高中化学第四章 非金属及其化合物知识点总结

第四章 非金属及其化合物

第一讲 碳、硅及无机非金属材料

考点1 碳、硅单质及其重要化合物的性质

一、碳、硅的单质

1．存在：自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C 60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。

2．碳、硅单质的结构、物理性质与用途的比较

碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。

碳???

???

?与O 2反应?????O 2（足量）：C ＋O 2=====点燃

CO 2O 2（不足）：2C ＋O 2=====点燃

2CO 与氧化物反应?????CuO ：2CuO ＋C=====△

2Cu ＋CO 2

↑（冶炼金属）SiO 2：SiO 2

＋2C=====高温

Si ＋2CO ↑（制取粗硅）H 2O ：C ＋H 2O （g ）=====高温

CO ＋H 2

（制取水煤气）与强氧化性酸反应?

??

??浓H 2SO 4：C ＋2H 2SO 4（浓）=====△

CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2

O 浓HNO 3：C ＋4HNO 3（浓）=====△

CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2

O 二、碳、硅的氧化物 1．CO 的性质

(1)物理性质：无色无味的气体，难溶于水。能使人中毒的原因是其与人体中血红蛋白相结合，因缺氧而中毒。

(2)化学性质

①可燃性：2CO ＋O 2=====点燃

2CO 2。

②还原性：CO 还原Fe 2O 3的反应为Fe 2O 3＋3CO=====高温

2Fe ＋3CO 2。 2．二氧化碳与二氧化硅的比较 (1)物理性质

①熔、沸点：CO 2的熔、沸点比SiO 2的熔、沸点低。 ②溶解性：CO 2可溶于水，SiO 2不溶于水。 (2)化学性质

CO 2＋H 2O

H 2CO 3

CO 2：化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂，人工降雨。

SiO 2：制光学仪器、石英玻璃。水晶可制作饰品，常用来制造通讯材料光导纤维。

考点2 硅酸盐及无机非金属材料

一、硅酸和硅酸钠 1．硅酸(H 2SiO 3)

硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，不能使紫色石蕊试液变红色。 (1)硅酸不稳定，受热易分解：H 2SiO 3=====△

SiO 2＋H 2O 。

(2)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH 溶液反应的化学方程式为H 2SiO 3＋2NaOH===Na 2SiO 3＋2H 2O 。

(3)硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。

2．硅酸钠(Na2SiO3)

(1)白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃(或泡花碱)，有黏性，水溶液显碱性。

(2)它能与酸性较硅酸强的酸反应，Na2SiO3溶液与下列两种物质反应的化学方程式分别为

与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。

与CO2(少量)反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。

(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。

二、硅酸盐和无机非金属材料

1．硅酸盐

(1)由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。

(2)硅酸盐组成的表示

通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，钾长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。

2．无机非金属材料

(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。

①常见硅酸盐材料比较

②玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑。

(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。

第二讲富集在海水中的元素——卤素

考点1氯单质及其重要化合物的性质及应用一、氯气

1．物理性质

(1)色、味、态：黄绿色有刺激性气味的气体。

(2)水溶性：能溶于水。

(3)毒性：有毒。

2．化学性质(未特别注明的填化学方程式)

(1)与金属反应

(2)与非金属反应

(3)与水反应：H2O＋Cl2HCl＋HClO。

(4)与碱液反应

(5)与还原性物质反应

二、氯的重要化合物

1．次氯酸

(1)不稳定性：2HClO =====光（或加热）

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可用于杀菌、消毒。 (3)弱酸性

NaClO 溶液中通入CO 2，化学方程式为NaClO ＋CO 2＋H 2O===NaHCO 3＋HClO 。 2．漂白粉

考点2 氯气的实验室制法

1．实验室制取、收集干燥纯净氯气的装置

2．验满方法

(1)将湿润的淀粉-碘化钾试纸靠近收集Cl 2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。

(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近收集Cl 2的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。

考点3 卤素的性质及X －

的检验

一、卤素的提取

1．氯的提取——氯碱工业

海水―→粗盐――→精制

饱和食盐水――→电解 ?

????

阳极产物：Cl 2阴极产物：H 2、NaOH 化学方程式为2NaCl ＋2H 2O=====电解

2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑。 2．海水中提取溴 (1)流程

(2)发生反应的化学方程式 ①2NaBr ＋Cl 2===2NaCl ＋Br 2； ②Br 2＋SO 2＋2H 2O===2HBr ＋H 2SO 4；

③2HBr ＋Cl 2===2HCl ＋Br 2。 3．海带中提取碘 (1)流程

(2)发生反应的离子方程式：Cl 2＋2I －

===I 2＋2Cl －

。 二、卤素的性质

1．溴、碘单质物理性质比较

(1)与碱溶液反应：

如与NaOH 溶液反应的化学方程式为2NaOH ＋X 2===NaX ＋NaXO ＋H 2O(X ＝Cl 、Br 、I)。 (2)氧化性

①都能与金属反应生成金属卤化物，如与钠反应的化学方程式为2Na ＋X 2===2NaX(X ＝Cl 、Br 、I)。 ②氯、溴、碘单质的氧化性强弱顺序是Cl 2>Br 2>I 2，阴离子的还原性强弱顺序是Cl

