高中化學(xué)非金屬及其化合物知識(shí)點(diǎn)
學(xué)習(xí)就是如此美妙，發(fā)覺(jué)其中的樂(lè)趣也是至關(guān)重要的。所以，永遠(yuǎn)相信，學(xué)習(xí)對(duì)于每個(gè)人來(lái)說(shuō)都應(yīng)該是一種享受!下面給大家分享一些關(guān)于高中化學(xué)非金屬及其化合物知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)大家有所幫助。
一、硅及其化合物Si
硅元素在地殼中的含量排第二，在自然界中沒(méi)有游離態(tài)的硅，只有以化合態(tài)存在的硅，常見(jiàn)的是二氧化硅、硅酸鹽等。
硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，硅元素位于元素周期表第三周期第ⅣA族，硅原子最外層有4個(gè)電子，既不易失去電子又不易得到電子，主要形成四價(jià)的化合物。
1、單質(zhì)硅(Si)：
(1)物理性質(zhì)：有金屬光澤的灰黑色固體，熔點(diǎn)高，硬度大。
(2)化學(xué)性質(zhì)：
①常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，只能跟F2、HF和NaOH溶液反應(yīng)。
Si+2F2=SiF4
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
②在高溫條件下，單質(zhì)硅能與O2和Cl2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)。
(3)用途：太陽(yáng)能電池、計(jì)算機(jī)芯片以及半導(dǎo)體材料等。
(4)硅的制備：工業(yè)上，用C在高溫下還原SiO2可制得粗硅。
SiO2+2C=Si(粗)+2CO↑
Si(粗)+2Cl2=SiCl4
SiCl4+2H2=Si(純)+4HCl
2、二氧化硅(SiO2)：
(1)SiO2的空間結(jié)構(gòu)：立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，SiO2直接由原子構(gòu)成，不存在單個(gè)SiO2分子。
(2)物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水。
(3)化學(xué)性質(zhì)：SiO2常溫下化學(xué)性質(zhì)很不活潑，不與水、酸反應(yīng)(氫氟酸除外)，能與強(qiáng)堿溶液、氫氟酸反應(yīng)，高溫條件下可以與堿性氧化物反應(yīng)：
①與強(qiáng)堿反應(yīng)：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(生成的硅酸鈉具有粘性，所以不能用帶磨口玻璃塞試劑瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3將瓶塞和試劑瓶粘住，打不開(kāi)，應(yīng)用橡皮塞)。
②與氫氟酸反應(yīng)[SiO2的特性]：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(利用此反應(yīng)，氫氟酸能雕刻玻璃;氫氟酸不能用玻璃試劑瓶存放，應(yīng)用塑料瓶)。
③高溫下與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2+CaOCaSiO3
(4)用途：光導(dǎo)纖維、瑪瑙飾物、石英坩堝、水晶鏡片、石英鐘、儀器軸承、玻璃和建筑材料等。
3、硅酸(H2SiO3)：
(1)物理性質(zhì)：不溶于水的白色膠狀物，能形成硅膠，吸附水分能力強(qiáng)。
(2)化學(xué)性質(zhì)：H2SiO3是一種弱酸，酸性比碳酸還要弱，其酸酐為SiO2，但SiO2不溶于水，故不能直接由SiO2溶于水制得，而用可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)制?。?強(qiáng)酸制弱酸原理)
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3(此方程式證明酸性：H2SiO3
(3)用途：硅膠作干燥劑、催化劑的載體。
4、硅酸鹽
硅酸鹽：硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱(chēng)。硅酸鹽種類(lèi)很多，大多數(shù)難溶于水，最常見(jiàn)的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，Na2SiO3的水溶液俗稱(chēng)水玻璃，又稱(chēng)泡花堿，是一種無(wú)色粘稠的液體，可以作黏膠劑和木材防火劑。硅酸鈉水溶液久置在空氣中容易變質(zhì)：
Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓(有白色沉淀生成)
傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)三大產(chǎn)品有：玻璃、陶瓷、水泥。
硅酸鹽由于組成比較復(fù)雜，常用氧化物的形式表示：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系數(shù)配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個(gè)數(shù)守恒原則配置系數(shù)。
硅酸鈉：Na2SiO3 Na2O·SiO2
硅酸鈣：CaSiO3 CaO·SiO2
高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O
正長(zhǎng)石：KAlSiO3不能寫(xiě)成 K2O· Al2O3·3SiO2，應(yīng)寫(xiě)成K2O·Al2O3·6SiO2
二、氯及其化合物
氯原子結(jié)構(gòu)示意圖為
，氯元素位于元素周期表中第三周期第ⅦA族，氯原子最外電子層上有7個(gè)電子，在化學(xué)反應(yīng)中很容易得到1個(gè)電子形成
Cl-，化學(xué)性質(zhì)活潑，在自然界中沒(méi)游離態(tài)的氯，氯只以化合態(tài)存在(主要以氯化物和氯酸鹽)。
1、氯氣(Cl2)：
(1)物理性質(zhì)：黃綠色有刺激性氣味有毒的氣體，密度比空氣大，易液化成液氯，易溶于水。(氯氣收集方法—向上排空氣法或者排飽和食鹽水;液氯為純凈物)
(2)化學(xué)性質(zhì)：氯氣化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，很容易得到電子，作強(qiáng)氧化劑，能與金屬、非金屬、水以及堿反應(yīng)。
①與金屬反應(yīng)(將金屬氧化成最高正價(jià))
Na+Cl2===點(diǎn)燃2NaCl
Cu+Cl2===點(diǎn)燃CuCl2
2Fe+3Cl2===點(diǎn)燃2FeCl3(氯氣與金屬鐵反應(yīng)只生成FeCl3，而不生成FeCl2。)
(思考：怎樣制備FeCl2?Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，鐵跟鹽酸反應(yīng)生成FeCl2，而鐵跟氯氣反應(yīng)生成FeCl3，這說(shuō)明Cl2的氧化性強(qiáng)于鹽酸，是強(qiáng)氧化劑。)
②與非金屬反應(yīng)
Cl2+H2 ===點(diǎn)燃 2HCl(氫氣在氯氣中燃燒現(xiàn)象：安靜地燃燒，發(fā)出蒼白色火焰)
將H2和Cl2混合后在點(diǎn)燃或光照條件下發(fā)生爆炸。
燃燒：所有發(fā)光發(fā)熱的劇烈化學(xué)反應(yīng)都叫做燃燒，不一定要有氧氣參加。
③Cl2與水反應(yīng)
Cl2+H2O=HCl+HClO
離子方程式：Cl2+H2O=H++Cl—+HClO
將氯氣溶于水得到氯水(淺黃綠色)，氯水含多種微粒，其中有H2O、Cl2、HClO、Cl-、H+、OH-(極少量，水微弱電離出來(lái)的)。
氯水的性質(zhì)取決于其組成的微粒：
(1)強(qiáng)氧化性：Cl2是新制氯水的主要成分，實(shí)驗(yàn)室常用氯水代替氯氣，如氯水中的氯氣能與KI，KBr、FeCl2、SO2、Na2SO3等物質(zhì)反應(yīng)。
(2)漂白、消毒性：氯水中的Cl2和HClO均有強(qiáng)氧化性，一般在應(yīng)用其漂白和消毒時(shí)，應(yīng)考慮HClO，HClO的強(qiáng)氧化性將有色物質(zhì)氧化成無(wú)色物質(zhì)，不可逆。
(3)酸性：氯水中含有HCl和HClO，故可被NaOH中和，鹽酸還可與NaHCO3，CaCO3等反應(yīng)。
(4)不穩(wěn)定性：HClO不穩(wěn)定光照易分解。
，因此久置氯水(淺黃綠色)會(huì)變成稀鹽酸(無(wú)色)失去漂白性。
(5)沉淀反應(yīng)：加入AgNO3溶液有白色沉淀生成(氯水中有Cl-)。自來(lái)水也用氯水殺菌消毒，所以用自來(lái)水配制以下溶液如KI、 KBr、FeCl2、Na2SO3、Na2CO3、NaHCO3、AgNO3、NaOH等溶液會(huì)變質(zhì)。
