属（卤族元素）在周期表中的位置及与其性质的关系。
了解其他常见非金属元素（如：
H、O、S、N、P、C、Si）的单质及其化合物。
【知识梳理】
一、非金属元素在周期表中的位置和原子结构特点：
1．位置：
在已知的元素中，非金属共22种（包括6种稀有气体元素），除氢元素位于周期表的ⅠA族外，其余都集中在元素周期表阶梯线（硼、硅、砷、碲、砹斜线）的右上方。
2。
原子结构特点及化合价：
Ⅰ.最外层电子均大于、等于3（除H以外），与其主族序数相同。
Ⅱ.最高正价分别为：
+4+5+6+7（与族序数相等）
对应最低负价：
-4-3-2-1（等于族序数减8）
Ⅲ.非金属元素一般都有变价：
除呈现上述最高价及最低价以外，有的非金属还呈现其它价态。
如：
S：
+4价；N：
+1+2+3+4价；Cl：
+1+3+5价。
3.非金属单质的聚集状态和同素异形体：
①典型的非金属单质在固态时为分子晶体，如：
F2、Cl2、Br2、I2、O2、S、N2、P4、H2，这些晶体表现为硬度不大，熔点不高，易挥发、不导电，它们在常温下聚集态为气态（“气”字头）液态（“氵”旁）或固态（“石”字旁）
②碳（金刚石）、硅、硼为原子晶体，硬度很大，熔沸点很高。
由于原子晶体中没有离子和自由电子，所以固态和熔融态都不导电。
但某些原子晶体，如单晶硅可以作为半导体材料。
③非金属元素常出现同素异形现象。
如：
金刚石与石墨；白磷与红磷；O2与O3；S2、S4、S8等互为同分异构体。
二、元素非金属性的强弱规律
1．常见非金属元素的非金属性由强到弱的顺序：
F、O、Cl、N、Br、I、S、P、C、Si、H
2．元素的非金属性与非金属单质活泼性是并不完全一致的：
如元素的非金属性O＞Cl，N＞Br；而单质的活泼性：
O2＜Cl2，N2＜Br2。
但由于某些非金属单质是双原子分子，原子间以强烈的共价键相结合（如NN等），
当参加化学反应时，必须消耗很大的能量才能形成原子，表现出了单质的稳定性。
这种现象不一定说明这种元素的非金属性弱。
强的分子内共价键恰是非金属性强的一种表现。
3．比较非金属性强弱的八条依据
（1）元素在周期表中的相对位置
①同周期元素，自左向右，元素的非金属性依次增强，如F＞O＞N＞C＞B；Cl＞S＞P＞Si等。
②同主族元素自上而下，非金属性依次减弱，如F＞Cl＞Br＞I；O＞S＞Se；N＞P＞As等。
（2）非金属单质与氢气化合的越容易，非金属性越强。
如F2、Cl2、Br2、I2与H2化合由易到难，所以，非金属性F＞Cl＞Br＞I。
（3）气态氢化物的越稳定，非金属性越强，如稳定性HF＞H2O＞HCl＞NH3＞HBr＞HI＞H2S＞PH3，所以非金属性F＞O＞Cl＞N＞Br＞I＞S＞P。
（4）最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，非金属性越强，如酸性HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2CO3＞H4SiO4，则非金属性Cl＞S＞P＞C＞Si。
（5）非金属性强的元素的单质能置换出非金属性弱的元素的单质。
如2F2＋2H2O＝4HF＋O2↑；O2＋4HCl＝2H2O＋2Cl2（地康法制Cl2）；Cl2+2NaBr＝2NaCl+Br2；3Cl2＋2NH3＝N2＋6HCl；Cl2+H2S＝S＋2HCl。
（6）非金属单质对应阴离子的还原性越强，该非金属元素的非金属性越弱。
常见阴离子的还原性由强到弱的顺序是S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞F-，则非金属性S＜I＜Br＜Cl＜F。
（7）与变价金属反应时，金属所呈价态越高，非金属性越强，如Cu+Cl2
CuCl2；2Cu+S
