高中化学一轮复习非金属(氯、硫、氮元素)知识总结

非金属复习

一．氯及其化合物的性质和应用

1．Cl2的物理性质和收集方法

Cl2是一种黄绿色具有刺激性气味的有毒气体，可溶于水，通常状况下，1体积水能溶解2体积Cl2，密度比空气的大，可用向上排空气法收集Cl2。

2．Cl2的化学性质

（1）与金属反应：

与变价金属反应生成高价金属氯化物(书写化学方程式)：

a．①与铁反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。

b．②与铜反应：Cu＋Cl2CuCl2。

（2）与非金属反应：

与H2反应：H2＋Cl22HCl，

（3）与水反应：溶于水的氯气部分与水反应，离子方程式为Cl 2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO。【注意】氯水的成分及性质模型

氯水性质的多重性：新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质，在不同的化学反应中，氯水中参与反应的微粒不同。

（4）与碱反应：与NaOH 溶液反应，离子方程式为Cl 2＋2OH －

===Cl －

＋ClO －

＋H 2O 。 （5）与还原性无机化合物反应(书写离子方程式)：

①与碘化钾溶液反应：2I －

＋Cl 2===I 2＋2Cl －

。

②与SO 2水溶液反应：Cl 2＋SO 2＋2H 2O===4H ＋

＋2Cl －

＋SO 2－

4。

③与FeCl 2溶液反应：2Fe 2＋

＋Cl 2===2Fe 3＋

＋2Cl －

。

3．次氯酸的性质

（1）不稳定性：2HClO===2HCl ＋O 2↑。

氯水须现用现配，保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处。 （2）强氧化性：

①能将有色物质氧化为无色物质，有漂白性。 ②杀菌、消毒。 （3）弱酸性：

NaClO 溶液中通少量CO 2，化学方程式为：2NaClO ＋CO 2＋H 2O===2HClO ＋Na 2CO 3。 4．漂白液和漂白粉

（1）漂白液的有效成分为NaClO ，其漂白原理为漂白液与酸性物质反应生成HClO 。 （2）漂白粉的主要成分为Ca(ClO)2和CaCl 2，其有效成分为Ca(ClO)2，其中Ca(ClO)2水解

使溶液呈碱性，其水解离子方程式为ClO －

＋H 2O HClO ＋OH －

。漂白原理与漂白

液相同。

（3）根据要求写出下列反应的化学方程式。

①漂白粉的制备原理：

2Ca(OH)2＋2Cl 2===CaCl 2＋Ca(ClO)2＋2H 2O ； ②漂白粉的失效原因：

Ca(ClO)2＋CO 2＋H 2O===CaCO 3↓＋2HClO ， 2HClO=====光

2HCl ＋O 2↑。

二．氯气的实验室制法和氯离子的检验

1．实验室制取、收集干燥纯净氯气的装置

【特别注意】

氯气制取过程中的四注意：

（1）反应物的选择：必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，且随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。

（2）加热温度：不宜过高，以减少HCl挥发。

（3）实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。

（4）尾气吸收：Cl2有毒，必须有尾气吸收装置，常用吸收剂为NaOH溶液或碱石灰，不用澄清石灰水，因澄清石灰水中Ca(OH)2浓度小，吸收慢且吸收不完全。

2．Cl－的检验

试剂：AgNO3溶液和稀HNO3

操作步骤：取待测液少许于一洁净试管中，滴加硝酸酸化再加AgNO3溶液，生成白色沉淀，则说明含Cl－。

注意事项：检验Cl－时一般用稀HNO3的目的是排除CO2－3等离子的干扰。

三．卤素的性质和海水中元素的提取

1．卤素的结构和性质

（1）物理性质

①单质颜色逐渐变深(F2: 淡黄绿色气体；Cl2：黄绿色气体；Br2：红棕色液体；I2：紫

黑色固体)。

②密度逐渐增大；熔、沸点逐渐升高。

（2）结构与化学性质

卤素位于元素周期表中第ⅦA族，包括：氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)。卤素原子最外层都有7 个电子，都是典型的非金属元素，其单质具有相似的化学性质。