④Cl2與堿液反應(yīng)：
與NaOH反應(yīng)：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O)
與Ca(OH)2溶液反應(yīng)：2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
此反應(yīng)用來(lái)制漂白粉，漂白粉的主要成分為Ca(ClO)2和CaCl2，有效成分為Ca(ClO)2。
漂白粉之所以具有漂白性，原因是：Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO生成的HClO具有漂白性;同樣，氯水也具有漂白性，因?yàn)槁人琀ClO;NaClO同樣具有漂白性，發(fā)生反應(yīng)2NaClO+CO2+H2O==Na2CO3+2HClO;
干燥的氯氣不能使紅紙褪色，因?yàn)椴荒苌蒆ClO，濕的氯氣能使紅紙褪色，因?yàn)槁葰獍l(fā)生下列反應(yīng)Cl2+H2O=HCl+HClO。
漂白粉久置空氣會(huì)失效(涉及兩個(gè)反應(yīng))：Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO，
，漂白粉變質(zhì)會(huì)有CaCO3存在，外觀上會(huì)結(jié)塊，久置空氣中的漂白粉加入濃鹽酸會(huì)有CO2氣體生成，含CO2和HCl雜質(zhì)氣體。
⑤氯氣的用途：制漂白粉、自來(lái)水殺菌消毒、農(nóng)藥和某些有機(jī)物的原料等。
2、Cl-的檢驗(yàn)：
原理：根據(jù)Cl-與Ag+反應(yīng)生成不溶于酸的AgCl沉淀來(lái)檢驗(yàn)Cl-存在。
方法：先加稀硝酸酸化溶液(排除CO32-干擾)再滴加AgNO3溶液，如有白色沉淀生成，則說(shuō)明有Cl-存在。
三、硫及其化合物
1、硫元素的存在：硫元素最外層電子數(shù)為6個(gè)，化學(xué)性質(zhì)較活潑，容易得到2個(gè)電子呈-2價(jià)或者與其他非金屬元素結(jié)合成呈+4價(jià)、+6價(jià)化合物。硫元素在自然界中既有游離態(tài)又有化合態(tài)。(如火山口中的硫就以單質(zhì)存在)
2、硫單質(zhì)：
①物質(zhì)性質(zhì)：俗稱(chēng)硫磺，淡黃色固體，不溶于水，熔點(diǎn)低。
②化學(xué)性質(zhì)：S+O2 ===點(diǎn)燃 SO2(空氣中點(diǎn)燃淡藍(lán)色火焰，純氧中藍(lán)紫色)
3、二氧化硫(SO2)
(1)物理性質(zhì)：無(wú)色、有刺激性氣味有毒的氣體，易溶于水，密度比空氣大，易液化。
(2)SO2的制備：S+O2 ===點(diǎn)燃 SO2或Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O
(3)化學(xué)性質(zhì)：①SO2能與水反應(yīng)SO2+H2OH2SO3(亞硫酸，中強(qiáng)酸)此反應(yīng)為可逆反應(yīng)。
可逆反應(yīng)定義：在相同條件下，正逆方向同時(shí)進(jìn)行的反應(yīng)。(關(guān)鍵詞：相同條件下)
②SO2為酸性氧化物，是亞硫酸(H2SO3)的酸酐，可與堿反應(yīng)生成鹽和水。
a、與NaOH溶液反應(yīng)：
SO2(少量)+2NaOH=Na2SO3+H2O (SO2+2OH-=SO32-+H2O)
SO2(過(guò)量)+NaOH=NaHSO3(SO2+OH-=HSO3-)
b、與Ca(OH)2溶液反應(yīng)：
SO2(少量)+Ca(OH)2=CaSO3↓(白色)+H2O
2SO2(過(guò)量)+Ca(OH)2=Ca(HSO3) 2 (可溶)
對(duì)比CO2與堿反應(yīng)：
CO2(少量)+Ca(OH)2=CaCO3↓(白色)+H2O
2CO2(過(guò)量)+Ca(OH)2=Ca(HCO3) 2 (可溶)
將SO2逐漸通入Ca(OH)2溶液中先有白色沉淀生成，后沉淀消失，與CO2逐漸通入Ca(OH)2溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相同，所以不能用石灰水來(lái)鑒別SO2和CO2。能使石灰水變渾濁的無(wú)色無(wú)味的氣體一定是二氧化碳，這說(shuō)法是對(duì)的，因?yàn)镾O2是有刺激性氣味的氣體。
③SO2具有強(qiáng)還原性，能與強(qiáng)氧化劑(如酸性高錳酸鉀溶液、氯氣、氧氣等)反應(yīng)。SO2能使酸性KMnO4溶液、新制氯水褪色，顯示了SO2的強(qiáng)還原性(不是SO2的漂白性)。
