非金属及其化合物-知识点总结
化学方程式:非金属
一、碳 1. 碳单质
点燃点燃
● 碳燃烧:C+O2 (充足) ____CO 2、2C+O2 (不足) ____2CO
____高温
● 高温下与硫的反应:C+2SCS
2
____高温
高温下与氢气的反应:C+2H2CH 4
____高温
高温下与硅的反应:Si+CSiC
____高温● 高温下与金属氧化物反应:CaO+3CCaC 2+CO↑
____高温____高温
CuO+CCu+CO↑、2CuO+C2Cu+CO↑
2
____高温● 高温下与水蒸气的反应:C+H2O (g)CO+H2 ● 与氧化性酸的反应:
____△
C+2H2SO 4 (浓) CO 2↑+2SO2↑+2H 2O
____△
C+4HNO (浓) 2H O+4NO↑+CO↑
3
2
2
2
2. 一氧化碳和二氧化碳
____点燃● CO 具有可燃性:2CO+O22CO 2
____△
● CO 具有还原性:CO+CuOCu+CO2
____高温
● CO 体现氧化性的反应:C+CO2CO
2
2
● CO 2与水反应:CO 2+H2O H 2CO 3
● CO 2与澄清的石灰水反应:CO 2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
CO 2+CaCO3+H2O=Ca(HCO3) 2
3. 碳酸盐、碳酸氢盐:见Na 2CO 3和NaHCO 3。
二、硅 1. 硅单质
● 硅的化学性质——硅的化学性质很不活泼。常温下只与F 2、氢氟酸和强碱反应;在加热时可与一些非金属和其他物质反应。 ⏹ 硅与氟气反应:Si+2F2=SiF4
硅与氢氟酸反应:Si+4HF=SiF4↑+2H2↑ 硅与强碱反应:Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑
____△
⏹ 硅与氧气反应:Si+OSiO
2
2
____△
硅与氯气反应:Si+2Cl2SiCl 4
高温
硅与碳反应:Si+C____SiC
● 硅的工业制法
____高温
制取粗硅:SiO +2CSi+2CO↑
2
△高温
粗硅提纯:Si+2Cl2____SiCl 4、SiCl 4+2H2____Si+4HCl 2. 二氧化硅
● 用氢氟酸雕刻玻璃:SiO 2+4HF=SiF4↑+2H 2O (氢氟酸不能放在玻璃试剂瓶中)
● SiO 2与强碱反应:SiO 2+2OH-=SiO32-+H2O (由于Na 2SiO 3具有良好的黏性,所以不能用玻璃瓶塞装碱液。但未进行磨砂处理的玻璃在常温下是不会被强碱腐蚀的)
高温高温
● 工业制玻璃:SiO 2+Na2CO 3____Na 2SiO 3+CO2↑、SiO 2+CaCO3____CaSiO 3+CO2↑
____高温
● SiO 2与过量C 反应:SiO 2+3C (过量) SiC+2CO
高温
● SiO 2与CaO 反应:SiO 2+CaO____CaSiO 3
____高温
SiO 与Na O 反应:SiO +NaO Na SiO
2
2
2
2
2
3
3. 硅酸和硅酸盐
● 虽然二氧化硅是硅酸的酸酐,但二氧化硅不能与水反应。 ● 硅酸与强碱反应:H 2SiO 3+2OH-=SiO32-+2H2O 硅酸酸性极弱,比碳酸还弱,只能与强碱反应。
____△
● 硅酸受热分解:H SiO SiO +HO
2
3
2
2
● 制取硅酸(原理:强酸制弱酸):
⏹ Na 2SiO 3+2HCl=2NaCl+H2SiO 3↓
⏹ Na 2SiO 3+CO2+H2O=Na2CO 3+H2SiO 3↓
⏹ 酸性强弱比较:硝酸、硫酸、盐酸>亚硫酸>碳酸>硅酸、次氯酸 ● 硅酸盐易与酸发生反应:
SiO 32-+CO2 (少量)+H2O=H2SiO 3↓+CO32- SiO 32-+2CO2 (过量)+2H2O=H2SiO 3↓+2HCO3- SiO 32-+2H+=H2SiO 3↓
● 原硅酸干燥:H 4SiO 4=H2SiO 3+H2O
硅酸凝胶经干燥脱水形成硅酸干胶,称为“硅胶”,可做干燥剂,也可以用作催化剂的载体。 三大传统无机非金属材料
三、氯(卤族元素) 1. 氯气的制备
____△
● 实验室制备Cl 2:MnO 2+4HCl (浓) MnCl 2+2Cl2↑+2H 2O
