非金属单质及其化合物必备知识

非金属单质及其化合物必备知

识

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

非金属单质及其化合物必备知识

一、必备知识

（一）、硅及其化合物

1、单质硅（Si）：

硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。

晶体硅的结构类似于金刚石，熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。常温下化学性质不活泼。硅元素位于元素周期表金属与非金属交界线附近，导电性介于导体和绝缘体之间。用于太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。

2、二氧化硅（SiO2）：

（1）SiO2的空间结构：立体网状结构。

（2）物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。

（3）化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），是酸性氧化物。

①与强碱反应：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O（生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶口粘住打不开，应用橡皮塞）。

②高温下与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO高温CaSiO3

③与氢氟酸反应（SiO2的特性）：SiO2＋4HF＝SiF4↑+2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）。

（4）用途：光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。

例1、下列说法正确的是（）

A．SiO2能和水发生化合反应生成硅酸 B．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸

C．SiO2的俗名叫水玻璃，不溶于水 D．SiO2又叫水晶，能溶于NaOH 溶液中

解答：A: SiO2不能与水发应

B：SiO2＋4HF＝SiF4↑+2H2O

C：水玻璃是Na2SiO3溶液

D：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O，正确。

指导：熟练掌握SiO2的化学性质即可答题。

3、硅酸（H2SiO3）：

（1）物理性质：不溶于水的白色胶状物，能形成硅胶，吸附水分能力强。（2）化学性质：H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，其酸酐为SiO2，但SiO2不溶于水，故不能直接由SiO2溶于水制得，而用可溶性硅酸盐与酸反应制取：（强酸制弱酸原理）

Na2SiO3＋2HCl＝2NaCl＋H2SiO3↓

（3）用途：硅胶作干燥剂、催化剂的载体。

4、硅酸盐

硅酸盐：硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐种类很多，大多数不溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是Na 2SiO 3，Na 2SiO 3的水溶液俗称水玻璃，是一种无色粘稠的液体，可以作黏胶剂和木材防火剂。硅酸钠水溶液久置在空气中容易变质：

Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O ＝Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓（有白色沉淀生成）

传统硅酸盐工业产品有：玻璃、陶瓷、水泥等。

例2、将过量的二氧化碳通入下列溶液中，最终会出现浑浊的是（ ）

A ．氯化钙溶液

B ．澄清的石灰水

C ．水玻璃

D ．硝酸钡溶液

解答：A ：氯化钙溶液不跟二氧化碳反应

B ：Ca(OH)2+CO 2=CaCO 3↓+H 2O ，二氧化碳过量时：CO 2+CaCO 3+H 2O= Ca （HCO 3）2，沉淀溶解。

C ：Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O ＝Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓有白色沉淀生成，浑浊。

D ：硝酸钡溶液不跟二氧化碳反应

（二）氯气及其化合物

1、氯气（Cl 2）：

（1）物理性质：黄绿色有强烈刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化成液氯（液氯为纯净物），能溶于水。

（2）化学性质：氯气化学性质非常活泼，很容易得到电子，作强氧化剂。

①与金属反应（将金属氧化成最高正价）

2Na ＋Cl 2===点燃2NaCl Cu ＋Cl 2===点燃

CuCl 2

2Fe ＋3Cl 2===点燃2FeCl 3

②与非金属反应

Cl 2＋H 2 ===点燃 2HCl （氢气在氯气中燃烧现象：安静地燃烧，发出苍白色火焰，瓶口有白雾）将H 2和Cl 2混合后在点燃或光照条件下发生爆炸。 ③与水反应

将氯气溶于水得到氯气的水溶液称为氯水（黄绿色）。部分氯气与水反应 Cl 2＋H 2O ＝HCl ＋HClO （Cl 2＋H 2O ＝H ＋＋Cl —＋HClO ）

④Cl 2与碱液反应：

与NaOH 反应：Cl 2＋2NaOH ＝NaCl ＋NaClO ＋H 2O （ Cl 2＋2OH －＝Cl －＋ClO －＋H 2O ）此反应用来制漂白液（有效成分为NaClO ）。

