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文档简介
1、第四章非金属及其化合物元素氯氮硅硫自然存在化合态游离、化合态化合态游离、化合态单质氯气氮气晶体硅硫黄绿色气体,强烈刺黄色固体粉末物激性气味灰黑色固体无色无味气体不溶于水理25,1 体积水约可溶有金属光泽微溶于酒精通常情况下, 1 体积水性解 2 体积 Cl 2;中溶解 0.02 体积氮气硬度大易溶于二硫化质氯气在饱和食盐水中不溶于水碳溶解度小氯 Cl氯原子的结构示意图:氯气制法:加热MnCl 2 +4HCl ( 浓 )MnCl 2 +2H 2O+Cl 22KMnO 4+16HCl ( 浓 )=2KCl+2MnCl 2+5Cl 2 +8H2O氯气的氧化性与绝大多数金属反应,生成高价金属氯化物2N
2、a+Cl 2点燃 2NaCl (剧烈燃烧,火焰为黄色,产生大量白烟)点燃Cu+Cl 2CuCl 2(剧烈燃烧,生成棕色烟,加少量水得绿色溶液,稀释得蓝色溶液)点燃2Fe+3Cl 22FeCl3(剧烈燃烧,生成棕色烟,加水得棕黄色溶液)与非金属反应,得非金属氯化物。点燃2HCl (苍白色火焰, 产生白雾) H2+Cl 2光照(发生爆炸, 产生白雾)H 2+Cl 22HCl与还原性化合物发生氧化还原反应SO2 +Cl 2+2H 2O= H 2 SO4+2HClCl 2+Na 2SO3+H2O=2HCl+Na 2SO4(可用 Na 2SO3 除去溶液中的余氯)2+3+2I +Cl 2=2I 2+2C
3、l(检验 Cl 2,用 KI 淀粉试纸,变蓝)氯气与水反应,生成盐酸和次氯酸。Cl 2 +H2OHCl+HClOI 氯水的形成: Cl 2 通入水中,得到氯水。一部分Cl2 溶于水,一部分Cl2 与水反应。II 氯水的成分: H 2O、 Cl 2、 HClO 、H +、Cl 、ClO 、 OH 。III 新制氯水、久置氯水和液氯的比较新制氯水久置氯水液氯物质类别混合物混合物纯净物粒子种类H 2O、 Cl 2、 HClO 、H +、Cl 、H 2O、H+、Cl 、OH Cl 2、OH-ClO保存方法棕色瓶、阴凉处低温密闭与碱反应,生成氯化物、次氯酸盐和水。Cl 2+2NaOH=NaCl+NaCl
4、O+H2O(漂白液的有效成分是2Cl 2+2Ca(OH) 2=CaCl 2+Ca(ClO) 2+2H 2O(制漂白粉)NaClO )【延伸】漂白液、漂白粉的制备、使用和保存: 制备原理: 2Cl 2+2Ca(OH) 2=CaCl 2+Ca(ClO) 2+2H 2O,Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H 2O 次氯酸盐比次氯酸稳定主要成分: CaCl2、 Ca(ClO) 2 ;有效成分: Ca(ClO) 2。若 Cl 2 和 Ca(OH) 2 反应充分,并使 Ca(ClO) 2 成为主要成分,则得到漂粉精。使用原理:漂白粉、 漂粉精本身并无漂白性,使用时要将比较稳定的Ca(ClO) 2
5、转化为不稳定但具有强氧化性、漂白性的HClO ,因此使用漂粉精必须提供酸性环境。如:NaClO+ HCl=HClO+ NaCl 或 2NaClO+CO 2+H 2O=Na 2CO3+2HClOCa(ClO) 2+2HCl=CaCl 2+2HClO 或 Ca(ClO) 2+CO 2+H2O=CaCO 3 +2HClO保存方法:密封存放于避光干燥处。次氯酸( HClO ) HClO 是一元弱酸,酸性比 H2CO3 还弱,弱电解质。 HClO 不稳定: 2HClO 光照 2HCl+O 2。 HClO 有强氧化性。因而有杀菌、漂白性:能使染料和有机色质等褪色,Cl 2 能用作自来水的消毒剂 HClO
6、与碱发生中和反应(因为: HClO 有强氧化性) :HClO+NaOH=NaClO+ H 2O【比较】过氧化钠、次氯酸、二氧化硫和活性炭的漂白作用过氧化钠次氯酸二氧化硫活性炭Na2O2 将有色物质HClO 将有色物质SO2 与某些有色活性炭吸附漂白原理物质化合生成不氧化成无色物质氧化成无色物质有色物质稳定的无色物质变化类型化学变化化学变化化学变化物理变化可逆性不可逆不可逆可逆可逆硫 S二氧化硫 (SO2)物理性质:无色气体,有刺激性气味,密度比空气大,易液化(沸点为: -10 ),易溶于水 (常温常压下,1 体积水约能溶解40 体积的二氧化硫 ),有毒。化学性质I 具有酸性氧化物的通性SO2+