____△
没有浓盐酸时,可采用:MnO 2+2NaCl+3H2SO 4 (浓) MnSO 4+Cl2↑+2NaHSO4+2H2O
____电解
● 工业制备Cl (电解饱和食盐水):2NaCl+2HO 阴极阳极)
2
2
____电解
2NaCl 熔融2Na (阴极)+Cl2↑ (阳极) (该反应主要用来制金属钠) 2. 氯气的化学性质
● Cl 2与金属单质反应:
____点燃
2Na+Cl2NaCl (黄色火焰、大量白烟)
2
点燃
Cu+Cl2____CuCl 2(大量棕黄色的烟)
____点燃
2Fe+3Cl2FeCl (大量棕褐色的烟)
2
3
一般情况下,氯气与可变价金属反应,金属被氧化成较高的价态。
____点燃
● Cl 2与H 2反应:H 2+Cl22HCl (苍白色火焰、白雾,工业制盐酸的反应)
光照
H 2+Cl2____2HCl (爆炸) ● Cl 2与P 反应:
____点燃
2P+3Cl (不足) 2PCl
2
3
点燃
2P+5Cl2 (充足) ____2PCl 5(白色烟PCl 5雾PCl 3)
____光照
● Cl 2与水反应:Cl 2+H2
O H ++Cl-+HClO(生成的次氯酸不稳定:2HClO 2H ++2Cl-+O2↑) ● Cl 2与碱液反应:
Cl 2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
____△
3Cl 2+6OH-5Cl -+ClO3-+3H2O
● Cl 2与盐溶液的反应: S 2-+Cl2=S↓+2Cl-
H 2O+SO32-+Cl2=SO42-+2Cl-+2H+ Cl 2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+
3Cl 2+2Fe2++4Br-=Fe3++6Cl-+2Br2(足量氯气通入FeBr 2溶液中) ● 工业制漂白液(实验室用此反应吸收多余的Cl 2):Cl 22O ● 工业制漂粉精(Cl 2通入消石灰中):
① 制法:2Cl 2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O
② 有效成分:Ca(ClO)2 成分:CaCl 2 和 Ca(ClO)2
③ 漂白原理:Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3↓ + 2HClO (在溶液中) Ca(ClO)2 + 2HCl = CaCl2 + 2HClO ④久置失效发生的反应:
Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3 + 2HClO
2HClO 2HCl + O2↑
● 漂白液、漂白粉、漂粉精起作用: Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+● 漂白液、漂白粉、漂粉精长时间露置在空气中,失效:
第一步:Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO 、2NaClO+CO2+H2O=Na2CO 3+2HClO
____光照
第二步:2HClO HCl+O↑
2
光照
● HClO 见光易分解:2HClO 2H ++2Cl-+O2↑ ● 次氯酸的酸性不能使指示剂变色。
4. 氯离子的检验:加入硝酸酸化的AgNO 3溶液,如果产生不溶于稀硝酸的沉淀,说明有Cl -存在(Ag ++Cl-=AgCl↓)。
注意:当溶液中含有SO 32-、SO 42-时,要先加入Ba(NO3) 2溶液除去它们,因为大量Ag 2SO 4也是不溶于稀硝酸的白色沉淀。 5. 卤素
● 卤素单质与H 2反应:
H 2+F2=2HF(F 2在冷暗处即可剧烈化合爆炸)
____点燃
H +Cl2HCl (强光照射或混合点燃时爆炸)
2
2
△
H 2+Br2____2HBr (Br 2缓慢与H 2化合)
H 2+I22HI (I 2持续加热,缓慢化合,同时又分解) 氧化性:F 2>Cl 2>Br 2>I 2 ● 卤素单质与H 2O 反应:
⏹ 2F 2+2H2O=4H++4F-+O2(反应剧烈)
⏹ X 2+H2O=2H++X-+XO-(X=Cl、Br 、I ,Br 2和I 2与水反应缓慢) ● 卤素单质与碱溶液反应(X=Cl、Br 、I ,反应能力逐渐减弱):
---X 2+2OH=X+XO+H2O