与Ca(OH)2溶液反应：2Cl 2＋2Ca(OH)2＝Ca(ClO)2＋CaCl 2＋2H 2O

此反应用来制漂白粉或漂粉精，漂白粉和漂粉精的有效成分为Ca(ClO)2，

（3）用途：氯气的用途：制漂白粉、自来水杀菌消毒、农药和某些有机物的原料等。

2、氯水的性质：

①强氧化性：Cl 2是新制氯水的主要成分，实验室常用氯水代替氯气，如氯水中的氯气能与KI ，KBr 、FeCl 2、SO 2、Na 2SO 3等物质反应。

②漂白、消毒性：氯水中的HClO 有强氧化性，能杀菌消毒，有漂白性。 ③酸性：氯水中含有HCl 和HClO ，故可被NaOH 中和。

④不稳定性：HClO 不稳定光照易分解。↑，因此久置氯水(黄绿色)会变成稀盐酸(无色)失去漂白性。

⑤沉淀反应：加入AgNO 3溶液有白色沉淀生成（因氯水中有Cl －）。

3、漂白粉或漂粉精久置空气会失效（涉及两个反应）：

Ca(ClO)2＋CO 2＋H 2O ＝CaCO 3↓＋2HClO ， ↑，漂白粉或漂粉精要密封保存。

4、Cl －的检验：

原理：根据Cl －与Ag ＋反应生成不溶于酸的AgCl 沉淀来检验Cl －存在。 Cl － + Ag ＋== AgCl↓

操作：先加稀硝酸酸化溶液（排除CO 32－干扰）再滴加AgNO 3溶液，如有白

色沉淀生成，则说明有Cl －存在。

例3、下列说法不正确的是（ ）

A ．钠、铁和铜一样都能在氯气中燃烧生成金属氯化物

B ．液氯是氯气的水溶液，它能使干燥的有色布条褪色

C ．氯气跟变价金属反应生成高价金属氯化物

D ．氯水具有杀菌、漂白作用是因氯水中含有强氧化性的次氯酸

解答：B ：液氯是氯气在液态的时候，没有水。

指导：区别氯水是混合物，而液氯是纯净物即可。

例4、可以证明次氯酸是弱酸的事实是（ ）

A ．可与碱反应

B ．有漂白性

C ．见光能分解

D ．次氯酸钙溶液可与碳酸反应生成次氯酸

指导：A ：证明次氯酸的酸性

B ：证明次氯酸有强氧化性

C ：证明次氯酸不稳定

D ：Ca(ClO)2＋CO 2＋H 2O ＝CaCO 3↓＋2HClO ，强酸制备弱酸，碳酸是弱酸，可见次氯酸更弱。

选D 。

指导：熟练掌握次氯酸的性质即可。

(三)、硫及其化合物

1、硫元素的存在：硫元素在自然界中既有游离态又有化合态。

2、硫单质：

①物质性质：俗称硫黄，黄色晶体，不溶于水。

②化学性质：S+O 2 ===点燃

SO 2（空气中点燃淡蓝色火焰，纯氧中蓝紫色）

3、二氧化硫（SO 2）和三氧化硫(SO 3)

