非金属单质及其化合物必备知识

非金属单质及其化合物必备知识一、必备知识（一）、硅及其化合物1、单质硅（Si）：硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。晶体硅的结构类似于金刚石，熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。常温下化学性质不活泼。硅元素位于元素周期表金属与非金属交界线附近，导电性介于导体和绝缘体之间。用于太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。2、二氧化硅（SiO2）：（1）SiO2的空间结构：立体网状结构。（2）物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。（3）化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），是酸性氧化物。①与强碱反应：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O（生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶口粘住打不开，应用橡皮塞）。②高温下与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO高温CaSiO3③与氢氟酸反应（SiO2的特性）：SiO2＋4HF＝SiF4↑+2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）。（4）用途：光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。例1、下列说法正确的是（）A．SiO2能和水发生化合反应生成硅酸B．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸C．SiO2的俗名叫水玻璃，不溶于水D．SiO2又叫水晶，能溶于NaOH溶液中解答：A:SiO2不能与水发应B：SiO2＋4HF＝SiF4↑+2H2OC：水玻璃是Na2SiO3溶液D：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O，正确。指导：熟练掌握SiO2的化学性质即可答题。3、硅酸（H2SiO3）：（1）物理性质：不溶于水的白色胶状物，能形成硅胶，吸附水分能力强。（2）化学性质：H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，其酸酐为SiO2，但SiO2不溶于水，故不能直接由SiO2溶于水制得，而用可溶性硅酸盐与酸反应制取：（强酸制弱酸原理）Na2SiO3＋2HCl＝2NaCl＋H2SiO3↓（3）用途：硅胶作干燥剂、催化剂的载体。4、硅酸盐硅酸盐：硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐种类很多，大多数不溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，是一种无色粘稠的液体，可以作黏胶剂和木材防火剂。硅酸钠水溶液久置在空气中容易变质：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓（有白色沉淀生成）传统硅酸盐工业产品有：玻璃、陶瓷、水泥等。例2、将过量的二氧化碳通入下列溶液中，最终会出现浑浊的是（）A．氯化钙溶液B．澄清的石灰水C．水玻璃D．硝酸钡溶液解答：A：氯化钙溶液不跟二氧化碳反应B：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O，二氧化碳过量时：CO2+CaCO3+H2O=Ca（HCO3）2，沉淀溶解。C：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓有白色沉淀生成，浑浊。D：硝酸钡溶液不跟二氧化碳反应（二）氯气及其化合物1、氯气（Cl2）：（1）物理性质：黄绿色有强烈刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化成液氯（液氯为纯净物），能溶于水。（2）化学性质：氯气化学性质非常活泼，很容易得到电子，作强氧化剂。