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1、非金属及其化合物,氯气有毒,想一想,怎样闻氯气,一.氯气,（一）物理性质,黄绿色有刺激性气味，有毒（化学性质）！易液化液氯密度比空气大能溶于水（1：2）氯水。 易溶于有机溶剂,（低温加压形成，贮存在钢瓶中，不反应）,向上排空气法收集,不能用排水法收集，可用排饱和食盐水法收集,干燥的氯气常温不与铁反应,1、与金属反应，生成高价态的金属氯化物。,2、与非金属反应,2Na + Cl2 = 2 NaCl,2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3,Cu +Cl2 =CuCl2,点燃,点燃,点燃,（有黄色火焰，形成白烟）,（棕黄色烟，蓝绿色溶液）,（剧烈燃烧，形成棕褐色烟;溶于水后溶液呈棕黄色 ),安静地燃
2、烧，发出苍白色火焰，放出大量的热，瓶口有大量白雾产生。光照混合气体会爆炸！,（二）化学性质,3、与水反应,H2O+Cl2 HCl+HClO,4、与碱的反应,2NaOH +Cl2 NaClO+NaCl+H2O,漂白粉的制取：2Ca(OH)2+2Cl2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O,漂白消毒液的制取：,有效成分为Ca(ClO)2,漂白粉的漂白原理： Ca(ClO)2+H2O+CO2 = CaCO3 +2HClO 2HClO=2HCl+O2,5、与还原性盐反应,2KBr+Cl2=2KCl+Br2 2KI +Cl2=2KCl+I2 2KI+Br2=2KBr+I2,元素非金属性强弱顺序：FClB
3、rI,氯、溴、碘单质间的置换反应,无色变为橙(黄)色,无色变为黄褐(黄)色,无色变为黄褐(黄)色,Br- 、I- 与氯水反应后可加 CCl4 萃取。,漂白粉应密封保存。,（二）化学性质,H2O+Cl2 HCl+HClO,注：氯气既作氧化剂又作还原剂,0,+1,-1,(三）次氯酸的性质：,4、强氧化性：,2、弱酸性：,3、不稳定性：,可用于自来水的杀菌、消毒，可用做漂白剂。,酸性：H2CO3 HClO,1、HClO易溶于水，其水溶液无色,HClO H+ClO-,液氯、新制氯水、久置氯水的比较,（1）工业上用电解饱和食盐水的方法制Cl2:（2）实验室制取反应原理：,2NaCl+2H2O 2NaOH
4、+Cl2+H2,MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O,（四）Cl2的制法,收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法 (Cl2在饱和食盐水中的溶解度最小)。净化装置：用饱和食盐水或水洗气法除去HCl， 再用浓H2SO4干燥。尾气吸收装置：用强碱溶液吸收多余的Cl2，防止污染大气。验满方法: （1）将湿润的淀粉-碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察 到试纸立即变蓝，则证明已集满。 （2）将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到 试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。 （3）实验室制取Cl2时，常常根据氯气的颜色判 断是否收集满。,氯气的用途,杀菌消毒制漂白粉（液）作制高
5、纯硅、锗和钛的中间物质合成塑料、橡胶、农药、药品等,氯离子检验方法： 先加稀硝酸，后加硝酸银溶液 生成白色沉淀 或先加硝酸银溶液，后加稀硝酸 生成白色沉淀不溶于稀硝酸,结论：检验试剂硝酸银、 干扰离子 CO32-等,排除干扰试剂：硝酸,(五）、氯离子的检验,Ag+ + Cl- = AgCl,氯及其化合物的转化关系,卤素单质的检验方法,(一)、氮气,化学性质：,用途:,合成氨、制硝酸、充填灯泡、焊接金属的保护气、保存粮食。,物理性质：无色、无味、密度比空气稍小，熔、沸点 低，难溶于水的气体占空气总体积的78%。,N2,二、氮,无色 红棕色,无味 有刺激性气味,难溶于水 可溶于水,与CO相似 刺激
6、器官病变,2NO+O2=2NO2红棕色,不反应 3NO2+H2O=2HNO3+NO,弱 强，使KI淀粉试纸变蓝,3Cu+8HNO3(稀)=3Cu Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2(NO3)2+2NO+4H2O +2NO2+2H2O,排水法 向上排空法,(二)、NO与NO2,2、氮氧化物有关计算,(1)原理将NO2(或NO)和O2同时通水中发生如下反应： 3NO2+H2O 2HNO3+NO 2NO+O2 2NO2以上两个反应不断循环，逐步经计算非常复杂。通常用总反应式进行计算将大大简化，两个总反应式如下：4NO2+O2+2H2O 4HNO34NO+3O2+2H2O 4HNO3,(2)具体
