（3）非金属单质的制备
①原理：
化合态的非金属有正价态或负价态。
②方法：
A．氧化剂法：
如MnO2+4HCl（浓）
MnO2+Cl2↑+2H2O，2Br-
Br2，HCl（g）
Cl2（地康法制Cl2）
B．还原剂法：
如SiO2
Si，H2SO4（稀）
H2↑
C．热分解法：
如KClO3
O2↑，CH4
C+H2
D．电解法：
如电解水制H2、O2，氯碱工业制Cl2。
E．物理法：
如工业上分离液态空气得N2（先）、O2（后）。
4．非金属氢化物
（1）非金属氢化物的结构特点
①ⅣA—RH4正四面体结构，非极性分子；VA—RH3三角锥形，极性分子；ⅥA—H2R为“V”型，极性分子；ⅦA—HR直线型，极性分子。
②固态时均为分子晶体，熔沸点较低，常温下H2O是液体，其余都是气体。
（2）非金属氢化物的化学性质
①稳定性及水溶液的酸碱性。
非金属元素原子跟氢原子通过共价键形成气态氢化物，一般元素的非金属性越强，跟氢化合能力越强，生成的气态氢化物越稳定。
因此气态氢化物的稳定性是非金属性强弱的重要标志之一。
酸性增强；单质与氢气化合能力增强
②还原性
A．与O2：
NH3→NO，H2S→SO2（或S），HCl→Cl2
B．与Cl2：
H2S→S，HBr→Br2，NH3→N2
C．与Fe3+：
H2S→S，HI→I2
D．与氧化性酸：
H2S+H2SO4（浓）→SO2+H2O，HBr、HI分别与浓H2SO4及浓（稀）HNO3反应。
E．与强氧化剂：
H2S、HCl等可与KMnO4（酸化）作用。
（3）非金属氢化物的制取
①单质与H2化合（工业）：
如HCl、NH3等，PH3、SiH4、CH4、H2S等也能通过化合反应生成，但比较困难，一般由其他方法制备。
②复分解法（实验室）：
如FeS
H2S，NH4Cl
NH3
③其他方法：
如CH3COONa+NaOH
CH4↑+Na2CO3，制C2H2、C2H4等。
5．非金属氧化物的通性
（1）除SiO2是原子晶体以外，其他非金属氧化物固态时都是分子晶体，所以它们的熔沸点差别较大。
（2）许多非金属低价氧化物有毒，如CO、NO、NO2、SO2等都有毒，不能随便排放于大气中。
（3）非金属氧化物大都为酸性氧化物--酸酐（NO、CO、NO2不属于酸酐），除SiO2外，其他酸性氧化物易与水化合生成相应的含氧酸。
（4）不成盐氧化物（如CO、NO）不溶于水，也不与酸、碱反应生成盐和水。
6．最高价氧化物对应的酸的组成和酸性
（1）最高价氧化物对应的酸的组成
（2）酸性强弱规律
①对于同种非金属形成的不同含氧酸，其非金属价态越高，酸性越强。
如：
HClO4>HClO3>HClO2>HClO，H2SO4>H2SO3，HNO3>HNO2
②证明酸性强弱顺序，可用“强酸制弱酸”的规律。
如：
Na2SiO3+CO2+2H2O=Na2CO3+H4SiO4↓（水玻璃敞口放置变浑浊）
Ca（ClO）2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO（漂白粉遇CO2产生HClO）
③常见酸的酸性强弱顺序：
2．卤族元素――典型的非金属
[知识指津]
1．氯气的性质与实验室制法
氯是典型的非金属元素，原子的最外层有七个电子。
氯气具有强氧化性，能与大多数金属、氢气、水、碱发生反应。
实验室常用二氧化锰和浓盐酸共热制氯气，发生装置为固液加热制气型，用向上排空气法或排饱和食盐水法收集，多余氯气用氢氧化钠溶液吸收。
2．漂粉精的制备与使用
工业用氯气和石灰乳作用制漂粉精，有效成分是Ca（ClO）2。
漂白时与空气中CO2、H2O或稀盐酸作用生成HClO而起漂白作用，故应密封保存漂粉精。
