1、课程名称：非金属元素及其化合物第一部分：阐明非金属元素化合物的有关实验，是高考命题的主要内容；以框图推断题考察非金属元素的单质及化合物的重要性质，是近几年高考命题的重要情势，也是高考元素化合物部份的难点所在，势必还是高考命题的热门问题。用有关理论解释无机非金属材料和中学教材中不常见的非金属元素相干物质的结构与性质，常出现于高考选择题中。要学会从大量信息中抓主要信息，用熟悉的信息排除不熟悉的信息，答好选择题。对非金属元素知识的梳理，要以网络情势找出各知识点的内存联系。应用物资结构、元素周期律的有关理论找出相干物质的共性与异性及规律。尽量加强理解，减少死纪硬背，把知识“盘熟” 、 “盘活” 。要将
2、几种重要的非金属元素化合物（如几种重要气体等）的性质融会到气体的制备、物资的鉴别、分离等实验原理中去，减少高考实验题中答题的盲目性。第二部分：知识网络建构一、氯气及其化合物1、相互转化关系2、氯水的成分和性质成分 表现的性质 反应实例Cl2呈黄绿色强氧化性加成反应Cl2 + Fe2+ ； Cl2 + 2I- ；Cl2 + H2SO3 + H2O ；Cl2 + CH2=CH2 CH 2Cl =CH2Cl。H+ 强酸性2H+ + CaCO3 。HClO弱酸性强氧化性HClO + OH ClO + H2O漂白、杀菌、消毒滴入紫色石蕊试液先 ，后 。Cl 沉淀反应 Cl+Ag+ AgCl规律总结：几种
3、漂白（脱色）剂的比较漂白剂 HClO Na2O2（H 2O2） SO2 活性炭漂白（脱色）原理氧化漂白 氧化漂白 化合漂白 吸附脱色品红溶液 褪色 褪色 褪色 褪色紫色石蕊 先 后 褪色 只变红不褪色 褪色稳定性 稳定 稳定 不稳定 3、氯气的制法A 实验室制法：（1）反应原理： 。说明：此反应必须使用浓盐酸，并且必须加热； 若没有MnO 2时可用 代替，此时不须加热。另外KClO3、K 2Cr2O7、PbO 2等也可代替MnO 2；加热温度不宜过高，否则制得的Cl 2中HCl气体杂质较多。（2 ）发生装置：用分液漏斗、圆底烧瓶等组装的典型 （固液加热制气）发生装置。（3 ）气体净化与干燥：净
4、化C1 2用 洗气（饱和食盐水可除去Cl 2中的HCl气体并且抑制Cl 2的溶解），除去混在C1 2中的HCl 气体；用 或 干燥。（4 ）收集： 法或排 法。（5 ）气体的检验：用 检验。（6 ）尾气处理：用 吸收多余的Cl 2，以防Cl 2污染大气。B 工业制法：电解饱和食盐水：4、卤族元素：（1 ）卤素及化合物的性质比较：氟 氯 溴 碘状态 气 气（易液化） 液（易挥发） 固（易升华）熔、沸点 熔、沸点逐渐升高颜色 色 色 色 色单质物理性质密度 密度逐渐增大条件 冷暗处 点燃或光照 加热 持续加热X2 与 H2化合 程度 剧烈爆炸 燃烧或爆炸 缓慢 化合同时分解反应 2F2+2H2O=
5、4HF+O2 X2 + H2O = HX + HXOX2 与 H2O化合 程度 剧烈 缓慢 微弱 极弱水溶性 反应生成氢氟酸 水溶性依次减小 化合价 只有 -1 价 有-1、+1、+3、+5、+7 等阳 极阴 极电 解 222ClHNaOHNaCl 化学式 无含氧酸 有 HXO、HXO 2、HXO 3、HXO 4 等含氧酸强弱程度 同一价态的酸，其酸性依次减弱颜色 AgF（白） AgCl（白） AgBr（淡黄） AgI（黄）水溶性 易溶 均难溶，且溶解度依次减小卤化银感光性 难分解 见光均易分解，且感光性逐渐增强（2 ）卤素元素的 Cl2 某些特性：氟元素在化合物中化合价只有 价， 正价，常温
6、下氟气与水发生置换反应，生成 HF 并放出 O2。HF 是弱酸，剧毒，但能腐蚀玻璃 4HF + SiO2 = SiF4+2H2O，用塑料瓶保存。溴是唯一的液态非金属。溴在常温下为 色液体，极易挥发产生红棕色且有毒的溴蒸气，少量的液溴保存要用水封。碘是 色固体，易升华；使淀粉显 色。碘的氧化性较弱，它与变价金属（如铁）反应时生成低价化合物。AgX 中只有 AgF 溶于水，且不具有感光性；CaX 2 中只有 CaF2 难溶。（3 ）卤素间的置换反应及 X-离子的检验：置换反应：Cl 2 + 2Br- = Br2 + 2Cl- Cl2 + 2I- = I2 + 2Cl- Br2 + 2I- = I2