Cu2S，说明非金属性Cl＞S。
（8）几种非金属同处于一种物质中，可用其化合价判断非金属性的强弱，如HClO、HClO3中，氯元素显正价、氧元素显负价，说明氧的非金属性强于氯。
三、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）
四、常见非全属单质的制取方法
1．电解法
①电解水溶液：
如2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
②电解熔融物：
如2KHF2
F2↑＋H2↑＋2KF
2．分解法：
如2KClO3
2KCl＋3O2↑CH4
C＋2H22H2O2
2H2O＋O2↑
3．置换法：
如Cl2＋2NaBr＝2NaCl＋Br22H2S＋O2（不足）
2H2O＋2S
4．氧化法：
如MnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
4NaBr＋3H2SO4＋MnO2＝2Na2SO4＋MnSO4＋2Br2+3H2O
2H2S＋SO2＝3S＋2H2O
5．还原法：
C＋H2O
CO＋H2，Zn＋2HCl＝ZnCl2＋H2↑2C＋SiO2
Si＋2CO↑
【试题举例】
【例1】
（1）氰化钾、氰化氢的制备反应式为：
K2CO3＋C＋2NH3
2KCN＋3H2O；△H＝+276kJ／mol①
CO＋NH3
HCN＋H2O；△H＝＋46kJ／mol②
氰离子为负一价（CN-），其中碳氮元素的化合价分别为________。
以上两个反应是否均为氧化还原反应？
（2）制备纯净无水HCN（沸点299K）的另一种方法是：
混合磨细的KCN和KHS粉末适度加热①试写出这个反应式。
②为什么要磨细和用粉末？
③为什么要强调适度加热？
解析：
据共价键理论，一般当碳同非金属性比它强的元素结合时，碳显正价，氮为负价，为-3价，所以（CN-）中碳为+2价，氮为-3价。
故①为氧化还原反应，②为非氧化还原反应。
第二种方法制备HCN是固体与固体之间的反应，故磨细和用粉末的目的是增大表面积，加快反应速率，据题意知，第二种方法制备HCN如温度太低，反应速率较小，温度太高，则酸式盐易分解发生副反应：
2KHS
K2S＋H2S↑。
该反应的化学方程式为KCN＋KHS
HCN↑＋K2S。
【例2】金属M可以在不同条件下发生下列五个反应：
M＋A→IM＋B→HM＋C→H＋FM＋D→H＋AM＋E→I＋G其中
（1）A、B、C、D、E在通常情况下都是气体，并且C是CO2。
（2）上述反应的产物，在不同条件下，还可和有关反应物发生下列反应：
F＋B→CA＋G→E，（3）I是一种离子化合物，它可以水解产生一种白色沉淀和E。
该白色沉淀加热可分解为H和H2O。
而E则是分子晶体，其分子中共有10个电子，根据以上条件，判断并写出有关物质的化学式：
A________，B________，C________，D________，E________，F________，G________，H________，I________，M________。
解析：
本题的突破口是M＋C→H＋F，而C为CO2。
一般同CO2能发生反应的金属就现有知识来讲，只能是Mg。
F、H中有一为碳，根据F＋B→C，则C为CO2，B为气体，F肯定为碳，H为MgO。
扫描全题，得知E是分子晶体，且其分子中共有10个电子。
分子中有10个电子的有：
HF、H2O、NH3、CH4等。
而E又通过一种离子化合物水解而得到，E可能为HF或NH3。
如E为HF，根据M＋E→I＋G，HF同Mg作用，但事实HF同Mg不反应。
如为NH3同样根据A＋G→E，A为N2或H2。
因为Mg可跟A作用，显然A为N2，I为Mg3N2。
再根据M＋D→H＋A，M为Mg，H为MgO，A为N2，则D只能为NO2。
