2019高考化学 考点必练 专题06 非金属及其化合物知识点讲解.doc

考点六 非金属及其化合物知识点讲解硅及其化合物一、硅1硅的存在和物理性质 存在：只以化合态存在，主要以SiO2和硅酸盐的形式存在于地壳岩层里，在地壳中含量居第二位。 物理性质：晶体硅是一种灰黑色固体，具有金属光泽，硬而脆的固体，熔沸点较高，能导电，是良好 的半导体材料 。2. 硅的化学性质 与单质（O2、F2）反应 Si + O2 SiO2 Si+2F2=SiF4 与酸（HF）反应Si+4HF = SiF4+2H2 与强碱（如NaOH）溶液反应Si+2NaOH +H2O = Na2SiO3+2H23用途：制造半导体、计算机芯片、太阳能电池。二、CO2和SiO2的比较物 质二氧化硅二氧化碳晶体类型原子晶体分子晶体物理性质硬度大、熔沸点高、常温下为固体、不溶于水熔沸点低，常温下为气体，微溶于水化学性质 与水反应不反应CO2 + H2O H2CO3 与酸反应SiO2 + 4HF = SiF4+ 2H2O不反应 与碱反应SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O高温盛碱液的试剂瓶用橡皮塞CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O或CO2 + NaOH = 2NaHCO3 与盐反应高温SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3 + 2HClOCO2 + Na2CO3 + H2O = 2NaHCO3 与碱性氧化物反应SiO2 + CaO CaSiO3 CO2 + Na2O Na2CO3 与碳反应SiO2+2C 2CO+Si CO2+C 2CO主要用途制光学仪器、石英玻璃。水晶可制作饰品，常用来制造通讯材料光导纤维。化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂，人工降雨。 三、硅酸及硅酸盐1. 硅酸 物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸难溶于水。化学性质：. 弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸弱，与NaOH溶液反应的化学方程式为：H2SiO3+2NaOH= Na2SiO3+2H2O。. 不稳定性：受热易分解，化学方程式为：H2SiO3 H2O+ SiO2。 制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如Na2SiO3溶液与盐酸反应：Na2SiO3+2HCl= H2SiO3+2NaCl用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。2. 硅酸盐定义：硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，性质很稳定。通常用氧化物的形式来表示其组成。例如：硅酸钠Na2SiO3（Na2OSiO2），高岭石Al2Si2O5(OH)4（Al2O32SiO22H2O）。书写顺序为：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。注意事项： 氧化物之间以“ ”隔开；计量数配置出现分数应化为整数。例如：钾长石KAlSi3O8不能写成K2OAl2O33SiO2，应写成K2OAl2O36SiO2。硅酸钠：Na2SiO3，其水溶液俗名水玻璃，是一种无色粘稠液体，是一种矿物胶，用作黏合剂和木材防火剂。四、常见无极非金属材料及其主要用途传统的无极非金属材料硅酸盐产品水 泥玻 璃陶瓷原 料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土反应原理发生复杂的物理化学变化SiO2 + Na2CO3Na2SiO3 + CO2SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2发生复杂物理化学变化主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑主要成分3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反应条件高温高温高温【总结提升】1硅(1) 硅的非金属性弱于碳，但碳在自然界中既有游离态又有化合态，而硅却只有化合态。(2) 硅的还原性强于碳，但碳能还原SiO2：SiO2+2C 2CO+Si 。(3) 非金属单质跟碱溶液作用一般无H2产生，但Si能跟碱溶液作用放出H2：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2。(4) 非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但硅能跟氢氟酸反应。(5) 非金属单质一般为非导体，但硅为半导体。2. 二氧化硅(1) 非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔点却很高。(2) 酸性氧化物一般不跟酸反应，但SiO2能跟氢氟酸反应。3. 硅酸(1) 无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。