7、 + 2Br-结论：氧化性：Cl 2 Br2 I2； 还原性：I - Br- Cl- X-离子的检验（4 ）溴和碘在不同溶剂中所生成溶液（由稀到浓）的颜色变化溶剂溶质水 苯 汽 油 四氯化碳Br2 黄 橙 橙 橙红 橙 橙红 橙 橙红I2 深 黄 褐 淡 紫 紫红 淡 紫 紫红 紫 深紫溶剂密度 比 水 轻 比 水 轻 比 水 重（5 ）卤素互化物与拟卤素卤素互化物：不同的卤素之间可以互相化合，形成一系列化合物，如 IBr 等，这类化合物称为卤素互化物，与卤素单质的性质相似。与水反应：IBr H2O 。（思考：此反应是否为氧化还原反应？）非金属性弱的卤素显 价。二、碳、硅及化合物的联系网络1、
8、相互转化关系2、硅的性质和制备：物理性质：硅在自然界中只 有 态 ， 没 有 态 。 其 含 量 在 地 壳 中 居 第 位 ， 是 构 成 矿 物 和 岩 石 的 主 要 成 分 。 晶体硅为原子晶体。灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，是半导体，具有较高的硬度和熔点。化学性质：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 。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制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：SiO 2 2C 。将制得的粗硅，再与
9、C12 反应后，蒸馏出 SiCl4，然后用 H2 还原 SiCl4 可得到纯硅。有关的反应为：Si 十 2C12 SiCl4、 SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl应用：高纯硅可作 材料；晶体硅还可做光电转换材料及制作生物工程芯片。3、二氧化硅的性质和应用：SiO 2 为 晶体，是一种坚硬难熔的固体，硬度、熔点都很高。二氧化硅的化学性质很稳定，不能跟酸（氢氟酸除外）发生反应。二氧化硅是一种酸性氧化物，所以能跟碱性氧化物或强碱反应。SiO2 + CaO CaSiO3 、SiO 2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O（碱溶液不能在使用磨口玻璃塞的试剂瓶中）二氧化硅是一种特殊的酸性氧化
10、物。a酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸，但二氧化硅却不能直接跟水化合，它的对应水化物(硅酸)只能用相应的可溶性硅酸盐跟盐酸作用制得。首先，让 SiO2 和 NaOH（或 Na2CO3）在熔化条件下反应生成相应的 硅酸钠：SiO22NaOH ；然后，用酸与硅酸钠作用制得硅酸：Na 2SiO3+2HCl = 。b酸性氧化物一般不跟酸作用，但二氧化硅却能跟氢氟酸起反应：SiO2+4HFSiF 4+2H2O光导纤维：从高纯度的 SiO2 或石英玻璃熔融体中，拉出的直径约 100m 的细丝，称为石英玻璃纤维，这种纤维称为光导纤维。光纤通信是一种新技术，它将光信号在光导纤维中进行全反射传播，达到两地通信
11、的目的。光纤通信优点：信息传输量大，原料来源广；质量轻，每千米 27 克；抗电磁干扰，保密性好。4、硅酸和硅胶：硅酸：硅酸有多种形式，如 H4SiO4、H 2SiO3、H 2Si2O5 等。由于“H 2SiO3”分子式最简单，习惯采用 H2SiO3 作为硅酸的代表。硅酸酸性比碳酸还弱：Na 2SiO3+CO2+H2OH 2SiO3+Na 2CO3硅胶：刚制得的硅酸是单个小分子，能溶于水，在存放过程中，它会逐渐失水聚合，形成各种多硅酸，接着就形成不溶于水，但又暂不从水中沉淀出来的“硅溶胶” 。如果向硅溶胶中加入电解质，则它会失水转为“硅凝胶” 。把硅凝胶烘干可得到“硅胶” 。烘干的硅胶是一种多孔