答案：
A：
N2，B：
O2，C：
CO2，D：
NO2，E：
NH3，F：
C，G：
H2，H：
MgO，I：
Mg3N2，M：
Mg。
硫及其化合物
【学习目标】
1．硫的物理性质及硫的可燃性。
2．了解二氧化硫与氧气、与水的反应及二氧化硫的实验室制法，认识亚硫酸的不稳定性，认识二氧化硫的漂白作用与次氯酸的漂白作用的区别。
3．知道浓硫酸的强氧化性。
4．学会SO42-的检验方法硫的几种常见价态之间的相互转化硫。
【知识梳理】
一、硫的原子结构和物理性质
硫位于周期表周期族。
淡黄色晶体，难溶于水，微溶于酒精，能溶于。
二、硫的化学性质-
1．硫的可燃性：
硫在纯净的氧气中燃烧现象，硫的化合价-（填“升高或降低”）
2．汞与硫磺生成硫化汞，因此，实验室常将硫磺撒在汞的表面，以除去不慎洒落的汞。
化学方程式为，硫的的化合价（填“升高或降低”）
3．硫与氢气化合生成，生成的氢化物比水（“稳定”还是“不稳定”）
三、SO2
1．SO2的物理性质：
色有气味体，毒溶于水。
2．SO2的化学性质：
（1）具有酸性氧化物的通性：
（2）具有还原性：
（3）具有氧化性其氧化性比氧气，氯气都弱。
（4）具有漂白性：
漂白原理是和HClO的漂白性的区别。
几种物质漂白原理的比较
SO2
氯水、H2O2、Na2O2、O3
活性炭
漂白原理
与有色物质结合生成无色物质
将有色物质氧化为无色物质
吸附有色物质
变化类型
化学变化
化学变化
物理变化
是否可逆
可逆，加热或日久后恢复原来颜色
不可逆，加热或日久后不恢复原来颜色
3.SO2的实验室制法：
反应原理
Na2SO3+H2SO4==Na2SO4+SO2↑+H2O（可加热提高反应速率）
Cu+2H2SO4（浓）
CuSO4+SO2↑+2H2O
发生装置
固体与液体反应制取气体，发生装置与制Cl2相似
收集方法
向上排空气法
干燥
用浓H2SO4或P2O5酸性干燥剂（不可用碱石灰）
尾气处理
用NaOH等碱溶液吸收多余的二氧化硫气体
4．SO2的危害和治理
SO2是大气主要污染物，直接危害人类身体健康，酸雨为SO2产生的二次污染物。
SO2的主要来源为燃烧含硫的燃料（如煤），消除SO2污染的最有效的途径是减少SO2的排放。
SO3是硫的最高价氧化物，为白色易挥发晶体，是典型的酸性氧化物
四、硫酸
浓硫酸除了具有酸的通性外，还具有吸水性、脱水性和强氧化性这三大特性。
（1） 吸水性：
吸收游离的水。
可作实验室的干燥剂（但不能干燥碱性气体和还原性气体）。
（2） 脱水性：
把有机物中的氢、氧两种元素按水的比例脱去。
如蔗糖中加入浓硫酸（注意吸水和脱水的区别）。
（3） 强氧化性：
浓硫酸的强氧化性还可以与多种物质反应体现。
2H2SO4（浓）+Cu
CuSO4+2H2O+SO2↑
2H2SO4（浓）+C
CO2↑+2H2O+2SO2↑
在常温下，浓硫酸跟铁、铝接触时，能在金属表面生成一薄层致密的氧化物，从而阻止内部的金属继续反应，这种现象叫钝化。
因此可以用铁或铝贮存浓硫酸（硝酸也具有这一性质）。
但是加热条件下可以反应。
注意：
常温下铁、铝使浓硫酸、浓硝酸钝化（钝化过程是复杂的化学变化），不能理解成“常温下铁、铝使浓硫酸、浓硝酸不发生化学反应”。
五、SO42－检验
被检液中滴入少量酸化，再加入，若产生，不可用硝酸酸化，原因是。
【试题举例】
【例1】高温下硫酸亚铁发生如下反应：
2FeSO4
Fe2O3+SO2↑+SO3↑若将生成的气体通入氯化钡溶液中，得到的沉淀是（ ）
A．BaSO3和BaSO4B．BaS
C．BaSO3D．BaSO4
解析:
SO2和SO3通入氯化钡溶液，只有硫酸钡沉淀，因为亚硫酸钡溶于稀硫酸
答案:
D
【例2】白色的亚铜化合的Cu（NH4）SO3难溶于水，若与足量的10mol·L-1的硫酸溶