(2) H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以有Na2SiO3+CO2+H2O= H2SiO3+Na2CO3，但在高温下Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2能发生是因为生成的CO2容易挥发。典例1（2019届安徽省阜阳三中高三第一学期第二次模拟考试）高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场 “革命”。它可以按下列方法制备如下所示，下列说法正确的是A 步骤的化学方程式为：SiO2CSiCO2B 灼烧熔融的Na2CO3固体，可用石英坩埚C 二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应D SiHCl3（沸点33.0）中含有少量的SiCl4（沸点67.6），通过蒸馏（或分馏）可提纯SiHCl3【答案】DC. 硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，故C错误；D、沸点相差30以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离，所以D选项是正确的。典例2（2019届齐鲁名校教科研协作体湖北、山东部分重点中学高三第一次联考）碳族元素包括碳、硅、锗（Ge）、锡（Sn）、铅等，它们的单质及化合物广泛应用于我们生活的各个领域。锗和锡以前曾被用于半导体材料，铅被用来制造蓄电池。碳族元素在化合物中只有铅以低价形式存在时较稳定，其它元素在化合物中都是以高价形式存在比较稳定，回答下列问题：I（1）高岭土的成分中含Al2(Si2O5)(OH)4，请改写成氧化物的形式_.（2）实验室用单质锡粉制取少量二氯化锡溶液，制取和保存的方法是(用文字叙述)_ _。（3）铅有多种氧化物，写出四氧化三铅与浓盐酸反应的离子方程式_ .二氧化铅在空气中强热会得到一系列铅的其它氧化物。若把239g二氧化铅强热，当质量变为231g时，写出反应的化学方程式_.IICH4CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：CH4CO2催化重整反应为：CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g)已知：C(s)+2H2(g)= CH4 (g) H=75 kJmol1 C(s)+O2(g)=CO2(g) H=394 kJmol1 2C(s)+O2 (g)=2CO(g) H=222kJmol1 （1）有利于提高CH4平衡转化率的条件是_（填标号）。A高温低压 B低温高压 C高温高压 D低温低压（2）若该反应在容积不变的绝热容器中进行，能够判断该反应已达到平衡的是_（填标号）。Ac(CO2)/c(H2)不再发生变化 B气体的密度不再发生变化 C气体的平均摩尔质量不再发生变化 D每有8molC-H键生成的同时有4molH-H键的断裂 E容器的温度不再发生变化（3）T时，在体积为10 L的容器中加入10 mol CH4、5 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，此温度下，该反应的化学平衡常数K=_。【答案】Al2O32SiO22H2O用过量的锡粉与盐酸反应，保存时过量的锡粉留在溶液中Pb3O48H+2Cl=3Pb2+Cl2+4H2O4PbO22Pb2O3+O2AACE1/3 【解析】I（1）硅酸盐用氧化物表示：活泼金属氧化物在前，水在最后；根据原子守恒，高岭土的成分中含Al2(Si2O5)(OH)4，用氧化物的形式表示：Al2O32SiO22H2O；正确答案：Al2O32SiO22H2O。II（1）根据盖斯定律，重整反应为：-，所以H=-222+394+75=247 kJmol1，所以该反应为吸热反应，提高甲烷的转化率的方法是高温低压，使平衡正向移动，A项正确；正确选项A。（2）A. CO2为反应物，H2为生成物，当c(CO2)/c(H2)不再发生变化时，反应达到平衡状态，A正确；B反应前后气体的总质量不变，容器的体积不变，所以根据=m/V可知，反应进行到任何时候，气体的密度都不再发生变化，不能判定反应是否达到平衡状态，B错误； C反应前后气体的总质量不变，反应后气体的总量增大，根据M=m/n可知，当气体的平均摩尔质量不再发生变化，反应达到平衡状态，C正确；D每有8molC-H键生成，属于v(逆)，有4molH-H键的断裂，属于v(逆)，速率同向，不能判定反应是否达到平衡状态，D错误；E若该反应在容积不变的绝热容器中进行，当容器的温度不再发生变化，各物质的浓度也不再发生变化，反应达到平衡状态，E正确；正确选项ACE。（3）已知c(CH4)= 10/10=1mol/L， c(CO2)=5/10=0.5 mol/L；根据以下步骤计算：CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g)起始浓度 1 0.5 0 0变化浓度 0.25 0.550% 0.5 0.5平衡浓度 0.75 0.25 0.5 0.5此温度下，该反应的化学平衡常数K=c2(CO) c2(H2)/ c(CH4) c(CO2)=（0.520.52）/ （0.750.25）=1/3；正确答案：1/3。氯及其化合物一、氯气Cl21物理性质：常温、常压下，氯气是是黄绿色、有刺激性气味的气体；有毒，密度比空气大；常温、常压下的溶解度为1:2，易液化。2化学性质：（1）与金属单质反应：a与Na反应：2NaCl22NaCl , 现象：产生白烟。b与Cu反应：CuCl2CuCl2 ，现象：产生棕黄色的烟。