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非金属元素及化合物知识点总结
氯气能有很多非金属单质反应,如S、C、Si等。
③与碱反应
Cl2+ 2NaOH === NaCl +NaClO + H2O
2Cl2+ 2Ca(OH)2=== CaCl2+ Ca(ClO)2+2H2O
将氯气通入Ca(OH)2溶液中制备漂白粉,漂白粉的主要成份是CaCl2、Ca(ClO)2,其有效成份是Ca(ClO)2。工作原理:Ca(ClO)2+ H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO
①N2与H2化合生成NH3N2+3H2 2NH3
说明该反应是一个可逆反应,是工业合成氨的原理.
②N2与O2化合生成NO:N2+ O2 2NO
说明在闪电或行驶的汽车引擎中会发生以上反应.
(5)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;
⑧在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发;
[氮族元素的原子结构]
(1)相似性:
①最外层电子数均为5个;
②主要化合价:氮有-3、+1、+2、+3、+4、+5价;磷和砷有-3、+3、+5价
(2)递变规律:按氮、磷、砷、锑、铋的顺序,随着核电荷数的增加,电子层数增多,原子半径增大,失电子能力增强,得电子能力减弱,非金属性减弱,金属性增强.在氮族元素的单质中,氮、磷具有较明显的非金属性;砷虽然是非金属,但有一些金属性;锑、铋为金属.
4、用途:氯气除用于消毒,制造盐酸和漂白粉外,还用于制造多种农药,化工原料,生产许多无机试剂、有机试剂。总之在生产生活有着重要的用途。
卤族元素的性质
1、卤族元素的物理性质
随卤素核电荷数增加,电了层数依次递增,原子半径渐增大,其原子结构的递变性而使卤素单质的物理性质呈规律性变化:从F2→I2
状态
常温下
⑥与水反应
Cl2+ H2O HCl +HClO(HClO为一元弱酸,弱电解质HClO H++ClO—)
分子:H2O、Cl2、HClO离子:H+、Cl—、OH—、ClO—
2、次氯酸的性质(HClO)
仅存在溶液中,浓溶液呈黄色,稀溶液无色,有非常刺鼻的气味。
①酸性:次氯酸是弱酸,弱电解质。具有酸的通性。
氯碱工业
氯碱工业:通过电解饱和食盐水来生产烧碱、氯气和氢气,并以它们为原料生产一系列化工产品。
2NaCl + 2H2O =====2NaOH + Cl2↑+H2↑
阳极2Cl—→Cl2↑+ 2e—(氧化反应)阴极2H++ 2e—→H2↑ (还原反应)
饱和食盐水的来源广泛,主要来源于晒盐场的母液。
海水提溴
仪器的选取:一般来有四套装置,一是发生装置;二是除杂装置;三是收集装置;四是尾气处理装置。
在这个反应中,会有哪些杂质?用什么除杂呢?用什么来处理尾气?
工业上氯气的制备:在工业上用电解饱和食盐水的方法来制取氯气(氯碱工业)。
2NaCl + 2H2O =====2NaOH + Cl2↑+H2↑
氯气的检验:使用润湿的淀粉KI试纸;氯气能使润湿的淀粉KI试纸变蓝。
40℃(白磷受到轻微的摩擦就会燃烧;常温时,白磷可被氧化而发光)
240℃
化学性质
白磷、红磷在空气中燃烧,都生成白色的P2O5
白磷与红磷燃烧都生成P2O5,证明它们都是由磷元素形成的单质
相互转化
白磷 红磷
证明白磷与红磷所含元素相同——互为同素异形体
保存方法
密封保存,少量白磷保存在水中
密封保存,防止吸湿
[磷]
(1)磷元素在自然界中的存在形式:自然界中无游离态的磷.化合态的磷主要以磷酸盐的形式存在于矿石中.动物的骨骼、牙齿和神经组织,植物的果实和幼芽,生物的细胞里
(2)单质磷化学性质:
①与O2反应:4P+5O2 2P2O5
②磷在C12中燃烧:2P+3C12(不足量) 2PCl32P+5Cl2(足量) 2PCl5
卤族元素
卤族元素包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)等,它们最外层电子数都是7个电子,是元素周期表中的第ⅦA元素。
1、氯
(1)物理性质:氯气是一种黄绿色有刺激性气味的气味,常温下能溶于水(1︰2),比空气重,易液化,有剧毒。
(2)化学性质:氯气(Cl2)是双原子分子,原子的最外层有七个电子,是典型的非金属元素,单质是强氧化剂。
①与金属反应
2Na + Cl2=== 2NaCl(反应剧烈,产生大量白烟)
2Fe + 3Cl2======2FeCl3(反应剧烈,产生大量棕褐色烟,溶于水成黄色溶液)
Cu + Cl2====CuCl2(反应剧烈,产生大量棕色的烟,溶于水成蓝色或绿色溶液)
氯气能与绝大数金属都能发生反应,表明氯气是一种活泼的非金属单质。
与碱溶液反应体现了氯气什么性质?