－

。 Cl 2能从Br －

的溶液中置换出Br 2，其离子方程式为Cl 2＋2Br －

===2Cl －

＋Br 2；同理，Br 2能置换I 2，其离子方程式为Br 2＋2I －

===2Br －

＋I 2。

③与一些还原性离子反应，如Br 2与SO 2－

3、Fe 2＋

反应的离子方程式分别为Br 2＋SO 2

－

3＋H 2O===2Br －

＋SO 2－

4＋2H ＋

，2Fe 2＋

＋Br 2===2Fe 3

＋

＋2Br －

。

三、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 －

浅黄色沉淀，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?

????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——淀粉法检验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 －

第三讲 硫及其重要化合物

考点1 硫及其氧化物的性质及应用

一、硫单质

1．自然界中硫的存在形态

2．物理性质

颜色状态：黄色晶体。

溶解性：水中不溶，酒精中微溶，CS 2中易溶。 3．化学性质

二、硫的氧化物 1．二氧化硫 (1)物理性质

色、味、态：无色、有刺激性气味的气体；水溶性：易溶于水；毒性：有毒。 (2)化学性质

①酸性氧化物的通性?????a.SO 2能使紫色石蕊试液变红色

b.与H 2

O 反应：SO 2

＋H 2

O H 2

SO

3

c.与碱反应?

???

?NaOH

足量：SO 2

＋2OH －

===SO 2－

3

＋H 2

O NaOH 少量：SO 2

＋OH －

===HSO

－

3

d.与碱性氧化物反应：CaO ＋SO 2

===CaSO

3

②氧化性(如与H 2S 溶液反应)：SO 2＋2H 2S===3S ↓＋2H 2O(生成淡黄色沉淀)

③还原性?????a.与O 2反应：2SO 2＋O 2

催化剂△

2SO 3

b.使溴水褪色：SO 2

＋Br 2＋2H 2O===H 2SO 4

＋2HBr

c.使酸性KMnO 4溶液褪色：5SO 2

＋2MnO －

4＋2H 2

O===5SO 2－

4

＋2Mn

2＋

＋4H ＋

d.与FeCl 3溶液反应：SO 2

＋2Fe 3＋＋2H 2

O===SO 2－4

＋2Fe 2＋

＋4H ＋

e.与H 2O 2溶液反应：SO 2＋H 2O 2

===H 2SO

4

④漂白性：SO 2可使品红溶液褪色，加热后，溶液由无色变为红色 2．三氧化硫 (1)物理性质

在标准状况下，SO 3为无色晶体(填色态)。 (2)化学性质

3．硫的氧化物对大气的污染

(1)来源：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1：2SO 2＋O 2催化剂△

2SO 3、SO 3＋H 2O===H 2SO 4。

途径2：SO 2＋H 2O

H 2SO 3、2H 2SO 3＋O 2===2H 2SO 4。

考点2 H 2SO 4的性质及SO 2－

4的检验

1．浓硫酸的物理性质及腐蚀性 (1)挥发性：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

沿烧杯内壁缓缓倒入水中，并不断用玻璃棒搅拌。

(3)浓硫酸对人体皮肤有强烈的腐蚀作用。如果不慎在皮肤上沾上少量浓硫酸时，处理方法是立即用大量水冲洗，然后涂上NaHCO 3溶液。

2．硫酸是强电解质，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

Cu ＋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，可用铝槽车运输浓H 2SO 4。 4．SO 2－

4的检验

检验SO 2－4的正确操作方法：被检液――――――――→加足量盐酸酸化取清液――――――――→滴加BaCl 2溶液

观察有无白色沉淀产生(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 ＋

干扰，再加BaCl 2溶液，有白色沉淀产生，说明有SO 2－

4，可能发生反应的离子方程式：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↓。注意盐酸和BaCl 2溶液的顺序不可颠倒。

考点3 硫及其化合物的相互转化

1．含硫物质间的转化

2．含硫物质的连续氧化

硫元素

3．从氧化还原反应的角度定位硫及其化合物间的转化

(1)相邻价态的同种元素的微粒间不发生氧化还原反应，如S 和H 2S 、S 和SO 2、SO 2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。

(2)当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降。可用如图表示：

如：H 2S

－2

O 2（不足）H 2、△

S

O 2H 2S

S ＋4

O 2――→O 2

S ＋6

O 3

(3)相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现的，如：

写出②、③、④反应的化学方程式： ②H 2SO 3＋2NaOH===Na 2SO 3＋2H 2O ； ③Na 2SO 3＋H 2SO 4===Na 2SO 4＋H 2O ＋SO 2↑； ④Na 2SO 3＋SO 2＋H 2O===2NaHSO 3。 (4)典型的归中反应

