元素化合物知识总结.docx
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元素化合物知识总结
元素化合物知识总结
一、各类物质所具有的通性总结:
1、金属单质的通性:
⑴与非金属单质(如Cl
2、O
2、H
2、S、N
2、C等)反应⑵与酸反应⑶与水反应⑷与盐发生置换反应
2、非金属单质的通性:
⑴与非金属单质(如Cl
2、O
2、H
2、S、N
2、C等)反应⑵与金属单质(如钠、铁、镁、铝、铜等)反应⑶与碱反应⑷与水反应⑸与盐反应
3、酸性氧化物的通性:
⑴与水反应生成对应的酸⑵与碱中和生成对应的盐和水⑶与碱性氧化物化合生成对应的盐
4、碱性氧化物的通性:
⑴与水反应生成对应的碱⑵与酸中和生成对应的盐和水⑶与酸性氧化物化合生成对应的盐
5、酸的通性:
⑴与指示剂变色(与石蕊变红,与甲基橙变红)⑵与活泼金属反应生成低价态的盐和氢气⑶与碱发生中和反应⑷与碱性氧化物反应⑸与盐反应生成新酸和新盐
6、碱的通性:
⑴与指示剂变色(与石蕊变蓝,与甲基橙变黄)⑵与非金属反应⑶酸发生中和反应⑷酸性氧化物反应⑸盐反应生成新碱和新盐
7、盐的通性:
⑴与金属单质发生置换反应⑵与非金属单质发生置换反应⑶酸反应生成新酸和新盐⑷碱反应新碱和新盐⑸盐反应生成两种新盐
二、研究各类物质性质的方法
1、物理性质:
颜色、气味、状态、有没有毒性、密度、熔沸点、硬度、柔韧性、导电导热性、溶解性(主要是在水中的溶解度)等。
2、化学性质:
⑴根据物质类别分析其应有的通性:
⑵从以下几个方面分析物质可能具有的特性:
①分析化合价,总结其氧化性或还原性;②吸水性;③漂白性;④脱水性;⑤腐蚀性;⑥其他违反规律的可能性质
三、纵线(即同主族)归纳元素单质及其化合物性质的方法过程㈠找一种代表性元素,分析其原子结构,再根据原子结构推其原子性质(得失电子能力强弱)、元素性质(金属性或非金属性)、单质性质(氧化性或还原性)、该元素在自然界中的存在形态(游离态或化合态)和主要的存在形式(具体物质)㈡代表元素单质
1、单质的结构
2、单质的物理性质
3、单质的化学性质
4、单质的用途、保存方法
5、单质的制备方法:
⑴实验室制法;⑵工业生产方法㈢代表元素的主要化合物
1、氧化物:
结构、物理性质、化学性质、用途、制备方法
2、氢化物:
结构、物理性质、化学性质、用途、制备方法
3、氧化物对应的水化物:
结构、物理性质、化学性质、用途、制备方法
4、常见的盐:
结构、物理性质、化学性质、用途、制备方法㈣同主族元素的结构、性质的相似性和不同点
1、结构:
⑴相同点、⑵递变性
2、单质⑴物理性质(相似性和递变性):
⑵化学性质(相似性和递变性):
⑶制备方法(相似性和递变性):
3、化合物(氢化物、最高价氧化物对应的水化物等)⑴物理性质(相似性和递变性):
⑵化学性质(相似性和递变性):
4、常见的盐列举
四、各主族元素单质及其化合物总结Ⅰ碱金属(代表元素:
钠)㈠原子结构281+11钠原子易失去1个电子形成Na+,元素金属性强,单质还原性强。
㈡钠单质
1、钠单质的物理性质:
钠是有银白色金属光泽的金属;熔沸点低,熔点低于水的沸点;质地柔软,可用小刀切开;密度比水小。
2、钠单质的化学性质:
钠是金属单质,应具有金属单质的通性。
⑴钠可以和非金属单质反应:
①钠和氧气反应:
2Na+O2Na2O2(淡黄色)4Na+O2=2Na2O(白色)②钠和氯气反应:
2Na+Cl22NaCl(钠在氯气中燃烧,发出黄色火焰,生成白烟)③钠和硫反应:
2Na+S=Na2S(将钠和硫混合后在研钵中研磨会发生爆炸)⑵钠可以和酸反应:
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑(反应过于剧烈,通常不做此实验)现象解释钠浮在水面上钠的密度比水小钠熔成液态小球钠的熔点低,反应放热四处游动,发出“嘶嘶”的声音反应生成氢气钠逐渐变小,最后消失钠和水反应滴入酚酞溶液变红反应生成的的氢氧化钠⑶钠可以和水反应2Na+2H2O=2NaOH+H2↑⑷钠可以和盐溶液反应钠不能从盐溶液中将金属置换出来,而是先和水反应,生成的氢氧化钠再和盐反应。