①卤素单质和H2的反应：X2＋H2===2HX。

②卤素单质和H 2O的反应：X2＋H2O HX＋HXO(X为Cl、Br) 。

（3）卤素间的置换反应

将氯水滴入溴化钠溶液：Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2。

将溴水滴入碘化钾溶液：Br2＋2KI===2KBr＋I2。

结论：F、Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱，其单质的氧化性逐渐减弱。

2．海水中元素的提取流程及其原理

（1）海水中提溴

流程：

发生反应的离子方程式：①2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－；

②Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO2－4＋2Br－；

③2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。

（2）海植物(海带)中提取碘

流程：

H 2O Cl 2 ↓ ↓

海带――→灼烧

海带灰―→过滤―→氧化―→提纯―→I 2 发生反应的离子方程式：Cl 2＋2I －

===I 2＋2Cl －

。 3．卤素离子的检验

（1）AgNO 3溶液——沉淀法

未知液――————→滴加AgNO 3溶液稀硝酸

生成?????

白色沉淀，则有Cl －

淡黄色沉淀，则有Br －黄色沉淀，则有I －

（2）置换——萃取法

未知液――————————→加适量新制饱和氯水振荡―——————————―→加入CCl 4下层或汽油上层

振荡

有机层呈?

????

红棕色或橙红色，表明有Br －

紫色、浅紫色或紫红色，表明有I － （3）氧化——淀粉检验I －

未知液――—————————————→加入适量新制饱和氯水或双氧水振荡――————→加入淀粉溶液振荡蓝色溶液，表明有I － 【特别提醒】卤素单质及其化合物的特性

（1）Br 2是常温下唯一呈液态的非金属单质；液溴易挥发且有毒，通常用水液封来保存。 （2）I 2易升华，I 2使淀粉变蓝。

（3）Br 2和I 2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、汽油、苯)萃取。

（4）氟元素无正价，F 2与H 2O 发生置换反应生成O 2(2F 2＋2H 2O===4HF ＋O 2)，F 2与Xe 、Kr 等稀有气体可反应生成氟化物。

（5）氢氟酸是氢卤酸(HX)中唯一弱酸，且是与SiO 2反应的唯一酸，能腐蚀玻璃，应保存在铅制器皿或塑料瓶中。

（6）HX 的酸性：HF ＜HCl ＜HBr ＜HI ，HX 的还原性：HF ＜HCl ＜HBr ＜HI 。

四．硫及其氧化物

1．硫元素的存在形态

2．硫单质

（1）物理性质

（2

3．二氧化硫

（1）物理性质

（2

①具有酸性氧化物的性质。

与少量NaOH 溶液反应：SO 2＋NaOH===NaHSO 3， 与足量NaOH 溶液反应：SO 2＋2NaOH===Na 2SO 3＋H 2O 。 ②具有还原性，能被Cl 2、Br 2、I 2、H 2O 2、KMnO 4等氧化剂氧化。

SO 2

—?????

――→卤水

SO 2＋X 2＋2H 2

O===2HX ＋H 2SO 4(X 为Cl 、Br 、I)

O 2

:2SO 2

＋O

2

催化剂△2SO

3

――→FeCl 3

溶液由棕黄色变为浅绿色

③具有氧化性：与H 2S 反应：SO 2＋2H 2S===3S↓＋2H 2O 。

④具有漂白性：使品红溶液褪色(原理：SO 2＋有色物质―→无色物质――→加热

或见光有色物质＋SO 2)。

【特别注意】常见的能用于漂白的物质的比较

（3）SO2对大气的污染与防治

①含硫化石燃料的燃烧及金属矿物的冶炼等。

②危害：危害人体健康，形成酸雨(pH小于5.6)。

③治理：燃煤脱硫，改进燃烧技术。

④硫酸型酸雨的形成途径有两个：

途径1：空气中飘尘的催化作用，使2SO2＋O2催化剂

2SO3、SO3＋H2O===H2SO4。

途径2：SO2＋H2O H2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4。

4．三氧化硫

（1）物理性质：熔点16.8 ℃，沸点44.8 ℃，在常温下为液态，在标准状况下为固态。

（2）化学性质：具有酸性氧化物的通性。

①与水反应：SO3＋H2O===H2SO4(放出大量的热)