c与Fe反应：2Fe3Cl22FeCl3 ， 现象：产生棕色的烟。注：常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应，所以液氯通常储存在钢瓶中（2）与非金属单质反应：a .与氢气反应：H2Cl22HCl，现象：发出苍白色火焰，瓶口有白雾生成。注：H2Cl22HCl（会发生爆炸）不可用于工业制盐酸（3）与水反应溶于水的氯气部分与水反应Cl2+H2O HCl+HClO（Cl2H2O H+ Cl- HClO）（4）与碱反应：a. 与氢氧化钠反应：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O)b. 与氢氧化钙反应：2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O (Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O)漂白粉的成分是：CaCl2和Ca(ClO)2。有效成分是：Ca(ClO)2。漂白原理：Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO； 漂白粉失效：2HClO=2HCl+O2 （见光易分解）。（5）氯气与还原性物质反应： 与NaBr：Cl2 + 2NaBr = 2NaCl + Br2 与FeBr2：(少量)：3Cl2 + 2FeBr2 = 2FeCl3 + 2Br2 与SO2混合通入水中：Cl2+SO2+2H2O = H2SO4+2HCl （Cl2+SO2+2H2O=4H+SO42+2Cl）与Na2SO3反应：Cl2SO32H2O=SO42-2Cl2H+【拓展提升】氯水成分的复杂性和多样性1反应原理及成分（三分四离：三种分子和四种离子）Cl2+H2OHCl+HClOHCl=H+Cl-HClO H+ClO-2HClO 2HCl+O2H2O H+OH-新制氯水中，主要存在的分子有三种：Cl2、H2O、HClO；离子有四种：H+、Cl-、ClO-、OH-。2氯水的性质氯水在与不同物质发生反应时，表现出成分的复杂性和氯水性质的多样性。成分表现的性质反应实例Cl沉淀反应Ag+ Cl=AgClH+强酸性CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2O滴入紫色石蕊试液先变红，后褪色HClO弱酸性强氧化性HClO+ OH= ClO+ H2O漂白、杀菌、消毒Cl2强氧化性呈黄绿色加成反应Cl2+2KI=2KCl+I2Cl2+SO2+2 H2O =2HCl+H2SO4Cl2+CH2=CH2 CH2ClCH2ClH2O无水CuSO4粉末变蓝CuSO4+5H2O= CuSO45H2O提示：（1）氯水通常密封保存于棕色试剂瓶中（见光或受热易分解的物质均保存在棕色试剂瓶中）；（2）Cl2使湿润的蓝色石蕊试纸先变红，后褪为白色。3影响Cl2+H2OHCl+HClO平衡移动的因素（1）当加入可溶性氯化物时，c（Cl-）增大，平衡左移，因此可用排饱和食盐水法降低Cl2的溶解度来收集Cl2，也可用饱和食盐水除去Cl2中的杂质HCl。（2）当加浓盐酸时，c（H+）和c（Cl-）都增大，平衡左移，因此可用次氯酸盐和浓盐酸作用来制取Cl2或测漂白粉中的“有效氯”；当加入CaCO3和Na2CO3时，c（H+）减少，平衡右移，可使氯水中c（HClO）增大，增强漂白的作用。（3）当加入碱时，c（H+）和c（HClO）都减少，平衡右移，实验室经常用浓强碱吸收未反应完的Cl2，用于工业制漂白粉和漂白液。（4）氯水光照后，因HClO分解，平衡右移，故氯水须避光贮存，最好现用现制，否则久置的氯水就会成为盐酸。4漂白剂漂白原理比较：物 质漂白原理漂白特点能漂白的物质活性炭吸附漂白物理漂白，不可逆一般用于溶液漂白次氯酸次氯酸盐过氧化钠过氧化氢强氧化性进行漂白氧化还原漂白，不可逆可以漂白所有有机色质二氧化硫生成不稳定的无色物质化合性漂白，可逆具有选择性，如品红、棉、麻、草等 3氯气的制备 实实验室制法： 原理：MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O 2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O 主要装置：固+液 气 收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水的方法。 除杂方法：用饱和食盐水除去HCl。 干燥：浓H2SO4。 验满：湿润的淀粉碘化钾试纸放到集气瓶口，变蓝。 检验：使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。 尾气处理：用NaOH溶液吸收尾气。 工业制法：原理：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl24用途：制盐酸、漂白粉、消毒杀菌、农药等。二、卤族元素包括氟(F)、氯(C1)、溴(Br)、碘(I)和放射性元素砹(At)。在自然界中卤素无游离态，都是以化合态形式存在。1. 卤族元素的原子结构和性质递变氟F氯Cl溴Br碘I核电荷数9173553原子结构的相似性最外层上的电子数都是7个卤素化学性质的相似性氟只有1价，其余卤素有l、+1、+3、+5、+7价单质都具有强氧化性，是强氧化剂单质均能与H2化合生成卤化氢气体，与金属单质化合生成金属卤化物单质都能与水、强碱反应，Br2、I2的反应与C12类似原子结构的递变性核电荷数、电子层数 少 多原子半径 小 大化学性质的递变性 原子得电子能力单质的氧化性 强 弱2. 