2H 2S ＋SO 2===3S ↓＋2H 2O ；

2Na 2S ＋Na 2SO 3＋3H 2SO 4===3Na 2SO 4＋3S ↓＋3H 2O 。

第四讲 氮及其重要化合物

考点1 氮气及氮的氧化物

1．氮气

写出有关化学方程式： ①3Mg ＋N 2=====点燃

Mg 3N 2； ②N 2＋3H 2

高温、高压催化剂2NH 3；

③N 2＋O 2========放电或高温

2NO 。 2．氮的氧化物

氮有多种价态的氧化物：N 2O 、NO 、N 2O 3、NO 2、N 2O 4、N 2O 5等。 完成下表中NO 和NO 2的比较：

NO NO 2 物理

性质

颜色

无色

红棕色

毒性

有毒

有毒

溶解性

不溶 能溶 化学 性质

与O 2反应 2NO ＋O 2===2NO 2

与H 2O 反应

3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO

3.(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，产生一种有毒的烟雾。 ②酸雨：NO x 排入大气中后，与水反应生成HNO 3和HNO 2，随雨雪降到地面。 ③破坏臭氧层：NO 2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。 ④NO 与血红蛋白结合使人中毒。 (2)常见的NO x 尾气处理方法

①碱液吸收法

2NO 2＋2NaOH===NaNO 3＋NaNO 2＋H 2O NO 2＋NO ＋2NaOH===2NaNO 2＋H 2O

NO 2、NO 的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n (NO 2)≥n (NO)，一般适合工业尾气中NO x

的处理。

②催化转化法

在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N 2)或NO x 与CO 在一定温度下催化转化为无毒气体(N 2和CO 2，一般适用于汽车尾气的处理)。

考点2 氨和铵盐

1．氨气

(1)氨的分子结构和物理性质

(2)

(3)实验室制取

反应原理→2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△

2NH 3↑＋CaCl 2＋2H 2O

反应装置→固体＋固体――→△

气体(与用KClO 3和MnO 2或KMnO 4制O 2的装置相同)

净化装置→用碱石灰干燥

收集装置→向下排空气法

验满方法→?

????①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色

②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生

尾气装置→收集时，一般在管口塞一团棉花，可减小NH 3与空气的对流速度，收集到纯净的NH 3 (4)氨的用途

化工原料，用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素，用作制冷剂。 2．铵盐

(1)

(2)NH ＋4的检验

待检物――→强碱

△无色气体――――――――→湿润红色石蕊试纸

试纸变蓝色――→结论

有NH ＋

4 考点3 硝酸的性质及应用

1．物理性质

色味态：无色有刺激性气味液体；挥发性：易挥发。

水溶性：与水以任意比互溶；发烟硝酸：质量分数在98%以上的硝酸。

2．化学性质

(1)不稳定性：4HNO 3=========△

或光照4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O 。 (2)强氧化性 ①与金属反应

a ．与除Au 、Pt 外大部分金属反应

浓硝酸与铜反应：Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O ； 稀硝酸与铜反应：3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O 。 b ．常温下浓硝酸使Fe 、Al 钝化。 ②与非金属反应

浓硝酸与炭反应：C ＋4HNO 3(浓)=====△

CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O 。 ③与某些还原性化合物(如Fe 2＋

、SO 2－

3等形成的化合物)反应。 (3)与有机物反应

①硝化反应(与C 6H 6反应)：C 6H 6＋HNO 3――――――→浓H 2SO 4

△C 6H 5NO 2＋H 2O 。 ②颜色反应：某些蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。

考点4 氮及其化合物性质的综合运用

1．氮及其化合物的转化

写出各转化关系的化学方程式或离子方程式： ①NH 3·H 2O=====△

NH 3↑＋H 2O ； ②NH 3＋H 2O

NH 3·H 2O ；

③NH 3＋H ＋

===NH ＋

4_；

④NH ＋4＋OH －

=====△

NH 3↑＋H 2O ；

⑤4NH 3＋3O 2=====点燃

2N 2＋6H 2O(或4NH 3＋6NO=====催化剂

△5N 2＋6H 2O)； ⑥N 2＋3H 2催化剂高温、高压2NH 3； ⑦N 2＋O 2=====放电或高温

2NO ； ⑧6NO ＋4NH 3=====催化剂

△5N 2＋6H 2O ； ⑨2NO ＋O 2===2NO 2；

⑩3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ； ?3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ；

?4HNO 3(浓)＋Cu===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O ； ?3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ；

?；

?N 2O 42NO 2； ?2NO 2

N 2O 4；

?NO 2＋NO ＋2OH －

===2NO －

2＋H 2O ； ?3Mg ＋N 2=====点燃

Mg 3N 2。 2．含氮物质的化合价变化及规律 (1)氮元素间的歧化和归中

歧化——同一元素的化合价在同一反应中既升高又降低。 归中——同一元素高价态和低价态生成中间价态。 歧化：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 。 归中：6NO ＋4NH 3=====催化剂

△5N 2＋6H 2O 。 (2)含氮物质的连续氧化

NH 3――→O 2 NO ――→O 2 NO 2――→H 2O

HNO 3 N 2――→O 2

NO ――→O 2

NO 2――→H 2O

HNO 3。