非金属及其化合物复习讲义学案.docx
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非金属及其化合物复习讲义学案
富集在海水中的元素—氯
一、氯及其重要化合物
1.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）（请分别写出Cl2和Na、Cu、Fe的反应方程式）
（产生白烟）
（产生棕黄色的烟）
（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。
（2）与非金属反应
如：
H2＋Cl2
2HCl（发出色火焰，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
（3）与水反应：
（4）与碱反应（请分别写出氯气与氢氧化钠、氢氧化钙的反应方程式）
①
②
漂白粉的漂白原理：
注意：
①若CO2过量则生成Ca（HCO3）2②若向Ca（ClO）2溶液中通入SO2气体,不能生成CaSO3，因为能被HClO氧化。
（5）与某些还原性物质反应
氯气与氧化亚铁的反应：
氯气使湿润的淀粉-KI试纸变蓝色发生的反应：
（用于氯气的检验）
卤族单质X2（X＝Cl、Br、I）与二氧化硫一起通入水中发生的反应：
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：
；久置氯水则几乎是稀盐酸
一元弱酸，比H2CO3弱
②不稳定:
2HClO===2HCl+O2↑
（2）HClO的基本性质
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
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
二．实验室如何制取纯净的氯气
制取原理：
MnO2+4HCl（浓）
MnCl2+Cl2↑+2H2O杂质成分：
操作顺序
仪器中盛装的药品
各试剂的作用
应出现的现象
①
先通入饱和食盐水
除去
有晶体析出（NaCl）
②
再通入浓H2SO4
除去
收集：
①用向排空气法收集②用排法收集
验满：
①观察法（黄绿色）
②湿润的淀粉－KI试纸（现象：
，化方：
）
③湿蓝色石蕊试纸（现象：
）
尾气吸收装置：
烧杯中盛有NaOH溶液（不能用水、Ca（OH）2溶液代替）离子方程式为：
思考：
足量MnO2和含4molHCl的浓盐酸加热制得Cl2物质的量1mol（填“小于”或“等于”或“大于”）
三、其他卤素知识
（1）Br2、I2在不同溶剂中的颜色
水
苯或汽油
四氯化碳
Br2
黄～橙
橙～橙红
橙～橙红
I2
深黄～褐
淡紫～紫红
紫～深紫
（2）置换反应Cl2+2NaBr=Br2+2KI=∴氧化性Cl2＞Br2＞I2
（3）I2遇淀粉溶液后，溶液呈蓝色
（4）.卤素离子（Cl-、Br-、I-）的检验
（1）操作方法：
未知液
据沉淀颜色判断。
（2）现象及结论：
AgCl为色沉淀，未知液中含有；
AgBr为色沉淀，未知液中含有；
AgI为色沉淀，未知液中含有；
稀硝酸的作用：
排除CO32-、PO43-、OH-等离子的干扰。
例题赏析1:
氯水中存在多种分子和离子，可通过实验的方法加以确定。
下列有关氯水中存在的粒子的说法错误的是（ ）
答案：
A
例题赏析2:
如图所示，是一个制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置，其中各试剂瓶装的试剂为：
B（氢硫酸）C（溴化亚铁溶液）D（碘化钾淀粉溶液）E（混有二氧化硫的氯化钡溶液）F（水）H（紫色石蕊试液）
（1）A是氯气发生装置，其化学反应方程式可以是：
。
（2）Ⅰ中b瓶内宜加入的液体一般是 。
关闭Ⅰ中的活塞，在选取试剂正确且适量的前提下，制取氯气时c中的液面不明显上升，估计可能的原因是 。
检查原因的简单方法是 ；怎样检验这一部分装置的气密性 。
（3）用图示的Ⅱ或Ⅲ代替Ⅰ是否可行？
。
简要说明理由
。
（4）实验开始时，先点燃A处酒精灯，打开分液漏斗旋塞和Ⅰ处活塞，让氯气充满整个装置，再点燃G处酒精灯，回答下列问题：
ａ、怎样证明氯气已充满了整个装置 。
ｂ、下列装置中的现象是B ；C ；D ；E ；F 。
（5）G装置的硬质玻璃管内盛有碳粉，发生氧化还原反应，其产物为二氧化碳、和氯化氢，写出G中的反应的化学方程式 。
装置F的作用是 。
（6）在H处，紫色石蕊试液的颜色由紫色变为红色，再变为无色，其原因是
。
（7）若将H处的烧杯中的溶液改为澄清的石灰水，反应过程中的现象为 （选填标号）
Ａ、有白色沉淀 Ｂ、无现象 Ｃ、先生成白色沉淀而后消失
（8）G处反应完毕后关闭分液漏斗旋塞，移去酒精灯，但由于余热的作用，Ａ处仍有氯气产生，此时应该怎样操作 ；装置Ⅰ中的现象是 ；装置Ⅰ的作用是 。
（9）实验完毕后如将F中的溶液逐滴滴入含酚酞的氢氧化钠溶液中，当滴到最后一滴时，红色突然褪去，产生该现象的原因可能有两个，请用简要的文字说明：
①是由于 。
②是由于 。
简述怎样用实验的方法证明红色褪去原因是①或是② ；
（10）若将F中的水换成氢氧化钠溶液，溶液中不但有NaClO还有NaClO3，其物质的量比为2：
1，则氧化剂和还原剂的物质的量比为：
。
参考答案：
（1）MnO2+4HCl（浓）