3．氯离子的检验方法．
检验Cl-时，先在待检溶液中滴人少量稀硝酸将其酸化（排除CO32-等离子的干扰），再滴人AgNO3溶液，如产生白色沉淀，既可判断该溶液中含Cl-。
4．卤素的原子结构与单质性质的递变规律
卤原子的最外层都有7e-，随着原子序数的增加，非金属性减弱，单质的氧化性减弱。
卤素单质的颜色加深，密度增大，熔沸点升高，单质与氢气的反应由易到难，生成的气态氢化物的稳定性减弱、酸性增强、还原性增强；与水反应的程度由大到小。
按Cl2、Br2、I2的顺序，前面的卤素能把后面的卤素从它们的卤化物中置换出来。
5．卤素单质及其化合物的特殊性
氟元素只有-1价，无正化合价；氟气与水剧烈反应放出氧气；氢卤酸中只有氢氟酸为弱酸；卤化银中只有氟化银无感光性。
液溴是深红棕色液体，唯一的液态非金属，易挥发为红棕色的溴蒸气；溴需保存在棕色试剂瓶中并加少量水以形成液封。
碘是紫黑色固体，易升华为紫色的碘蒸气；游离态碘遇淀粉呈特殊蓝色。
溴、碘都易溶于苯、四氯化碳、酒精等有机溶剂。
6．卤化银的性质与应用
AgCl、AgBr、AgI分别为白色、淡黄色、黄色，均不溶于水和稀硝酸（可用于检验Cl-、Br-、I-）；都有感光性；其中AgBr用于照相，AgI用于人工降雨。
[范例点击]
例1 下列关于氯水的叙述中，不正确的是（ ）
A．新制氯水中只含Cl2和H2O分子 B．新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色
C．光照氯水有气泡冒出 D．氯水放置数天后酸性将增强
解析：
氯水是氯气的水溶液，存在Cl2＋H2O
HCl＋HClO，HCl＝H+＋Cl-，HClO
H+＋ClO-。
故氯水中存在的分子有：
Cl2、H2O、HClO，离子：
H+、Cl-、ClO-等。
氯水兼有这些分子、离子的性质，如溶液呈酸性使石蕊变为红色，而HClO又将红色石蕊氧化为无色物质；HClO不稳定，久置、光照都会分解2HClO
2HCl＋O2↑，因此放置后溶液酸性增强。
不正确的只有A。
答案 A
例2 实验室用下列两种方法制取Cl2，所得Cl2的质量（ ）
①用含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2固体反应②用87gMnO2固体与足量的浓盐酸反应
A．①比②多 B．②比①多 C．①、②相等 D．无法比较
解析：
加热条件下MnO2只能氧化浓盐酸生成氯气。
当MnO2与浓盐酸共热时，由于HCl的挥发和反应的消耗，盐酸浓度会降低为稀盐酸而不能被氧化。
因此①中
。
②中浓盐酸足量，生成氯气量取决于MnO2，
。
此外受浓度影响的反应还有：
铜与浓硫酸共热，当浓硫酸变为稀硫酸时反应就会停止，铜与浓硝酸作用，先放出NO2，当浓硝酸变为稀硝酸时放出NO。
例3 如何用实验方法证明氯酸钾中含有氯元素?
简述操作步骤，写出反应的化学方程式。
解析：
氯酸钾（KClO3）中氯元素以ClO3-形式存在，中学化学未讲其检验方法，但学过氯离子的检验。
应设法将ClO3-转化为Cl-。
氯酸钾分解所得氯化钾中含Cl-。
通过检验Cl-来证明氯酸钾中含氯元素。
操作步骤：
取少量氯酸钾和二氧化锰混合加热，残留物中加水充分搅拌后过滤，在滤液中滴加硝酸银溶液和稀硝酸，有白色沉淀生成。
即证明氯酸钾中含氯元素。
有关化学方程式为：
2KClO3
2KCl＋3O2↑，KCl＋AgNO3＝AgCl↓＋KNO3。
例4 某氯碱厂用纯度为92.5％（杂质不与Cl2反应）的消石灰制漂粉精，消石灰的转化率为80％，若要对某游泳池水进行消毒，一次要用Cl22130g。
现改用上述干燥的漂粉精投放，理论需要漂粉精量是多少?
