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单元复习讲座 八 非金属元素及其化合物


专题( 专题(八) 非金属元素
【学习目标】 目标】
1.了解元素核外电子排布的周期性与元素性质递变关系,掌握典型非金属在周期表中的 . 位置及其性质的关系。 2.了解常见非金属元素(Cl、Br、I、F、H、O、S、N、P、C、Si)的单质及其化合物。

【知识总结】 知识总结】
一、元素化合物的复习方法

落实存在、性质、制备、用途四要点。 (1)从位置出发,以 Cs 为例。位置:第六周期,IA 族。→结构特点:最外层只有一个电 子,原子半径大。→比 Na、K 更活泼的金属元素,具强的金属性。→应隔绝空气保存;与 水反应剧烈,可能发生爆炸;与氧气迅速反应,主要产物肯定不是 Cs2O。 (2)从结构出发:已知某元素原子有六个电子层,最外层 2 个电子→最外层电子数少, 电子层数多,应是活泼金属,金属性大于钙→与水剧烈反应;氢氧化物是可溶性强碱;碳 酸盐、硫酸盐均不溶于水。 (3)从性质出发:某单质能从水中置换出 O2。→非金属性大于氧,应为最活泼的非金属 元素 F→在周期表的右上角,第二周期ⅦA 族→可与绝大多数金属、非金属甚至某些稀有 气体直接反应;化合价只有-1 价;几乎无法用氧化剂将 F-氧化成 F2。 分析: 归纳:

2.总结规律、串联比较,使知识系统化、网络化。 归纳思维过程:位置→最外层电子数→成键情况→实际价态→化学式 即:位置→结构→性质 3.以结构为主线,以元素周期律为指导,联系类型、掌握递变。 二、非金属元素在周期表中的位置和结构 1.22 种非金属元素,有 6 种是稀有气体;除 H 外均处于周期表右上方;除第一周期外, 每周期非金属元素数目=8-周期序数。 2.除 H、He、B 外,最外层电子数≥4;且原子半径比同周期的金属元素小。

三、非金属单质的物理性质 1.常温下状态:气态 H2、N2、O2、F2、Cl2(稀有气体除外);液态 Br2;其余为固态。 2.晶体类型:原子晶体 B、C、Si;分子晶体:除 B、C、Si 外的其它(常见)非金属单质。 3.溶解性:除 F2 与水发生置换反应,Cl2、Br2 在水中发生自身氧化还原反应(部分)外, 可以说非金属单质均难溶于水。
高三备课组 非金属元素专题 1

四.非金属单质的化学性质 1.氧化性 (1)与氢气反应 总结:

结论:非金属元素的非金属性越强,其非金属单质的氧化性就越强,就越易与氢气反 应;生成的气态氢化物也就越稳定。 (2)与金属反应 2Fe+3Cl2 Cu+Cl2 绿色。 6Fe+4O2 2Cu+O2 Fe+S 2Fe3O4 剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体。 2CuO 加热变黑。 FeS 剧烈反应,生成黑色固体。 2FeCl3 剧烈反应,大量棕褐色的烟。 ..... CuCl2 剧烈燃烧,生成棕黄色的烟。加少量水,溶液变绿色;再加水,溶液变蓝 .....

2Cu+S Cu2S 铜在硫蒸气中燃烧,有红光。 结论: 非金属单质与变价金属反应, 若非金属单质的氧化性较强 (如 O2、 2、 2 等) Cl Br , 结论: 则金属被氧化成高价态化合物;若非金属单质的氧化性较弱(如 I2、S 等),则金属被氧 化成低价态化合物。

(3)非金属单质间的反应
通常,非金属单质可以与 O2 或 X2 反应,生成相应的氧化物或卤化物。O2 做氧化剂, 除 X2 外的非金属单质均可被直接氧化;X2 做氧化剂,许多非金属单质也可被氧化,较熟悉 情况为 H2、P 等。 原则:非金属性强的氧化非金属性弱的。

(4)非金属间的置换
即:元素同周期,右边的置换左边的;元素同主族;上面的置换下面的。 写化学方程式: ①Cl2+Br-(I )或 Br2+I ;O2+H2S;C+SiO2。 ②F2+H2O;Cl2+H2S;CH4+O2(不完全燃烧)。 ③O2+HI;Br2+H2S;I2+H2S。 非金属) 五.(非金属)气态氢化物 1.物理性质:一般都是无色气体;除 CH4、SiH4 外,均为极性分子,都有刺激性气味; HX、NH3 易溶于水,H2S 可溶,其余一般不溶。 2.水溶液酸碱性:ⅥA、ⅦA 族元素的气态氢化物的水溶液一般为挥发性酸(HCl、 HBr、HI 为强酸,其余为弱酸);NH3 水溶液碱性,其余不溶,可视为中性。 3.水溶液酸性还原性:非金属元素的非金属性越强,其气态氢化物的还原性越弱; 非金属元素的非金属性越弱,其气态氢化物的还原性越强。 六.非金属元素的含氧酸
高三备课组 非金属元素专题 2