7、H 2OH 2SO3(可逆反应, H 2SO3 为中强酸,可使石蕊试液变红)SO2+CaO=CaSO 3SO2+2NaOH=Na 2SO3+H 2O(SO 2+NaOH=NaHSO 3) Na 2SO3 +H2O+SO2 =2NaHSO 3SO2+Ca(OH) 2=CaSO3 +H 2OCaSO3+H 2O+SO2 =Ca(HSO 3)2II 既具有氧化性又具有还原性,以还原性为主a显示还原性2SO2+O 22SO3(可逆反应,用于工业制H2SO4)SO2+X 2+2H 2O=2HX+H 2SO4(X=Cl 、 Br 、 I) ( 使碘水、溴水褪色)SO2+NO 2=SO3 +NOSO2+H
8、2O2=H 2SO43SO2+2HNO 3+2H 2O=3H 2 SO4+2NOSO2+2Fe3+2H 2O=SO 42 +2Fe2+4H +5SO2+2MnO 4+2H 2O=5SO 42+2Mn 2+4H + (使高锰酸钾溶液褪色)b显示氧化性SO2+2H 2S=3S+2H 2OIII 漂白性:使品红溶液褪色,加热又恢复原来颜色(可逆性 ); SO2 不能使紫色石蕊试液褪色; SO2、 Cl 2 以 1:1 混合无漂白性 (SO2+Cl 2+H 2O= H 2SO4+2HCl)三氧化硫( SO3)溶于水生成硫酸:SO2+O22SO3 SO3+ H 2O= H 2SO4(工业制硫酸)与碱性氧
9、化物或碱反应生成硫酸盐:硫酸( H 2SO4)现象或反应NaCl+H 2SO4(浓 )=NaHSO 4+HCl NaNO 3+H2 SO4(浓 )=NaHSO 4+HNO 3高沸点物质制低沸点物质使石蕊试液变红Zn+H 2SO4=ZnSO 4+H2Fe2O3+3H 2SO4=Fe2(SO4 )3+3H 2 O2NaOH+H 2SO4=Na 2SO4+2H 2OBaCl 2+H 2SO4=BaSO4 +2HClCa3(PO4)2+3H 2SO4=2H 3PO4+3CaSO4Ca3(PO4)2+2H 2SO4=2CaSO4+Ca(H 2PO4)2敞口放置的浓硫酸一段时间后质量增加C12H22O11
10、12C+11H 2OC+2H 2SO4(浓 ) CO2 +SO2 +2H 2O S+2H 2SO4(浓 )CO2 +SO2 +2H 2O 2P+5H 2SO4(浓 ) 2H3PO4+ 5SO2 +2H 2O Cu+2H 2SO4(浓 ) CuSO4+2H 2O +SO 2 Zn+2H 2SO4(浓 )=ZnSO 4+SO 2 +2H 2OH2S+H 2SO4(浓 )=S+SO2 +2H 2O 铁、铝在冷浓硫酸中“钝化”5Fe2+=5Fe3+Mn2+4H 2O+MnO 4 +8HSO3 +CaO=CaSO 4SO3 +Ca(OH) 2 = CaSO4+H 2O体现性质实际应用高沸点实验室制备 H
11、Cl 、HNO 3 等酸性检验 H2 SO4 的酸性实验室制 H2酸金属除锈、生产硫酸盐等的中和碱、生产硫酸盐等通性SO42-的检验,生产磷酸、磷肥吸水性干燥剂,但不能干燥NH 3、H2S、 HI 、 HBr脱水性使有机物炭化或作脱水剂酸性强氧铁、铝制容器可以贮运浓硫酸化性酸化剂配制酸性 KMnO 4 溶液【延伸】浓硫酸易溶于水并放出大量的热,故稀释浓硫酸时“酸入水且搅拌”。常见干燥剂:五氧化二磷、无水氯化钙、硅胶、碱石灰。氮 N氮气的稳定性由于分子结构很稳定,导致通常情况下,氮气的化学性质不活泼,很难与其它物质发生化学反应。但在一定条件下可以发生如下反应:N 2+3H 22NH 3(工业合成
12、氨)放电2NON2 +O2二氧化氮( NO2)NO 在空气中易与氧气化合生成NO2:NO+O 2=2HNO 3+NO物理性质:红棕色有刺激性气味的有毒气体,比空气重。二氧化氮与水的反应(工业制HNO 3): 3NO 2+H 2O=2HNO 3+NO4NO 2+2H 2O+O 2=4HNO 3 4NO+2H 2O+3O 2=4HNO 3氨 (NH 3)物理性质:氨气是无色有刺激性气味的气体,密度比空气小,易液化(沸点较高 ),极易溶于水 (常温常压下, 1 体积水约能溶解700 体积的氨气 ),氨水浓度越大,密度越小。实验室制法: NH 4Cl+Ca(OH) 2=CaCl 2+2H 2O+2NH