解析：
氯气、漂白粉用于杀菌消毒是利用了它们的氧化性。
2molCl2可得4mole-，据2Cl2＋2Ca（OH）2＝CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O，由2molCl2生成的1molCa（ClO）2也可得4mole-。
因此消毒某游泳池水所需干燥的漂白粉可由2130gCl2制得。
设制漂白粉时需消石灰的质量为x，生成水的质量为y。
由Cl2～Ca（OH）2～H2O得：
解得x＝3000g，y＝540g
据质量守恒，生成干燥漂白粉的质量为2130g＋3000g-540g＝4590g。
例5 随着原子序数的递增，关于卤族元素的性质变化规律的下列叙述中，不正确的是（ ）
A．单质的颜色逐渐加深 B．气态氢化物的稳定性增强
C．单质与氢气的反应由易到难 D．阴离子的还原性逐渐增强
解析：
从结构理解性质是学好元素化合物知识的重要方法。
卤素原子结构的相似性和递变性决定了卤素单质及其化合物的性质呈规律性的变化。
随着原子序数的递增，卤素的非金属性逐渐减弱，表现为单质与氢气的反应由易到难，气态氢化物的稳定性由强到弱，阴离子的还原性逐渐由弱到强等。
答案 B
例6 甲、乙、丙三种溶液各含一种X-（X-为Cl-、Br-、I-），甲中加淀粉溶液和氯水，则溶液变为橙色，再加丙溶液，颜色无明显变化。
则甲、乙、丙依次含有（ ）
A．Br-、Cl-、I- B．Br-、I-、Cl- C．I-、Br-、Cl- D．Cl-、I-、Br-
解析：
本题综合测试卤素单质和卤离子的性质。
通常，氯水、溴水、碘水分别呈黄绿色、橙色、黄色，甲中加淀粉溶液和氯水变为橙色，则说明甲中含Br-，此时发生反应Cl2＋2Br-＝2Cl-＋Br2；再加丙溶液颜色无变化，表明丙中不含I-，应为Cl-。
答案 B
例7 溴化碘（IBr）的性质很像卤素单质，它能与大多数金属、非金属化合生成卤化物，它也能与水发生以下反应：
IBr＋H2O＝HBr＋HIO。
下列关于IBr的叙述中不正确的是（ ）
A．在很多反应中IBr是强氧化剂
B．IBr与水反应时既做氧化剂又做还原剂
C．IBr与AgNO3溶液反应会生成AgBr的沉淀
D．IBr与NaOH溶液反应时，生成NaBr、NaIO和H2O
解析：
IBr的性质似卤素单质，能与多数金属、非金属化合生成卤化物，因而具有强氧化性，因此A选项正确。
然而，由于溴的非金属性强于碘，IBr分子中共用电子对偏向于溴原子，使溴呈-1价，碘呈＋1价。
故IBr与水的反应没有化合价的升降变化，为非氧化还原反应（注意这一点不同于卤素单质）。
IBr与水溶液的反应都可看作是首先与水反应，生成的HBr、HIO再与溶质反应，故C、D正确。
例8 往KI溶液中慢慢加入AgNO3溶液，直到反应完全为止。
过滤，测得反应后溶液的质量恰好等于原KI溶液的质量。
求AgNO3溶液中溶质的质量分数。
解析：
本题是典型的无数据计算题，解题的关键在于挖掘隐含的等量关系。
KI溶液与AgNO3溶液反应完全时，n（I-）＝n（Ag+）；反应过程中KI溶液失I-，得AgNO3溶液中的NO3-和H2O（设为ag），由反应后溶液质量等于KI溶液质量，可得m（I-）＝m（NO3-）＋ag。
AgNO3溶液中溶质的质量分数
[变式操练]
1．甲、乙两瓶新制的氯水，浓度均为0.1mol·L-1。
如果甲瓶中加入少量NaHCO3晶体，片刻后，甲、乙两瓶溶液中HClO的物质的量浓度关系是________。
A．甲>乙 B．甲<乙 C．甲＝乙 D．难以确定 简述选择的理由________。
答案：
A因Cl2+H2O
HCl+HClO，酸性HCl>H2CO3>HClO，加入NaHCO3后，发生：
NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，使可逆反应向右进行，HClO浓度增大。
2．已知CN-（氰酸根离子）和氯离子有相似之处，HCN氰化氢）的某些性质和氯化氢相似。
（CN）2（氰）与氯气的性质有相似之处，且常温常压下也是气体，写出下列反应的化学方程式。
（1）MnO2和HCN溶液加热反应：
_________________。
（2）（CN）2和KOH溶液反应：
_______________________。
答案：
（1）MnO2+4HCN＝Mn（CN）2＋（CN）2↑＋2H2O
（2）（CN）2+2KOH=KCN+KCNO+H2O
3．怎样检验一瓶硫酸钠试样中是否混有氯化钠?