①钠投入CuSO4溶液中:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4②钠投入FeCl3溶液中:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl
3、金属钠的用途:
⑴钠钾合金在常温下呈液态,可作原子反应堆的导热剂;⑵高压钠灯发出的黄光射程远,透雾能力强,可用在电光源上;⑶钠可以将钛、锆、铌、钽等金属从它们的熔融盐还原出来,工业上常用此方法制取这些金属。
4、金属钠的制法:
工业上常用电解熔融NaCl的方法来生产金属钠:
2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑㈢钠的氧化物(Na2O2)Na2O是碱性氧化物,具有碱性氧化物的通性。
由于其不稳定,没有实用价值。
Na2O2不是碱性氧化物,不具有碱性氧化物的通性。
比Na2O稳定,能和水或二氧化碳反应生成氧气,可用来作供氧剂。
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑Na2O2具有强氧化性,能将有色物质氧化成无色,可作漂白剂。
向Na2O2中加入酚酞溶液,溶液先变红(生成NaOH)后褪色(Na2O2将红色酚酞氧化成无色)。
㈣钠盐(Na2CO3和NaHCO3)碳酸钠碳酸氢钠化学式Na2CO3NaHCO3俗名纯碱、苏打小苏打颜色、状态白色固体白色固体热稳定性受热不分解受热易分解。
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O与盐酸都能与盐酸反应,碳酸氢钠与盐酸反应更剧烈一些与NaOH溶液不反应NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O加水的现象加少量水变成块状固体,继续加水得到无色溶液,且放出热量加少量水不会变成块状固体,继续加水得到无色溶液,不会放出热量水溶性都易溶于水,碳酸钠比碳酸氢钠的溶解度大水溶液的酸碱性都呈碱性㈤碱金属元素
1、结构:
相同点:
最外层均为1个电子,易失去1个电子,原子失电子能力都强,元素金属性都强,单质还原性都强。
递变性:
由上至下,电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引力减弱,原子失电子能力逐渐增强,元素金属性逐渐增强,单质还原性逐渐增强。
2、单质物理性质:
相似性:
都有金属光泽,都是银白色固体(铯略显黄色),硬度都小,密度都小,熔沸点都低,都是电和热的良导体。
递变性:
由上至下,硬度逐渐减小,密度逐渐增大(钾特殊,小于钠的密度),熔沸点逐渐降低。
3、单质化学性质:
⑴都能与非金属单质(氯气、氧气、硫等)反应2Na+Cl2=2NaCl
2K+Cl2=2KCl
2Na+S=Na2S
2K+S=K2S4Na+O2=2Na2O(缓慢氧化)4Li+O2=2Li2O(只有一种氧化物)2Na+O2Na2O22K+O2=K2O2(过氧化钾)碱金属都能与氧气反应,从锂到铯反应越来越剧烈,生成物为氧化物(锂)、过氧化物(钠)、比过氧化物更复杂的氧化物(钾、铷、铯)。
⑵都能与酸剧烈反应:
碱金属放入盐酸溶液时,是先和酸反应,酸反应完后再和水反应。
⑶都能与水反应2Na+2H2O=2NaOH+H2↑(剧烈)2K+2H2O=2KOH+H2↑(更剧烈,发生轻微爆炸)碱金属单质都能与水反应生成对应的碱和氢气,从锂到铯与水反应越来越剧烈。
⑷都能与盐溶液反应碱金属单质都是先和水反应,生成的碱再与盐发生复分解反应。
4、焰色反应许多金属化合物在灼烧时会火焰会发出特殊颜色,这种现象叫焰色反应。
如钠元素的焰色为黄色;钾元素的焰色是紫色(透过蓝色钴玻璃观察)。
Ⅱ卤族元素(代表元素:
氯)㈠原子结构287+17氯原子易得到1个电子形成Cl-,元素非金属性强,单质氧化性强。
ClCl㈡氯气
1、氯气的分子结构:
2、氯气的物理性质:
氯气是一种黄绿色有刺激性气味有毒的气体,能溶于水(1∶2),密度比空气大,易液化。
3、氯气的化学性质:
氯气是非金属单质,应具有非金属单质的通性。
⑴和金属单质反应:
①氯气和钠反应:
2Na+Cl22NaCl(钠在氯气中燃烧,发出黄色火焰,生成白烟)②铁和氯气反应:
2Fe+3Cl22FeCl3(铁在氯气中燃烧,生成棕黄色烟)③铜和氯气反应:
