高一化学必修一非金属及其化合物资料及习题

1第四章非金属及其化合物元素氯氮硅硫自然存在化合态游离、化合态化合态游离、化合态单质氯气氮气晶体硅硫物理性质黄绿色气体，强烈刺激性气味25℃，1体积水约可溶解2体积Cl2；氯气在饱和食盐水中溶解度小无色无味气体通常情况下，1体积水中溶解0.02体积氮气灰黑色固体有金属光泽硬度大不溶于水黄色固体粉末不溶于水微溶于酒精易溶于二硫化碳氯Cl⑴氯原子的结构示意图：⑵氯气制法：MnCl2+4HCl(浓)加热MnCl2+2H2O+Cl2↑2KMnO4+16HCl(浓)==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O⑶氯气的氧化性①与绝大多数金属反应，生成高价金属氯化物2Na+Cl2点燃2NaCl（剧烈燃烧，火焰为黄色，产生大量白烟）Cu+Cl2点燃CuCl2（剧烈燃烧，生成棕色烟，加少量水得绿色溶液，稀释得蓝色溶液）2Fe+3Cl2点燃2FeCl3（剧烈燃烧，生成棕色烟，加水得棕黄色溶液）②与非金属反应，得非金属氯化物。H2+Cl2点燃2HCl（苍白色火焰，产生白雾）H2+Cl2光照2HCl（发生爆炸，产生白雾）③与还原性化合物发生氧化还原反应SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HClCl2+Na2SO3+H2O=2HCl+Na2SO4（可用Na2SO3除去溶液中的余氯）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl—2I—+Cl2=2I2+2Cl—（检验Cl2，用KI淀粉试纸，变蓝）⑷氯气与水反应，生成盐酸和次氯酸。Cl2+H2OHCl+HClOI氯水的形成：Cl2通入水中，得到氯水。一部分Cl2溶于水，一部分Cl2与水反应。II氯水的成分：H2O、Cl2、HClO、H+、Cl—、ClO—、OH—。III新制氯水、久置氯水和液氯的比较新制氯水久置氯水液氯物质类别混合物混合物纯净物粒子种类H2O、Cl2、HClO、H+、Cl—、ClO—、OH-H2O、H+、Cl—、OH—Cl2保存方法棕色瓶、阴凉处—低温密闭⑸与碱反应，生成氯化物、次氯酸盐和水。Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O（漂白液的有效成分是NaClO）2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O（制漂白粉）【延伸】漂白液、漂白粉的制备、使用和保存：①制备原理：2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O次氯酸盐比次氯酸稳定主要成分：CaCl2、Ca(ClO)2；有效成分：Ca(ClO)2。若Cl2和Ca(OH)2反应充分，并使Ca(ClO)22成为主要成分，则得到漂粉精。②使用原理：漂白粉、漂粉精本身并无漂白性，使用时要将比较稳定的Ca(ClO)2转化为不稳定但具有强氧化性、漂白性的HClO，因此使用漂粉精必须提供酸性环境。如：NaClO+HCl=HClO+NaCl或2NaClO+CO2+H2O=Na2CO3+2HClOCa(ClO)2+2HCl=CaCl2+2HClO或Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO③保存方法：密封存放于避光干燥处。⑹次氯酸（HClO）①HClO是一元弱酸，酸性比H2CO3还弱，弱电解质。②HClO不稳定：2HClO光照2HCl+O2↑。③HClO有强氧化性。因而有杀菌、漂白性：能使染料和有机色质等褪色，Cl2能用作自来水的消毒剂④HClO与碱发生中和反应（因为：HClO有强氧化性）:HClO+NaOH=NaClO+H2O【比较】过氧化钠、次氯酸、二氧化硫和活性炭的漂白作用过氧化钠次氯酸二氧化硫活性炭漂白原理Na2O2将有色物质氧化成无色物质HClO将有色物质氧化成无色物质SO2与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质活性炭吸附有色物质变化类型化学变化化学变化化学变化物理变化可逆性不可逆不可逆可逆可逆硫S⑴二氧化硫(SO2)①物理性质：无色气体，有刺激性气味，密度比空气大，易液化(沸点为：-10℃)，易溶于水(常温常压下，1体积水约能溶解40体积的二氧化硫)，有毒。