(催化劑：粉塵、五氧化二釩)
SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl(將SO2氣體和Cl2氣體混合后作用于有色溶液，漂白效果將大大減弱。)
④SO2的弱氧化性：如2H2S+SO2=3S↓+2H2O(有黃色沉淀生成)
⑤SO2的漂白性：SO2能使品紅溶液褪色，加熱會(huì)恢復(fù)原來(lái)的顏色。用此可以檢驗(yàn)SO2的存在。
⑥SO2的用途：漂白劑、殺菌消毒、生產(chǎn)硫酸等。
4、硫酸(H2SO4)
(1)濃硫酸的物理性質(zhì)：純的硫酸為無(wú)色油狀粘稠液體，能與水以任意比互溶(稀釋濃硫酸要規(guī)范操作：注酸入水且不斷攪拌)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%(或18.4mol/l)的硫酸為濃硫酸。不揮發(fā)，沸點(diǎn)高，密度比水大。
(2)濃硫酸三大性質(zhì)：吸水性、脫水性、強(qiáng)氧化性。
①吸水性：濃硫酸可吸收結(jié)晶水、濕存水和氣體中的水蒸氣，可作干燥劑，可干燥H2、O2、SO2、CO2等氣體，但不可以用來(lái)干燥NH3、H2S、HBr、HI、C2H4五種氣體。
②脫水性：能將有機(jī)物(蔗糖、棉花等)以水分子中H和O原子個(gè)數(shù)比2︰1脫水，炭化變黑。
③強(qiáng)氧化性：濃硫酸在加熱條件下顯示強(qiáng)氧化性(+6價(jià)硫體現(xiàn)了強(qiáng)氧化性)，能與大多數(shù)金屬反應(yīng)，也能與非金屬反應(yīng)。
a. 與大多數(shù)金屬反應(yīng)(如銅)：2H2SO4 (濃)+Cu===△CuSO4+2H2O+SO2 ↑
(此反應(yīng)濃硫酸表現(xiàn)出酸性和強(qiáng)氧化性 )
b. 與非金屬反應(yīng)(如C反應(yīng))：2H2SO4(濃)+C===△CO2 ↑+2H2O+SO2 ↑
(此反應(yīng)濃硫酸表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性 )
注意：常溫下，F(xiàn)e、Al遇濃H2SO4或濃HNO3發(fā)生鈍化。
濃硫酸的強(qiáng)氧化性使許多金屬能與它反應(yīng)，但在常溫下，鋁和鐵遇濃硫酸時(shí)，因表面被濃硫酸氧化成一層致密氧化膜，這層氧化膜阻止了酸與內(nèi)層金屬的進(jìn)一步反應(yīng)。這種現(xiàn)象叫金屬的鈍化。鋁和鐵也能被濃硝酸鈍化，所以，常溫下可以用鐵制或鋁制容器盛放濃硫酸和濃硝酸。
(3)硫酸的用途：干燥劑、化肥、炸藥、蓄電池、農(nóng)藥、醫(yī)藥等。
四、氮及其化合物
1、氮的氧化物：NO2和NO
N2+O2 ========高溫或放電 2NO，生成的一氧化氮很不穩(wěn)定： 2NO+O2 == 2NO2
一氧化氮：無(wú)色氣體，有毒，能與人血液中的血紅蛋白結(jié)合而使人中毒(與CO中毒原理相同)，不溶于水。是空氣中的污染物。
二氧化氮：紅棕色氣體(與溴蒸氣顏色相同)、有刺激性氣味、有毒、易液化、易溶于水，并與水反應(yīng)：
3NO2+H2O=2HNO3+NO，此反應(yīng)中NO2既是氧化劑又是還原劑。以上三個(gè)反應(yīng)是“雷雨固氮”、“雷雨發(fā)莊稼”的反應(yīng)。
2、硝酸(HNO3)：
(1)硝酸物理性質(zhì)：純硝酸是無(wú)色、有刺激性氣味的油狀液體。低沸點(diǎn)(83℃)、易揮發(fā)，在空氣中遇水蒸氣呈白霧狀。98%以上的硝酸叫“發(fā)煙硝酸”，常用濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69%。
(2)硝酸的化學(xué)性質(zhì)：具有一般酸的通性，稀硝酸遇紫色石蕊試液變紅色，濃硝酸遇紫色石蕊試液先變紅(H+作用)后褪色(濃硝酸的強(qiáng)氧化性)。用此實(shí)驗(yàn)可證明濃硝酸的氧化性比稀硝酸強(qiáng)。濃硝酸和稀硝酸都是強(qiáng)氧化劑，能氧化大多數(shù)金屬，但不放出氫氣，通常濃硝酸產(chǎn)生NO2，稀硝酸產(chǎn)生NO，如：
①Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
②3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
反應(yīng)①還原劑與氧化劑物質(zhì)的量之比為1︰2;反應(yīng)②還原劑與氧化劑物質(zhì)的量之比為3︰2。