卤素单质的物理性质：颜色状态熔点、沸点溶解度(水中)密度F2浅黄绿色浅深气体低高降低小大Cl2黄绿色气体部分溶于水，并与水发生不同程度反应Br2深红棕色液体易挥发I2紫黑色固体升华3. 卤素单质的化学性质： (1) 卤素单质与H2的反应(2) 卤素单质与水的反应 2F2 + 2H2O 4HF + O2(置换反应) 将F2通入某物质的水溶液中，F2先跟H2O反应如将F2通入NaCl的水溶液中，同样发生上述反应，等。 X2 + H2O = HX + HXO (XC1、Br、I)(3) 卤素单质间的置换反应2NaBr + C12(新制、饱和) = 2NaCl + Br22Br- + C12 = 2C1- + Br24. 卤素离子的检验方法F2Cl2Br2I2与H2化合的条件冷、暗点燃或光照500持续加热反应情况爆炸强光照射时爆炸缓慢化合缓慢化合，生成的HI同时分解产生卤化氢的稳定性HFHClHBrHI(1)AgNO3溶沉淀法未知溶液，加AgNO3溶液和稀HNO3，生成白色沉淀原溶液中含有C1-；产生浅黄色沉淀原溶液中含有Br-；产生黄色沉淀，原溶液中含有I-。(2)置换萃取法未知溶液，加适量新制饱和氯水，振荡，再加入CCl4振荡，下层呈红棕色说明原溶液中含有Br-；下层呈紫色，说明原溶液中含有I-。【拓展提升】卤素及其化合物的特性和用途 (1) 氟 无正价和含氧酸、非金属性最强，F的还原性最弱。 与H2反应在暗处即爆炸。 2F22H2O = 4HFO2。 HF是弱酸，能腐蚀玻璃，保存在铝制器皿或塑料瓶中；有毒，在HX中沸点最高。(2) 溴 Br2是深红棕色液体，易挥发 Br2易溶于有机溶剂。 盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴不能用橡胶塞。(3) 碘 I2遇淀粉变蓝色。 I2加热时易升华。 I2易溶于有机溶剂。 食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大。I2与Fe反应产生Fe I2，其他卤素单质生成FeX2。(4) 卤化银 AgF易溶于水，AgCl白色不溶于水，AgBr淡黄色不溶于水，AgI黄色不溶于水。AgCl、AgBr、AgI也不溶于稀硝酸。 除AgF外，均有感光性，其中AgBr作感光材料，可用于照相。 AgI可用于人工降雨。 典例1（2019届青海省西宁市第四高级中学高三上学期第一次模拟考试）下列反应的离子方程式正确的是A 硫化氢气体通入氯水中：H2SCl2S2Cl2HB 向小苏打溶液中加入过量的石灰水：Ca2+2OH2HCO3CaCO3CO322H2OC 氟气通入水中： 2F22H2O4F4H+O2D FeBr2溶液与足量的Cl2反应：2Fe22Br2Cl22Fe34ClBr2【答案】A典例2（2019届天津市武清区城关中学高三上学期化学月考一）中学化学中常见的几种物质存在下图所示的转化关系。其中，A是一种黑色粉末状固体，C是一种黄绿色气体，实验室中常用E溶液吸收多余的C。（图中部分产物和反应条件已略去）回答下列问题：（1）写出A与B的浓溶液反应的化学方程式_。（2）固体E中含有化学键的类型是_，C与E反应的离子方程式为_。（3）将B的浓溶液与H的浓溶液混合，立即产生大量气体C，该反应的离子方程式为_。（4）某课外小组的同学用E溶液吸收C，利用下图所示装置向吸收液中持续通入SO2气体。实验过程中观察到如下现象：开始时，溶液上方出现白雾，试纸a变红。甲同学认为是HCl使a变红，乙同学不同意甲的观点，乙同学的认为使a变红的是_（写出一种即可）。片刻后，溶液上方出现黄绿色气体，试纸b变蓝。用离子方程式解释b变蓝的原因_。最终试纸b褪色。同学们认为可能的原因有两种：一是I2有还原性，黄绿色气体等物质将其氧化成IO3，从而使蓝色消失；二是_。【答案】MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O离子键、极性键Cl2+2OHCl+ClO+H2OClO+Cl+2H+Cl2+H2OSO2（或H2SO3）Cl2+2I2Cl+I2I2有氧化性,SO2能将I2还原成I，从而使蓝色消失（4）氯气与二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸和HCl，则试纸a变红，说明有酸性物质存在，若二氧化硫过量，试纸a变红还可能与SO2（或H2SO3）有关系；上方出现黄绿色气体，即氯气，试纸b变蓝，说明有单质碘生成，发生反应Cl2+2I2Cl+I2；最终试纸b褪色，可能与碘的还原性、氧化性有关，则可能的原因二为I2有氧化性，SO2能将I2还原成I-，从而使蓝色消失。硫及其化合物一、硫1. 硫在自然界的存在：（1）游离态：硫单质俗称硫磺，主要存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。（2）化合态：主要以硫化物和硫酸盐的形式存在。有关的化学式为：硫铁矿FeS2、黄铜矿 CuFeS2、生石膏CaSO42H2O、芒硝Na2SO410H2O 。2. 物理性质：淡黄色固体，不于水，可溶于酒精，易溶于CS2（用于洗涤沾有硫的容器） ，熔沸点都很低。3. 硫的化学性质 氧化性：与绝大多数金属反应：与铁反应Fe + S FeS 、与铜反应 2Cu + S Cu2S与非金属反应：H2+SH2S 还原性：与氧气发生反应 SO2 SO2 与强氧化剂反应浓HNO3反应 自身氧化还原反应 3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3 +3H2O二、二氧化硫和三氧化硫1. 