②化学性质I具有酸性氧化物的通性SO2+H2OH2SO3(可逆反应，H2SO3为中强酸，可使石蕊试液变红)SO2+CaO=CaSO3SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O(SO2+NaOH=NaHSO3）Na2SO3+H2O+SO2=2NaHSO3SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2OCaSO3+H2O+SO2=Ca(HSO3)2II既具有氧化性又具有还原性，以还原性为主a．显示还原性2SO2+O22SO3(可逆反应，用于工业制H2SO4)SO2+X2+2H2O=2HX+H2SO4(X=Cl、Br、I)(使碘水、溴水褪色)SO2+NO2=SO3+NOSO2+H2O2=H2SO43SO2+2HNO3+2H2O=3H2SO4+2NOSO2+2Fe3++2H2O=SO42—+2Fe2++4H+5SO2+2MnO4—+2H2O=5SO42—+2Mn2++4H+（使高锰酸钾溶液褪色）b．显示氧化性SO2+2H2S=3S+2H2OIII漂白性：使品红溶液褪色，加热又恢复原来颜色(可逆性)；SO2不能使紫色石蕊试液褪色；SO2、Cl2以1:1混合无漂白性(SO2+Cl2+H2O=H2SO4+2HCl)⑵三氧化硫（SO3）①溶于水生成硫酸：SO2+O22SO3SO3+H2O=H2SO4（工业制硫酸）②与碱性氧化物或碱反应生成硫酸盐：SO3+CaO=CaSO4SO3+Ca(OH)2=CaSO4+H2O⑶硫酸（H2SO4）3现象或反应体现性质实际应用NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl↑NaNO3+H2SO4(浓)=NaHSO4+HNO3↑高沸点物质制低沸点物质高沸点酸性实验室制备HCl、HNO3等使石蕊试液变红酸的通性检验H2SO4的酸性Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑实验室制H2Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O金属除锈、生产硫酸盐等2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O中和碱、生产硫酸盐等BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HClCa3(PO4)2+3H2SO4=2H3PO4+3CaSO4Ca3(PO4)2+2H2SO4=2CaSO4+Ca(H2PO4)2SO42-的检验，生产磷酸、磷肥敞口放置的浓硫酸一段时间后质量增加吸水性干燥剂，但不能干燥NH3、H2S、HI、HBrC12H22O1112C+11H2O脱水性使有机物炭化或作脱水剂C+2H2SO4(浓)△CO2↑+SO2↑+2H2OS+2H2SO4(浓)△CO2↑+SO2↑+2H2O2P+5H2SO4(浓)△2H3PO4+5SO2↑+2H2OCu+2H2SO4(浓)△CuSO4+2H2O+SO2↑Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+2H2OH2S+H2SO4(浓)=S↓+SO2↑+2H2O铁、铝在冷浓硫酸中“钝化”强氧化性铁、铝制容器可以贮运浓硫酸酸性5Fe2++MnO4—+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O酸化剂配制酸性KMnO4溶液【延伸】①浓硫酸易溶于水并放出大量的热，故稀释浓硫酸时“酸入水且搅拌”。②常见干燥剂：五氧化二磷、无水氯化钙、硅胶、碱石灰。氮N⑴氮气的稳定性由于分子结构很稳定，导致通常情况下，氮气的化学性质不活泼，很难与其它物质发生化学反应。但在一定条件下可以发生如下反应：N2+3H22NH3（工业合成氨）N2+O2放电2NO⑵二氧化氮（NO2）NO在空气中易与氧气化合生成NO2：NO+O2=2HNO3+NO①物理性质：红棕色有刺激性气味的有毒气体，比空气重。②二氧化氮与水的反应（工业制HNO3）：3NO2+H2O=2HNO3+NO4NO2+2H2O+O2=4HNO34NO+2H2O+3O2=4HNO3⑶氨(NH3）①物理性质：氨气是无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化(沸点较高)，极易溶于水(常温常压下，1体积水约能溶解700体积的氨气)，氨水浓度越大，密度越小。