液混合并微热，生成铜和SO2气体及溶液。
（1）完成并配平化学方程式：
Cu（NH4）SO3+H2SO4-Cu+SO2+CuSO4+_________
（2）按上述操作，铜的最高转化率是多少_______________
（3）有人设计让上述实验在密闭容器中进行，结果铜的转化率大大提高，问在密闭
容器中进行反应，铜的最高转化率是多少？
请说明理由。
解析:
（1）上述反应打用逆向配平（歧化反应，铜元素化合价既升高又降低）缺项显然为（NH4）2SO4，各计量系数依次为2，2，1，2，1，2，1。
（2）2molCu（NH4）SO3中的铜1mol转化为单质铜，1mol转化为CuSO4，因此，转化率为50%。
（3）若在密闭容器中进行，为何铜的转化率会提高？
显然Cu（I）自身岐化转化率只能为50%，必有其它还原剂才能提高其转化率。
由于产物中含SO2，SO2具有强还原性，能将Cu（
）还原为零价。
其最高转化率可达100%，原因是：
每生成1molCuSO4可生成2molSO2，它可提供4mol电子，完全可将CuSO4还原且SO2仍过量。
答案：
（1）2，2，1，2，1，2，1
（2）50%（3）略
【例3】硫与热强碱溶液可生成S2-和SO32-；生成物继续与硫作用得Sz2-和S2O32-。
过滤后除去过量硫，向滤液中加入一定量的强碱后，再适入足量的SO2，SO2与Sz2-也完全转化为S2O32-。
问：
（1）S+SO2+OH-完全转化为S2O32-的离子方程式____________________
（2）amolS最终转化为Na2S2O3，需SO2、NaOH的物质的量分别为________
（3）若amolS最终转化为Na2Sz耗原热碱溶液6molNaOH，则Na2Sx中x值为
_________。
解析：
3S+6OH△2S2-+SO32-+3H2O…………①
S2-+（x+1）SSx2-………………②
SO32-+S△S2O32-……………………③
由①②③迭加得：
（2x+2）S+6OH-=2Sx2-+S2O32-+3H2O…………④
SO2+Sx2-+OH-——S2O32-+H2O………………⑤
由④⑤迭加得：
S+SO2+2OH-=S2O32-+H2O…………………………⑥
答第
（1）问时，实质不必要这么繁的过程，因Sx2-、SO32-均为中间产物，只要抓住反应物为S和SO2及OH-，生成物为S2O32-和水即可得反应⑥。
由⑥式可知每有1mol硫需1molSO2和2molOH-，则SO2和OH-分别为a、2amol。
（3）由④式可知
x=
答案：
（1）S+SO2+2OH-=S2O32-+H2O
（2）a、2amol（3）
氯及其化合物
【学习目标】
1．知道氯气的物理性质。
2．了解氯气及其化合物的性质
3．知道氯水的消毒和漂白原理
4．学会Cl-的检验方法
5．理解卤族元素原子结构及其单质性质的递变性
【知识梳理】
一、氯元素的原子结构与自然界的存在
氯元素位于周期表＿＿周期＿＿族，在自然界中的主要存在形态：
。
全球海洋中含盐左右，主要为、。
二、活泼的氯气
1、氯气的物理性质：
色有气味的体，毒，溶于水。
实验室中应怎样闻气体：
。
2、氯气的化学性质
由氯的原子结构示意图可知氯元素的性质如何？
进而能否预测氯气的化学性质又怎样？
为什么？
。
①与金属单质的反应：
与钠反应方程式。
现象是。
与
铁反应方程式。
现象是。
与铜反应方程式。
现象是。
②与氢气的反应：
化学方程式：
，反应现象：
氢气在氯气中燃烧；氯气与氢气的爆炸实验。
③Cl2和红磷反应：
化学方程式：
，反应现象。
结论：
分析以上反应中氯元素价态的变化也可得知：
氯气是一种强氧化性物质，常氧化剂。
思考：
在初中我们是如何定义燃烧的？