二氧化硫（1）物理性质颜 色气 味毒 性密 度溶解性无色刺激性有比空气大易溶（1:40）（2）化学性质 酸性氧化物-亚硫酐a二氧化硫与水反应 ：SO2 + H2O H2SO3 (亚硫酸)使紫色石蕊试液变红.b二氧化硫与碱的反应SO2少量：SO2 + 2 NaOH = Na2SO3 + H2O ；SO2过量：SO2 + NaOH = NaHSO3 SO2 + 2 NaOH = Na2SO3 + H2O；Na2SO3 + H2O + SO2 = 2NaHSO3 c与碱性氧化物反应 SO2+CaO=CaSO3 二氧化硫的氧化性：SO2+2H2S = 3S + 2H2O 二氧化硫的还原性 aSO2O22SO3b与卤素单质反应：SO2 + Br2 + 2 H2 O = H2 SO4 + 2HBr SO2 + Cl2 + 2 H2 O = H2 SO4 + 2HClc与某些强氧化剂的反应：2KMnO4 + 2H2O+ 5SO2 = K2SO4 +2MnSO4 + 2H2SO4 漂白性 品红溶液中通入SO2， 再回热变为红色。 用途：制H2SO4 ；作漂白剂；杀菌，消毒。2. 三氧化硫（1）物理性质：又名硫酸酐，是一种无色易挥发的晶体，溶点16.80C，沸点44.80C，标况下为固体。（2）化学性质：具有酸的氧化物的通性，与水反应放出大量的热，具有较强的氧化性。3. 硫的氧化物对大气的污染;酸雨的pH小于5.6。三、硫酸1. 物理性质：难挥发；与水以任意比例互溶，溶解时可放出大量热。稀释浓硫酸的方法是：把浓硫酸沿器壁慢慢注入水里，并边加加搅拌。2. 浓硫酸的特性：吸水性：常用作干燥剂，但不能干燥NH3、H2S、HBr、HI。脱水性：将有机物中的氢氧原子以2：1比例脱去，如使蔗糖碳化。强氧化性;铁、铝遇浓硫酸钝化。与铜反应：Cu +2H2SO4 CuSO4 + SO2 +2H2O与碳反应：C + 2H2SO4 CO2 + 2SO2 +2H2O3. SO42-的检验（干扰离子可能有：CO32-、SO32-、SiO32-、Ag、PO43等）：待测液 ，加过量盐酸酸化，变为澄清液，再加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明待测液中含有SO42-离子。四、氧族元素：1氧族元素比较：原子半径 OSSeTe单质氧化性 O2SSeTe单质颜色 无色 淡黄色 灰色 银白色单质状态 气体 固体 固体 固体氢化物稳定性 H2OH2SH2SeH2Te最高价含氧酸酸性 H2SO4H2SeSO4H2TeO42O2和O3比较：O2O3颜 色无色气态淡蓝色气 味无刺激性特殊臭味水溶性臭氧比氧气易溶于水密 度臭氧密度比氧气的大氧化性强（不易氧化Ag、Hg等）极强（O3+2KI+H2O=2KOH+I2+O2）（易氧化Ag、Hg等不活泼金属）漂白性无有（极强氧化性作消毒剂和脱色剂）稳定性强弱相互关系3O2 高压=或放电2O3 臭氧和氧气是氧的同素异形体3比较H2O和H2O2H2OH2O2电子式H 化学键极性键极性键和非极性键分子极性有有稳定性稳定2H2O 2H2+O2不稳定2H2O22H2O+O2氧化性较弱（遇强还原剂反应）2Na+2H2O=2NaOH+H2较强（遇还原剂反应）SO2+H2O2=H2SO4还原性较弱（遇极强氧化剂反应）2F2+2H2O=4HF+O2较强（遇较强氧化剂反应）2MnO4+5H2O2+6H+=2Mn2+5O2+8H2O作 用饮用、溶剂等氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氯剂等典例1（2019届青海省西宁市第四高级中学高三上学期第一次模拟考试）根据题意完成下列问题：（1）做实验时皮肤上不小心粘了一些高锰酸钾，形成的黑斑很久才能消除，如果用草酸的稀溶液洗涤马上可以复原，其离子方程式为：MnO4- + C2O42- + H+ CO2+ Mn2+ + 该反应的氧化剂是_右边方框内的产物是_完成并配平该离子方程式 _电子转移总数是_ e-（2）如图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系（某些产物和反应条件已略去）。单质A能与某气态单质化合生成化合物B。若化合物B是造成酸雨的主要污染物，化合物D是组成单质A元素的最高价氧化物对应水化物，则单质A是_（物质名称），将化合物B通入溴水中观察到的现象是_ ，该现象说明化合物B具有_ 性。【答案】MnO4-H2O2 MnO4- +5 C2O42- + 16 H+ = 10 CO2+ 2 Mn2+ + 8H2O10硫黄溴水褪色还原性（2）造成酸雨的主要污染物是SO2，所以B是SO2，则A是单质S，C是SO3，D是H2SO4，E可以是H2SO3或亚硫酸盐。SO2具有还原性，能被溴水氧化，而使溴水褪色。典例2（2019届福建省厦门外国语学校高三上学期第一次月考）下列关系图中，A是一种正盐，B是气态氢化物，C是单质，F是强酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系（其他反应产物及反应所需条件均已略去）。当X是强碱时， B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。下列说法中不正确的是A 当X是强酸时，A、B、C、D、E、F中均含同一种元素，F可能是H2SO4B 当X是强碱时，A、B、C、D、E、F中均含同一种元素，F是HNO3C B和Cl2的反应是氧化还原反应D 当X是强酸时，C在常温下是气态单质【答案】D氮及其化合物一、氮气1. 