非金属元素及化合物知识点总结

★碳族元素基础知识点一、知识网络1.碳及其化合物的知识网络2.硅及其化合物的知识网络二、基础知识1.碳族元素①特征：最外层电子数为4，既不容易失去电子，又不容易得到电子，易形成共价键。碳族元素形成的单质在同周期中硬度最大，熔沸点最高(如金刚石、晶体硅)。CCO2CaCO3CaC2C2H2CO有机物NH4HCO3CH4H2CO3Na2CO3NaHCO3O2SiC、CCl4不完全燃烧O2(不足)O2(不足)①O2②CuO炽热的碳NH3·H2OO2(点燃)△H2OCaO△Si、Cl2(△)Mg(点燃)①O2(点)②CuO(△)C、CONa2O2NaOHH2ONaOHH＋Ca(OH)2①高温②H+Ca2＋CO2、H2O△Ca(OH)2CO2(水)①OH―②加热Na2SiO3CO2,H2ONaOHH2SiO3SiH4SiSiO2CaSiO3SiF4H4SiO4SiCSiCl4O2(自燃)H2①O2(△)②FeO(高温)F2HFCl2(高温)H2(高温)C(高温)C(高温)足量Na2CO3(高温)NaOH(溶液)①CaO(△)②CaCO3(△)Ca2＋-H2OC(适量)几种同素异形体：碳：金刚石、石墨、C60、C70等；硅：晶体硅，无定形硅2.碳在常温下碳很稳定，只在高温下能发生反应，通常表现为还原性。①燃烧反应②与某些氧化物的反应：CuCOCuOCCOCOC22;222高温OHCOOHC22高温（CO、H2的混合气体叫水煤气）；2COSiSiO2C2电炉③与氧化性酸反应：C＋2H2SO4（浓）CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O3.CO：不溶于水，有毒(CO和血红蛋白结合，使血红蛋白无法和O2结合，而使细胞缺氧引起中毒)，但由于CO无色无味因此具有更大的危险性。①可燃性②还原性：CO+CuOCO2＋Cu，CO+H2O(g)CO2+H2O4.CO2：直线型（O＝C＝O）非极性分子，无色能溶于水，密度大于空气，可倾倒，易液化。固态CO2俗称干冰，能升华，常用于人工降雨。实验室制法：CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋CO2↑＋H2O。5.碳酸盐①溶解性：Ca(HCO3)2CaCO3；Na2CO3NaHCO3。②热稳定性：Na2CO3CaCO3；碱金属正盐碱金属酸式盐:Na2CO3NaHCO3。③相互转化：碳酸正盐碳酸酸式盐(除杂用)6.硅①硅在地壳中只有化合态，没有游离态。其含量在地壳中居第二，仅次于氧，是构成矿物和岩石的主要成分。②晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，是半导体，具有较高的硬度和熔点。③硅的化学性质不活泼，常温下，只能与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应:Si+2F2→SiF4、Si+4HF→SiF4+2H2↑、Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2↑；在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合：Si＋O2SiO2。7.SiO2①SiO2为原子晶体，是一种坚硬难熔的固体，硬度、熔点都很高。②二氧化硅的化学性质很稳定，不能跟酸(氢氟酸除外)发生反应。由于它是一种酸性氧化物，所以能跟碱性氧化物或强碱反应SiO2+CaO高温CaSiO3SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O(碱溶液不能在使用磨口玻璃塞的试剂瓶中)③二氧化硅是一种特殊的酸性氧化物a．酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸，但二氧化硅却不能直接跟水化合，它的对应水化物(硅酸)只能用相应的可溶性硅酸盐跟盐酸作用制得b．酸性氧化物一般不跟酸作用，但二氧化硅却能跟氢氟酸起反应：SiO2+4HF→SiF4+2H2O(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中)。④光导纤维⑤石英、水晶8．硅酸和硅胶①硅酸：硅酸酸性比碳酸还弱，由下列反应可证明：Na2SiO3+CO2+H2O→H2SiO3↓+Na2CO3③硅胶：烘干的硅胶是一种多孔性物质，具有良好的吸水性。而且吸水后还能烘干重复使用，所以在实验室中常把硅胶作为作为干燥剂。10.