【正文】 專題十一 常見非金屬元素單質(zhì)及其重要化合物 主干知識(shí)整合 一、非金屬元素及其單質(zhì) 1 ．位置：在已知的元素中，非金屬共 22 種 ( 包括 6 種稀有氣體元素 ) ，除氫元素位于周期表的 Ⅰ A 族外，其余都集中在元素周期表階梯線 ( 硼、硅、砷、碲、砹斜線 ) 的右上方。 2 ．原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及化合價(jià) (1 ) 最外層電子均大于、等于 3( 除 H 、 He 以外 ) ，與其主族序數(shù)相同。 (2 ) 最高正價(jià)分別為：＋ 4 、＋ 5 、＋ 6 、＋ 7 。 ( 與族序數(shù)相等 ) 對(duì)應(yīng)最低負(fù)價(jià)：－ 4 、－ 3 、－ 2 、－ 1 。 ( 等于族序數(shù)減 8) (3 ) 非金屬元素一般都有變價(jià)：除呈現(xiàn)上述最高價(jià)及最低價(jià)以外，有的非金屬還呈現(xiàn)其他價(jià)態(tài)。如： S ：＋ 4 價(jià)； N ：＋ 1 、＋ 2 、＋ 3 、＋ 4 價(jià)； Cl ：＋ 1 、＋ 3 、＋ 4 、＋ 5 價(jià)。 3 ．非金屬單質(zhì)的聚集狀態(tài)和同素異形體 (1 ) 典型的非金屬單質(zhì)在固態(tài)時(shí)，如： F Cl Br I O S 、N P H2，這些物質(zhì)的固態(tài)表現(xiàn)為硬度不大，熔點(diǎn)不高，易揮發(fā)，不導(dǎo)電，它們?cè)诔叵戮奂瘧B(tài)為氣態(tài) ( “ 氣 ” 字頭 ) 、液態(tài) ( “ 氵 ” 旁 )或固態(tài) ( “ 石 ” 字旁 ) 。 (2 ) 碳 ( 金剛石 ) 、硅等單質(zhì)，硬度很大，熔沸點(diǎn)很高。由于晶體中沒有離子和自由電子，所以固態(tài)和熔融態(tài)都不導(dǎo)電。但某些非金屬單質(zhì)，如：石墨可以作導(dǎo)體、單晶硅可以作為半導(dǎo)體材料。 (3 ) 非金屬元素常出現(xiàn)同素異形現(xiàn)象。如：金剛石、石墨及 C60；白磷與紅磷； O2與 O3等。 二、非金屬元素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) ( 注意反應(yīng)條件、現(xiàn)象、生成物的聚集狀態(tài) ) 1 ．與非金屬反應(yīng) ??????? 氧化性：與氫氣反應(yīng)生成氫化物還原性????? S 、 N P 、 C 與 O2反應(yīng)C 、 P 與 Cl2反應(yīng)C 與 S 反應(yīng) 2 ．與金屬反應(yīng) ??????? Cl Br2與金屬反應(yīng) ? 變價(jià)金屬顯高價(jià) ?O2與金屬反應(yīng) ? 與 Fe 生成 Fe3O4?S 與金屬反應(yīng) ? 變價(jià)金屬顯低價(jià) ?N2與活潑金屬 ? 如 Mg 等 ? 反應(yīng) 3 ．與水反應(yīng) ????? 氧化性： 2F2＋ 2H2O == =4 HF ＋ O2歧化反應(yīng)： X2＋ H2O == = HX ＋ HXO ? X2＝ Cl Br I2?還原性： C ＋ H2O ? g ? = = = = =高溫CO ＋ H2 4 ．與堿反應(yīng) ????? 歧化： X2＋ 2O H－== =X－＋ XO－＋ H2O ? X2＝ Cl Br I2? 3S ＋ 6OH－== =2S2 －＋ SO2 －3＋ 3H2O還原性： Si ＋ 2OH－＋ H2O == =Si O2 －3＋ 2H2↑ 5 ．與鹽反應(yīng) ????? 非金屬單質(zhì)間的置換，如 Cl2＋ 2KBr == =2 KCl ＋ Br2與低價(jià)態(tài)鹽反應(yīng)：如 2F eBr2＋ 3Cl2== =2FeCl3＋ 2B r2 2Na2SO3＋ O2== =2Na2SO4 6 ．與酸反應(yīng) ??????? 氧化性： X2? Cl Br I O2? 與還原性酸反應(yīng)，如 Cl2＋ H2SO3＋ H2O == =H2SO4＋ 2HCl還原性： C 、 S 、 P 與強(qiáng)氧化性酸 ? 如濃 HNO濃 H2SO4? 反應(yīng) 7 ．與氧化物反應(yīng) ????????? 還原性：如 2C ＋ SiO2= = = = =高溫Si ＋ 2CO ↑ C ＋ CO2= = = = =高溫2CO C ＋ 2Cu O = = = = =高溫2Cu ＋ CO2↑氧化性：低價(jià)氧化物被氧氣氧化，如 2NO ＋ O2== =2N O2 X2? Cl Br2? 