氮气的分子结构，N2电子式：，结构式为NN。由于N2分子中的NN键很牢固，所以通常情况下，氮气的化学性质稳定、不活泼。2. 物理性质：是一种无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。3. 氮气的化学性质：常温下氮气很稳定，很难与其它物质发生反应，但这种稳定是相对的，在一定条件下（如高温、放电等），也能跟某些物质（如氧气、氢气等）发生反应。 N2的氧化性： 与H2化合生成NH3 N2 +3H22NH3 该反应是一个可逆反应，是工业合成氨的原理。点燃 镁条能在N2中燃烧 N2 + 3Mg = Mg3N2（金属镁、锂均能与氮气反应）Mg3N2易与水反应：Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3点燃点燃点燃镁条在空气中点燃发生的反应有： 2Mg + O2 = 2MgO N2 + 3Mg = Mg3N2 2Mg + CO2 = 2MgO + C N2与O2化合生成NO： N2 + O22NO 在闪电或行驶的汽车引擎中会发生以上反应。4氮气的用途： 合成氨，制硝酸； 代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化； 在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发； 保存粮食、水果等食品，以防止腐烂； 医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术； 利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能。5制法： 实验室制法：加热NH4Cl饱和溶液和NaNO2晶体的混合物。NaNO2 + NH4Cl = NaCl + N2+ 2H2O 工业制法： 6氮的固定：游离态氮转变为化合态氮的方法。自然固氮 闪电时，N2 转化为NO生物固氮 豆科作物根瘤菌将N2 转化为化合态氮 工业固氮 工业上用N2 和H2合成氨气二、氮的氧化物各种价态氮氧化物：（N2O）、（NO）、（N2O3）、（NO2、N2O4）、（N2O5），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化学烟雾。1NO、NO2性质：氮的氧化物一氧化氮(NO)二氧化氮(NO2)物理性质为无色、不溶于水、有毒的气体为红棕色、有刺激性气味、有毒的气体，易溶于水化学性质极易被空气中的O2氧化：2NO + O2= 2NO2NO中的氮为+2价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性与H2O反应：3NO2 + H2O2HNO3 + NO(工业制HNO3原理在此反应中，NO2同时作氧化剂和还原剂)与NaOH等强碱溶液的反应，2NO2 + 2NaOH = NaNO2 +NaNO3 + H2O平衡体系：2NO2 N2O4氮氧化物对环境的污染、危害及防治措施硝酸型酸雨的产生及危害造成光化学烟雾的主要因素：氮氧化物（NxOy）和碳氢化合物（CxHy）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。光化学烟雾刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡。光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节。破坏臭氧层措施：空气中的NO、NO2污染物主要来自于石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气，因此使用洁净能源，减少氮氧化物的排放；为汽车安装尾气转化装置；处理工厂废气可以减少排放。2NO、NO2的制取： 实验室NO可用Cu与稀HNO3反应制取：3Cu8HNO3（稀）3Cu（NO3）22NO4H2O，由于NO极易与空气中的氧气作用，故只能用排水法收集。 实验室NO2可用Cu与浓HNO3反应制取：Cu4HNO3（浓）Cu（NO3）22NO22H2O，由于NO2可与水反应，故只能用排空气法收集。32NO2 N2O4 H0 的应用4有关NO、NO2、O2的混合气体和水反应的计算基本反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NO+O2=2NO24NO2+O2+2H2O=4HNO3 4NO+3O2+2H2O=4HNO3三、氨气、铵盐1氨分子的结构：NH3的电子式为，结构式为，氨分子的结构为三角锥形，N原子位于锥顶，三个H原子位于锥底，键角10718，是极性分子。2. 物理性质：氨气是无色、有刺激性气味的气体，在标准状况下，密度是0.771gL1，比空气小。氨易液化，液氨气化时要吸收大量的热，使周围温度急剧下降，所以液氨可作致冷剂。氨气极易溶于水，常温常压下，1体积水中大约可溶解700体积的氨气。氨的水溶液称氨水。计算氨水的浓度时，溶质应为NH3 。3.化学性质： 跟水反应：氨气溶于水时（氨气的水溶液叫氨水），大部分的NH3分子与H2O分子结合成NH3H2O（一水合氨）。NH3H2O为弱电解质，只能部分电离成NH4和OH。NH3 + H2ONH3H2O NH4 + OH氨水的性质：氨水具有弱碱性，使无色酚酞试液变为浅红色，使红色石蕊试液变为蓝色。氨水的浓度越大，密度反而越小（是一种特殊情况）。NH3H2O不稳定，故加热氨水时有氨气逸出： NH3H2O NH3+ H2O氨水的组成：氨水是混合物（液氨是纯净物），其中含有3种分子（NH3、NH3H2O、H2O）和3种离子（NH4和OH、极少量的H）。