(1)常见的含氧酸

(2)酸性强弱递变规律 同主族由上至下酸性逐渐减弱;同周期由左到右酸性逐渐增强;同种元素中,高价态 酸的酸性一般大于低价态酸的酸性。 (3)氧化性酸与还原性酸 常见的强氧化性酸有:HNO3、浓 H2SO4、HClO 等。 常见的还原性酸有:H2SO3、H3PO3 等。 HNO2 既有氧化性,又有还原性,但以氧化性为主。 (4)某些酸的特殊性质 特殊性质 浓 H2SO4:吸水性→做干燥剂;脱水性→使晶体脱结晶水,使有机物碳化。 HClO:漂白作用。漂白原理与 Na2O2 同,是利用强氧化性破坏有色物质。 H2SO3:漂白作用。与某些有色物质结合生成不稳定的无色物质,加热后恢复原色。 HF:与 SiO2 反应。SiO2+4HF→SiF4↑+2H2O + 注意: 注意:酸的氧化性与氧化性酸是两个不同的概念。酸的氧化性就是指酸中 H 结合电子的性 质,凡酸皆有此性质。而氧化性酸是指含氧酸的中心元素结合电子的性质。 非金属元素的化学性质(注意反应条件、现象、生成物的聚集状态) 七.非金属元素的化学性质(注意反应条件、现象、生成物的聚集状态)

高三备课组

非金属元素专题

3

八.常见非全属单质的制取方法 1.电解法 ①电解水溶液:如 2NaCl+2H2O

电解

2NaOH+Cl2↑+H2↑

②电解熔融物:如 2KHF2

电解

F2↑+H2↑+2KF

2.分解法:如 2KClO3

MnO 2

2KCl+3O2↑

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非金属元素专题

4

CH4

高温

C+2H2 2H2O2

MnO 2

2H2O+O2↑ 2H2O+2S

3.置换法:如 Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2 2H2S+O2(不足) 4.氧化法:如 MnO2+4HCl



MnCl2+Cl2↑+2H2O

4NaBr+3H2SO4+MnO2=2Na2SO4+MnSO4+2Br2+3H2O 2H2S+SO2=3S+2H2O 5.还原法:C+H2O

高温

CO+H2,Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑

2C+ SiO2

高温

Si+2CO↑

【典型例题】 例 1.BGO 是我国研制的一种闪烁晶体材料,曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实 验,它是锗酸铋的简称,若知:①在 BGO 中,锗处于其最高价态。②在 BGO 中,铋的价态 与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同,在此氯化物中铋具有最外层 8 个电子稳 定结构。③BGO 可看成是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物,且在 BGO 晶体 的化学式中,这两种氧化物所含氧的总质量相同。请填空: (1)锗和铋的元素符号分别是____、____。 (2)BGO 晶体的化学式是____。 (3)BGO 晶体所含铋氧化物的化学式是____。 例 2.由短周期元素形成的四种常见的非金属单质 A、B、C、D。在室温下,它们之中有三 种气体,一种固体。在这些单质中,B 的式量最小,C 次之。这些单质和甲、乙、丙、X、 Y 五种化合物之间存在如下关系:

(1)写出化合物乙的化学式______。 (2)上述图示的化学反应共有。种基本反应类型,其中化合反应有______个。 (3)上述四种单质中存在同素异形体的元素是(写元素符号)______。 例 3. 有 A、B、C、D 四种单质。在一定条件下,B 可以和 A、C、D 化合生成化合物甲、 乙、丙,C 和 D 化合生成化合物丁。已知甲、乙、丙每个分子中都含有 10 个电子,并且甲、 乙、丙、丁有如下关系:

回答: (1)单质 B 的化学式。 (2)单质 A 与化合物乙反应的化学方程式。
高三备课组 非金属元素专题 5

(3)根据化合物丙、丁中 D 元素化合价判断丙、丁是否在一定条件下生成单质 D, 简述判断理由。

【课堂练习】 课堂练习】
1.下列氢化物的还原性按由强到弱的顺序排列的是 ( ) B.H2S>H2Se>HI>HBr>HCl A.H2Se>H2S>HI>HBr>HCl C.HI>HBr>HCl>H2S>H2Se D.H2Se>H2S>HCl>HBr>HI 2.将绿矾晶体加强热,除生成水蒸气以外,还发生如下反应:2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3 ↑,如将生成的混和气体通过氯化钡溶液,应发生的现象有 ( ) A.不一定产生 BaSO4 沉淀 B.一定产生 BaSO3 沉淀 C.一定有 SO2 逸出 D.一定有 SO3 气体逸出 3.磷化氢的分子式为 PH3,又称为膦,是一种无色有类似大蒜气味的气体,剧毒,膦在空 气中的着火点是 150℃,下列叙述中正确的是 ( ) A.膦分子呈三角锥形,其中 P—H 键的键长要小于氨分子中 N—H 键的键长 B.膦的水溶液呈碱性,但其 pH 要比同浓度氨水的 pH 小 C.膦是一种还原性的气体,其还原性比氨气的还原性要强 D.化合物 PH4I 是一种很稳定的晶体,在受热时不分解 4.氢叠氨酸(HN3)与醋酸酸性相近,其盐稳定,但受撞击时发生爆炸生成 N2,有关氢叠 氮酸及其盐的叙述有:①NaN3 的水溶液显碱性,②HN3 的固体属于分子晶体,③NaN3 的固体 是离子晶体,④NaN3 可用于小汽车防撞保护气囊。其中正确的是( ) A.①、②、③ B.②、③、④ C.①、③、④ D.全对 5.某 K2CO3 样品中含有 Na2CO3、KNO3、Ba(NO3)2 三种杂质中的一种或二种,现将 13.8g 样 品加入足量水,样品全部溶解,再加入过量的 CaCl2 溶液,得到 9g 沉淀,对样品所含杂质 的正确判断是 ( ) A.肯定有 KNO3 B.肯定有 KNO3,可能还含有 Na2CO3 D.肯定没有 Na2CO3 和 Ba(NO3)2 C.肯定没有 Ba(NO3)2,可能有 KNO3 6.下列关系图中,A 是一种正盐,D 的分子量比 C 的式量大 16,E 是酸。当 X 无论是强酸 还是强碱时都有如下转化关系(其它产物及反应所需条件均已删去) :

回答下列问题: (1)A 是____,Y 是_____,Z 是_____, (2)当 X 是强酸时,A、B、C、D、E 均合同一种元素,E 是______, (3)当 X 是强碱时,A、B、C、D、E 均合同一种元素,E 是______。 7.已知 A、B、C、D 是短周期中的 4 种非金属元素,它们的原子序数依次增大。A 元素原 子形成的离子就是一个质子。又知,①B 单质在高温下可从 A 与 D 组成的某种化合物中置 换出 A,同时生成化合物 BD,②A、C、D 三种元素组成的某种盐水溶液显酸性,③B、C 均 能与 D 组成原子数比为 1∶1 和 1∶2 的化合物。 ____, (1)写出①中反应的化学方程式__ (2)写出②中盐的水溶液显酸性的原因(写出离子方程式)___ ___, (3)这四种元素可组成原子个数比 4∶1∶2∶1(按 A、B、C、D 顺序)的化合物, 其名称为__ __。这四种元素又可组成原子个数比为 4∶1∶1∶2(按 A、B、C、D 顺序) 的化合物,其结构简式为__ ____, (4)C 元素的气态氢化物能还原 CuO,生成 Cu、C 单质及 A 与 D 形成的化合物,该反 应的化学方程式为_ _____。
高三备课组 非金属元素专题 6

8.某学生设计实验,欲选用下列试剂证明 NaNO2 既有氧化性,又有还原性。 试剂:酸性高锰酸钾溶液、硝酸、硫酸、碘单质、淀粉-碘化钾试纸。 回答:欲证明 NaNO2 的氧化性,所选用的试剂是__ ____,观察到的现象是_

