第四章 非金属及其化合物方程式总结
----------加粗的是对应的离子方程式
一、硅及其化合物
1、硅单质
物理性质:有金属光泽的灰黑色固体,熔点高,硬度大,质地脆,导电性介于导体和绝缘体之间。
化学性质:常温下化学性质稳定
硅的还原性:Si(粉)+O2SiO2
粗硅的制取:2C+SiO2Si+2CO(制得粗硅)
粗硅的提纯:Si(粗)+2Cl2SiCl4 SiCl4+2H2=Si(纯)+4HCl
硅与强碱的反应:Si+2NaOH+H2O =Na2SiO3+2H2↑ 2OH-+ Si+H2O =SiO32–+H2↑
硅与氢氟酸反应:4HF+Si=SiF4↑+2H2↑
硅的用途:硅可制造集成路、电子芯片、太阳能电池板等。
2、二氧化硅及硅酸
存在:结晶形和无定形。通称硅石。
性质:化学性质稳定,除氢氟酸外,一般不与其他酸反应,可以与强碱、碱性氧化物发生反应,属酸性氧化物。
用途:SiO2是光导纤维的主要原料,以SiO2为主要原料的物质大多都有石英某某、水晶某某;玛瑙某某。
①Si(粉)+O2SiO2
②与碱性氧化物反应: SiO2+CaOCaSiO3
③与碱的反应: SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O OH-+SiO2=SiO32–+H2O
④硅酸盐与酸生成硅酸的反应:
Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+NaCl SiO32-+2H+=H2SiO3(胶体)
Na2SiO3+CO2+2H2O=H2SiO3↓+Na2CO3 SiO32-+CO2+H2O=H2SiO3↓+CO32-
⑤与氢氟酸反应:SiO2+4HF =SiF4↑+2H2O
硅酸易受热分解:H2SiO3 SiO2↓+H2O
3、硅酸盐
硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称,在自然界分布极广,种类极多,是一类结构复杂的固体物质,大多不溶于水,化学性质很稳定。
硅酸钠:(最简单的硅酸盐)
可溶于水,其水溶液俗称水玻璃,可做粘合剂和防火剂,是制备硅胶和木材防火剂等的原料。
制备途径:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O OH-+SiO2=SiO32–+H2O
(贮存NaOH溶液的试剂瓶要用橡胶塞)
常见的硅酸盐产品:陶瓷、玻璃、水泥
二、氯及其化合物
1、氯气(Cl2)
Cl2的制取:原理:4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O
4H++2Cl–+MnO2Mn2++Cl2↑+2H2O
发生装置:固液加热型 实验装置:(见右图)
气体收集装置:向上排空气法(或排饱和食盐水法)
尾气处理装置:用碱液(NaOH)吸收
物理性质:①黄绿色 ②气体 ③有刺激性气味 ④有毒 ⑤密度比空气大
⑥2:1体积溶于水 ⑦易液化
化学性质:a、与水(H2O)的反应:Cl2 + H2O = HCl + HClO Cl2 + H2O = H++Cl—+ HCl
用途:可用于自来水的杀菌、消毒
新制氯水中的粒子:Cl2;H2O;HClO;H+;Cl-;ClO-;OH-(少量)
久置氯水中的粒子:H+;Cl-;H2O;OH-(少量)
b、与碱反应:氯气+碱==氯酸盐+次氯酸盐+水
(此反应中氯气既作氧化剂又作还原剂)
与NaOH反应:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O Cl2+2OH–=Cl–+ClO–+H2O
(产物NaClO:漂白液的主要成分)
与Ca(OH)2反应:Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O Cl2+2OH–=Cl–+ClO–+H2O
(产物Ca(ClO)2:漂白粉、漂白精的主要成分)
注:漂白粉产生作用的原因:Ca(ClO)2+CO2+H2O= 2HClO +CaCO3↓
且次氯酸易分解(现制现用):2HClO2HCl+O2↑
c、与金属的反应:
与Na的反应:2Na+ Cl22NaCl 现象:有黄光,燃烧,产生白烟