12、性物质，具有良好的吸水性。而且吸水后还能烘干重复使用，所以在实验室中常把硅胶作为作为干燥剂。5、硅酸盐：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（Na 2OSiO2） ；镁橄榄石 Mg2SiO4（2MgOSiO 2） ；高岭石 Al2(Si2O5)(OH)4（ A12O32SiO22H2O）注：复杂硅酸盐可以看成碱性氧化物和酸性氧化物所组成的复杂化合物，因此可以改写为aMxOybSiO2cH2O 的方式（具体顺序是：碱性氧化物两性氧化物酸性氧化物水） 。硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。最简单硅酸盐是硅酸钠，其水溶
13、液俗称水玻璃，是一种矿物胶，可作粘合剂，防腐剂。云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。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。6、无机非金属材料传统无机非金属材料水泥和玻璃的生产方法硅酸盐产品 水泥 普通玻璃主要设备 水泥回转窑 玻璃窑主要原料 和 、 、 反应原理 复杂的物理-化学变化Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2主要成份硅酸三钙（3CaOSiO 2） 、硅酸二钙（2CaOSiO 2） 、铝酸三钙（3CaOAl 2O3）、 、 7、硅及其化合物的“反常”Si 的还原性大于 C，但 C
14、 却能在高温下还原出 Si：SiO 22C Si2CO 非金属单质跟碱液作用一般无 H2 放出，但 Si 却放出 H2：Si+2NaOH+H2ONa 2SiO3+2H2（类似于 Al）非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但 Si 能与 HF 作用：Si+4HFSiF 4+2H2非金属单质大多为非导体，但 Si 为半导体。SiO 2 是 H2SiO3 的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备 H2SiO3。酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2 能跟 HF 作用：SiO 2+4HFSiF 4+2H2O无机酸一般易溶于水，但 H2SiO3 难溶于水。因 H2CO3 的酸性大于 H2SiO3，所
15、以在 Na2SiO3 溶液中通人 CO2 能发生下列反应：Na2SiO3 + CO2 + H2O H2SiO3+ Na2CO3，但在高温下 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2也能发生。Na 2SiO3 的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同。 非金属氧化物的熔沸点一般较低，但 SiO2 的熔沸点却较高。三、硫及其化合物1、相互转化关系2、硫的性质物理性质：硫通常为 色晶体， 溶于水， 溶于酒精， 溶于二硫化碳。化学性质：硫原子最外层 6 个电子，较易得电子，表现较强的氧化性。硫也具有还原性。硫元素的主要化合价有 。（1 ）与金属反应：Na + S = （剧烈反应并发生爆