①与金属反应（将金属氧化成最高正价）2Na＋Cl2===点燃2NaClCu＋Cl2===点燃CuCl22Fe＋3Cl2===点燃2FeCl3②与非金属反应Cl2＋H2===点燃2HCl（氢气在氯气中燃烧现象：安静地燃烧，发出苍白色火焰，瓶口有白雾）将H2和Cl2混合后在点燃或光照条件下发生爆炸。③与水反应将氯气溶于水得到氯气的水溶液称为氯水（黄绿色）。部分氯气与水反应Cl2＋H2O＝HCl＋HClO（Cl2＋H2O＝H＋＋Cl—＋HClO）④Cl2与碱液反应：与NaOH反应：Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O（Cl2＋2OH－＝Cl－＋ClO－＋H2O）此反应用来制漂白液（有效成分为NaClO）。与Ca(OH)2溶液反应：2Cl2＋2Ca(OH)2＝Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O此反应用来制漂白粉或漂粉精，漂白粉和漂粉精的有效成分为Ca(ClO)2，（3）用途：氯气的用途：制漂白粉、自来水杀菌消毒、农药和某些有机物的原料等。2、氯水的性质：①强氧化性：Cl2是新制氯水的主要成分，实验室常用氯水代替氯气，如氯水中的氯气能与KI，KBr、FeCl2、SO2、Na2SO3等物质反应。②漂白、消毒性：氯水中的HClO有强氧化性，能杀菌消毒，有漂白性。③酸性：氯水中含有HCl和HClO，故可被NaOH中和。④不稳定性：HClO不稳定光照易分解。↑，因此久置氯水(黄绿色)会变成稀盐酸(无色)失去漂白性。⑤沉淀反应：加入AgNO3溶液有白色沉淀生成（因氯水中有Cl－）。3、漂白粉或漂粉精久置空气会失效（涉及两个反应）：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO，↑，漂白粉或漂粉精要密封保存。4、Cl－的检验：原理：根据Cl－与Ag＋反应生成不溶于酸的AgCl沉淀来检验Cl－存在。Cl－+Ag＋==AgCl↓操作：先加稀硝酸酸化溶液（排除CO32－干扰）再滴加AgNO3溶液，如有白色沉淀生成，则说明有Cl－存在。例3、下列说法不正确的是（）A．钠、铁和铜一样都能在氯气中燃烧生成金属氯化物B．液氯是氯气的水溶液，它能使干燥的有色布条褪色C．氯气跟变价金属反应生成高价金属氯化物D．氯水具有杀菌、漂白作用是因氯水中含有强氧化性的次氯酸解答：B：液氯是氯气在液态的时候，没有水。指导：区别氯水是混合物，而液氯是纯净物即可。例4、可以证明次氯酸是弱酸的事实是（）A．可与碱反应B．有漂白性C．见光能分解D．次氯酸钙溶液可与碳酸反应生成次氯酸指导：A：证明次氯酸的酸性B：证明次氯酸有强氧化性C：证明次氯酸不稳定D：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO，强酸制备弱酸，碳酸是弱酸，可见次氯酸更弱。选D。指导：熟练掌握次氯酸的性质即可。(三)、硫及其化合物1、硫元素的存在：硫元素在自然界中既有游离态又有化合态。2、硫单质：①物质性质：俗称硫黄，黄色晶体，不溶于水。②化学性质：S+O2===点燃SO2（空气中点燃淡蓝色火焰，纯氧中蓝紫色）3、二氧化硫（SO2）和三氧化硫(SO3)（1）二氧化硫物理性质：无色、有刺激性气味有毒的气体，易溶于水，密度比空气大，易液化。（2）二氧化硫化学性质：①SO2为酸性氧化物与水反应SO2+H2OH2SO3（亚硫酸，中强酸）（可逆反应）。与碱反应SO2(少量)＋2NaOH＝Na2SO3＋H2O（SO2＋2OH－＝SO32－＋H2O）SO2(少量)＋Ca(OH)2＝CaSO3↓(白色)＋H2O与碱性氧化物反应SO2+CaO==CaCO3将CO2或SO2通入Ca(OH)2溶液中，实验现象相同，所以不能用石灰水来鉴别SO2和CO2。②SO2具有强还原性，能与强氧化剂（如酸性高锰酸钾溶液、氯气、氧气等）反应。SO2能使酸性KMnO4溶液、新制氯水褪色，显示了SO2的强还原性。（催化剂：粉尘、五氧化二钒）SO2＋Cl2＋2H2O＝H2SO4＋2HCl（将SO2气体和Cl2气体混合后作用于有色溶液，漂白效果将大大减弱。）③SO2的弱氧化性④SO2的漂白性：SO2能使品红溶液褪色，加热会恢复原来的颜色。用此可以检验SO2的存在。(3)二氧化硫的用途：漂白剂、杀菌消毒、生产硫酸等。例5、下列物质均有漂白作用，其漂白原理相同的是①过氧化钠②次氯酸③二氧化硫④活性炭⑤臭氧A、①②⑤B、①③⑤C、②③④D、①②③解答：过氧化钠、次氯酸、臭氧是因为有强化性而漂白，二氧化硫是因为跟有色物质结合成不稳定的无色物质而漂白，活性炭是因为物理性吸附而漂白。选A。指导：掌握常见漂白剂漂白原理即可。