②与氧化钙反应：SO3＋CaO===CaSO4

③与氢氧化钠反应：SO3＋2NaOH===Na2SO4＋H2O

五．硫酸的性质和硫酸根离子的检验

1．硫酸的物理性质

（1）纯硫酸是一种无色油状液体，沸点高，难挥发。

（2）溶解性：浓H 2SO 4与水以任意比互溶，溶解时可放出大量的热，浓H 2SO 4稀释的方法是：将浓H 2SO 4沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。 2．稀硫酸具有酸的通性，写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式：

（1）铁：Fe ＋2H ＋

===Fe 2＋

＋H 2↑；

（2）MgO ：MgO ＋2H ＋

===Mg 2＋

＋H 2O ；

（3）Ba(OH)2：Ba 2＋

＋2OH －

＋2H ＋

＋SO 2－

4===BaSO 4↓＋2H 2O ；

（4）Na 2SO 3：SO 2－

3＋2H ＋

===H 2O ＋SO 2↑；

（5）BaCl 2：Ba 2＋

＋SO 2－

4===BaSO 4↓。

3．浓H 2SO 4的特性

（1）填写下表

（2Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O ，C ＋2H 2SO 4(浓)=====△CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 。 （3）常温下，铁、铝遇浓H 2SO 4发生钝化，可用铝槽车运浓H 2SO 4。 【特别注意】浓硫酸与金属的反应规律

（1）钝化：常温下浓硫酸使Fe 、Al 表面快速生成致密氧化膜而阻止反应进一步发生。 （2）与活泼金属(如Zn)反应，开始产生SO 2，硫酸浓度变小后，产生H 2。

（3）与不活泼金属(如Cu)反应，开始产生SO 2(加热)，浓度变小后，稀硫酸不再与Cu

反应。如1 mol Cu 与含2 mol H 2SO 4的浓硫酸充分反应，生成的SO 2小于1 mol 。 （4）浓硫酸在与金属的反应中既表现氧化性又表现酸性。浓硫酸在与非金属的反应中只表现氧化性。 4．SO 2－

4的检验

检验SO 2－

4的正确操作方法：

取少量待检液――————→加足量盐酸酸化无明显现象――————→滴加BaCl 2溶液

观察有无白色沉淀(判断有无SO 2－

4)

先加稀盐酸的目的是防止CO 2－

3、SO 2－

3、

Ag ＋

等的干扰，再加BaCl 2溶液，有白色沉淀产生，可能发生反应的离子方程式为CO 2－

3＋2H ＋

===CO 2↑＋H 2O 、SO 2－

3＋2H ＋

===SO 2↑＋H 2O 、Ag

＋

＋Cl －

===AgCl↓、Ba 2＋

＋SO 2－

4===BaSO 4↓。

【特别注意】SO 2－

4检验的易错点

（1）只加可溶性钡盐，不酸化。误将CO 2－

3、PO 3－

4、SO 2－

3等干扰离子判断成SO 2

－

4。因

上述离子会产生BaCO 3、Ba 3(PO 4)2、BaSO 3白色沉淀。

（2）误将Ag ＋

、Pb 2＋

判断成SO 2－

4。如向待测液中滴加BaCl 2溶液，再加稀盐酸有白色

沉淀便断定含SO 2－

4。其错误是未注意溶液中不含SO 2－

4，

而含Ag ＋

或Pb 2＋

时也会产生同样的现象：Ag ＋

＋Cl －

===AgCl↓(白色)，Pb 2＋

＋2Cl －

===PbCl 2↓(白色)。

（3）误将SO 2－

3判断成SO 2－

4。如向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO 3)2溶液生成白

色沉淀，便误以为有SO 2－

4。该错误是未注意NO －

3具有强氧化性，在酸性环境中发生反

应：Ba 2＋

＋SO 2－

3===BaSO 3↓(白色)，3BaSO 3＋2H ＋

＋2NO －

3===3BaSO 4↓(白色)＋2NO↑＋

H 2O 。

六．氮气的性质及应用

1．氮元素在自然界中的存在形态及氮的固定

2．氮气

（1）物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。 （2）化学性质：

①与氧气反应：N 2＋O 2=====放电

2NO(导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮) ②与氢气反应：N 2＋3H 2高温、高压