16、炸） Fe + S （2 ）与非金属的反应：S + O2 S + H2 H2S3、硫的氧化物：（1 ）二氧化硫：SO 2 是无色而有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，容易液化，易溶于水。SO 2 是酸性氧化物，能跟水反应生成亚硫酸，亚硫酸是中强酸。SO 2 有强还原性 ，常见氧化剂可与 SO2 发生氧化还原反应。如：SO 2 + Cl 2 +2H2O = H2SO4 + 2HClSO 2 也有一定的氧化性 2H2S + SO2 = 3S+2H 2OSO 2 具有漂白性，能跟有色有机化合物生成无色物质（特点：可逆、非氧化还原反应）实验室制法：Na 2SO3 + H2SO4(浓) = Na2SO
17、3 + H2O +SO2或 Cu + 2H2SO4(浓) = CuSO4 + 2H2O + SO2（2 ）三氧化硫：没有颜色易挥发的晶体；具有酸性氧化物的通性，遇水剧烈反应生成硫酸并放出大量的热。（3 ）比较 SO2 与 CO2、SO 3SO2 CO2 SO3主要物性无色、有刺激性气体、易液化、易溶于水(1:40)无色、无气味气体，能溶于水(1:1)无色固体，熔点（16.8）与水反应 SO2 + H2O H2SO3 中强酸 CO2+H2O H2CO3 SO3+H2O=H2SO4与石灰水反应CaSO3 白Ca(HSO3)2 清液 CaCO3 白Ca(HCO3)2 清液SO3+Ca(OH)2=Ca
18、SO4(微溶)紫色石蕊 变红 变红 变红品红 褪色 不褪色 不褪色鉴定存在能使品红褪色又能使清石灰变浑浊不能使品红褪色但能使清石灰水变浑浊氧化性 SO2 + 2H2S = 2S+ 2H2OCO2 + 2Mg = 2MgO + CCO2 + C = 2CO环境破坏的原因与 Na2O2作用Na2O2+SO2=Na2SO42Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2【规律总结】 SO2 和 CO2 都能使澄清的石灰水变浑浊，若通入的气体过量，则沉淀都可消失。所以不能用澄清的石灰水鉴别 SO2 和 CO2。通常可用以下方法：用品红溶液，使品红溶液褪色的是 SO2，不能使品红溶液褪色的是 CO2。用氢硫
19、酸，出现浑浊的是 SO2，无明显现象的是 CO2。2H 2S + SO2 2H2O + 3S用高锰酸钾溶液，紫色褪去的是 SO2，无明显现象的是 CO2。2KMnO4 + 5SO2 + 2H2O K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4用溴水，使橙色褪去的是 SO2，无明显现象的是 CO2。 Br2 + 2H2O + SO2 2HBr + H2SO4用硝酸酸化的硝酸钡溶液，产生白色沉淀的是 SO2，无明显现象的是 CO2。2H2O + 2HNO3 + 3SO2 3H2SO4 + 2NO Ba(NO3)2 + H2SO4 BaSO4+ 2HNO3用 FeCl3 溶液，使棕黄色颜色变浅的是
20、SO2，无明显现象的是 CO2。2FeCl3 + SO2 + 2H2O FeCl2 + FeSO4 + 4HCl4、硫酸：浓 H2SO4 性质关系网 ：溶液中 SO42的检验原 理 ： 利 用 Ba2+SO42 BaSO4 （ 白 色 ） ， BaSO4 盐 酸 、 硝 酸 的 特 性 。试剂： 。干扰检验的离子：Ag +能与 SO42离子反应生成难溶于水的白色沉淀 Ag 2SO4；Ag +还能与 Cl反应生成难溶于水的白色沉淀 AgCl；SO 32、CO 32、SiO 32、PO 43等能与 Ba2+反应生成难溶于水的白色沉淀。但这些白色沉淀溶于强酸中。检验步骤：在待测溶液中加入 ，排除 等