____。

欲证明 NaNO2 的还原性,所选用的试剂是__ ____ ,观察到的现象是___ ___。 【课后习题】 课后习题】 1.汽车尾气中的 CO、NO 都是城市空气中浓度较高的严重污染物,有关它们 的叙述不正确的是 A.CO、NO 的燃烧产物分别是 CO2 和 NO2 B.NO、NO2 的混合气可与水反应生成一些 HNO2,但 NO、NO2 都不是 HNO2 的酸酐 + C.化学上有一种说法:等电子体结构类似。CO 与 NO (亚硝酰基阳离子)的微粒中最外 层电子数之和相等,应具有类似的结构 D.在催化剂作用下,可通过反应:2CO+2NO→N2+2CO2 来达到净化汽车尾气的目的 2.下列物质间发生化学反应:①H2S+O2,②Na+O2,③Cu+HNO3,④P2O5+H2O,⑤Fe+HCl。在 不同条件下得到不同产物的是 ( ) A.①②③④ B.①③⑤ C.②③④⑤ D.①②③④⑤ 3.下列有关工业生产的叙述中, 错误的是 ( ) A.制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英 B.氨是制作氮肥、硝酸、铵盐的重要原料 C.将二氧化硫催化氧化成三氧化硫后, 在吸收塔内用水吸收制得浓硫酸 D.炼铁的主要原理是在高温下, 用还原剂从铁矿石把铁还原出来 4.A、B、C 是中学化学常见的三种化合物,它们各由两种元素组成,甲、乙是两种单质, 这些化合物和单质之间存在如下的关系:

据此判断: (1)在 A、B、C 这三种化合物中,必定含有乙元素的是____(用 A、B、C 字母填写)。 (2)单质乙必定是____(填“金属”或“非金属”),其理由是__ __

(3)单质乙的化学式可能是____,则化合物 B 的化学式是____。 5.在化工生产中,要用到一种无色、可溶于水的晶体:铝铵矾。该晶体是一种复盐,其 主要成分是十二水合硫酸铝铵。向该复盐的浓溶液中逐滴加入浓 NaOH 溶液,将发生一系 列变化。 NH4+ +Al3+ +H2O→Al(OH)3↓+NH3↑
试回答:

(1)硫酸铝铵在水溶液中的电离方程式为___

___;

(2)在逐滴加入浓 NaOH 溶液的过程中,产生的现象有:①溶液中出现白色沉淀;②有 刺激性气味的气体产生;③白色沉淀量逐渐增多;④白色沉淀完全消失;⑤白色沉淀量 逐渐减少。 请答出各种现象由先到后出现的顺序(用序号回答)____→____→____→____→____; (3)写出滴入 NaOH 溶液的过程中,有关反应的离子方程式:①____;②______;③____。
高三备课组 非金属元素专题 7

专题( 专题(八) 非金属元素答案 例 1Ge:第Ⅳ主族元素,最高正价+4;最高价氧化物 GeO2。 Bi: 第Ⅴ主族元素, 最外层 5 个电子→满足 8 电子稳定结构应形成共价键数目: 8-5=3 →BiCl3→在 BGO 中铋为+3 价→氧化物 Bi2O3。 设 BGO 化学式为 mGeO2nBi2O3 有:2m=3n m∶n=3∶2 m=3 n=2 (或 Bi4(GeO4)3) →BGO 化学式为 3GeO22Bi2O3 例 2 答案:(1)H3PO4(2)2 种(化合与复分解),5(3)O(O2 与 O3)、P(红磷与白磷) 例 3 答案:(1)H2(2)2F2+2H2O→4HF+O2↑ (3)若 D 为 N2,丙、丁分别是 NH3 和 NO,在一定条件下可以反应(NH3、NO 中 N 元素的化 合价分别是-3、+2,0 价居其中);若 D 为 C,丙、丁分别是 CH4 与 CO2,化合价分别是-4、 +4,0 价居其中,故理论上也可发生反应生成碳单质。 课堂练习 1A 2C 3C 4B 5D 6.(1)(NH4)2S O2 H2O(2)H2SO4 (3)HNO3 + 7.(1)C+H2O(气)→CO+H2(2)NH4++H2O→NH3H2O+H

(3)尿素 H4NOOC—COONH4(4)3CuO+2NH3→3Cu+N2+3H2O
8 答案:硫酸、淀粉-碘化钾试纸淀粉-碘化钾试纸变蓝色。酸性高锰酸钾溶液,高锰酸钾 溶液的紫色消失。 课后习题 1A 2A 3C 4.(1)A、B(2)非金属;因为 A+B→乙+C,且乙为单质,可知乙元素在 A、B 中分别显 正、负价,所以乙是非金属。(3)S(或 N2)H2S(或 NH3) 5. . (2)①→③→②→⑤→④; 3+ + (3)①Al +3OH →Al(OH)3↓②NH4 +OH →NH3↑+H2O

③Al(OH)3+OH-→AlO2-+2H2O

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非金属元素专题

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