与Fe的反应:3Cl2+2Fe2FeCl3 现象:燃烧,产生棕黄色的烟
与Cu的反应:Cu + Cl2CuCl2 现象:燃烧,产生棕黄色的烟
d、与非金属的反应:与H2的反应:H2+Cl22HCl 现象:H2在Cl2中燃烧,产生苍白色火焰
2、氯离子(Cl-)的检验
原理:Ag++Cl- = AgCl ¯
试剂:AgNO3溶液和稀硝酸(HNO3)
操作:(加稀硝酸的作用是除去干扰离子:CO32-)
方法一:在被检验的溶液中加入稀硝酸酸化,再滴入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则被检液中含有Cl-。方法二:在被检验的溶液中滴入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,再加入稀硝酸,沉淀不溶,则被检液中含有Cl-。
3、附加:氯气的强氧化性:氯气将非金属最低价离子氧化为单质
氯气与溴化钠反应Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2 Cl2+2Br—=2Cl—+Br2
氯气与碘化钾反应Cl2+2KI=2KCl+I2 Cl2+2I-=2Cl-+I2
氯气与硫化钠反应Cl2+Na2S=2NaCl+S↓ Cl2+S2–=2Cl–+S↓
氯气与硫化氢反应Cl2+H2S=2HCl+S↓ Cl2+H2S=2H++2Cl–+S↓
三、硫及其化合物
1、硫单质(S)
物理性质:黄色晶体;质地脆;易研成粉末;不溶于水;微溶于酒精;易溶于二硫化碳(CS2)
化学性质:易与氧气反应:S + O2SO2
2、二氧化硫(SO2)
物理性质:无色;有刺激性气味;有毒;气体;密度比空气大;易液化;易溶于水
化学性质:㈠ 与氧气反应:2SO2+O22SO3
注意:此反应是可逆反应(指在相同条件下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应,通常用“”来代替“===”)
以下㈡㈢㈣条均体现了SO2是一种酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性
㈡ 与水的反应:SO2+H2OH2SO3 (此反应也是可逆反应)
㈢ 与碱性氧化物的反应:SO2+ CaO CaSO3↓
㈣ 与碱的反应:SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O SO2+Ca2++2OH-=CaSO3↓+H2O
㈤ 具有一定的还原性:SO2+2H2S=3S↓+2H2O (SO2作氧化剂;H2S作还原剂)
SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl Cl2+SO2+2H2O=4H++SO42–+2Cl-
3、三氧化硫(SO3):是固体
㈠ 与水的反应:SO3+H2O=H2SO4 SO3+H2O=2H++SO42–
注:三氧化硫是一种酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,它溶于水生成硫酸,工业上利用这一原理生产硫酸
㈡ 与碱性氧化物的反应:SO3+ CaO === CaSO4
㈢ 与碱的反应:SO3+Ca(OH)2=CaSO4+H2O (此反应中SO3是固体;CaSO4是微溶物)
4、亚硫酸(H2SO3)
因为亚硫酸中硫元素不是最高价,所以它具有一定的还原性易被氧化成硫酸
㈠ 与氧气的反应:2H2SO3+ O2=2H2SO4
㈡ 不稳定,受热易分解:H2SO3H2O+SO2↑
5、硫酸
稀、浓硫酸都具有酸的通性:
①与指示剂的反应:遇紫色石蕊试液:由紫变红
遇无色酚酞试液:不变色
②金属+酸==盐+H2↑:Zn+ H2SO4==ZnSO4+ H2↑ Zn+2H+==Zn2+ + H2↑
③酸性氧化物+酸==盐+H2O:CuO+ H2SO4==CuSO4+ H2O CuO+ 2H+==Cu2+ + H2O
④碱+酸==盐+H2O:2NaOH+H2SO4==Na2SO4+ 2H2O OH-+H+== H2O
⑤部分盐+酸==新酸+新盐:BaCl2+ H2SO4==BaSO4↓+2HCl Ba2++SO42-== BaSO4↓
浓硫酸的三点特性:
① 吸水性:有水分子存在,常用作干燥剂,干燥酸性或中性气体
② 脱水性:没有水分子存在,只是按2:1的比例脱去氢原子和氧原子
可使木条,纸张,蔗糖等有机物变黑:C12H22O11(蔗糖) 12C+11H2O
③ 强氧化性:与铜反应:2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O
(现象:生成可是品红褪色的气体(SO2),溶液由无色变蓝色)
与碳反应:2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O
(现象:能使蔗糖脱水形成的碳糊,体积膨胀的原因)
由于其强氧化性,冷的浓硫酸、浓硝酸可使铝和铁发生钝化,表面生成致密氧化膜。
四、氮及其化合物
1、氮的氧化物:一氧化氮(NO);二氧化氮(NO2)
一氧化氮(NO):物理性质:无色,不溶于水的有毒气体。
化学性质:①制备:N2+O2 2NO
②易与氧反应:2NO+O2=2NO2(气体由无色变为棕红色)
二氧化氮(NO2):物理性质:红棕色;有刺激性气味气体;有毒;密度比空气大;易液化
化学性质:易溶于水:3NO2+H2O=2HNO3+NO
(气体体积减少2/3,由红棕色变为无色)
注:若想让NO、NO2全溶于水,通氧气的量:4NO2+O2+2H2O=4HNO3 4NO+3O2+2H2O=4HNO3
2、氨:(常见用途:氨是氮肥工业,有机合成工业及制造硝酸,铵盐的原料,氨还常用作制冷剂)
物理性质:无色,有刺激性气味;气体;极易溶于水且溶解极快(1::700)
化学性质:①制备:N2+3H22NH3
②溶于水的产物:NH3+H2O NH3·H2ONH4++OH-
【氨水中的粒子:NH3,H2O,NH3·H2O,NH4+,OH-,H+(少量)】
③氨水易受热分解:NH3·H2O NH3↑+H2O
④与酸的反应:NH3+HCl =NH4 Cl
⑤具有还原性:4NH3+5O24NO+6H2O
3、铵盐:三大性质:均易溶于水;受热易分解;与碱反应时放出氨气。
受热易分解:NH4Cl NH3↑+HCl NH3+HNO3=NH4NO3
NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑
与碱反应放出氨气:NaOH+NH4NO3NaNO3 +NH3↑+H2O
Ca(OH)2+2NH4Cl2CaCl2+2NH3↑+2H2O (实验室制取NH3的方法)
NaOH+NH4ClNaCl+NH3↑+H2O
4、硝酸:(不管浓稀硝酸,除具有酸性外,都具有氧化性)
㈠ 铜与浓硝酸的反应:4HNO3(浓)+Cu= Cu (NO3)2+2NO2↑+2H2O
4H++2NO3-+ Cu = Cu 2++2NO2↑+2H2O
㈡ 铜与稀硝酸的反应:8HNO3(稀)+3Cu= 3Cu (NO3)2+2NO↑+4H2O
8H++2NO3-+ 3Cu = 3Cu 2++2NO↑+4H2O
㈢ 碳与浓硝酸的反应:4HNO3(浓)+CCO2↑+4NO2↑+2H2O
㈣ 硝酸见光易分解:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O
当反应物或反应条件不同时,硝酸被还原得到的产物也不同
(浓HNO3的产物:NO2;稀HNO3的产物:NO)
第4章非金属及其化合物方程式
(硅及其化合物性质反应)
1、二氧化硅与氢氧化钠溶液反应 1、SiO2 +2NaOH=Na2SiO3 +H2O
2、二氧化硅与氢氟酸反应 2、SiO2 +4HF =SiF4 ↑+2H2O
3、高温下二氧化硅与氧化钙反应 3、SiO2 +CaO
高温 CaSiO3
4、高温下二氧化硅与碳酸钙反应 4、SiO2+CaCO3 高温 CaSiO3 +CO2↑
5、高温下二氧化硅与碳酸钠反应 SiO2+ Na2CO3 高温 Na2SiO3 +CO2↑
6、硅酸钠溶液与二氧化碳反应 Na2SiO3 +H2O +CO2=H2SiO3 ↓+Na2CO3
7、硅酸受热分解 7、H2SiO3 SiO2 +H2O
8、硅与氧气加热反应 8、Si + O2 △ SiO2
9、二氧化硅与碳高温反应 9、SiO2+2C 高温 Si+2CO↑
10、硅与氢氧化钠溶液反应10、Si +2NaOH +H2O = Na2SiO3 +2H2↑ (氯及其化合物性质反应)