21、离子的干扰。注意一般不用稀 HNO3，因为稀 HNO3 能将 氧化成 而被漏检。在排除干扰后的溶液中加入 ，产生的白色沉淀一定是 BaSO4，则此溶液中一定含有 SO42。硫酸的用途：制过磷酸钙、硫酸铵、硫酸铜、硫酸亚铁、医药、炸药，用于铅蓄电池，作干燥剂、制挥发性酸、作脱水剂和催化剂等。四、氮及其化合物1、相互转化关系2、氮的氧化物氮元素有1、2 、3、5 等五种正价态，五种正价对应六种氧化物：N2O、NO、N 2O3、NO 2、N 2O4、N 2O5。其中 N2O3 和 N2O5 分别是 HNO2 和 HNO3 的酸酐。气态的氮氧化物几乎都是剧毒性物质，在太阳辐射下还会与碳氢化物反应形成光
22、化学烟雾。NO 是一种 还原性较强的气体，易被 O2 氧化生成 ，NO 2 是一种 色的易溶于水且与水反应的气体，氧化性强，能氧化 SO2，能使湿润的 KI淀粉试纸变 。NO 和 NO2 性质比较NO：一种无色气体，难溶于水，不成盐氧化物。常温下，极易被氧化为NO2：2NO+O 2=2NO2NO2：一种有刺激性气味的红棕色气体,溶于水后与水反应：3NO 2+H2O=2HNO3+NO光化学烟雾：氮氧化物（NOx）和碳氢化合物（HC）在大气环境中受到强烈的太阳紫外线照射后，发生复杂的化学反应，主要生成光化学氧化剂（主在是 O3）及其他多种复杂的化合物，这是一种新的二次污染物，统称为光化学烟雾。光化
23、学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节。氮氧化物溶于水计算方法涉及相关化学反应方程式分别为：3NO 2 + H2O = 2HNO3 + NO 、 4NO + 3O2+ 2H2O = 4HNO3、4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 、 NO2 + NO +O2 + H2O = 2HNO3。NO 与 NO2 混合气体溶于水：反应最后得到的气体是 NO，其体积=V（NO ）+1/3V（NO 2）NO 与 O2 的混合气体溶于水：若 V（NO） V（O 2）=43 ，则容器内无气体剩余，水可充满容器。若 V（NO） V（O 2）43 ，则容器内剩余气体为过量的 NO。若 V（NO） V（O
24、 2）41，则 NO2 过量，容器内剩余气体为的 NO，体积为过量的NO2 的 1/3。若 V（NO 2）V（O 2）41，则 O2 过量，容器内剩余气体为过量的 O2。NO2、NO 与 O2 三种气体溶于水：若 V（NO 2）V（NO） V（O 2）=11 1，则容器内无气体剩余，水可充满容器。若按 111 反应后，仍有某两种或一种气体多余可按前面思路进行判断。3、氨的性质氨的物理性质：氨气为 色、有 气味的气体，比空气轻，易液化， 溶于水，氨水的密度小于水的密度，氨水的浓度 ，密度 。 氨的化学性质：（1）与水反应，溶液呈碱性：NH 3 + H2O NH3H2O NH4+ + OH氨水中所
25、含有微粒： ，氨水中溶质通常看作为 NH3，而不是NH3H2O。（2 ）与酸反应：NH 3+HNO3 NH4NO3 HCl+NH3 NH4Cl H2SO4+2NH3(NH4)2SO4氨气与氯化氢相遇便产生 ，可用于 NH3 与 HCl 的相互检验。（3 ）还原性：NH 3 分子中氮元素呈3 价，具有还原性，能在一定条件下与O2、 Cl2、CuO 等反应，被它们氧化： 2NH33Cl 2 ； 2NH3 3CuO 。氨气的实验室制法（1 ）原理：固态铵盐与碱加热反应： 。（2 ）发生装置：固+固加热制气型，与制备 气体相似。（3 ）收集： 。（4 ）干燥：在干燥管中盛放 作干燥剂。不能用浓硫酸、 P2O5、无水氯化钙作干燥剂，因 CaCl2 吸收氨气生成 CaCl28NH3。（5 ）验满： a用湿润的红色石蕊试纸放在瓶口，若变蓝，则满；b蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口，若产生白烟，则满。注：氨、液氨、氨水、铵之间的区别氨：无色有刺激性气味的气体，比空气轻，极易溶于水，易液化。液氨是氨气液化的产物，仍然是氨分子，属纯净物。氨水是氨气的水溶液，是混合物：NH 3+H2O NH3H2O NH4+OH-。氨水中微粒