13、 3,固热装置, Ca(OH) 2,不用 NaOH 、KOH( 易潮解,腐蚀玻璃 )化学性质:a)NH 3+H 2ONH 3H 2ON H4 O H NH 3+H +=NH 4+注意: I 氨水的成分: H2O、 NH 3、NH 3H 2O、 NH 4、 OH 、 H +(极少量)。II 氨水的不稳定性:受热容易逸出NH 3。可以用于实验室制备少量氨气。3 2O( 浓)加热NH3 +H2322+NH3NH HO 或 NH H O(浓 )+CaO = Ca(OH)b)NH 3H 2O 与 AgOH 、Cu(OH)2 生成可溶的络合物氢氧化二氨和银Ag(NH 4) 2OH 、氢氧化四氨合铜 Cu(
14、NH 4) 4(OH) 2Ag +NH 3 H2O=AgOH + NH 4+AgOH+2NH 3 H 2O=Ag(NH 3) 2 + + OH +2H 2Oc)NH 3 具有还原性: 2NH 3+3Cl 2=N 2+6HCl8NH 3+3Cl 2=N 2+6NH 4 Cl6NO x+4xNH 3=(3+2x)N 2+6xH 2O 4NH 3 +5O2=4NO+6H 2O铵盐物理性质都是晶体,都易溶于水受热易分解a) 非氧化性酸根铵盐受热分解生成氨气和对应的酸NH 4ClNH 3 +HCl ,NH 4HCO 3NH3 +H2O +CO2化学性质b) 氧化性酸根铵盐受热发生氧化还原反应,不产生氨气
15、5NH 4NO3 4N 2+2 HNO 3+9H 2O与碱反应生成氨NH 4+OH=NH 3 +H2O(浓溶液中) ,NH 4+OH=NH 3H2O(稀溶液中) (检验 NH 4+ )硝酸 HNO 3无色、易挥发(沸点83)刺激性气味;物理性质密度大于水,能与水以任意比互溶(不会出现分层现象)。稀硝酸使石蕊试液变红,浓硝酸最终使石蕊试液褪色;酸能与金属反应,但无氢气放出;的通能与金属氧化物反应,生成盐和水,但FeO 等例外;性能与金属氢氧化物反应,生成盐和水,但Fe(OH) 2 等例外;能与某些盐反应,生成新酸和新盐,但FeCO3、Na 2SO3 等例外。氧化几乎所有金属(除Ag、 Pt 外)
16、:a)与活动性顺序表中排在 H 前的金属反应生成对应的盐、 NO 2 和水 Fe+4HNO 3 =Fe(NO 3) 3+2NO 2 +2HO(浓稀 HNO 3 都将 Fe 氧化到三价)b)与活动性顺序表中排在H 后的金属反应,浓硝酸生成对应的盐、NO 2和水,稀硝酸生成对应的盐、NO 和水+2H化Cu+4HNO 3(浓 )=Cu(NO 3)2+2NO 2O学3Cu+8HNO 3(稀 )=3Cu(NO 3) 2+2NO +4H2O性强(冷浓硝酸使铁、铝“钝化”)质氧浓硝酸氧化部分非金属,生成对应的最高价含氧酸、NO2 和水:化性C+4HNO 3(浓)=CO 2+4NO 2 +2H 2O加热H 2
17、SO4+6NO 2 +2H 2OS+6HNO 3 (浓 )加热H 3PO4+5NO 2 +H 2OP+5HNO 3 (浓 )氧化一些具有较强还原性的化合物:H 2SS,HI I2, HBrBr 2 ;, FeOFe 3+;SO2H24SO3+Fe(OH) 2 Fe ;S2222+3+。S, I I2,Br Br2, SO3 SO4 ,Fe Fe不稳4HNO 34NO2 +O2 +2H 2O(硝酸越浓,越容易分解)定性硅 Si硅 (Si)物理性质:晶体硅单质为灰黑色固体,有金属光泽,硬度大,不溶于水化学性质Si +2F 2=SiF 4Si+4HF= SiF 4 + H 2Si+2KOH+H 2=
18、K 2SiO 3+2H 2加热高温高温高温Si+O 2SiO 2Si+2H 2SiH 4 Si+CSiC3Si+2N 2Si 3N4制取粗硅的制取:SiO2 +2C 高温 Si+2CO (石英砂与焦炭混合)由粗硅制高纯硅:Si(粗 )+ Cl 2 加热 SiCl 4SiCl 4+2H 2 高温 Si+4HCl二氧化硅(SiO2)由原子构成,每个硅原子周围连接4 个氧原子物理性质熔、沸点高,硬度大,水晶为无色透明晶体,不溶于水酸性氧化物的通性: SiO2+CaO 高温 CaSiO 3 SiO 2+2NaOH=Na 2SiO 3+ H 2O高温化学性质 SiO 2+CaCO 3CaSiO 3+CO 2高温弱氧化性:SiO 2+2CSi+2CO 特性: SiO24+2H 2O+4HF=SiF硅酸( H 2SiO 3)硅酸是比碳酸更弱的酸,在水中的溶解度很小H 2SiO 3+2NaOH= Na 2SiO 3 +2H 2ONa2SiO3+H2O +CO 2 = Na 2CO3+ H 2SiO3 Na2SiO3 +
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