(4)三氧化硫(SO3)为酸性氧化物4、硫酸（H2SO4）具有酸性（1）浓硫酸：吸水性、脱水性、强氧化性。①吸水性：浓硫酸可吸收结晶水、湿存水和气体中的水蒸气，可作干燥剂.②脱水性：能将有机物（蔗糖、棉花等）炭化变黑。③强氧化性：浓硫酸在加热条件下显示强氧化性（＋6价硫体现了强氧化性），能与大多数金属反应，也能与非金属反应。2H2SO4(浓)＋Cu===△CuSO4＋2H2O＋SO2↑（此反应浓硫酸表现出酸性和强氧化性）2H2SO4(浓)＋C===△CO2↑＋2H2O＋SO2↑（此反应浓硫酸表现出强氧化性）(2)硫酸的用途：干燥剂、化肥、炸药、蓄电池、农药、医药等。例6、浓硫酸在与下列哪些物质反应时，既表现强酸性又表现强氧化性A、赤热的碳B、氢硫酸C、氢氧化钠D、铜（加热）解答：A:只表现浓硫酸的氧化性B：只表现浓硫酸的氧化性C：只表现浓硫酸的酸性D：既表现强酸性又表现强氧化性选D。指导：熟练掌握浓硫酸的化学性质即可。（四）、氮及其化合物1、氮气：N2＋O2========高温或放电2NO，N2＋3H22NH32、氮的氧化物：NO2和NO生成的一氧化氮很不稳定：2NO＋O2==2NO2一氧化氮：无色气体，有毒，不溶于水。是空气中的污染物。二氧化氮：红棕色气体，有刺激性气味、有毒、易液化、易溶于水，并与水反应：3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO，此反应中NO2既是氧化剂又是还原剂。3、硝酸（HNO3）：硝酸具有一般酸的通性，浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂，能氧化大多数金属，但不放出氢气，通常浓硝酸产生NO2，稀硝酸产生NO，Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O注意：常温下，Fe、Al遇浓H2SO4或浓HNO3发生钝化(即铝和铁遇浓硫酸时，因表面被浓硫酸氧化成一层致密氧化膜，这层氧化膜阻止了酸与内层金属的进一步反应)。加热时能发生反应：Fe＋6HNO3(浓)△Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O当溶液中有H＋和NO3－时，相当于溶液中含HNO3，此时，因为硝酸具有强氧化性，使得在酸性条件下NO3－与具有强还原性的离子如S2－、Fe2＋、SO32－、I－、Br－因发生氧化还原反应而不能大量共存。4、氨气（NH3）（1）氨气的物理性质：无色气体，有刺激性气味、比空气轻，易液化，极易溶于水。（2）氨气的化学性质：①溶于水溶液呈弱碱性：NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－生成的一水合氨NH3·H2O是一种弱碱，容易挥发，很不稳定，受热会分解：NH3·H2O△NH3↑＋H2O②氨气可以与酸反应生成盐：NH3＋HCl＝NH4ClNH3＋HNO3＝NH4NO32NH3＋H2SO4＝(NH4)2SO4③氨具有还原性（3）氨气的实验室制法：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O装置特点：固＋固气体，与制O2相同。收集：向下排空气法。验满：可以用湿润的红色石蕊试纸（NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体），也可以用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近集气瓶口（有大量白烟生成）。（4）氨气的用途：液氨可以作制冷剂（液氨汽化过程中会吸收热量）5、铵盐：铵盐均易溶于水，且都为白色晶体（很多化肥都是铵盐）。(1)受热易分解，放出氨气：NH4Cl△NH3↑＋HCl↑NH4HCO3△NH3↑＋H2O↑＋CO2↑(2)干燥的铵盐能与碱固体混合加热反应生成氨气，利用这个性质可以制备氨气。(3)NH4＋的检验：样品加碱混合加热，放出的气体能使湿的红色石蕊试纸变蓝，则证明该物质含有NH4＋。例7、写出N2与O2反应的化学方程式，该反应是“雷雨发庄稼”原理的第一步，其它过程及反应是解答：N2＋O2========高温或放电2NO，2NO＋O2==2NO23NO2＋H2O＝2HNO3＋NO。指导：熟悉有关氮的氧化物的性质即可。例8、相同质量的四份铜片，分别置于足量的下列酸中，所得到的气体的物质的量最多的是（）。A.、浓硫酸B、.稀硫酸C、.浓硝酸D、稀硝酸解答：假设都为1摩Cu：A：2H2SO4(浓)＋Cu===△CuSO4