催化剂2NH 3(工业合成氨的反应原理)

3．氮的氧化物

（1）氮有多种价态的氧化物，如N 2O 、NO 、NO 2、N 2O 4、N 2O 3、N 2O 5等，其中属于

酸性氧化物的是N 2O 3、N 2O 5。 （2）NO 和NO 2的比较

（1）常见的污染类型

①光化学烟雾：NO x在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生

的一种有毒的烟雾。

②酸雨：NO x排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。

③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。

（2）常见的NO x尾气处理方法

①碱液吸收法

2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O

NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是：n(NO2)≥n(NO)。一般

适合工业尾气中NO x的处理。

②催化转化

在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NO x与CO在一定

温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。

【特别注意】

（1）解答氮氧化物溶于水的计算问题首先应明确原理

无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的

实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO

或O2，不可能是NO2。

①若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。

②若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。

（2）注意原子守恒和得失电子守恒的运用

有关氮的氧化物的计算，从反应实质看都是氧化还原反应。可以从得失电子数相等或原子守恒的角度分析，简化计算过程。如NO x与O2、H2O转化为硝酸的计算，则反应中O2得到的电子数与NO x失去的电子数相等。

七．氨、铵盐

1．氨

（1）物理性质：无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化，极易溶于水(1∶700)。 （2）化学性质

①还原性

与氧气反应：4NH 3＋5O 2=====催化剂

△4NO ＋6H 2O 。 ②与酸反应

与氯化氢反应：NH 3＋HCl===NH 4Cl 。 现象：产生白烟。

应用：用于NH 3与挥发性酸的互相检验。 ③与水反应：NH 3＋H 2O NH 3·H 2O ，NH 3·H 2O

NH ＋

4＋OH －

，氨的水溶液叫氨

水，呈弱碱性。 （3）实验室制法：

（4）用途：化工原料，用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素，用作制冷剂。 【特别注意】实验室制取少量NH 3的两种简易方法

（1）加热浓氨水

①反应原理：NH 3·H 2O=====△

NH 3↑＋H 2O 。 ②装置：见图甲。

（2）浓氨水中加固态碱性物质

①反应原理：浓氨水中存在以下平衡：NH 3＋H 2O

NH 3·H 2O

NH ＋4＋OH －

，

加入固态碱性物质(如CaO 、NaOH 、碱石灰等)，消耗水且使c (OH －

)增大，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH 3·H 2O 的分解。 ②装置：见图乙。

2．铵盐及NH ＋

4的检验

（1）物理性质：都是无色或白色晶体，易溶于水。 （2）化学性质

①不稳定性

a ．NH 4Cl 受热分解：NH 4Cl=====△

NH 3↑＋HCl↑。

b ．NH 4HCO 3受热分解：NH 4HCO 3=====△

NH 3↑＋CO 2↑＋H 2O 。 ②与碱反应

铵盐与碱溶液反应的离子方程式

a ．在稀溶液中不加热：NH ＋

4＋OH －

===NH 3·H 2O 。 b ．加热时或浓溶液：NH ＋4＋OH －

=====△NH 3↑＋H 2O 。 （3）NH ＋

4的检验：

未知液――→OH －

呈碱性――→△湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH ＋

4。

八．硝酸的性质及应用

1．物理性质

硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。 2．化学性质

（1）不稳定性

反应：4HNO 3=====△

或光照2H 2O ＋4NO 2↑＋O 2↑。

①市售浓硝酸呈黄色的原因是硝酸分解生成的NO 2溶解在硝酸里。 ②硝酸要保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。 （2）强氧化性

硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。 按要求完成下列反应的化学方程式： ①与金属反应

稀硝酸与铜反应：3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O ； 浓硝酸与铜反应：Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O 。 ②与非金属反应