常溫下，F(xiàn)e、Al遇濃H2SO4或濃HNO3發(fā)生鈍化，(說(shuō)成不反應(yīng)是不妥的)，加熱時(shí)能發(fā)生反應(yīng)：
當(dāng)溶液中有H+和NO3-時(shí)，相當(dāng)于溶液中含HNO3，此時(shí)，因?yàn)橄跛峋哂袕?qiáng)氧化性，使得在酸性條件下NO3-與具有強(qiáng)還原性的離子如S2-、Fe2+、SO32-、I-、Br-(通常是這幾種)因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存。(有沉淀、氣體、難電離物生成是因發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而不能大量共存。)
3、氨氣(NH3)
(1)氨氣的物理性質(zhì)：無(wú)色氣體，有刺激性氣味、比空氣輕，易液化，極易溶于水，1體積水可以溶解700體積的氨氣(可做紅色噴泉實(shí)驗(yàn))。濃氨水易揮發(fā)出氨氣。
(2)氨氣的化學(xué)性質(zhì)：
a. 溶于水溶液呈弱堿性：
生成的一水合氨NH3·H2O是一種弱堿，很不穩(wěn)定，受熱會(huì)分解：
氨氣或液氨溶于水得氨水，氨水的密度比水小，并且氨水濃度越大密度越小，計(jì)算氨水濃度時(shí)，溶質(zhì)是NH3，而不是NH3·H2O。
氨水中的微粒：H2O、NH3、NH3·H2O、NH4+、OH—、H+(極少量，水微弱電離出來(lái))。
噴泉實(shí)驗(yàn)的原理：是利用氣體極易被一種液體吸收而形成壓強(qiáng)差，使氣體容器內(nèi)壓強(qiáng)降低，外界大氣壓把液體壓入氣體容器內(nèi)，在玻璃導(dǎo)管尖嘴處形成美麗的“噴泉”。
噴泉實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵：
(1)氣體在吸收液中被吸收得既快又多，如NH3、HCl、HBr、HI、NO2用水吸收，CO2、SO2，Cl2、H2S等用NaOH溶液吸收等。
(2)裝置的氣密性要好。
(3)燒瓶?jī)?nèi)的氣體純度要大。
b. 氨氣可以與酸反應(yīng)生成鹽：
①NH3+HCl=NH4Cl
②NH3+HNO3=NH4NO3
③ 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
因NH3溶于水呈堿性，所以可以用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)氨氣的存在，因濃鹽酸有揮發(fā)性，所以也可以用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近集氣瓶口，如果有大量白煙生成，可以證明有NH3存在。
(3)氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法：
①原理：銨鹽與堿共熱產(chǎn)生氨氣
②裝置特點(diǎn)：固+固氣體，與制O2相同。
③收集：向下排空氣法。
④驗(yàn)滿：
a. 濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙(NH3是唯一能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體)
b. 蘸濃鹽酸的玻璃棒(產(chǎn)生白煙)
⑤干燥：用堿石灰(NaOH與CaO的混合物)或生石灰在干燥管或U型管中干燥。不能用CaCl2、P2O5、濃硫酸作干燥劑，因?yàn)镹H3能與CaCl2反應(yīng)生成CaCl2·8NH3。P2O5、濃硫酸均能與NH3反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹽。所以NH3通常用堿石灰干燥。
⑥吸收：在試管口塞有一團(tuán)濕的棉花其作用有兩個(gè)：一是減小氨氣與空氣的對(duì)流，方便收集氨氣;二是吸收多余的氨氣，防止污染空氣。
(4)氨氣的用途：液氨易揮發(fā)，汽化過(guò)程中會(huì)吸收熱量，使得周?chē)h(huán)境溫度降低，因此，液氨可以作制冷劑。
4、銨鹽
銨鹽均易溶于水，且都為白色晶體(很多化肥都是銨鹽)。
(1)受熱易分解，放出氨氣：
(2)干燥的銨鹽能與堿固體混合加熱反應(yīng)生成氨氣，利用這個(gè)性質(zhì)可以制備氨氣：
(3)NH4+的檢驗(yàn)：樣品加堿混合加熱，放出的氣體能使?jié)竦募t色石蕊試紙變藍(lán)，則證明該物質(zhì)會(huì)有NH4+。
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