硅酸盐①硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，其结构复杂，组成可用氧化物的形式表示。例如：硅酸钠Na2SiO3(Na2O·SiO2)；镁橄榄石Mg2SiO4(2MgO·SiO2)；高岭石Al2(Si2O5)(OH)4(A12O3·2SiO2·2H2O)③人造硅酸盐：主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。④硅酸钠，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，可作粘合剂，防腐剂。11.水泥、玻璃、陶瓷①普通水泥的主要成分是硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）和铝酸三钙（3CaO·Al2O3），水泥具有水硬性，水泥、沙子和碎石的混合物叫混凝土。②制玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英，主要反应是：SiO2+Na2CO3高温Na2SiO3+CO2↑、SiO2+CaCO3高温CaSiO3+CO2↑，玻璃是无固定熔点的混合物。加入氧化钴后的玻璃呈蓝色，加入氧化亚铜后的玻璃呈红色，普通玻璃一般呈淡绿色，这是因为原料中混有二价铁的缘故。③制造陶瓷的主要原料是黏土，黏土的主要成分：Al2O3·2SiO2·2H2O。12.无机非金属材料无机非金属材料包含除传统陶瓷外的各种性能优异的精细陶瓷：耐高温的二氧化锆（ZrO2）陶瓷、高熔点的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）陶瓷；透明的氧化铝、砷化镓（GaAs）、硫化锌（ZnS）、硒化锌（ZnSe）、氟化镁（MgF2）、氟化钙（CaF2）等氧化物或非氧化物陶瓷；生物陶瓷；超细微粉体粒子制造的纳米陶瓷等。氮族元素1．氮和磷[氮族元素]包括氮(7N)、磷、(15P)、砷(33As)、锑(51Sb)、铋(83Bi)五种元素．[氮气](1)氮气的分子结构：氮分子(N2)的电子式为，结构式为N≡N．由于N2分子中的N≡N键很牢固，所以通常情况下，氮气的化学性质稳定、不活泼．(2)氮气的化学性质：①N2与H2化合生成NH3N2+3H22NH3②N2与O2化合生成NO：N2+O22NO(3)氮气的用途：①合成氨，制硝酸；②代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化；③在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发；④保存粮食、水果等食品，以防止腐烂；⑤医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术；⑥利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能．[NO、NO2性质的比较]氮的氧化物一氧化氮(NO)二氧化氮(NO2)物理性质为无色、不溶于水、有毒的气体为红棕色、有刺激性气味、有毒的气体，易溶于水化学性质①极易被空气中的O2氧化：2NO+O2=2NO2②NO中的氮为+2价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性与H2O反应：3NO2+H2O＝2HNO3+NO(工业制HNO3原理．在此反应中，NO2同时作氧化剂和还原剂)[光化学烟雾]空气中的NO、NO2污染物主要来自于石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气．NO2是造成光化学烟雾的主要因素．(2)单质磷的化学性质：①与O2反应：4P+5O22P2O5②磷在C12中燃烧：2P+3C12(不足量)2PCl32P+5Cl2(足量)2PCl5[磷的同素异形体——白磷与红磷]白磷红磷2．铵盐[氨](1)氨的物理性质：①氨是无色、有刺激性气味的气体，比空气轻；②氨易液化．在常压下冷却或常温下加压，气态氨转化为无色的液态氨，同时放出大量热．液态氨气化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降；③氨气极易溶于水．在常温、常压下，1体积水中能溶解约700体积的氨气(因此，氨气可进行喷泉实验)；④氨对人的眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用．