氨水的保存方法：氨水对许多金属有腐蚀作用，所以不能用金属容器盛装氨水。通常把氨水盛装在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里。有关氨水浓度的计算：氨水虽然大部分以NH3H2O形式存在，但计算时仍以NH3作溶质。NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，常用此性质检验NH3。 氨与酸（硫酸、硝酸、盐酸等）反应，生成铵盐。反应原理： NH3 + H+ = NH4+当蘸有浓氨水的玻璃棒与蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时，产生大量白烟。这种白烟是氨水中挥发出来的NH3与盐酸挥发出来的HCl化合生成的NH4C1晶体小颗粒。反应的方程式：NH3 + HCl = NH4Cl氨气与挥发性酸（浓盐酸、浓硝酸等）相遇，因反应生成微小的铵盐晶体而冒白烟，这是检验氨气的方法之。与O2反应：4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O点燃氨气在催化剂（如铂等）、加热条件下，被氧气氧化生成NO和H2O。此反应是放热反应，叫做氨的催化氧化（或叫接触氧化）是工业制硝酸的反应原理之一。 4NH3 + 3O2（纯氧） = 2N2 + 6H2O（黄绿色火焰）还原性：与CuO、Cl2等的反应。氨气还原CuO是实验室制氮气的方法之一，其反应方程式为3CuO + 2NH3 N2 + 3Cu +3H2O氨气与少量氯气反应的化学方程式为8NH3 + 3Cl2 = N2 + 6NH4Cl氨气与足量氯气反应的化学方程式为2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl4氨气的用途： 是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱的原料； 是有机合成工业如合成纤维、塑料、染料、尿素等的常用原料； 用作冰机中的致冷剂。5氨的实验室制法： 反应原理：2NH4Cl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2NH3+ 2H2O 发生装置：固固反应加热装置，与制取氧气的发生装置相同。干燥：用碱石灰干燥。不能用浓H2SO4、P2O5等酸性干燥剂和CaCl2干燥氨气，因为它们都能与氨气发生反应（CaCl2与NH3反应生成CaCl28NH3）。 收集方法：由于氨极易溶于水，密度比空气小，所以只能用向下排空气法收集。 检验： a用湿润的红色石蕊试纸放试管口或者瓶口（变蓝）b蘸有浓盐酸的玻璃棒接近试管口或者瓶口（产生白烟）。棉花团的作用：是为了防止试管内的NH3与试管外的空气形成对流，以期在较短时间内收集到较为纯净的氨气。 制氨气所用的铵盐不能用NH4NO3、NH4HCO3、(NH4)2CO3等代替，因为NH4NO3在加热时易发生爆炸，而NH4HCO3、(NH4)2CO3极易分解产生CO2气体使制得的NH3不纯。 消石灰不能用NaOH、KOH等强碱代替，因为NaOH、KOH具有吸湿性，易潮解结块，不利于生成的氨气逸出，而且NaOH、KOH对玻璃有强烈的腐蚀作用。 NH3极易溶于水，制取和收集的容器必须干燥。 实验室制取氨气的另一种常用方法：将浓氨水滴到生石灰或烧碱固体上。有关反应的化学方程式为： CaO + NH3H2O = Ca(OH)2 + NH3 烧碱或生石灰的作用：一是增大溶液中的OH浓度，二是溶解或反应放热，促使NH3H2O转化为NH3，这种制氨气的发生装置与实验室制O2（H2O2为原料）、C2H2气体的装置相同。6铵盐：由铵离子和酸根离子构成的盐。如：硫酸铵【（NH4）2SO4 ，俗称硫铵，又称肥田粉】，氯化铵【NH4Cl，俗称氯铵】，硝酸铵【NH4NO3，俗称硝铵】，碳酸氢铵【NH4HCO3，俗称碳铵】铵盐属于铵态氮肥。 铵盐的性质 铵盐都是无色或白色的晶体晶体，且都易溶于水。 与碱作用：(NH4)2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2NH3+ 2H2ONH3NO3 + NaOH NaNO3 + NH3+ H2O实质：NH4+ + OH NH3+ H2O铵盐与碱共热都能产生NH3，这是铵盐的共同性质。有关系式：NH4+ NH3，相互之间可以转化。a若是铵盐溶液与烧碱溶液共热，则可用离子方程式表示为：NH4+ OHNH3+ H2Ob若反应物为稀溶液且不加热时，则无氨气逸出，用离子方程式表示为：NH4+ OHNH3 H2Oc若反应物都是固体时，则只能用化学方程式表示。 受热发生分解反应：固态铵盐受热都易分解根据组成铵盐的酸根阴离子对应的酸的性质的不同，铵盐分解时有以下两种情况：a组成铵盐的酸根阴离子对应的酸是非氧化性的挥发性酸时，则加热时酸与氨气同时挥发，冷却时又重新化合生成铵盐。例如：NH4Cl(固) NH3+ HCl NH3 + HClNH4Cl （试管上端又有白色固体附着）又如： NH4HCO3NH3+ H2O + CO2b组成铵盐的酸根阴离子对应的酸是氧化性酸，加热时则发生氧化还原反应，无氨气逸出例如：NH3NO3 N2O+ 2H2O （发生复杂的反应，爆炸）贮存铵态氮肥时，为了防止受热分解，应密封包装并放在阴凉通风处；施用氮肥时应埋在土下并及时灌水，以保证肥效。NH4+的检验方法：将待检物取出少量置于试管中，加入NaOH溶液后，加热，用湿润的红色石蕊试纸在管口检验，若试纸变蓝色，则证明待检物中含铵盐(NH4)。