MnCl2+Cl2↑+2H2O
（2）饱和食盐水装置漏气检查原因的简单方法：
用湿润的碘化钾淀粉试纸靠近各接口处，漏气则试纸变蓝。
检验这一部分装置的气密性：
关闭分液漏斗旋塞和Ⅰ处活塞，从c中向容器内加饱和食盐水，当c的下端浸入液面下且c中的液面高于b瓶内液面，并长时间不下降，则说明气密性好。
（3）Ⅱ可行，Ⅲ不行。
Ⅱ与Ⅰ原理相同，而Ⅲ中因c瓶口密封，体积不能改变，增大压强会有危险。
（4）ａ、观察当整个装置内充满黄绿色气体时，说明氯气已充满整个装置。
ｂ、B：
有浅黄色沉淀生成。
C：
溶液由浅绿色变为深红棕色。
D：
溶液变蓝。
E：
生成白色沉淀。
F：
溶液变为浅黄绿色。
（5）C+2H2O+2Cl2==CO2↑+4HCl↑向G中提供反应所需的水蒸气
（6）生成的HCI使紫色石蕊试液变红色，剩余的氯气又与水作用生成次氯酸，又起漂白作用，使红色褪去。
（7）Ｂ
（8）关闭Ⅰ处活塞。
现象是：
Ⅰ处b瓶内液面下降，c中液面上升。
作用：
贮存多余的氯气。
（9）①是由于：
F中的酸中和了氢氧化钠溶液而是红色褪去。
②是由于：
F中的HClO氧化漂白使红色褪去。
向褪色的溶液中滴加氢氧化钠溶液，红色又出现，说明是原因①而不是原因②
（10）7：
3
例题赏析3：
某研究性学习小组查阅资料得知，漂白粉与硫酸反应可以制得氯气，化学方程式为：
Ca（ClO）2+CaCl2+2
H2SO4
2CaSO4+2Cl2↑+2H2O。
他们设计了如下制取氯气并验证其性质的实验
试回答：
（1）该实验中A部分的装置是＿＿＿＿（填写装置的序号）
请回答下列问题。
（1）实验中A部分的装置可以是（填字母）。
（2）请你设计一个实验，证明洗气瓶C中的Na2SO3已经被氧化（简述实验不在）：
。
（3）若D中反应后的溶液具有漂白性，请写出D装置中发生反应的离子方程式。
（4）该实验存在明显的缺陷，请你提出改进的方法＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（5）该小组又进行了如下实验：
称取漂白粉2.0g，研磨后溶解，配制成250mL溶液，取25mL加入到锥形瓶中，再加入过量的KI溶液和过量的H2SO4溶液，静置。
待完全反应后，用0.1mol/L的Na2S2O3溶液作标准溶液滴定反应生成的碘，已知反应式为：
2Na2S2O3+I2=Na2S4O6 +2NaI反应完成时，共用去Na2S2O320.0mL。
则该漂白粉中Ca（ClO）2的质量分数为：
。
参考答案：
（1）b
（2）取C中溶液少量，加入稀盐酸和氯化钡溶液，看是否产生沉淀
（3）Cl2+HCO3-=CO2+Cl-+HClO
（4）增加尾气吸收装置 （5）35.75％
无机非金属材料主角——硅
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、单质硅（Si）
⑴物理性质：
有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大。
⑵化学性质：
①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。
请写出相应的方程式。
②在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。
请分别写出相应的方程式。
⑶用途：
太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。
⑷硅的制备：
工业上，用C在高温下还原SiO2可制得粗硅（写方程式）
3、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
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
②与酸反应
不反应
③与碱反应
盛碱液的试剂瓶用橡皮塞
④与盐反应
Ca（ClO）2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO
CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3
⑤与碱性氧化物反应
SiO2+CaO＝CaSiO3
CO2+Na2O＝Na2CO3
4、硅酸及硅酸盐
（1）硅酸（H2SiO3或原硅酸H4SiO4）：
难溶于水的弱酸，酸性比碳酸还弱。
（2）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。
与酸反应（盐酸、）：
Na2SiO3+2HCl＝H2SiO3↓（白）+2NaCl；Na2SiO3+CO2+H2O＝H2SiO3↓+Na2CO3
5、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（表18—6）
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。
6、信息材料――光导纤维：
它的主要成分是SiO2，是目前应用最广的信息材料，它有信息传输大，信号准确，便于铺设，耐磨耐腐蚀，试用寿命长等优点。
一条通常的光缆可以同时传输十亿门电话的信号。
7、分子筛：