Cu+Cl2CuCl2(铜在氯气中燃烧,生成棕红色烟)氯气和变价金属反应生成高价态的盐。
⑵和非金属单质反应:
①和氢气反应:
H2+Cl22HCl(氢气在氯气中安静燃烧,发出苍白色火焰,瓶口有白雾出现)H2+Cl2===2HCl(混合气体在强光照射时发生爆炸)②和磷反应:
(磷在氯气中燃烧,产生白色烟雾)2P+3Cl22PCl3(雾)新制氯水的成分:
三分子(Cl2H2OHClO)四离子(H+OH-Cl-ClO-)久置氯水的成分:
稀盐酸2P+5Cl22PCl5(烟)
⑶和水反应Cl2+H2O=HCl+HClOHClO只能存在于溶液中,具有强氧化性,不稳定,见光或受热易发生分解。
漂白粉的有效成分2HClO=2HCl+O2漂白水的主要成分⑷和碱溶液反应Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O⑸具有强氧化性氯气可以氧化金属单质、非金属单质,也可氧化一些化合物,如可以氧化Fe2+、SO32-、I-、Br-、SO
2、S2-等。
Cl2+SO2+2H2O=2HCl+H2SO4Cl2+S2-=2Cl-+S
4、氯气的用途:
⑴氯气可以用作自来水消毒剂;⑵可用于工业制备漂白粉和漂白水;⑶可用于工业生产盐酸。
5、氯气的制法:
⑴工业上可用电解熔融NaCl的方法来生产氯气:
2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑常用电解饱和NaCl溶液的方法来生产氯气:
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑⑵氯气的实验室制法:
加热或不加热反应原理:
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O发生装置类型:
固体+液体气体除杂:
用饱和食盐水吸收HCl;用浓H2SO4干燥收集装置:
用向上排空气法或排饱和食盐水尾气吸收:
用NaOH溶液(不能澄清石灰水,浓度太小,不能完全吸收)浓盐酸固体MnO2NaOH饱和食盐水浓硫酸㈢HClHCl
1、HCl的结构:
H和Cl形成共用电子对,偏向Cl,使H显示+1价,Cl显示出-1价。
2、HCl的物理性质:
HCl是一种无色有刺激性气味的气体,极易溶于水(1∶500),可作喷泉实验,密度比空气大。
3、HCl的化学性质:
氯化氢溶于水得到盐酸为强酸,具有酸的通性。
⑴盐酸遇石蕊变红色,遇甲基橙变红色。
⑵和活泼金属单质反应生成低价态的盐和氢气:
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑⑶和碱发生中和反应生成对应的盐和水:
HCl+NaOH=NaCl+H2O⑷和碱性氧化物反应:
2HCl+Na2O=2NaCl+H2O2HCl+CuO=CuCl2+H2O⑸和某些盐反应生成新酸新盐:
HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO
33、氯化氢的用途:
主要用作化工原料。
4、氯化氢的制法:
⑴工业:
氢气在氯气中燃烧。
工业设备大多为铁合金,所以工业盐酸中常混有Fe3+而呈黄色。
浓硫酸固体NaClH2O⑵实验室制法:
反应原理:
NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl↑NaCl+NaHSO4Na2SO4+HCl↑干燥:
用浓硫酸收集:
向上排空气法尾气吸收:
用水吸收(防倒吸)㈤盐AgF是白色固体,易溶于水;AgCl是白色固体;AgBr是淡黄色固体;AgI是黄色固体。
AgCl、AgBr、AgI都难溶于水和强酸(如稀硝酸)。
CaF2俗名萤石,难溶于水,和浓硫酸在铅皿中共热制HF;CaCl
2、CaBr
2、CaI2都易溶于水。
㈥卤族元素
1、结构:
相同点:
最外层均为7个电子,易得到1个电子,原子得电子能力都强,元素金属性都强,单质氧化性都强。
递变性:
由上至下,电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引力减弱,原子得电子能力逐渐减弱,失电子能力增强,元素非金属性逐渐减弱,单质氧化性逐渐减弱。
2、单质物理性质:
F2是浅黄绿色气体;Cl2是黄绿色气体;Br2是深红棕色液体;I2是紫黑色固体。
Cl2易液化;Br2易挥发;I2易升华。
颜色逐渐加深;状态是由气体→液体→固体;密度逐渐增大;熔沸点逐渐升高(对结构相似的分子,分子量越大,熔沸点越高);在水中溶解度都不大,都易溶于有机溶剂。
3、单质化学性质:
⑴与金属单质反应2Fe+3Cl2=2FeCl32Fe+3Br2=2FeBr3Fe+Br2=FeBr2Fe+I2=FeI2Zn+I2ZnI2氯气与变价金属生成高价态盐;溴与变价金属可生成两种价态盐;碘只能与变价金属生成低价态盐。
说明氧化性:
Cl2>Br2>I2⑵与非金属单质反应H2+F2=2HF(氢气和氟气混合在黑暗处也会剧烈化合,发生爆炸)H2+Cl22HCl(混合气体在光照条件下会剧烈化合,发生爆炸)H2+Br22HBrH2+I22HI从氟气到碘,和氢气化合越来越难,生成的气态氢化物越来越不稳定,氢化物的酸性越来越强,氢化物的还原性越来越强。
从HF到HI,分子量越来越大,熔沸点越来越高(HF熔沸点最高,因为在HF中形成有氢键),密度越来越大。
⑶与水反应氟气和水剧烈反应:
2F2+2H2O=4HF+O2↑氯气、溴、碘与水反应:
X2+H2O=HX+HXO(X=Cl、Br、I)⑷与碱反应:
2X2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(X=Cl、Br、I)⑸氧化性,卤素单质间的置换X2+SO2+2H2O=2HX+H2SO4(X=Cl、Br、I)X2+S2-=2X-+S(X=Cl、Br、I)Cl2+2Br-=Br2+2Cl-Br2+2I-=I2+2Br-Cl2+2I-=2Cl-+I2Ⅲ氧族元素(代表元素:
氧、硫)26+8
一、氧原子结构:
氧原子较易得到2个电子,元素非金属性较强,单质氧化性较强。
㈠氧气OO
1、结构和存在:
O=O空气中含O221%(体积分数);水、氧化物、含氧酸及其盐、碱、含氧有机物等以化合态形态存在。
2、物理性质:
无色无味气体,不易溶于水,1LH2O大约溶解30mLO2,密度比空气大(
1、429gL183℃,溶点—218℃。
3、化学性质:
⑴和金属单质反应:
氧气能和大多数金属单质化合。
2Na+O2Na2O23Fe+2O2Fe3O42Cu+O22CuO2Mg+O22MgO⑵和非金属单质反应:
H2+O22H2OC+O2CO22C+O22CO⑶具有强氧化性:
可氧化一些化合物,如可以氧化CH
4、SO32-、Fe2+、Fe(OH)
2、SO
2、H2S等。
CH4+O2=CO2+2H2O2Na2SO3+O2=2Na2SO42Fe(OH)2+O2+2H2O=2Fe(OH)32H2S+O22S+2H2O2H2S+3O22SO2+2H2O
4、制法:
⑴实验室制法:
反应原理:
2KClO32KCl+3O2↑2KMnO4K2MnO4+2O2↑加热发生装置类型:
固体+固体气体除杂:
用浓H2SO4干燥收集装置:
排水法⑵工业制法:
分离液态空气:
降温加压液化空气,再蒸发使N2先蒸出,余下的为液态氧;贮存于蓝色钢瓶中。
5、用途:
供给呼吸和支持燃烧(气焊、炼钢、医疗、潜水、宇航、液氧炸药)OOO
二、臭氧
1、结构和存在:
大气中90%以上的臭氧存在于大气层的上部或平流层,离地面有10-50千米,这才是需要人类保护的大气臭氧层。
还有少部分的臭氧分子徘徊在近地面,仍能对阻挡紫外线有一定作用。
但是,近年发现地面附近大气中的臭氧浓度有快速增高的趋势,这让人类感到很担忧。
2、物理性质在常温常压下,较低浓度的臭氧是无色气体,当浓度达到15%时,呈现出淡蓝色。
臭氧可溶于水。
密度大于空气,熔沸点低。
3、化学性质:
有强氧化性,不稳定,易分解成氧气。
4、用途:
用于水的消毒和空气的臭氧化,在化学工业中用作强氧化剂。
三、硫㈠原子结构286+16硫原子较易得到2个电子形成S2-,元素非金属性较强,单质氧化性较强。
㈡硫
1、硫的物理性质:
硫是黄色固体,质脆,易研成粉末,不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2。
2、硫的化学性质:
硫是非金属单质,应具有非金属单质的通性。
⑴和金属单质反应:
Fe+SFeS(反应放热,开始反应后放出的热可以使反应持续进行)2Cu+SCu2S硫和变价金属反应生成低价态的盐。
