第九单元非金属元素
一、非金属通论
1、结构和位置
(1)非金属元素在周期表中的位置
在目前已知的112种元素中,非金属有16种(外加6种稀有气体元素)。
除氢外,非金属元素地都位于周期表的右上方。
H元素在左上方。
F为非金属性最强的元素。
(2)非金属元素的原子结构特征及化合价
①与同周期的金属原子相比较最外层电子数较多(一般为4~7个,H为1个,He为2个,B为3个),次外层都是饱和结构(2、8、或18电子结构)。
②与同周期的金属原子相比较,非金属原子核电荷数较大,原子半径较小,化学反应中易得电子,表现氧化性。
③最高正价等于族序数,对应最低负价等于族序数减8;如S、N、Cl等还呈现变价。
2、非金属单质
(1)几种重要固态非金属单质的结构和物理性质
(2)重要气、液态非金属单质的结构和物理性质
(3)结构与单质的化学性质
3、非金属单质的制备
(1)原理:化合态的非金属有正价态或负价态。
0R R ne
n
−−→−-
++,0
R R ne
n
−−→−-
--
(2)方法: ① 氧化剂法,如: MnO 2+4HCl (浓)==MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O
22
2Br Br
Cl −→−-
,22)(Cl g HCl O
−→
−(地康法制氯气) ② 还原剂法,如:
Si SiO C −→−2,242H SO H Zn
−→−
③ 热分解法,如:
23
O KClO
−−→−加热
,24
H C CH
+−−→−高温
④ 电解法,如:
电解水制H 2、O 2,氯碱工业制Cl 2等。
⑤ 物理法,如:
工业上分离液态空气得N 2(先)、O 2(后)
4、非金属气态氢化物 (1)分子构型与物理性质
ⅣA ——RH 4 正四面体结构,非极性分子; ⅤA ——RH 3 三角锥形,极性分子;
ⅥA ——H 2R 角型(或“V “型)分子,极性分子; ⅦA ——HR 直线型,极性分子。
固态时均为分子晶体,熔沸点较低,常温下H 2O 是液体,其余都是气体。
(2)化学性质
① 稳定性及水溶液的酸碱性
非金属元素原子跟氢原子通过共价键形成气态氢化物,一般元素的非金属性越强,跟氢化合能力越强,生成的气态氢化物越稳定,因此气态氢化物的稳定性是非金属性强弱的重要标志之一。
② 还原性
a . 与O 2:NH 3→NO ,H 2S →SO 2(或S ),HCl →Cl 2。
b . 与Cl 2:H 2S →S ,HBr →Br 2,NH 3→N 2 。
c . 与Fe 3+:H 2S →S ,HI →I 2。
d . 与氧化性酸:H 2S+H 2SO 4(浓)→,HBr 、HI 分别与浓硫酸及硝酸反应
e . 与强氧化剂:H 2S 、HCl 等可与酸性KMnO 4作用。
(3)非金属氢化物的制取
① 单质与H 2化合(工业上):例如HCl 、NH 3等,PH 3、SiH 4、H 2S 等也能通过化合反应生成,但比较困难,一般由其他方法制备。
② 复分解法(实验室):例如:S H FeS H 2−→−+
,3)(42
NH Cl NH OH Ca −−
−→− ③ 其他方法:例如324
\3CO Na CH
NaOH COONa CH CaO +↑−−−→−+加热
5、非金属氧化物
通性
(1)除SiO 2是原子晶体外,其他非金属氧化物固态时都是分子晶体,所以它们的熔沸点差别较大。
(2)许多非金属低价氧化物有毒,例如:CO 、NO 、NO 2、SO 2等都有毒,不能随便排放于大气中。
(3)非金属氧化物大都为酸性氧化物(酸酐,NO 2不属于酸酐)相对应的酸易溶于水时,则氧化物易于水化合,反之水化合反应难于进行或不发生反应。
(4)不成盐氧化物(如CO 、NO )不溶于水,也不与酸、碱反应生成盐和水。
6、最高价含氧酸
(1)最高价氧化物对应的酸的组成及酸性
(2)酸性强弱规律
① 对于同种非金属形成的不同含氧酸,其非金属的价态越高,酸性越强。
如HClO 4
>HClO 3>HClO 2>HClO ,H 2SO 4 >H2SO 3 ,HNO 3 >HNO 2 。
② 证明酸性强弱顺序,可用“强酸制弱酸”的规律。
如: Na 2SiO 3+CO 2+2H 2O==Na 2CO 3+H 4SiO 4↓(水玻璃敞口放置变浑浊) Ca(ClO)2+CO 2+H 2O==CaCO 3↓+2HClO (漂白粉遇CO 2产生HClO )
③常见酸的酸性强弱顺序
H3AlO3 HCl H3PO4H2SiO3
H2SO4>>CH3COOH>H2CO3>C6H5OH HNO3H2SO3HClO
H2S
二、各主族主要元素的转化网络
1、卤族元素
2、氧族元素
3、氮族元素
(1)氮及其化合物
(2)磷及其化合物
4、碳族元素。