许多硅酸盐具有多孔的结构,孔的大小与一般分子的大小相当,而且组成不同的硅酸盐的孔径不同.因此这些硅酸盐具有筛分分子的作用,人们把它们称为分子筛（molecularsieve）.分子筛常用于分离、提纯气体或液体混合物。
例题赏析1:
下列叙述中正确的是（）
A.向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3饱和溶液，又有CaCO3沉淀生成
B.向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1：
2.
C.等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积相同
D.向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3结晶析出
答案：
D
例题赏析2：
下列说法正确的是：
（）
①硅在自然界中以游离态和化合态两种形式存在；②水泥是硅酸盐材料；③单质硅是良好的半导体；④太阳能电池可用二氧化硅制作，其应用有利于环保、节能；⑤光导纤维属于硅酸盐产品；⑥水玻璃可以用作木材防火材料；⑦硅胶可以做干燥剂；⑧氢氟酸可以用来刻蚀玻璃
A．①②③④⑧B．②③④⑤⑦
C．①②⑤⑥⑧D．②③⑥⑦⑧
答案：
D
例题赏析3：
写出除去下列气体中混有的杂质（括号内为杂质）可采取的方法：
（1）CO（CO2）：
___________________________。
（2）CO2（CO）：
____________________________。
（3）CO2（O2）：
__________________________。
（4）CO2（SO2）：
___________________________。
（5）CO2（HCl）：
___________________________。
答案
（1）通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶
（2）通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管 （3）通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管 （4）通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶 （5）通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
例题赏析4：
二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。
a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是（ ）
①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O②SiO2＋2C
Si＋2CO↑
③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O④Na2CO3＋SiO2
Na2SiO3＋CO2↑
⑤SiO2＋3C
SiC＋2CO↑
a．反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃
b．反应②中SiO2表现出氧化性
c．反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性
d．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性酸酐的道理
e．反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应
A．aceB．bdeC．cdeD．ab
答案 B
例题赏析5：
硅及其化合物在自然界广泛存在并被人类应用。
（1）氮化硅膜与二氧化硅膜相比较具有表面化学性能稳定等优点，故氮化硅膜可用于半导体工业。
可以用NH3和SiH4（硅烷）在一定条件下反应，并在600T的加热基板上生成氮化硅膜：
3SiH4＋4NH3
Si3N4＋12H2
以硅化镁为原料制备硅烷的反应和工业流程如下：
反应原理：
4NH4Cl＋Mg2Si
4NH3↑＋SiH4↑＋2MgCl2 ΔH＜0（ΔH＜0表示该反应为放热反应）
①NH4Cl中的化学键类型有______________________，SiH4的电子式为______________。
②上述生产硅烷的过程中液氨的作用是________________________________________________________。
③氨气是重要的工业原料，写出氨气发生催化氧化反应生成NO的化学方程式__________________________________，
实验室可利用如右图所示装置完成该反应。
在实验过程中，除观察到锥形瓶中产生红棕色气体外，还可观察到有白烟生成，白烟的主要成分是______________。
（2）三硅酸镁（Mg2Si3O8·nH2O）难溶于水，在医药上可做抗酸剂。
它除了可以中和胃液中多余的酸之外，生成的H2SiO3还可覆盖在有溃疡的胃表面，保护其不再受刺激。