與 SO2＋ H2O 反應(yīng) 三、非金屬元素重要化合物的性質(zhì) 1 ．氣態(tài)氫化物 (1 ) 物理性質(zhì)：一般都是無(wú)色氣體，都有刺激性氣味； HX 、 NH3易溶于水， H2S 可溶，其余一般不溶； Ⅵ A 、 Ⅶ A 族元素的氣態(tài)氫化物的水溶液一般為揮發(fā)性酸， H Cl 、 H Br 、 HI 為強(qiáng)酸，其余為弱酸， NH3水溶液顯堿性，其余不溶，可視為中性。其熔沸點(diǎn)都較低，常溫下 H2O 、H2O2為液體，其余均為氣體。 HF 、 H2O 、 NH3分子間易形成氫鍵，使它們的沸點(diǎn)升高，出現(xiàn)了反常情況。 (2 ) 非金屬氫化物的化學(xué)性質(zhì) 2. 非金屬氧化物 ? 探究點(diǎn)一 鹵素及其化合物 1． 氯元素單質(zhì)及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究 2 ．氯及其化合物知識(shí)中的熱點(diǎn) (1 )Cl2與水的可逆反應(yīng)， HClO 的強(qiáng)氧化性和弱酸性。 (2 )Cl2與堿的歧化反應(yīng)。 (3 )Cl2作為氧化劑使用，如將 Fe2 ＋氧化為 Fe3 ＋。 (4 )Cl2的實(shí)驗(yàn)室制法，還原劑用濃鹽酸，氧化劑可以為 MnO2( △ ) 、KCl O3和 KMnO4等。 (5 ) 次氯酸鹽為重點(diǎn) ① ClO－不論在酸性環(huán)境中還是在堿性環(huán)境中均能體現(xiàn)強(qiáng)氧化性，如 ClO－與 SO2 － I－、 Fe2 ＋均不能大量共存。 ② ClO－體現(xiàn)水解性，因 HClO 酸性很弱， ClO－水解顯示堿性，如 Fe3 ＋＋ 3C lO－＋ 3H2O ＝ Fe(OH )3↓ ＋ 3HClO 。 例 1 如圖 11－ 1所示 ， 是一個(gè)制取氯氣并以氯氣為原料進(jìn)行特定反應(yīng)的裝置 ， 其中各試劑瓶裝的試劑為： B(氫硫酸 )、 C(溴化亞鐵溶液 )、 D(碘化鉀淀粉溶液 )、 E(混有 SO2的氯化鋇溶液 )、F(水 )、 H(紫色石蕊試液 )。 活塞AB C D E F G HbcⅠ活 塞活 塞cbb cⅡ Ⅲ圖 111 (1 )A 是氯氣發(fā)生裝置，其離子反應(yīng)方程式是： __ __ ______ 。 (2 ) Ⅰ 中 b 瓶?jī)?nèi)加入的液體最好是 __ ____ ______ 。 (3 ) 用圖示的 Ⅱ 或 Ⅲ 代替 Ⅰ 是否可行？ ____ ____ ，簡(jiǎn)要說明理由__ ____ ________ ______ __ __ ____ _ 。 (4 ) 實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先點(diǎn)燃 A 處酒精燈，打開分液漏斗旋塞和 Ⅰ 處活塞，讓氯氣充滿整個(gè)裝置，再點(diǎn)燃 G 處酒精燈，回答下列問題： ① 怎樣證明氯氣已充滿整個(gè)裝置？ __ __ ______ __ _ 。 ② 下列裝置中的現(xiàn)象是 C__ __ ________ ______ __ __ ； D__ __ ____ ； E__ __ ______ __ ； F_ ____ ______ __ __ _ 。 (5 )G 裝置的硬質(zhì)玻璃管內(nèi)盛有碳粉，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其產(chǎn)物為二氧化碳和氯化氫，寫出 G 中反應(yīng)的化學(xué)方程式 __ __ ______ __ __ ____ _____ 。裝置 F 的作用是 __ ____ ____ ______ __ __ __ 。 (6 ) 在 H 處，紫色石蕊試液的顏色由紫色變?yōu)榧t色，再變?yōu)闊o(wú)色，其原因是 __ ____ ____ ______ __ __ ____ ______ 。 【答案】 (1 )Mn O2＋ 4H＋＋ 2Cl－( 濃 ) = = = = =△Mn2 ＋＋ Cl2↑ ＋ 2H2O (2 ) 飽和食鹽水 (3 ) Ⅱ 可行， Ⅲ 不可行 Ⅱ 原理同 Ⅰ ，而 Ⅲ 中因 c 瓶口密封，體積不能改變，壓強(qiáng)增大會(huì)有危險(xiǎn) (4 ) ① 觀察，當(dāng)整個(gè)裝置內(nèi)充滿黃綠色氣體時(shí)，說明氯氣已充滿整個(gè)裝置 ② 溶液由淺綠色變?yōu)樯罴t棕色 溶液變藍(lán) 生成白色沉淀 溶液變?yōu)闇\黃綠色 (5 )C ＋ 2H2O ＋ 2Cl2= = = = =△CO2＋ 4HCl 向 G 中提供反應(yīng)所需的水蒸氣 (6 ) 生成 HCl 使