②实验室制法：NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH3↑，固热装置，Ca(OH)2，不用NaOH、KOH(易潮解，腐蚀玻璃)③化学性质：a)NH3+H2ONH3·H2O4NHOHNH3+H+=NH4+注意：I氨水的成分：H2O、NH3、NH3·H2O、NH4＋、OH－、H+（极少量）。II氨水的不稳定性：受热容易逸出NH3。可以用于实验室制备少量氨气。NH3·H2O(浓)加热NH3↑+H2O或NH3·H2O(浓)+CaO=Ca(OH)2+NH3↑4b)NH3·H2O与AgOH、Cu(OH)2生成可溶的络合物氢氧化二氨和银Ag(NH4)2OH、氢氧化四氨合铜Cu(NH4)4(OH)2Ag++NH3·H2O=AgOH↓+NH4+AgOH+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++OH－+2H2Oc)NH3具有还原性：2NH3+3Cl2=N2+6HCl8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl6NOx+4xNH3=(3+2x)N2+6xH2O4NH3+5O2=4NO+6H2O⑷铵盐物理性质都是晶体，都易溶于水化学性质①受热易分解a)非氧化性酸根铵盐受热分解生成氨气和对应的酸NH4Cl△NH3↑+HCl↑，NH4HCO3△NH3↑+H2O↑+CO2↑b)氧化性酸根铵盐受热发生氧化还原反应，不产生氨气5NH4NO3△4N2+2HNO3+9H2O②与碱反应生成氨NH4++OH—=NH3↑+H2O（浓溶液中），NH4++OH—=NH3·H2O（稀溶液中）（检验NH4+）⑸硝酸HNO3物理性质无色、易挥发（沸点83℃）→刺激性气味；密度大于水，能与水以任意比互溶（不会出现分层现象）。化学性质酸的通性①稀硝酸使石蕊试液变红，浓硝酸最终使石蕊试液褪色；②能与金属反应，但无氢气放出；③能与金属氧化物反应，生成盐和水，但FeO等例外；④能与金属氢氧化物反应，生成盐和水，但Fe(OH)2等例外；⑤能与某些盐反应，生成新酸和新盐，但FeCO3、Na2SO3等例外。强氧化性①氧化几乎所有金属（除Ag、Pt外）：a)与活动性顺序表中排在H前的金属反应生成对应的盐、NO2和水Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+2NO2↑+2H2O（浓稀HNO3都将Fe氧化到三价）b)与活动性顺序表中排在H后的金属反应，浓硝酸生成对应的盐、NO2和水，稀硝酸生成对应的盐、NO和水Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O（冷浓硝酸使铁、铝“钝化”）②浓硝酸氧化部分非金属，生成对应的最高价含氧酸、NO2和水：C+4HNO3(浓)=CO2↑+4NO2↑+2H2OS+6HNO3(浓)加热H2SO4+6NO2↑+2H2OP+5HNO3(浓)加热H3PO4+5NO2↑+H2O③氧化一些具有较强还原性的化合物：H2S→S，HI→I2，HBr→Br2；SO2→H2SO4，FeO→Fe3+；Fe(OH)2→Fe3+；S2—→S，I—→I2，Br—→Br2，SO32—→SO42—，Fe2+→Fe3+。不稳定性4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O（硝酸越浓，越容易分解）硅Si5⑴硅(Si)①物理性质：晶体硅单质为灰黑色固体，有金属光泽，硬度大，不溶于水②化学性质Si+2F2=SiF4↑Si+4HF=SiF4↑+H2↑Si+2KOH+H2=K2SiO3+2H2↑Si+O2加热SiO2Si+2H2高温SiH4Si+C高温SiC3Si+2N2高温Si3N4③制取粗硅的制取：SiO2+2C高温Si+2CO↑（石英砂与焦炭混合）由粗硅制高纯硅：Si(粗)+Cl2加热SiCl4SiCl4+2H2高温Si+4HCl⑵二氧化硅（SiO2）物理性质由原子构成，每个硅原子周围连接4个氧原子熔、沸点高，硬度大，水晶为无色透明晶体，不溶于水化学性质酸性氧化物的通性：①SiO2+CaO高温CaSiO3②SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O③SiO2+CaCO3高温CaSiO3+CO2↑弱氧化性：SiO2+2C高温Si+2CO↑特性