____△
3X +6OH-5X -+XO-+3HO
2
3
2
● 卤素单质间的置换反应:
⏹ Cl 2+2Br-=2Cl-+Br2
⏹ Cl 2+2I-=2Cl-+I2(可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验Cl 2) ⏹ Br 2+2I-=2Br-+I2
⏹ 还原性:I ->Fe 2+>Br ->Cl - ● 卤素互化物(实例:IBr 、IBr 3、BrF 5、IF 7)与水反应(不是氧化还原反应):IBr+H2O=HBr+HIO ● 卤素互化物在很多反应中都是强氧化剂,如IBr+2H2O+SO2=HBr+HI+H2SO 4 ● 拟卤素(实例:氰(CN)2、硫氰(SCN)2、氧氰(OCN)2) 与金属反应的实例:2Fe+3(SCN)2=2Fe(SCN)3
与碱反应的实例:(CN)2+2OH-=CN-+CNO-+H2O (歧化反应) Br 2 、I 2在不同溶剂中的颜色
四、硫 1. 硫单质
____点燃
● 硫燃烧:S+O2SO 2
● 硫与氢气反应:S+H2H 2S ● 硫与金属反应:
△
⏹ 2Na+S____Na 2S (研磨后爆炸)
____△____△____△____△
⏹ Mg+SMgS 、2Al+3SAl 2S 3、Fe+SFeS 、2Cu+SCu 2S ⏹ Hg+S=HgS(水银泄漏时要撒硫粉。水银和硫粉在常温下即可反应) ⏹ 一般情况下,硫与可变价金属反应,金属被氧化成较低的价态。
△
● 硫与NaOH 溶液反应:3S+6NaOH____2Na 2S+Na2SO 3+3H2O (用碱液洗掉粘在试管上的S )
____点燃
● 黑火药爆炸:S+2KNO+3CK S+3CO↑+N↑(氧化剂是S 和KNO ,还原剂是C )
3
2
2
2
3
224
原 因: H 2S + H2SO 4(浓) = S↓ + SO2 + 2H2O
2HBr + H2SO 4(浓) = Br2 + SO2 + 2H2O 2HI + H2SO 4(浓) = I2 + SO2 + 2H2O 应该用: H 2SO 4 ( 1:1体积比 ) 或浓H 3PO 4(它们氧化性弱,不会氧化H 2S 、 HBr 、HI )
6.浓H 2SO 4与蔗糖混合后的现象及原理
①现象:白色蔗糖 → 黑色→ 体积膨胀、并放出有刺激性气味的气体、酸雾
②原理: C 12H 22O 1112C + 11H2O
H 2SO 4 + nH2O = H2SO 4·nH 2O ( 放热 )
C + 2H2SO 4(浓) CO 2↑+ 2SO2↑+ 2H2O (膨胀)
SO 2 + H2O = H2SO 3 (刺激性气味的气体、酸雾) 工业制取硫酸:
高温____
2Fe 2O 3+8SO2 ① 4FeS 2+11O2
② 2SO 2+O2
2SO 3
③ SO 3+H2O=H2SO 4
尾气吸收:SO 2+2NH3+H2O=(NH4) 2SO 3、(NH4) 2SO 3+H2SO 4=(NH4) 2SO 4+SO2↑+H2O 污水净化(用石灰乳中和):Ca(OH)2+H2SO 4=CaSO4↓+2H2O
7.漂白
化学漂白: ① 永久漂白:Na 2O 2 HClO O 3 → 强氧化剂、发生氧化还原反应 、不可逆
② 暂时漂白:SO 2 → 化合成不稳定无色物质、非氧化还原反应 、可逆
物理吸附: 活性炭 8.C
反应产物的鉴别:
注意:H 2O
一定要先鉴别,因为从其他水溶液中出来的气体会带出H 2O
9.用 Na 2SO 3 +2HCl = 2NaCl + SO2↑+ H2O 原理制取的 SO 2中含有HCl 和 H 2O ,如何除去: `10. 硫酸盐
____△
● 生石膏变熟石膏:2(CaSO4·2H 2O) 2CaSO 4·H 2O+3H2O
△
● 硫酸铜晶体受热分解(蓝变白):CuSO 4·5H 2O ____CuSO 4+5H2O 用无水硫酸铜检验水蒸气(白变蓝):CuSO 4+5H2O=CuSO4·5H 2O
2-2-2-● 检验SO 4:先加入稀盐酸(除去CO 3、SO 3等离子的干扰),然后加入BaCl 2溶液,如果产生白色沉淀,说明有SO 42-:Ba 2++SO42-=BaSO4↓
五、氮、氨、铵盐 1. 氮气
____高温____放电
● N 和O 反应:N +O2NO 或N +O2NO
2
2
2
2
2
2