四、硝酸1物理性质： 纯硝酸是无色、易挥发（沸点为83）、有刺激性气味的液体，常用浓HNO3的质量分数为69%，能跟水以任意比互溶，打开盛浓硝酸的试剂瓶盖，有白雾产生。（与浓盐酸相同） 质量分数为98以上的浓硝酸挥发出来的HNO3蒸气遇空气中的水蒸气形成极微小的硝酸液滴而产生“发烟现象”。因此，质量分数为98以上的浓硝酸通常叫做“发烟硝酸”。2化学性质： 具有酸的一些通性，但硝酸与金属反应时一般无氢气产生。例如： CaCO3 + 2HNO3(稀)Ca(NO3)2 + CO2+ H2O（实验室制CO2气体时，若无稀盐酸可用稀硝酸代替） 不稳定性。HNO3见光或受热易发生分解，HNO3越浓，越易分解。硝酸分解放出的NO2溶于其中而使硝酸呈黄色。有关反应的化学方程式为： 4HNO32H2O + 4NO2+O2 强氧化性：不论是稀HNO3还是浓HNO3，都具有极强的氧化性。HNO3浓度越大，氧化性越强。其氧化性表现在以下几方面： 几乎能与所有金属（除Pt、Au外）反应。当HNO3与金属反应时，HNO3被还原的程度（即氮元素化合价降低的程度）取决于硝酸的浓度和金属单质还原性的强弱。对于同一金属单质而言，HNO3的浓度越小，HNO3被还原的程度越大，氮元素的化合价降低越多。一般反应规律为： 金属 + HNO3(浓) 硝酸盐 + NO2 + H2O 金属 + HNO3(稀) 硝酸盐 + NO + H2O 较活泼的金属(如Mg、Zn等) + HNO3(极稀) 硝酸盐 + H2O + N2O(或NH3等)金属与硝酸反应的重要实例为： 3Cu + 8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O该反应较缓慢，反应后溶液显蓝色，反应产生的无色气体遇到空气后变为红棕色（无色的NO被空气氧化为红棕色的NO2）。实验室通常用此反应制取NO气体Cu + 4HNO3(浓) Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O该反应较剧烈，反应过程中有红棕色气体产生，此外，随着反应的进行，硝酸的浓度渐渐变稀，反应产生的气体是NO2、NO等的混合气体。 变价金属与硝酸反应时，产物的价态则要看硝酸与金属的物质的量的相对大小，若金属过量，则生成低价的金属硝酸盐；若硝酸过量，则生成高价的金属硝酸盐。如：铁与稀硝酸的反应：3Fe（过量）8HNO3（稀）3Fe（NO3）22NO4H2OFe（不足）4HNO3（稀）Fe（NO3）3NO2H2O 常温下，浓HNO3能将金属Fe、A1钝化，使Fe、A1的表面氧化生成一薄层致密的氧化膜。因此，可用铁或铝制容器盛放浓硝酸，但要注意密封，以防止硝酸挥发变稀后与铁、铝反应。（与浓硫酸相似） 浓HNO3与浓盐酸按体积比13配制而成的混合液叫王水。王水溶解金属的能力更强，能溶解金属Pt、Au。 能把许多非金属单质（如C、S、P等）氧化，生成最高价含氧酸或最高价非金属氧化物。例如： C + 4HNO3(浓) = CO2+ 4NO2+ 2H2O 能氧化某些具有还原性的物质，如H2S、SO2、Na2SO3、HI、HBr、Fe2等。应注意的是，NO3无氧化性，而当NO3在酸性溶液中时，则具有强氧化性。例如，在Fe(NO3)2溶液中加入盐酸或硫酸，因引入了H而使Fe2被氧化为Fe3；又如，向浓HNO3与足量的Cu反应后形成的Cu(NO3)2中再加入盐酸或硫酸，则剩余的Cu会与后来新形成的稀HNO3继续反应。 能氧化并腐蚀某些有机物，如皮肤、衣服、纸张、橡胶等。因此在使用硝酸（尤其是浓硝酸）时要特别小心，万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应立即用大量水冲洗，再用小苏打或肥皂液洗涤。 与有机物反应：在一定条件下硝酸可与某些有机物发生取代反应和颜色反应。如：浓硝酸与苯、苯酚等物质的硝化反应；与纤维素的酯化反应；与某些蛋白质的颜色反应等。3保存方法：硝酸易挥发，见光或受热易分解，具有强氧化性而腐蚀橡胶，因此，实验室保存硝酸时，应将硝酸盛放在带玻璃塞的棕色试剂瓶中，并贮存在黑暗且温度较低的地方。4用途：硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐、氮肥等。5硝酸的制法： 硝酸的实验室制法：微热原理：利用浓H2SO4的高沸点，难挥发性制取挥发性的HNO3。NaNO3 + H2SO4(浓) = NaHSO4 + HNO3 因HNO3的不稳定性，加热温度不宜过高，还因为硝酸易腐蚀橡胶，所以此反应禁用橡胶塞，所用仪器为曲颈甑。 硝酸的工业制法：4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO尾气吸收：NO2和NO NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+ H2O 2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O消除对大气的污染当V(NO2)V(NO)11时，尾气可全部被吸收；当NO过量时，应先补充适量的O2。典例1（2018年湖北省黄冈市高三年级9月质量检测）标准状况下，三个烧瓶分别盛混有空气的氨气、等体积的二氧化氮与氧气的混合气、二氧化氮，将它们分别倒置于盛足量水的水槽中，当水进入烧瓶中，并使气体充分溶解，假定烧瓶中溶液无损失，所得溶液的物质的量浓度之比为A 5：4：5 B 1：1：1 C 15: 12: 10 D 无法计算【答案】A在盛足量水的水槽中，发生