如浓硝酸与C 的反应为C ＋4HNO 3(浓)=====△

CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O ； ③与还原性化合物反应

硝酸可氧化H 2S 、SO 2、Na 2SO 3、HI 、Fe 2＋

等还原性物质。

如稀硝酸与FeSO 4溶液反应的离子方程式为3Fe 2＋

＋4H ＋

＋NO －

3===3Fe 3＋

＋NO↑＋

2H 2O 。 （3）与有机物反应

①硝化反应(与C 6H 6反应)：C 6H 6＋HNO 3――→浓硫酸

△C 6H 5NO 2＋H 2O ； ②显色反应：蛋白质遇到浓硝酸变黄色。

3．用途

化工原料，用于制化肥、染料、炸药等。 【特别注意】

（1）硝酸与非金属单质反应

硝酸与非金属单质反应时，非金属单质被氧化成最高价氧化物或其对应的含氧酸，硝酸只表现氧化性，完全转化为还原产物。如：

C ＋4HNO 3(浓)=====△

2H 2O ＋CO 2↑＋4NO 2↑ S ＋6HNO 3(浓)=====△

2H 2O ＋H 2SO 4＋6NO 2↑ （2）硝酸与金属反应

①硝酸与金属单质反应一般不产生氢气。

②硝酸与金属单质反应时一部分被还原，一部分生成硝酸盐，故硝酸既表现了酸

性又表现了氧化性。

③浓硝酸与金属反应时，若金属过量，开始反应时浓硝酸被还原为NO2，随着反应

的进行，HNO3浓度降低，还原产物会变为NO。

④硝酸在氧化还原反应中，其还原产物可能有多种价态的物质：NO2、HNO2、NO、

N2O、N2、NH4NO3等，这取决于硝酸的浓度和还原剂还原性的强弱，一般情况下，

硝酸的浓度越小，其还原产物的价态越低。

实验证明，硝酸浓度越大，得电子的能力越强，因而其氧化能力越强。

【特别注意】

九．环境保护

一、环境污染及其防治

1．环境污染

与化学相关的环境污染问题主要包括如下几个方面。

一是大气污染问题：这是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮的氧化物(NO、NO2等)、CO、碳氢化合物、氟氯代烃等造成的污染(其中SO2、NO x主要来源于化石类燃料的大量使用)。大气污染的具体表现主要有：形成酸雨、酸雾；臭氧层空洞；光化学烟雾；室内空气污染(指家用燃料的燃烧、烹调、吸烟产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各种建筑材料和装饰材料释放出的甲醛、苯等有机物造成的污染等；其中CO 与血红蛋白作用会使血液失去输氧能力，导致CO中毒)。

二是水体污染：这是指过量有害物质进入水中造成的污染。导致水体污染的物质主要有两大类，一类是重金属污染，如重金属Hg、Cd、Pb、Cr等进入水中形成的污染，这些重金属主要来自于化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水。另一类是植物营养物质污染：

水中高浓度的N、P等植物营养物质，导致水体富营养化而形成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用的磷肥造成的。

三是固体废弃物造成的污染：主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染。目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及废旧电池造成的重金属污染。垃圾污染范围广泛，对环境及生物的不良影响途径多样。

【特别提醒】当今环境污染存在以下几方面问题：

（1）酸雨——形成原因主要是SO2和氮氧化合物。

（2）光化学烟雾——主要是氮氧化合物、碳氢化合物造成的。

（3）臭氧空洞——主要是氟氯代烃、氮氧化合物等的排放引起的。

（4）温室效应——主要是由于大气中CO2等的含量的不断增加造成的。

（5）白色污染——聚乙烯等难降解塑料的大量使用。

（6）赤潮——含磷洗衣粉的大量使用，工、农业及城市生活污水的任意排放。

2．环境保护的措施

（1）工业废气携带颗粒物的回收利用。

（2）工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含磷洗涤剂。

（3）回收、限制难降解塑料，研制可降解塑料。

二、绿色化学

1．绿色化学有关概念

（1）核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。

绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。

（2）绿色化学的研究主要围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的，因此化学反应及其产物具有以下特征：

a．采用无毒、无害的原料；

b．在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；

c．产品应该是环境友好的；

d．具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。

此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。

2．原子经济性

美国著名有机化学家B.M.Trost在1991年首先提出“原子经济性”的概念：认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中(如完全的加成反应：A＋B===C)，达到零排放。原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为原子利用率＝期望产品的总质量/生成物的总质量×100%。

经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。