点燃
● N 2与Mg 反应:N 2+3Mg____Mg 3N 2
● N 2与H 2反应:N 2+3H2
2. 氮的氧化物
● NO 与O 2反应:2NO+O2=2NO2 ● 氮的氧化物溶于水:
⏹ 3NO 2+H2O=2HNO3+NO ⏹ 4NO 2+O2+2H2O=4HNO3
2NH 3
● ● ● ● ●
⏹ 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 氮的氧化物与氨气反应: ⏹ 6NO+4NH3=5N2+6H2O ⏹ 6NO 2+8NH3=7N2+12H2O
实验室制备NO 2:Cu+4HNO3 (浓)=Cu(NO3) 2+2NO2↑+2H 2O 实验室制备NO :3Cu+8HNO3 (稀)=3Cu(NO3) 2+2NO↑+4H2O NO 、NO 2的净化回收:
⏹ NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O ⏹ 2NO 2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O 酸雨的形成:
⏹ SO 2+H2O=H2SO 3、2H 2SO 3+O2=2H2SO 4 ⏹ 3NO 2+H2O=2HNO3+NO
3.硝酸
4.氨
5.实验室制取干燥NH 3的方法:
制取原理: 2NH 4Cl +Ca(OH )2 2NH 3↑+ CaCl2 + 2H2O 气体成分: NH 3( H 2O ) 除水用试剂:碱石灰
(不用浓H 2SO 4 、 CaCl 2原因是:2NH 3 + H2SO 4 = (NH4) 2SO 4 ;
8NH 3 ) CaCl 2 + 8NH3 = CaCl 2·
6.受热易分解 NH 3·H 2O △NH 3↑+ H2O NH 4HCO 3 △NH 3↑+ CO2↑+ H2O
7.氨水中的微粒
分子:H 2O NH 3·H 2O NH 3 离子:NH 4+ H + OH -
工业制硝酸: ① N 2+3H2
△
2NH 3
催化剂______
4NO+6H2O ② 4NH 3+5O2
③ 2NO+O2=2NO2
④ 3NO 2+H2O=2HNO3+NO
七、计算
1. 氮的氧化物溶于水的计算
① NO 、NO 2的混合气体溶于水,剩余气体为NO ,剩余气体的体积V =V 原(NO)+V 生成(NO)。 ② NO 2和O 2的混合气体溶于水: V (NO) 4
=:恰好完全反应,无气体剩余。V (O2) 1V (NO) 4
<:剩余气体为O 2。 V (O2) 1
V (NO) 41
>:剩余气体为NO ,且体积为过量NO 2V (O2) 13③ NO 和O 2的混合气体溶于水: V (NO)4
=V (O2) 3V (NO)4
<:剩余气体为O 2。 V (O2) 3V (NO)4
:剩余气体为NO 。V (O2) 3
④ NO 和O 2的混合气体溶于水,根据混合气体中N 、O 原子个数进行判断: n (N)2
<O 2。n (O)5n (N)2
=:恰好完全反应。 n (O)5n (N)2
:剩余气体为NO 。n (O)5
2. 电子守恒法:当NO 2或NO 转化为HNO 3时要失去电子,若上述两种气体与O 2混合,
O 2得电子,且根据得失电子数必然相等(化合价变化数相等)。
3. “喷泉实验”实验完毕后,无论进入多少液体,溶液中溶质的物质的量浓度都是
1
HCl+H2O 、NH 3+H2O 、NO 2+H2O mol/L(0.045mol/L)
22.4
V (NO2) 44
NO 2+O2+H2O mol/L(0.036mol/L)
V (O2) 122.4×5V (NO)44
NO+O2+H2O mol/L(0.026mol/L)
V (O2) 322.4×7
4. 一般的溶液浓度越大,密度越大。而氨水正好相反,即浓度越大,密度越小。
⎧⎨⎩⎧⎨⎩⎧⎨⎩
5. 硝酸与金属反应的计算:
(1) 铁与稀HNO 3的反应规律
① Fe+4HNO3=Fe(NO3) 3+NO↑+2H 2O ② 3Fe+8HNO3=3Fe(NO3) 2+2NO↑+4H 2O
n (Fe)1
n (HNO3) 4n (Fe)3 :按反应②进行; n (HNO3) 81n (Fe)3 4n (HNO3) 8