7、分析如下如果是将NO2和O2同时通入水中反应：当V(NO2)V(O2)=41时，无气体剩余，最后只是HNO3当V(NO2)V(O2)41时，NO2过量，剩余为NO如果是将NO和O2同时通入水中反应：当V(NO)V(O2)=43时，恰好完全反应，无气体剩余当V(NO)V(O2)43时，NO过量，NO剩余当V(NO)V(O2)43时，O2过量，O2剩余,(3)如果不是恰好反应，则剩余气体只可能是氧气或NO， 不可能剩余NO2,氮氧化物有关计算,3、NO2和溴蒸气的鉴别方法,实验成败的关键,a.烧瓶干燥；b.装置的气密性好；c.收集的气体纯度尽可能高。,喷泉实验,NH3和H2O，HCl与H2O，CO
8、2与NaOH反应,Cl2与NaOH反应,烧瓶内外形成较大的压强差,原因:,无色有刺激性气味的气体,密度比空气小，极易溶于水，体积比1700，水溶液叫“氨水”.氨易液化（沸点-33. 35 ） “液氨”,(三）氨气,物理性质：,NH3+HCl = NH4Cl (白烟）,2NH3+H2SO4 = (NH4)2SO4,NH3+HNO3 = NH4NO3 (白烟）,（2）氨跟酸的反应,NH3+H2O,NH3H2O,NH4+OH-,氨水不稳定受热分解：,(1)、氨气与水的反应：氨水,（3）与某些盐溶液反应：,Al3 + +3NH3+3H2O = Al(OH)3+3NH4+,（4）氨的催化氧化,此反应可检
9、验NH3或HCl,化学性质：,2NH3 + 3Cl2 N2 + 6HCl 氨气少时,8NH3 + 3Cl2 N2 + 6NH4Cl氨气过量,(三）氨气,氨气的制取：,药品：,氯化铵晶体、消石灰固体,原理：,2NH4Cl+Ca(OH)2 = CaCl2+2H2O+2NH3,收集：,向下排空气法,验满：,蘸有浓HCl的玻璃棒接近试管口产生白烟。,湿润的红色石蕊试纸变蓝(常见气体中唯一的一种碱性气体)；,该反应不是离子反应,尾气处理：用水吸收(浓硫酸也可）用倒扣的漏斗。,棉花的作用：防止对流，提高集气速度和纯度。,NH3,氨的用途,2、铵盐的化学性质,NH4Cl = NH3 + HCl,(NH4)2
10、CO3 = 2NH3 + H2O + CO2 ,2NH4NO3 = 2 N2 + O2 + 4H2O,（1）铵盐都不稳定，受热易分解,（2）铵盐与碱反应,NH4NO3 + NaOH = NaNO3 +H2O +NH3 ,(NH4)2SO4+2NaOH = Na2SO4+2H2O+2NH3 ,a.实验室用来制NH3,b.用于NH4+的检验：,3、铵盐的用途,c. 用于生产氮肥,用于制炸药,印染和制干电池的原料,使湿润的红色石蕊试纸变蓝,（四）、铵盐,1、物理性质：,多是白色晶体，易溶于水,NH4+,、使指示剂变色：,、与碱发生中和反应：,、与碱性氧化物反应：,、与盐反应：,稀硫酸与硝酸使紫色石蕊
11、试液变红,H+ + OH - = H2O,2H+ + CuO = Cu2+ + H2O,2H+ + CO3 2- = H2O + CO2,HNO3 = H+ + NO3-,1、硝酸具有酸的通性,、与活泼金属反应,物理性质,无色、易挥发、有刺激性气味的液体，溶于水放热，沸点是83，常用浓硝酸质量分数为69%，98%以上的硝酸叫发烟硝酸。,化学性质,（五）、硝酸,注意:硝酸几乎与所有的金属反应,但不论浓稀都不能放出H2!,2、浓硝酸的特性,、不稳定性:,硝酸越浓，越不稳定,（久制浓硝酸由于NO2溶解而使其变黄色。）,棕色细口瓶,、强氧化性,a、与金属反应,Cu+ 4HNO3(浓)= Cu(NO3)
12、2+2NO2+2H2O,3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,b、与非金属反应,C + 4HNO3 = CO2+ 4NO2+ 2H2O,S +6HNO3 （浓） = 2H2O +6NO2 + H2SO4,C、钝化现象：常温下，铁和铝遇浓硝酸发生钝化,氮及其化合物的转化关系,三.硫,存在:火山口附近或地壳的岩石中,有游离态和化合态,（一）,物理性质：,硫磺,黄色晶体质脆，易研成粉末。不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳CS2 。易升华.密度比水大,熔沸点低（112.8, 444.6 ),化学性质：,氧化性：Fe+S=FeS 2Cu+S=Cu2S H2+S H2S