④与某些还原性物质反应:
Cl2+ 2FeCl2===2FeCl3Cl2+SO2+ 2H2O==2HCl +H2SO4
⑤有机反应
CH4+ Cl2→CH3Cl + HCl CH3Cl + Cl2→CH2Cl2+ HCl
CH2Cl2+ Cl2→CHCl3+ HCl CHCl3+ Cl2→CCl4+ HCl
2NO + O2= 2NO2
②NO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)
[自然界中硝酸盐的形成过程]
(1)电闪雷鸣时:N2+O2 2NO
(2) 2NO + O2= 2NO2
(3)下雨时:3NO2+ H2O=2HNO3+ NO
切削白磷应在水中进行
用途
制造高纯度磷酸;制造燃烧弹、烟幕弹
制造高纯度磷酸;制农药、安全火柴
[五氧化二磷、磷酸]
(1)五氧化二磷的性质:五氧化二磷是白色粉末状固体,极易吸水(因此可作酸性气体的干燥剂).P2O5是酸性氧化物,与水反应:
P2O5+3H2O 2H3PO4
(2)磷酸的性质、用途:磷酸(H3PO4)是一种中等强度的三元酸,具有酸的通性.磷酸主要用于制造磷肥,也用于食品、纺织等工业.
②与非金属的反应
H2+Cl2===== 2HCl(纯净的氢气在氯气中安静的燃烧,芒白色火焰,在瓶口处有白雾产生)H2+ Cl2=====2HCl(发生爆炸)
2P + 3Cl2=====2PCl3(液态)PCl3+ Cl2===PCl5(固态)
磷在氯气中剧烈燃烧,产生大量的烟、雾。雾是PCl3,烟是PCl5。
通过以上论证可以表明:得电子能力是F>Cl>Br>I
特性:碘易升华,能使淀粉变蓝色。溴—唯一的常温呈液态的非金属,易挥发,保存时加水密封。
氟—最强氧化剂,不能用氧化剂将F—氧化为F2。F元素无正价。CaX2—只有CaF2不溶于水。
卤离子的检验:使用硝酸酸化的硝酸银溶液。AgCl为白色沉淀、AgBr为淡黄色沉淀、AgI为黄色沉淀、AgF可溶。
④不稳定性
次氯酸极不稳定,很容易就发生分解,且存大多种分解形式。如:
2HClO=====2HCl + O2↑3HClO===2HCl + HClO3
为什么漂白粉久置空气中易失效?
3、氯气的的制备
实验室氯气的制备:在实验室里,氯气可用浓盐酸与某些氧化剂反应来制取。
4HCl(浓) + MnO2=== MnCl2+ 2H2O +Cl2↑2KMnO4+16HCl(浓)==2KCl + 2MnCl2+5Cl2+8H2O
氯气与甲烷的取代反应,如有1mol Cl2与4mol CH4反应,产物有哪些物质?何种物质含量最多?
Cl2+ CH2=CH2→CH2Cl-CH2Cl(加成反应)
取代反应是两种物质反应生成两种物质而加成反应是两种物质反应生成一种物质。上述两反应的鉴别方法可加入硝酸酸化的硝酸银溶液。如是取代反应则有白色沉淀生成。
(4)生成的硝酸随雨水淋洒到土壤中,并与土壤中的矿物作用生成能被植物吸收的硝酸盐.
[光化学烟雾]NO、NO2有毒,是大气的污染物.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在紫外线照射下,发生一系列光化学反应,产生一种有毒的烟雾——光化学烟雾.因此,NO2是造成光化学烟雾的主要因素.光化学烟雾刺激呼吸器官,使人生病甚至死亡.
3、卤化氢性质的比较
(1)相似性
①均是无色有刺激性气味的气体。②均极易溶于水,其水溶液是氢卤酸。③氢卤酸均易挥发,在空气中冒白雾。④氢卤酸具有酸类的通性、氧化性和还原性。
(2)递变性
①按HF、HCl、HBr、HI的顺序,稳定性逐渐减弱,还原性逐渐增强。
②氢卤酸的酸性:HF<HCl<HBr<HI,氢氟酸是弱酸,氢氯酸、氢溴酸和氢碘酸均是强酸。
密度
熔点
水中
酒精
四氯化碳
F2
气
浅黄绿色
密度由小到大
熔、沸点由低到高
反应
反应
反应
Cl2
气
黄绿色
浅黄绿色
黄绿色
黄绿色
Br2
液
深红棕色
黄→橙
橙→橙红
橙→橙红
I2
固
紫黑色
深黄→褐
棕→深棕
浅紫→紫