简要写出操作步骤及反应的离子方程式。
答案：
取少量溶于水，加入足量Ba（NO3）2溶液，过滤，在滤液中加入稀硝酸酸化，再加入硝酸银溶液，若有白色沉淀，则含有Cl-，否则不含。
4．工业常用漂粉精与酸反应放出的氯气质量对漂粉精质量的百分比（x％）来表示漂粉精的优劣。
漂粉精与酸的反应为：
Ca（ClO）2＋CaCl2＋2H2SO4＝2CaSO4＋2Cl2↑＋2H2O
现为了测定一瓶漂粉精的x％，进行了如下实验：
称取漂粉精样品2.00g，加水研磨后，转入250mL容量瓶内，用水稀释至刻度。
摇匀后取出25.0mL，加入过量的KI溶液和过量的稀硫酸，静置。
待漂粉精放出的氯气与KI完全反应后，用0.100mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定反应中生成的碘，反应如下：
2Na2S2O3＋I2＝Na2S4O6＋2NaI，滴定时用去Na2S2O3溶液20.0mL。
试由上述数据计算该漂粉精的x％。
答案 35.5％
5．砹（At）是原子序数最大的卤族元素，推测砹和砹的化合物最不可能具有的性质是（ ）
A．砹化氢（HAt）很稳定 B．单质砹易溶于某些有机溶剂
C．砹的原子半径比碘的原子半径大 D．单质砹是有色固体
答案 A
6．在相同条件下，下列物质分别与H2反应，当消耗等物质的量的H2时放出热量最多的是（ ）
A．Cl2 B．Br2 C．I2 D．S 答案 A
7．某温度下，将Cl2通人NaOH溶液中，反应得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合液，经测定ClO-与ClO3-的浓度之比为1:
3，则Cl2与NaOH溶液反应时，被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为（ ）
A．21:
5 B．11:
3 C．3:
1 D．4:
1 答案 D
8．下列有关卤离子检验的实验描述中，错误的是（ ）
A．在某溶液中加入AgNO3溶液后产生黄色沉淀，证明该溶液中存在I-
B．用湿润的淀粉碘化钾试纸不能区分NaCl和NaI溶液
C．在某无色溶液中滴加BaCl2后，产生不溶于稀HNO3的白色沉淀，证明含SO42-
D．在某无色溶液中滴加新制的氯水和CCl4，振荡后静置，溶液分层，上层五色，下层紫红色，判断该无色溶液中含碘离子
答案 AC
9．法医做指纹显影实验时，先对准指纹处喷洒AgNO3溶液，使之与人体分泌出的汗水中的某种离子结合，然后进行光照处理，就可显出指纹。
请回答：
（1）该指纹显影实验的原理是：
________。
（2）整个过程中所发生反应的化学方程式为________。
答案
（1）人体汗液中含有Cl-，加入的Ag+与之结合成AgCl，AgCl见光分解生成黑色的银，从而显出指纹。
（2）AgNO3+NaCl＝AgCl↓＋NaNO3 2AgCl
2Ag+Cl2↑
10．将5.00g氯化钠、溴化钠和氯化钙的混合物溶解于水中，通人足量氯气充分反应，然后把溶液蒸干并灼烧，得残留物的质量为4.913g。
若将此残留物再溶于水并加入足量的碳酸钠溶液，所得沉淀经干燥后质量为0.270g。
求混合物中各物质的质量分数。
答案 CaCl2：
6％；NaBr：
4％；NaCl：
90％。
[配套练习]
1．不法商贩将自来水用适量氯气杀菌消毒后冒充纯净水牟取暴利。
可利用化学试剂辨别其真伪，该试剂可以是（ ）
A．酚酞试剂 B．BaCl2 C．NaOH D．AgNO3
[解析] ：
由于自来水用适量氯气杀菌消毒，其中的氯气与水反应生成氯离子，它与AgNO3反应生成白色沉淀，该反应的灵敏度很高，现象明显。
[评说] 《考试大纲》要求“掌握氯气的化学性质”，这是新增加的考点。
考查学生用化学知识来解决实际问题的能力。
2．在一定条件下，氯酸钾与碘按下式发生反应：
2KClO3+I2=2KIO3+Cl2。
列相应结论不正确的是（ ）
A．该反应属置换反应 B．还原性：
I2>Cl2 C．非金属性：
I>Cl D．氧化性：
KClO3>I2
[答案] C
[解析]反应中：
氧化剂是KClO3；氧化产物是KIO3；氧化性KClO3>KIO3；还原剂，I2；还原产物是Cl2；还原性I2>Cl2，亦即失电子I2比Cl2强，推知得电子Cl2比I2强，氧性Cl2比I2强，故非金属性Cl>I。