⑵和非金属单质反应:
H2+S(蒸气)H2SS+O2SO2⑶和碱溶液反应:
3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O⑷既有氧化性又有还原性S+2Ag=Ag2S(使银器变黑)
S+Hg=HgS(用S粉吸收散落的汞)2H2SO4(浓)+S3SO2↑+2H2O
3、硫的用途:
制硫酸、橡胶、黑火药、医药、农药、火柴、硫磺软膏。
㈢HClHCl
1、HCl的结构:
H和Cl形成共用电子对,偏向Cl,使H显示+1价,Cl显示出-1价。
2、HCl的物理性质:
HCl是一种无色有刺激性气味的气体,极易溶于水(1∶500),可作喷泉实验,密度比空气大。
3、HCl的化学性质:
氯化氢溶于水得到盐酸为强酸,具有酸的通性。
⑴盐酸遇石蕊变红色,遇甲基橙变红色。
⑵和活泼金属单质反应生成低价态的盐和氢气:
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑⑶和碱发生中和反应生成对应的盐和水:
HCl+NaOH=NaCl+H2O⑷和碱性氧化物反应:
2HCl+Na2O=2NaCl+H2O2HCl+CuO=CuCl2+H2O⑸和某些盐反应生成新酸新盐:
HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO
33、氯化氢的用途:
主要用作化工原料。
4、氯化氢的制法:
⑴工业:
氢气在氯气中燃烧。
工业设备大多为铁合金,所以工业盐酸中常混有Fe3+而呈黄色。
浓硫酸固体NaClH2O⑵实验室制法:
反应原理:
NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl↑NaCl+NaHSO4Na2SO4+HCl↑干燥:
用浓硫酸收集:
向上排空气法尾气吸收:
用水吸收(防倒吸)㈤盐AgF是白色固体,易溶于水;AgCl是白色固体;AgBr是淡黄色固体;AgI是黄色固体。
AgCl、AgBr、AgI都难溶于水和强酸(如稀硝酸)。
CaF2俗名萤石,难溶于水,和浓硫酸在铅皿中共热制HF;CaCl
2、CaBr
2、CaI2都易溶于水。
㈥卤族元素
1、结构:
相同点:
最外层均为7个电子,易得到1个电子,原子得电子能力都强,元素金属性都强,单质氧化性都强。
递变性:
由上至下,电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引力减弱,原子得电子能力逐渐减弱,失电子能力增强,元素非金属性逐渐减弱,单质氧化性逐渐减弱。
2、单质物理性质:
F2是浅黄绿色气体;Cl2是黄绿色气体;Br2是深红棕色液体;I2是紫黑色固体。
Cl2易液化;Br2易挥发;I2易升华。
颜色逐渐加深;状态是由气体→液体→固体;密度逐渐增大;熔沸点逐渐升高(对结构相似的分子,分子量越大,熔沸点越高);在水中溶解度都不大,都易溶于有机溶剂。
3、单质化学性质:
⑴与金属单质反应2Fe+3Cl2=2FeCl32Fe+3Br2=2FeBr3Fe+Br2=FeBr2Fe+I2=FeI2Zn+I2ZnI2氯气与变价金属生成高价态盐;溴与变价金属可生成两种价态盐;碘只能与变价金属生成低价态盐。
说明氧化性:
Cl2>Br2>I2⑵与非金属单质反应H2+F2=2HF(氢气和氟气混合在黑暗处也会剧烈化合,发生爆炸)H2+Cl22HCl(混合气体在光照条件下会剧烈化合,发生爆炸)H2+Br22HBrH2+I22HI从氟气到碘,和氢气化合越来越难,生成的气态氢化物越来越不稳定,氢化物的酸性越来越强,氢化物的还原性越来越强。
从HF到HI,分子量越来越大,熔沸点越来越高(HF熔沸点最高,因为在HF中形成有氢键),密度越来越大。
⑶与水反应氟气和水剧烈反应:
2F2+2H2O=4HF+O2↑氯气、溴、碘与水反应:
X2+H2O=HX+HXO(X=Cl、Br、I)⑷与碱反应:
2X2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(X=Cl、Br、I)⑸强氧化性X2+SO2+2H2O=2HX+H2SO4(X=Cl、Br、I)X2+S2-=2X-+S(X=Cl、Br、I)