现在通过氢气与氯气的燃烧实验，你有什么新的认识？
④与水的反应：
与水反应的离子方程式：
，说明:
氯气与水反应很微弱，且未可逆反应。
思考：
1、氯水的成分？
（氯水参加反应时，能表现多种性质）2、氯水的保存方法？
⑤次氯酸的性质：
a、一元弱酸（比弱）
b、强氧化性（、、）
c、不稳定（见光或受热分解）：
化学方程式：
。
⑥与碱的反应
Cl2+＿NaOH--。
（常用于除去多余氯气）
离子方程式：
。
漂白液主要成分是。
漂白粉的制法：
。
其主要成分：
，有效成分：
。
漂粉精的有效成分：
。
漂白原理：
ClO－+H＋=HClO（实际漂白者），Ca（ClO）2+＿HCl（稀）=。
Ca（ClO）2+CO2+H2O=。
思考：
抗洪救灾中防疫部门，向灾民发放的漂白粉片或漂粉精用于饮用水消毒。
漂粉精为何要密封保存在阴暗处？
三、氯离子的检验
1、填写下列表格：
2、原理：
被检液中滴入少量酸化，再滴入溶液，若产生，则可断定溶液中含有氯离子。
不可用盐酸酸化，酸化目的是防止（、、、）影响。
+AgNO3（aq）→+稀硝酸→白色↓
解释：
Ag＋+Cl—=AgCl↓
2Ag＋+CO32—=Ag2CO3↓Ag2CO3+2H＋=2Ag＋+H2O+CO2↑
四、卤族元素
（一）卤素的原子结构
共同点：
原子的最外层均为个电子，都易1个电子而表现性；
不同点：
核电荷数逐渐；电子层数逐渐；原子半径依次，得电子能力逐渐；单质氧化性逐渐。
（二）单质的物理性质
随卤素核电荷数增加，其原子结构的递变而使卤素单质的物理性质呈规律性变化.
归纳：
从F2→I2
1、颜色逐渐，状态从→→，密度从→ ，熔沸点由 → （原因是。
2、单质的溶解性——除氟外（与水剧烈反应）在水中溶解度都较，且由 → ，都易溶于有机溶剂，下表列出Cl2、Br2、I2在不同溶剂中的颜色.
水
CCl4
Cl2
Br2
I2
（三）卤素单质的化学性质（相似性及递变性）
由于最外层均为个电子，极易电子，因此卤素都是剂，在自然界均只以态存在.但随着电子层数递增，原子半径渐，核对外层电子的引力渐，得电子能力渐，其氧化性逐渐，主要表现：
。
【试题举例】
【例1】下列有关氯的叙述中正确的是
A．液氯和氯水是同一物质
B．红磷在氯气中燃烧产生白色烟雾
C．氯气与水的反应中氯是氧化剂，水是还原剂
D．用氯制漂白粉是为了得到易贮存的漂白剂
解析：
液氯、氯水都是液体，但前者是纯氯，后者是氯与水的混合物，时间延长氯水中还逐渐生成盐酸和次氯酸，氯分子渐少，氯离子渐多。
如果再有光照，因分解也在渐少，出现氧气和更多盐酸。
氯与水的反应是氯分子中氯原子间发生的自身氧化还原，即歧化反应,水虽然是反应物，却未参加氧化还原。
A、C不正确。
烟是分散在气体中的固体小颗粒，雾是分散在气体里的液体小珠滴。
磷在氯气里燃烧的产物三氯化磷是无色液体，可发雾；五氯化磷是浅黄色固体，能形成烟。
漂白粉和氯都可以作为漂白剂、消毒剂，且氯更有效。
但氯气难贮存，又有剧毒，一般医用、家用的漂白剂和消毒剂使氯气是不合宜的，所以制成漂白粉便于贮存和使用。
漂白粉保存得当，如密闭，以防止吸水和而变质，可以存放较长时间。
B、D正确。
答案：
B、D。
【例2】潮湿的氯气、新制的氯水、次氯酸钠及漂白粉的水溶液均能使有色布条褪色，原因是它们均含有（）
A.氯气B.次氯酸C.次氯酸根D.氯化氢
解析NaClO及Ca（ClO）2的水溶液中，ClO—水解产生HClO无HCl；有色布条的褪色是因HClO的氧化所致。
答案：
B
【变式】用滴管将新制的氯水慢慢滴入盛酚酞的氢氧化钠稀溶液中，当滴到最后一滴时红色突然褪去，发生这一现象的原因可能有两个：
①是由于（用简要文字说明）
②是由于（用简要文字说明）
简述用实验方法证明褪色的原因是①还是②
。
【例3】如何鉴别NaCl、NaBr、KI三种白色固体？
