高中化学非金属元素及其重要化合物性质大汇合.docx

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高中化学非金属元素及其重要化合物性质大汇合

非金属元素及其重要化合物性质

一、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：

△

点燃

点燃

（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差别。

（见表18—2）

高温

高温

△

（2）化学性质：

①C+O2＝CO2②2C+O2＝2CO③C+4HNO3（浓）＝CO2↑+4NO2↑+2H2O 

④C+2CuO＝2Cu+CO2↑⑤C+CO2＝2CO⑥2C+SiO2＝Si+2CO↑

2．碳的氧化物（CO、CO2）性质的比较：

（表18—3）

氧化物

一氧化碳

二氧化碳

物理性质

无色无味气体、有毒、难溶于水，能与人体中血红蛋白迅速结合，是一种严重的大气污染物

无色略带酸味气体，无毒，能溶于水，固态时俗称“干冰”。

是产生温室效应的气体之一。

化学性质

1．可燃性

2．还原性：

（CuO、Fe2O3、H2O反应）

3．不成盐氧化物

1．不能燃烧

2．与C、Mg等反应，表现氧化性

3．酸性氧化物（与碱反应）

实验室制法

浓硫酸

△

HCOOH——→CO↑+H2O

CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑

收集方法

排水法

向上排空气法

检验方法

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杯

使澄清石灰水变浑浊

用途

燃料、化工原料

化工原料、灭火等

相互转化

C+CO2＝2CO（高温）2CO+O2＝2CO2（点燃）

2．二氧化硅与二氧化碳的对比：

物质

二氧化硅

二氧化碳

化学式

SiO2

CO2

晶体类型

原子晶体

分子晶体

物理性质

硬度大、熔沸点高、常温下为固体、不溶于水

熔沸点低，常温下为气体，微溶于水

化

学

性

质

①与水反应

不反应

CO2+H2O

H2CO3

②与酸反应

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

不反应

③与碱反应

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

高温

盛碱液的试剂瓶用橡皮塞

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O或

CO2+NaOH=2NaHCO3

④与盐反应

SiO2+Na2CO3＝Na2SiO3+CO2↑

高温

SiO2+CaCO3＝CaSiO3+CO2↑

Ca（ClO）2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO

CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3

⑤与碱性氧化物反应

高温

SiO2+CaO＝CaSiO3

CO2+Na2O＝Na2CO3

3．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：

①常温Si+2F2=SiF4；Si+4HF=SiF4+2H2；Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑

△

②加热：

Si+O2＝SiO2；Si+2Cl2＝SiCl4；Si+2H2＝SiH4。

自然界中无游离态的硅

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（H2SiO3或原硅酸H4SiO4）：

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“水玻璃”，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：