（1）二氧化硫物理性质：无色、有刺激性气味有毒的气体，易溶于水，密度比空气大，易液化。

（2）二氧化硫化学性质：

①SO 2为酸性氧化物

与水反应SO 2+H 2O

H 2SO 3（亚硫酸，中强酸）（可逆反应）。

与碱反应SO 2(少量)＋2NaOH ＝Na 2SO 3＋H 2O （SO 2＋2OH －＝SO 32－＋H 2O ）

SO 2(少量)＋Ca(OH)2＝CaSO 3↓(白色)＋H 2O

与碱性氧化物反应SO 2+CaO== CaCO 3

将CO 2或SO 2通入Ca(OH)2溶液中，实验现象相同，所以不能用石灰水来鉴别SO 2和CO 2。

②SO 2具有强还原性，能与强氧化剂（如酸性高锰酸钾溶液、氯气、氧气等）反应。SO 2能使酸性KMnO 4溶液、新制氯水褪色，显示了SO 2的强还原性。

（催化剂：粉尘、五氧化二钒）

SO 2＋Cl 2＋2H 2O ＝H 2SO 4＋2HCl （将SO 2气体和Cl 2气体混合后作用于有色溶液，漂白效果将大大减弱。）

③SO 2的弱氧化性

④SO 2的漂白性：SO 2能使品红溶液褪色，加热会恢复原来的颜色。用此可以检验SO 2的存在。

(3)二氧化硫的用途：漂白剂、杀菌消毒、生产硫酸等。

例5、下列物质均有漂白作用，其漂白原理相同的是

①过氧化钠 ②次氯酸 ③二氧化硫 ④活性炭 ⑤臭氧

A 、①②⑤

B 、①③⑤

C 、②③④

D 、①②③

解答：过氧化钠 、次氯酸、臭氧是因为有强化性而漂白，二氧化硫是因为跟有色物质结合成不稳定的无色物质而漂白，活性炭是因为物理性吸附而漂白。选A 。

指导：掌握常见漂白剂漂白原理即可。

(4) 三氧化硫(SO 3) 为酸性氧化物

4、硫酸（H 2SO 4）具有酸性

（1）浓硫酸：吸水性、脱水性、强氧化性。

①吸水性：浓硫酸可吸收结晶水、湿存水和气体中的水蒸气，可作干燥剂. ②脱水性：能将有机物（蔗糖、棉花等）炭化变黑。

③强氧化性：浓硫酸在加热条件下显示强氧化性（＋6价硫体现了强氧化性），能与大多数金属反应，也能与非金属反应。

2H 2SO 4 (浓)＋Cu ===△

CuSO 4＋2H 2O ＋SO 2 ↑（此反应浓硫酸表现出酸性和强氧化性 ）

2H 2SO 4(浓)＋C ===△CO 2 ↑＋2H 2O ＋SO 2 ↑（此反应浓硫酸表现出强氧化性 ）

(2) 硫酸的用途：干燥剂、化肥、炸药、蓄电池、农药、医药等。

例6、浓硫酸在与下列哪些物质反应时，既表现强酸性又表现强氧化性

A 、赤热的碳

B 、氢硫酸

C 、氢氧化钠

D 、铜（加热）

解答：A:只表现浓硫酸的氧化性

B ：只表现浓硫酸的氧化性

C ：只表现浓硫酸的酸性

D ：既表现强酸性又表现强氧化性

选D 。

指导：熟练掌握浓硫酸的化学性质即可。

（四）、氮及其化合物

1、氮气：N 2＋O 2 ========高温或放电 2NO ，N 2＋3H 2 2NH 3

2、氮的氧化物：NO 2和NO

生成的一氧化氮很不稳定： 2NO ＋O 2 == 2NO 2

一氧化氮：无色气体，有毒，不溶于水。是空气中的污染物。

二氧化氮：红棕色气体，有刺激性气味、有毒、易液化、易溶于水，并与水反应：3NO 2＋H 2O ＝2HNO 3＋NO ，此反应中NO 2既是氧化剂又是还原剂。

3、硝酸（HNO 3）：

硝酸具有一般酸的通性，浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂，能氧化大多数金属，但不放出氢气，通常浓硝酸产生NO 2，稀硝酸产生NO ，

Cu ＋4HNO 3(浓)＝Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O

3Cu ＋8HNO 3(稀)＝3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O

注意：常温下，Fe 、Al 遇浓H 2SO 4或浓HNO 3发生钝化(即铝和铁遇浓硫酸时，因表面被浓硫酸氧化成一层致密氧化膜，这层氧化膜阻止了酸与内层金属的进一步反应)。加热时能发生反应：Fe ＋6HNO 3(浓) △

Fe(NO 3)3＋3NO 2↑＋3H 2O

当溶液中有H ＋和NO 3－时，相当于溶液中含HNO 3，此时，因为硝酸具有强氧化性，使得在酸性条件下NO 3－与具有强还原性的离子如S 2－、Fe 2＋、SO 32－、I －、Br －因发生氧化还原反应而不能大量共存。

4、氨气（NH 3）

（1）氨气的物理性质：无色气体，有刺激性气味、比空气轻，易液化，极易溶于水。

（2）氨气的化学性质：

①溶于水溶液呈弱碱性：NH 3＋H 2O

NH 3·H 2O

NH 4＋＋OH －

生成的一水合氨NH 3·H 2O 是一种弱碱，容易挥发，很不稳定，受热会分解：