解答：
方法一：
可用氯水鉴别。
把这三种物质各取少量制成溶液，加入新制的氯水和汽油（或四氯化碳），振荡，分层，使汽油层呈无色的是NaCl；使汽油层呈橙色的是NaBr；呈紫色的是KI。
方法二：
可先用焰色反应将KI区分出来。
然后再将另外两种物质各取少量制成溶液，加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成的是NaCl，有浅黄色沉淀生成的是NaBr。
方法三：
直接加入AgNO3溶液。
分别取少量固体制成溶液，分别加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成的是NaCl，有浅黄色沉淀生成的是NaBr，有黄色沉淀生成的是KI。
【例4】多原子分子氰（CN）2、硫氰（SCN）2和（OCN）2的性质与卤素单质相似，故称它们为拟卤素。
它们可以生成酸和盐（见下表，表中X代表F、Cl、Br或I）。
卤素
氰
硫氰
①
“单质”
X2
（CN）2
（SCN）2
（OCN）2
酸
HX
HCN
②
HOCN
盐
KX
KCN
KSCN
③
（1）在表中①②③空格处应分别填写_______、_______、_______。
（2）完成下列反应的化学方程式或离子方程式。
①（CN）2和KOH溶液反应的化学方程式为：
______________。
②已知阴离子的还原性强弱为：
Cl－＜Br－＜CN－＜SCN－＜I－。
试写出在NaBr和KSCN的混合溶液中加入（CN）2反应的离子方程式：
____________________________________。
解析：
此题主要考查“运用已学知识进行类推思维的能力”。
解题时可用熟知的Cl2、HCl、KCl等物质作参照物。
由还原性Br—（CN）2>（SCN）2，因而可判断（CN）2只能与KSCN反应，不能与NaBr反应，亦即由物质的氧化性和还原性的强弱，可以判断氧化还原反应能否发生。
答案：
（1）氧氰HSCNKOCN
（2）①（CN）2+2KOH====KCN+KOCN+H2O
②（CN）2+2SCN－====2CN－+（SCN）2
该题为信息给予题，给予的信息是：
拟卤素〔如（CN）2〕的性质与卤素单质相似，由此而可依据卤素单质的性质来进行类比、模拟来解答习题。
这是解答信息给予题的一种方法。
【变式】溴化碘（IBr）的化学性质与卤素单质相似，能与大多数金属反应生成金属卤化物，和某些非金属单质反应生成相应的卤化物，跟水反应的方程式IBr+H2O=HBr+HIO，下列有关IBr的叙述中，不正确的是（）
A.IBr是双原子分子
B.在很多反应中IBr是强氧化剂
C.和NaOH溶液反应生成NaBr和NaIO
D.和水反应时，既是氧化剂又是还原剂
【例5】在右图的四条直线分别表示钠、镁、铝、铁与足量Cl2反应时，消耗金属的质量（纵轴）与反应掉的氯气质量（横轴）的关系，其中代表铁与Cl2反应的直线是（）
A.aB.bC.cD.d
解析Cl2与四种金属反应的均为氧化还原反应，在横坐标上取一点作一条垂直于横坐标的直线，分别与a、b、c、d四条直线的交点即为四种金属与等质量Cl2反应时所需的质量。
假设这一点的质量为35.5g，此时金属均转移1mol电子，则消耗四种金属的质量分别为：
WNa=23g、WMg=12g、WAl=9g、WFe=18.7g，即等质量氯气消耗四种金属的质量是WNa>WFe>WMg>WAl，故a、b、c、d分别代表Al、Mg、Fe、Na与氯气的反应。
答案：
C
氮及其化合物
【学习目标】
1．知道氮气的物理性质及存在。
2．能从氮气的结构理解其化学性质。
3．掌握氮氧化物的重要性质，知道氨的物理性质和用途，掌握氨与水、HCl、O2等的反应。
了解氨水的成分及不稳定性。
4．了
升级会员 