13、 还原性：S+O2=SO2 自身氧化还原反应： 3S+6NaOH=2Na2S + Na2SO3 + 3H2O （歧化）,用途：,消毒杀菌，制硫磺皂黑火药、制硫酸,点燃,既有氧化性又有还原性,与变价金属化合成低价硫化物,（二）二氧化硫,1、物理性质：无色、有刺激性气味的气体，易液化（10）密度大于空气，易溶于水（1：40），有毒,来源:煤等含硫燃料的燃烧、工业废气、火山喷发等.,、跟水反应：,H2SO3醋酸 H2CO3,、与碱反应：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O,、与碱性氧化物反应 SO2+Na2O=Na2SO3 SO2 +CaO=CaSO3
14、,2、化学性质:,能使酸碱指示剂变色,除去CO2中的SO2,、与盐溶液反应,SO2 + Na2CO3 = Na2SO3 + CO2,强酸制弱酸,SO2 + NaHCO3 = NaHSO3 +CO2SO2 + CaSO3 + H2O = Ca(HSO3)2,2、化学性质:,二氧化硫过多沉淀溶解,SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O (归中),、具有氧化性,SO2 + Br2 + 2H2O = H2SO4 + 2HBr,SO2 + Cl2 + 2H2O = H2SO4 + 2HCl,.二氧化硫的还原性：,SO2能使氯水（黄绿色）、溴水（橙色）和酸性KMnO4溶液（紫红）褪色。,2FeCl3
15、SO22H2O2FeCl2H2SO42HCl,漂白原理:化合反应， 生成的不稳定的无色物质受热易分解,应用：工业常用SO2漂白纸浆、毛、丝、草帽等,.SO2具有漂白性,2、化学性质:,SO2能使某些有色物质品红褪色，但不能漂白酸碱指示剂。, 利用此反应可用来检验SO2,几种漂白剂的比较,注意：漂白剂不是能漂白所有的有色物质，例如二氧化硫通入紫色石蕊溶液中，石蕊变红，并不会被漂白；漂白性指的是能使某些有色物质(有机色素)褪色，而有颜色的无机物褪色不能算是漂白作用。例如二氧化硫能使溴水、高锰酸钾酸性溶液褪色都不是漂白作用。,3.二氧化硫的检验,(1)纯净物检验： 将气体通入品红溶液品红褪色加热溶液
16、 溶液又变红。 说明：气体是品红。(2) SO2、CO2的混合气体检验： 依次通过：品红酸性高锰酸钾(或溴水) 品红澄清石灰水 证明存在SO2现象：品红褪色； 证明存在CO2现象：品红不褪色，澄清石灰水变浑浊。,4、SO2的实验室制法,原理：,尾气处理：用NaOH溶液吸收,收集：向上排空气法,检验：湿润的蓝色石蕊试纸或品红试纸,干燥：用浓H2SO4或P2O5固体,Na2SO3(固)+H2SO4(70%)=Na2SO4+SO2 +H2O,（三）、SO3,无色易挥发的固体，熔点16.80C，沸点44.80C,1、物理性质：,2、化学性质：,（碱过量正盐）,（酸过量酸式盐）,（2）酸性氧化物硫酐,工
17、业生产硫酸,SO32NaHSO3Na2SO42SO2H2O（除去SO2中混有的SO3气体）,2SO3 2SO2 + O2,催化剂,（1）受热易分解,物理性质：,无色、粘稠的油状液体,质量分数为98.3%的浓硫酸的 密度是1.84g/cm3，沸点是338,易溶于水放热，跟水以任意比互溶。,化学性质：,1、硫酸具有酸的通性。,H2SO4=2H+SO42-,、使指示剂变色：,、与碱发生中和反应：,、与碱性氧化物反应：,、与盐反应：,稀硫酸与硝酸使紫色石蕊试液变红,H+ + OH - = H2O,2H+ + CuO = Cu2+ + H2O,2H+ + CO3 2- = H2O + CO2,、与活泼金
18、属反应,（四）、H2SO4,、吸水性（干燥剂）,H2SO4+XH2O=H2SO4xH2O+Q,2、浓硫酸的特性,、脱水性,按H2O的组成脱去有机物中的H、O原子,C12H22O11 12C + 11H2O,浓硫酸,a.与非金属的反应（如：C、P、S ）,、强氧化性,C + 2H2SO4(浓) CO2+ 2SO2+2H2O,b、氧化还原性化合物,2HBr + H2SO4 （浓）= Br2 + SO2 + 2H2O,H2S + H2SO4（浓）= S + SO2 + 2H2O,、难挥发性（制l),H2SO4(浓) +2NaCl = Na2SO4 + 2HCl,强热,C、钝化现象：常温下，铁和铝遇浓