三硅酸镁与盐酸反应的化学方程式为_______________________
_。
将0.184g三硅酸镁加入到50mL0.1mol·L－1盐酸中，充分反应后，滤去沉淀，用0.1mol·L－1NaOH溶液滴定剩余的盐酸，消耗NaOH溶液30mL，则Mg2Si3O8·nH2O中n的值为__________。
（注：
Mg2Si3O8的摩尔质量为260g·mol－1）。
答案
（1）①极性键（或共价键）、配位键、离子键
②吸收热量，保证反应在常温下进行（答“制冷”或“降温”均可） ③4NH3＋5O2
4NO＋6H2O NH4NO3（或硝酸铵）
（2）Mg2Si3O8·nH2O＋4HCl===3H2SiO3＋2MgCl2＋（n－1）H2O 6
解析
（1）②液氨的作用是制冷、吸收热量，保证反应在常温下进行，液氨并不参与反应。
（2）书写Mg2Si3O8·nH2O与HCl反应的化学方程式时，Mg2Si3O8·nH2O要以整体形式出现。
Mg2Si3O8·nH2O＋4HCl===3H2SiO3＋2MgCl2＋（n－1）H2O
1mol4mol
xmol0.050L×0.1mol·L－1－0.1mol·L－1×0.030L＝0.002mol
x＝0.0005
0.0005×（260＋18n）＝0.184，n＝6。
硫及其重要化合物的主要性质及用途
1、硫
（1）物理性质：
硫为淡黄色固体；溶于水，溶于酒精，溶于CS2（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。
（2）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。
与金属反应（与变价金属反应，均是金属氧化成低价态）请写出S与钠、铝、铁、铜的反应式
与非金属反应（请写出S与O2、H2的反应）
与化合物的反应（请写出S与浓硝酸、浓硫酸、氢氧化钠的反应）
、、
（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。
2、硫的氢化物
①硫化氢的制取：
Fe+H2SO4（稀）=FeSO4+H2S↑（不能用浓H2SO4或硝酸，因为H2S具有强还原性）
硫化氢的物理性质：
H2S是色、有气味的有毒气体；能溶于水，密度比空气略大。
②硫化氢的化学性质
A．可燃性：
（H2S过量）；（O2过量）
B．强还原性：
常见氧化剂Cl2、Br2、O2、Fe3+、HNO3、KMnO4等，甚至SO2均可将H2S氧化成S。
C．不稳定性：
300℃以上易受热分解
③H2S的水溶液叫氢硫酸，是二元弱酸。
3、硫的氧化物
（1）二氧化硫：
①SO2是无色而有气味的有毒气体，密度比空气大，容易液化，易溶于水（1：
40）。
②SO2是酸性氧化物，能跟水反应生成亚硫酸，亚硫酸是中强酸。
写出二氧化硫分别与H2O、Ca（OH）2、CaO的反应：
③SO2有强还原性常见氧化剂（见上）均可与SO2发生氧化一还原反应
如二氧化硫通入氯水中：
。
④SO2也有一定的氧化性。
⑤SO2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）
⑥实验室制法：
Na2SO3+H2SO4（浓）==Na2SO4+H2O+SO2↑
或Cu+2H2SO4（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放出大量的热。
（3）比较SO2与CO2、SO3
SO2
CO2
SO3
主要物性
无色、有刺激性气体、易液化易溶于水（1:
40）
无色、无气味气体能溶于水（1:
1）
无色固体.熔点（16.8℃）
与水反应
SO2+H2OH2SO3中强酸
CO2+H2OH2CO2弱酸
SO3+H2O==H2SO4（强酸）
与碱反应
Ca（OH）2CaSO3↓Ca（HSO3）2
清液白清液
Ca（OH）2CaCO3↓Ca（HCO3）2
清液白↓清液
SO3+Ca（OH）2==CaSO4（微溶）
紫色石蕊
变红
变红
变红
品红
褪色
不褪色
不褪色
鉴定存在
能使品红褪色
又能使清石灰变浑浊
不能使品红褪色
但能使清石灰水变浑浊
氧化性
SO2+2H2S=2S↓+2H2O
高温
CO2+2Mg点燃2MgO+C
CO2+C 2CO
还原性
有
无
与Na2O2作用
（4）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，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H2SO4，而NO被空气中氧气氧化为NO2，NO2直接溶于水形成HNO3，造成了雨水pH值降低，便形成了酸雨。
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：
SO2+H2O=H2SO3、2H2SO3+O2=2H2SO4。
总反应：
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。
引起硝酸型酸雨的NOx人为排放主要是机动车尾气排放。
酸雨危害：
①直接引起人的呼吸系统疾病；②使土壤酸化，损坏森林；③腐蚀建筑结构、工
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