[评说] 此题属信息迁移题，给出的信息中有解答本题所需要的新知识，考生必对新知识理解消化后，再根据问题应变，创新才能作答。
3．2004年4月16日，重庆天原化工总厂发生了氯气泄露及爆炸特大事故，出的氯气造成了多人伤亡。
作为现场的消防干警的下列处理方法较合理的是（ ）
①及时转移疏散人群，同时向有关部门如实报告事故有关情况；
②被转移人群应载上用浓氢氧化钠处理过的口罩；
③用高压水枪向空中喷洒含碱性物质的水溶液；
④被转移的人群可戴上用碳酸钠处理过的口罩（湿润）；
⑤将人群转移到地势较低的地方即可，不必走太远；
⑥及时清理现场，检查水源和食物等是否被污染；
⑦常温下氯气能溶于水，所以只要向空气中喷洒水就可以解毒。
A．②③④⑤ B．①③④⑥ C．①②⑤⑥ D．①③⑤⑦
[答案] B
[解析]浓氢氧化钠有强烈的腐蚀性，不可用。
常温下氯气在水中的溶解度不大，向空气中喷洒水解毒的效果极小。
[评说] “掌握氯气的化学性质”是2005年新考纲增加的内容，该题体现了这一命题的目标。
关心社会，用化学视角去认识所发生的现象，培养自己分析、解决问题的能力。
氯气是一种重要的化工原料，在储存及运输过程中一定要注意安全。
近几年我国已发生多起液氯泄漏事件。
本题通过对事故的处理考查学生运用所学知识解决实际问题的能力。
4．用滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入到含酚酞的NaOH稀溶液中，当滴到最后一滴时红色突然褪去。
试回答下列问题：
（1）实验室保存饱和氯水的方法是________。
（2）产生上述现象的原因可能有两种（简要文字说明）：
①是由于________；②是由于________。
简述怎样用实验证明红色褪去原因是①或者②________。
[答案] 根据氯水的成分及其性质可得出：
（1）放在棕色瓶中，置于阴暗处密封保存。
（2）①氯水与NaOH生成盐，溶液碱性减弱；②氯水过量后HClO的漂白性将溶液变成无色；向溶液中再滴加NaOH溶液若出现红色为①，若无现象为②。
[评说] 该题是根据新考纲要求“掌握氯气的化学性质”的典型题，此类题是高中开展探究性学习的例子，考查学生分析问题、解决问题的能力是以后高考的热点题型之一。
5．被誉为“大空金属”的钛，在室温下，不跟水、稀盐酸、稀硫酸和稀硝酸等作用，但易溶于氢氟酸，你认为其原因可能是（ ）
A．氢氟酸的酸性比其他酸强 B．氢氟酸的氧化性比其他酸强
C．氢氟酸的还原性比其他酸强 D．钛离子易与氟离子形成可溶性难电离物质
[答案] D
[解析] 钛与HF反应，不跟水、稀盐酸、稀硫酸和稀硝酸等作用，说明不是酸性，氧化性，还原性的原因。
因为酸性、氧化性：
HCl>HF；氧化性：
HNO3>HF。
[评说] 该题是考查考生的类比、演绎能力，是属于能力考查的一部分。
6．已知：
①A、B、C、D四种物质均含元素X，有的还可能含有元素Y、Z。
元素Y、X、Z的核电荷数依次递增。
②X在A、B、C、D中都不呈现它的最高化合价。
③室温下单质A与某种常见一元强碱溶液反应，可得到B和C。
④化合物D受热催化分解，可制得元素Y的单质。
（1）元素X是________，Z是________。
（2）写出③中反应的化学方程式________。
（3）写出④中反应的化学方程式________。
[答案]
（1）Cl（或氯），K（或钾）
（2）Cl2+2KOH＝KCl+KClO+H2O （3）2KClO3
2KCl+3O2↑
[解析] 本题是一道比较典型的无机推断题，需要结合题给信息进行严密分析。
由X在A、B、C、D中都不呈现它的最高化合价，可以推知X包括0价在内至少应该有5种化合价，在中学阶段所学的元素内，有这么多种价态的元素不是很多，所以我们初步把X锁定在卤族元素范围内。
那么应该是哪一种卤素呢？
比较常见的应该是Cl元素，这样单质A是Cl2，在室温下可与常见的强碱反应生成两种含Cl的盐，符合条件③。
氯酸钾受热催化分解可得到单质氧气，符合条件④。
这样可大致推出：
X为Cl，Y为O，Z为K，符合元素Y、X、Z的核电荷数依次递增这个条件。
[评说] 对于无机推断题，我们一定要熟练掌握元素及其化合物的性质，能够比较准确而迅速找到突破口，这样推断起来会很轻松。
本题就是对元素及其化合物的性质比较熟练，找到化合价，受热催化等突破口，从而从容作答。
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