19、硫酸发生钝化,硫及其化合物的转化关系,存在和状态：,在自然界中硅元素只有化合态，无游离态；单质硅有晶体硅和无定形硅。,物理性质：,灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，熔沸点高、硬度大，晶体硅是良好的半导体,化学性质：,在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。,常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和 NaOH溶液反应。,Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2,Si2NaOHH2ONa2SiO32H2,四、硅,SiO2 SiO2,（一）、硅单质,（1）SiO2+2C = Si+2CO （粗硅）若C过量： SiO2+3C = SiC + 2CO （2） Si+2Cl2 = SiC
20、l4（3） SiCl4+2H2 = Si+4HCl （高纯硅）,硅的制备,高温,高温,高温,高温,0,4,2,应用： 太阳能电池(太阳能电能） 计算机芯片 半导体材料、 信息技术等材料和人造卫星、登月车、火星探测器等动力设备新能源。,结晶形（石英晶体）无定形硅藻土,玛瑙,（二).二氧化硅（SiO2）,存在：,水晶,结构:,正四面体 ，空间网状结构,用途: 主要用作装饰、石英坩埚、光纤,固态,熔点高（熔点1610) 、硬度大，难溶于水,物理性质：,现代通信用光缆,光学纤维胃镜,坩埚,石英研钵,SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O,化学性质: 酸性氧化物,SiO2 + CaO = Ca
21、SiO3,与碱性氧化物反应,高温,与碱反应,（此反应常用于刻蚀玻璃）,特性 SiO24HF=SiF42H2O,难溶于水、不能与水反应,弱氧化性,工业制备粗硅,与某些盐反应,SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3+CO2,SiO2 + CaCO3 = CaSiO3+CO2,高温,电炉,高温,高温,（二).二氧化硅（SiO2）,物理性质:白色,胶状,不溶于水化学性质: 弱酸性酸性比碳酸弱. H2SiO3 + 2NaOH=2H2O + Na2SiO3 不稳定性,(三）硅酸 (H2SiO3),Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl,SiO32- + 2H+ = H2Si
22、O3,硅酸凝胶干燥脱水后形成硅胶：多孔 吸附水能力强可用来作吸潮干燥剂、催化剂，或用作其他催化剂的载体。,制备:,（四）硅酸钠（Na2SiO3）最简单的硅酸盐,是白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，是一种矿物胶，黏性很强，可以作黏胶剂,物理性质：,化学性质： 热稳定性好，不燃烧,与盐反应,与酸反应,Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3,CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl,Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3,用途：,水溶液有粘性，做粘合剂,作防火剂,做肥皂填充剂。,（1）玻璃：,Na2SiO3、CaS
23、iO3、SiO2(Na2OCaO6SiO2),硅酸盐工业,原料：纯碱、石灰石、石英设备：玻璃窑条件：高温熔融主要反应：主要成份：硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅,高温,SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2,高温,石膏的作用是调节水泥硬化速度。,（2）水泥：,硅酸盐工业,原料：黏土、石灰石、石膏设备：水泥回转窑条件：煅烧主要成份：,硅酸三钙：3CaOSiO2硅酸二钙：2CaOSiO2铝酸三钙：CaOAl2O3,（3）传统硅酸盐陶瓷： 传统硅酸盐陶瓷是以黏土为原料，经高温烧结而成。,硅酸盐工业,景德镇的陶瓷:薄如纸,声如磬,色如玉.,高温结构陶瓷、压电陶瓷,新型陶瓷,透明陶瓷、超导陶瓷等,硅及其化合物的转化关系,可以完成喷泉实验的相关组合：NH3 -水： 水 NH3溶解度为1：700 HCl- 水： 水 HCl溶解度为1：500 CO2 -NaOH溶液 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O SO2- NaOH溶液 2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O Cl2- NaOH溶液 2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O NO2- 水 水 3NO2+H2O=2HNO3+NO（不能充满）,
