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非金属元素及化合物知识点总结

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:
(CO、H2的混合气体叫水煤气);
③与氧化性酸反应:C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O;
C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
3.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。
②N2与O2化合生成NO:N2+ O2 2NO
(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.
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 Na2SiO3+CO2↑、SiO2+CaCO3 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。
[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);
c.氨水的保存方法:氨水对许多金属有腐蚀作用,所以ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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—.
★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)。
几种同素异形体:碳:金刚石、石墨、C60、C70等;硅:晶体硅,无定形硅
金属+ HNO3(稀)→硝酸盐+ NO↑+ H2O
3Cu + 8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+ 2NO↑+ 4H2O
该反应较缓慢,反应后溶液显蓝色,反应产生的无色气体遇到空气后变为红棕色(无色的NO被空气氧化为红棕色的NO2)。实验室通常用此反应制取NO气体.
Cu + 4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+ 2NO2↑+2H2O
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。
该反应较剧烈,反应过程中有红棕色气体产生.此外,随着反应的进行,硝酸的浓度渐渐变稀,反应产生的气体是NO2、NO等的混合气体.
b.常温下,浓HNO3能将金属Fe、A1钝化,使Fe、A1的表面氧化生成一薄层致密的氧化膜.因此,可用铁或铝制容器盛放浓硝酸
①可燃性
②还原性:CO+CuO CO2+Cu,CO+H2O(g) CO2+H2O
4.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)2>CaCO3;Na2CO3>NaHCO3。
(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)化学性质:
不稳定性.HNO3见光或受热分解,HNO3越浓,越易分解.硝酸分解出NO2溶于其中而使硝酸呈黄色.有关反应的化学方程式为:4HNO3 2H2O + 4NO2↑+O2↑
强氧化性:稀HNO3、浓HNO3,都具有极强的氧化性.HNO3浓度越大,氧化性越强.
金属+ HNO3(浓)→硝酸盐+ NO2↑+ H2O
NH3+ H2O NH3·H2O NH4++ 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↑+ H2O
b.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+ 5O2 4NO + 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,
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。
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·H2O Ca(OH)2+NH3↑
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。
2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+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-:
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.打开盛浓硝酸的试剂瓶盖,有白雾产生.(与盐酸相同)质量分数为98%以上的浓硝酸通常叫做发烟硝酸
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 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:
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