若不慎接触过多的氨而出现病症，要及时吸入新鲜空气和水蒸气，并用大量水冲洗眼睛．(2)氨分子的结构：NH3的电子式为，结构式为，氨分子的结构为三角锥形，N原子位于锥顶，三个H原子位于锥底，键角107°18′，是极性分子．(3)氨的化学性质：①跟水反应．氨气溶于水时(氨气的水溶液叫氨水)，大部分的NH3分子与H2O分子结合成NH3·H2O(叫一水合氨)．NH3·H2O为弱电解质，只能部分电离成NH4＋和OH－：NH3+H2ONH3·H2ONH4＋+OH－a．氨水的性质：氨水具有弱碱性，使无色酚酞试液变为浅红色，使红色石蕊试液变为蓝色NH3·H2O不稳定，故加热氨水时有氨气逸出：NH4＋+OH－NH3↑+H2Ob．氨水的组成：氨水是混合物(液氨是纯净物)，其中含有3种分子(NH3、NH3·H2O、H2O)和3种离子(NH4＋和OH－、极少量的H＋)．c．氨水的保存方法：氨水对许多金属有腐蚀作用，所以不能用金属容器盛装氨水．通常把氨水盛装在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里．②跟氯化氢气体的反应：NH3+HCl＝NH4C1说明a．蘸有浓氨水的玻璃棒与蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时，产生白烟NH4C1晶体小颗粒．b．氨气与挥发性酸(浓盐酸、浓硝酸等)相遇，因反应生成微小的铵盐晶体而冒白烟，这是检验氨气的方法之—．c．氨气与不挥发性酸(如H2SO4、H3PO4等)反应时，无白烟生成．③跟氧气反应：4NH3+5O24NO+6H2O(4)氨气的用途：①是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱的原料；②是有机合成工业如合成纤维、塑料、染料、尿素等的常用原料；③用作冰机中的致冷剂．[铵盐]①受热分解．固态铵盐受热都易分解．根据组成铵盐的酸根阴离子对应的酸的性质的不同，a．组成铵盐的酸根阴离子对应的酸是非氧化性的挥发性酸时，则加热时酸与氨气同时挥发，冷却时又重新化合生成铵盐。例如：NH4Cl(固)NH3↑+HCl↑NH3+HCl＝NH4Cl又如：(NH4)2CO32NH3↑+H2O+CO2↑NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑b．组成铵盐的酸根阴离子对应的酸是难挥发性酸，加热时则只有氨气逸出，酸或酸式盐仍残留在容器中．如：(NH4)2SO4NH4HSO4+NH3↑(NH4)3PO4H3PO4+3NH3↑②跟碱反应——铵盐的通性．固态铵盐+强碱(NaOH、KOH)无色有刺激性气味的气体湿润的红色石蕊试纸试纸变蓝色．(2)氮肥的存放和施用．铵盐可用作氮肥．由于铵盐受热易分解，因此在贮存时应密封包装并存放在阴凉通风处；施用氮肥时应埋在土下并及时灌水，以保证肥效．[氨气的实验室制法](1)反应原理：固态铵盐[如NH4Cl、(NH4)2SO4等]与消石灰混合共热：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O(2)发生装置类型：固体+固体气体型装置(与制O2相同)．(3)干燥方法：常用碱石灰(CaO和NaOH的混合物)作干燥剂．不能用浓H2SO4、P2O5等酸性干燥剂和CaCl2干燥氨气，因为CaCl2能与氨气发生反应生成CaCl2·8NH3．(4)收集方法：只能用向下排气法，并在收集氨气的试管口放一团棉花，以防止氨气与空气形成对流而造成制得的氨气不纯．(5)验满方法；①将湿润的红色石蕊试纸接近集气瓶口，若试纸变蓝色，则说明氨气已充满集气瓶；②将蘸有浓盐酸的玻璃棒接近集气瓶口，有白烟产生，说明氨气已充满集气瓶．注意①制氨气所用的铵盐不能用NH4NO3、NH4HCO3、(NH4)2CO3等代替，因为NH4NO3在加热时易发生爆炸，而NH4HCO3、(NH4)2CO3极易分解产生CO2气体使制得的NH3不纯．②消石灰不能用NaOH、KOH等强碱代替，因为NaOH、KOH具有吸湿性，易潮解结块，不利于生成的氨气逸出，而且NaOH、KOH对玻璃有强烈的腐蚀作用．③NH3极易溶于水，制取和收集的容器必须干燥．④实验室制取氨气的另一种常用方法：将生石灰或烧碱加入浓氨水中并加热．有关反应的化学方程式为：CaO+NH3·H2OCa(OH)2+NH3↑加烧碱的作用是增大溶液中的OH－浓度，促使NH3·H2O转化为NH3，这种制氨气的发生装置与实验室制Cl2、HCl气体的装置相同．难点3．硝酸[硝酸](1)物理性质：纯硝酸是无色、易挥发(沸点为83℃)、有刺激性气味的液体．打