Na2SiO3+2HCl＝H2SiO3↓（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

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

硅酸盐产品

水泥

玻璃

原料

石灰石、黏土

纯碱、石灰石、石英

反应原理

发生复杂的物理化学变化（不作要求）

高温

SiO2+Na2CO3＝Na2SiO3+CO2↑

高温

SiO2+CaCO3＝CaSiO3+CO2↑

主要设备

水泥回转窑

玻璃窑

主要成分

3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3

Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

反应条件

高温

高温

陶瓷生产的一般过程：

混合→成型→干燥→烧结→冷却→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

材料

无机非金属材料

金属材料

复合材料

涵义

以黏土、石英和长石等为原料生产的硅酸盐制品

金属及其合金

两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而而制成

主要成分

各种硅酸盐的混合物

各种金属及硅等少量非金属

由基体（黏结作用）和增强体（骨架作用）组成

特性

抗腐蚀、耐高温、硬度大耐磨损，新型无机非金属材料还具有电学、光学特性、生物功能等

强度高、坚韧塑性好、易于成型、有良好的延展性、导电性、导热性，合金抗腐蚀性强

耐酸碱、化学稳定性好、密度小、强度高、韧性好、耐高温、导电导热热性能好；性能保持原材料特点又优于原材料

品种示例

玻璃、水泥、各种陶瓷（粘土质陶瓷、高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等）、光导纤维

黑色金属材料（铁、铬、锰及它们的合金）：

钢铁；有色金属材料（铁、铬、锰以外的金属及合金）：

金、银、铜及合金

生产生活中的复合材料（玻璃钢：

玻璃纤维增强树脂基复合材料、碳纤维：

碳纤维增强树脂基复合材料）；

航空航天中的复合材料（飞机、火箭：

纤维增强金属基复合材料；航天飞机：

纤维增强陶瓷基复合材料）

6、碳的氧化物对大气的污染

1．二氧化碳：

  随着工业化程度的提高以及世界范围内人工采伐林木量的增加，森林面积锐减，大气中的二氧化碳浓度逐渐增加。

由于二氧化碳对从地表射向太空的长波特别是红外辐射有强烈的吸收作用，从而部分阻碍了地球向太空辐射能量。

这就会使地球表面温度升高、两极冰川融化、海平面上升，人们把这种二氧化碳所产生的效应称为温室效应。

为了减缓大气中二氧化碳浓度的增加，要控制工业上二氧化碳的排放量并大量植树造林。

2．一氧化碳：

人们常说的煤气中毒就是一氧化碳导致的，它是一种无色无味难溶于水的气体，极易与人体内的血红蛋白结合从而使人缺氧窒息死亡。

它是水煤气的成分之一，含碳燃料的不充分燃烧会产生一氧化碳。

是一种严重的大气污染物。

二、氯及其重要化合物

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。

2、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）

如：

2Na＋Cl2

2NaCl（产生白烟）

Cu＋Cl2

CuCl2（产生棕黄色的烟）

2Fe＋3Cl2

2FeCl3（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。

（2）与非金属反应

如：

H2＋Cl2

2HCl（发出苍白色火焰，有白雾生成）——可用于工业制盐酸

H2＋Cl2

2HCl（会发生爆炸）——不可用于工业制盐酸

2P＋3Cl2

2PCl3（氯气不足；产生白雾）2P＋5Cl2

2PCl5（氯气充足；产生白烟）　磷在氯气中燃烧产生大量白色烟雾

（3）与水反应：

Cl2＋H2O=HCl＋HClO

（4）与碱反应Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O（用于除去多余的氯气） 2Cl2＋2Ca（OH）2=Ca（ClO）2＋CaCl2＋2H2O（用于制漂粉精）

Ca（ClO）2＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO（漂粉精的漂白原理）

注意：

①若CO2过量则生成Ca（HCO3）2  ②若向Ca（ClO）2溶液中通入SO2气体,不能生成CaSO3，因能被HClO氧化。

（5）与某些还原性物质反应如：

2FeCl2＋Cl2 =2FeCl3    

2KI＋Cl2=2KCl+I2（使湿润的淀粉-KI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，Cl2+H2O=HCl+HClO（次氯酸），大部分是以Cl2分子状态存在于水中。

注意：

（1）在新制的氯水中存在的微粒有：

H2O、Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-；久置氯水则几乎是稀盐酸

1 一元弱酸，比H2CO3弱

光

（2）HClO的基本性质  ② 不稳定，2HClO===2HCl+O2↑

③ 强氧化性；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。

（3）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

——

4、氯气的制法

（1）实验室制法      

药品及原理：

MnO2+4HCl（浓）

MnCl2+2H2O+Cl2↑

强调：

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。

收集方法：

向上排空气法（或排和食盐水法）

净化装置：

用饱和食盐水除去HCl，用浓硫酸干燥

尾气处理：

用碱液吸收

（2）氯气的工业制法：

（氯碱工业）

通电

2NaCl+2H2O====2NaOH+H2↑+Cl2↑

氯化氢的性质和实验室制法

1、物理性质:

 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。

2、盐酸的化学性质:

（挥发性强酸的通性）

3、氯化氢的实验室制法

（1）药品及反应原理:

    NaCl+H2SO4

NaHSO4+HCl↑（不加热或微热）

NaHSO4+NaCl

Na2SO4+HCl↑（加热到500oC—600oC）

总式:

 2NaCl+H2SO4

 Na2SO4+2HCl↑

（2）装置:

与制氯气的装置相似  （3）收集方法:

向上排空气法  （4）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  （5）尾气处理:

用水吸收（倒扣漏斗）

卤族元素  1、卤素及化合物的性质比较:

氟

氯

溴

碘

单质物理性质

状态

气

气（易液化）

液（易挥发）

固（易升华）

熔、沸点

熔、沸点逐渐升高

颜色

淡黄绿色

黄绿色

红棕色

紫黑色

密度

密度逐渐增大

X2与H2化