1、实验室制氯气 MnO2 +4HCl(浓) △ MnCl2 +Cl2 ↑+2H2O
2、钠在氯气中燃烧 2Na + Cl2
3、铁在氯气中燃烧 2Fe + 3 Cl2
4、铜在氯气中燃烧 Cu + Cl2
5、氢气在氯气中燃烧 H2 + Cl2 2 NaCl 2 FeCl3 CuCl2 2HCl △
6、氯气与水反应 Cl2 + H2O == HClO +HCl
1
7、次氯酸光照分解 2HClO =
2HCl +O2↑
8、氯气与氢氧化钠溶液反应 Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O
9、工业上制漂白粉 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
10、检验Cl-的反应 HCl +Ag NO3 =Ag Cl ↓+HNO3 (硫的氧化物、氮的氧化物反应)
1、硫和氧气反应 1、S + O2
SO2
2、硫与铁粉加热 2、S +Fe △ FeS
3、铜与硫加热 3、S +2Cu △ Cu2S
4、二氧化硫与水反应 4、SO2 +H2O === H2SO3
5、二氧化硫催化氧化 2 SO2 +O2 催化剂
△ 2SO3
6、溴水中通入二氧化硫褪色 SO2 + Br2 + 2 H2O = H2SO4 + 2HBr
7、二氧化硫与氢氧化钠溶液反应 7、SO2 +2NaOH =Na2SO3 +H2O
8、二氧化硫通入石灰水变浑浊 8、SO2 +Ca(OH)2 =CaSO3 ↓+H2O
9、一氧化氮与氧气反应 9、2NO +O2 =2NO2
10、二氧化氮与水反应 10、3NO2 +H2O =2HNO3 + NO
11、二氧化硫与氯水
SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl(离子方程式)
12、二氧化硫与溴水
SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr(离子方程式)
13、二氧化硫与碘水
SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI(离子方程式)
14、二氧化硫通入氯化铁溶液
2
2FeCl3 + SO2 + 2H2O = 2FeCl2 + H2SO4 + 2HCl
15、二氧化硫通入酸性高锰酸钾溶液
5SO2 +2MnO4- +2H2O ==5SO42- +2Mn2+ +4H+
(氨气性质反应)
1、高温高压催化剂氮气和氢气反应
2、氨气溶于水溶液呈碱性
3、氨水加热分解 NH3·H2O△ NH3↑+H2O
4、氨气与氯化氢相遇产生白烟 NH3 + HCl = NH4Cl (固)
5、氨气与硝酸反应 NH3 +HNO3 = NH4NO3
催化剂
6、氨气催化氧化 4NH3 +5O2 △ 4NO + 6H2O
7、碳酸氢铵受热分解 NH4HCO3 △ NH3 ↑+CO2↑ +H2O
8、氯化铵与氢氧化钠反应 NH4Cl +NaOH △ NaCl +NH3 ↑+H2O
9、实验室制氨气 Ca(OH)2 +2NH4Cl △ CaCl2 +2NH3↑ +2H2O
10、铵离子的检验 NH4+ + OH- △ NH3 ↑+ H2O (硫酸和硝酸反应)
1、浓硫酸与铜加热反应
2H △
2SO4(浓 CuSO4+SO2↑+2H2O
2、浓硫酸与碳加热反应
2H(浓 △
2SO4 CO2 ↑ +2SO2+2H2O
3、稀硝酸与铜反应
3Cu +8HNO △
3Cu(NO3)2 +2NO ↑+4H2O
3
4、浓硝酸与铜反应 Cu +4HNO3 ==Cu(NO3)2 + NO2 ↑+ 2H2O
5、浓硝酸与碳反应 4HNO3(浓)+C==CO2↑+4NO2↑+2H2O
6、浓硝酸光照分解 4HNO3=4NO2↑+O2↑+2H2O(见光或受热分解)
7、铁与浓硫酸加热
6H(浓)+2Fe △
2SO4 Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
4
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