上述反应可以认为先发生反应①,若Fe 有剩余则发生2Fe(NO3) 3+Fe=3Fe(NO3) 2(③);合并①、③即可得反应②。所以,无论是反应①还是反应②,被还原的HNO 3皆占参与
1
反应的HNO 3的。
4
(2) 常用方法
① 电子守恒:硝酸与金属反应属于氧化还原反应,N 原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。 ② 原子守恒:硝酸与金属反应时,一部分以NO 3-的形式存在,一部分转化为还原产物,这两部分中N 的物质的量与反应消耗的HNO 3中的N 的物质的量相等。
即:n (总的HNO 3)=n (起酸性作用的NO 3-)+n (起氧化剂作用的N 原子)+n (剩余HNO 3) ③ 利用离子方程式计算:硝酸与H 2SO 4混合液跟金属的反应,当金属足量时,不能用HNO 3与金属反应的化学方程式计算,应该用离子方程式计算,因为生成的硝酸盐的NO 3-借助H +仍能继续与金属反应。计算时要将量不足的物质代入到方程式中。
八、推断
1. 特殊物质的化学性质:
① 遇水显碱性的气体:NH 3
② 可溶于氢氟酸的酸性氧化物:SiO 2
③ 和强碱溶液反应生成H 2的单质:Al 、Si
④ 既可溶于强酸溶液,又可溶于强碱溶液的水化物:Al(OH)3等 2. 特殊物质的物理性质:
① 有色气体:F 2(淡黄绿色)、Cl 2(黄绿色)、NO 2(红棕色)、溴蒸气(红棕色) ② 无色但在空气中显红棕色的气体:NO
③ 有刺激性气味的气体:NH 3、NO 2、SO 2、Cl 2等 ④ 有臭鸡蛋气味的气体:H 2S
⑤ 在水中溶解度最大的气体:NH 3(1:700) ⑥ 银白色、有金属光泽的液体:Hg 、Na-K 合金 ⑦ 深红棕色的液态纯净物:Br 2 ⑧ I 2易升华。
3. 有色溶液:Fe 2+(淡绿色)、氯水(淡绿色)、(蓝色)Cu 2+、(棕黄色)Fe 3+、(紫色)
-MnO 4
溴水是橙色,溴在有机溶剂中是橙红色;碘水是褐色,碘在有机溶剂中是紫红色。
MnO 2催化剂____________
4. 需要催化剂的反应:2KClO 32KCl+3O2↑、4NH 3+5O24NO+6H2O
⎧⎨⎩
△△
N 2+3H22NH 3、2SO 2+O22SO 3
5. 置换反应的实例:
(1) 按元素的性质划分
⎧
溶液中:Fe+2HCl=FeCl+H↑、2Na+2HO=2NaOH+H↑⎪⎧⎪有机物中:2Na+2CHCH OH=2CHCH ONa+H↑
⎪金属置换出非金属⎨加热或点燃:2Mg+CO____2MgO+C、
⎪⎨⎩3Fe+4HO (g )____Fe O +4H
⎪非金属置换出金属{H +CuO____Cu+HO 、3C+2FeO ____4Fe+3CO↑
卤素间的置换反应:Cl +2NaBr=2NaCl+Br⎧⎪⎪非金属置换出非金属⎨溶液中:2F +2HO=4HF+O
________⎪⎩CO+H、2C+SiOSi+2CO↑⎩高温或加热:C+HO
2
2
2
2
3
2
3
2
2
⎧溶液中:Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu
金属置换出金属⎨____高温____高温
Al 2O 3+2Fe、Na+KClNaCl+K↑⎩加热:2Al+Fe2O 3
点燃
4
2
高温
2
232
△△
2232
22
222
高温高温
222
(2) 按元素在周期表中的位置划分,同族元素单质间的置换与不同族元素单质间的置
换。
a. 同主族元素单质间的置换
____高温____高温
Na+KClNaCl+K↑、2Na+2HO=2NaOH+H↑、2H S+O=2S+2HO 、2C+SiO
2
2
2
2
2
2
Si+2CO↑、Cl 2+2HI=2HCl+I2…… b. 不同主族元素单质间的置换
____点燃
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑、2Mg+CO22MgO+C、2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑、 2F 2+2H2O=4HF+O2、H 2S+Cl2=S+2HCl、3Cl 2+8NH3=6NH4Cl+N2„„ 6. CO 、N 2的相对分子质量都是28;
CO 2、N 2O 的相对分子质量都是44;
Al(OH)3、Na 2O 2、Na 2S 的相对分子质量都是78。