常見非金屬單質(zhì)及其化合物

常見非金屬單質(zhì)及其化合物第一頁，共六十九頁，2022年，8月28日第一節(jié)非金屬單質(zhì)二常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)一非金屬元素的原子結(jié)構(gòu)特征第二頁，共六十九頁，2022年，8月28日一、非金屬元素的原子結(jié)構(gòu)特征除氫之外，非金屬元素原子的最外層電子數(shù)通常大于或等于4。在反應(yīng)中都易于獲得電子而顯負價，呈氧化性，但在一定條件下也可發(fā)生電子的偏移而顯正價，呈還原性。非金屬元素多變價，其最高價與該元素所在的族序數(shù)一致。非金屬單質(zhì)分子大多數(shù)是由雙原子或兩個以上的原子以共價鍵結(jié)合而成，一般屬于原子晶體或分子晶體。第三頁，共六十九頁，2022年，8月28日一、非金屬元素的原子結(jié)構(gòu)特征根據(jù)非金屬單質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，可將它們分為3類：(1)雙原子分子。如H2，O2，N2，X2(鹵素單質(zhì))，固態(tài)時屬分子晶體，其熔點、沸點都很低，通常情況下呈氣態(tài)。(2)多原子分子。如P4，As4，S8，屬分子晶體，通常為固態(tài)，熔、沸點也較低，較易揮發(fā)。(3)巨分子。如金剛石、晶體硅和硼，屬原子晶體，硬度大，熔、沸點都很高，難汽化。

第四頁，共六十九頁，2022年，8月28日一、非金屬元素的原子結(jié)構(gòu)特征第五頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)1.氯(1)物理性質(zhì)。常溫時，氯氣是黃綠色氣體，有刺鼻臭味，密度是空氣的2.5倍，易液化，能溶于水，有毒。吸入少量氯氣，就會使呼吸道黏膜受到刺激，引起胸部疼痛；吸入大量，會中毒致死。我國規(guī)定，居住區(qū)空氣中氯氣最高濃度日平均不超過0.03mg·m-3。第六頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)(2)化學(xué)性質(zhì)。氯氣很活潑，幾乎能與所有的金屬和非金屬化合。1)與金屬反應(yīng)。氯氣不僅能與活潑金屬（如鈉）直接化合，還能與一些不活潑金屬（如銅）在加熱條件下反應(yīng)。例如，

現(xiàn)象：棕色的煙氣

CuCl2溶于水，得到綠色的CuCl2溶液。第七頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

2)與非金屬反應(yīng)。氯氣能與許多非金屬反應(yīng)，例如，

現(xiàn)象：迅速化合，生成氯化氫氣體。

氯化氫是無色而有刺激性氣味的氣體，易溶于水，在常溫常壓下，1體積水大約能溶解500體積的氯化氫。常溫下，干燥的氯化氫不導(dǎo)電，化學(xué)性質(zhì)不活潑，不與大多數(shù)金屬和金屬氧化物反應(yīng)。第八頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)3)與水反應(yīng)。常溫常壓下，1體積的水能溶解2.5體積的氯氣，其水溶液叫做氯水。溶液中的少量氯能與水反應(yīng)，生成鹽酸和次氯酸。

第九頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)次氯酸具有較強的氧化性，能殺死水中的細菌，所以自來水可用氯氣來殺菌消毒(1L水中約通入0.002g氯氣)。次氯酸還能使染料和有機色素褪色，常用做漂白劑。

第十頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

4)與堿反應(yīng)。把氯氣通入冷的稀堿溶液，就可生成次氯酸鹽和金屬氯化物。工業(yè)上利用氯氣與消石灰反應(yīng)來制取漂白粉：

第十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

漂白粉是次氯酸鈣與氯化鈣的混合物，它的有效成分是次氯酸鈣。用于漂白時，使次氯酸鈣與稀酸或空氣里的二氧化碳和水蒸氣反應(yīng)，生成次氯酸。

第十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)2.硫(1)物理性質(zhì)。硫通常是一種淡黃色晶體，俗稱硫磺。質(zhì)脆，不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。在自然界中，硫以游離態(tài)和化合態(tài)存在，游離態(tài)硫存在于火山噴口附近或地殼的巖層中。化合態(tài)硫主要存在于金屬硫化物礦和硫酸鹽中，如黃鐵礦(FeS2)、石膏(CaSO4·2H2O)等。

第十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)(2)化學(xué)性質(zhì)。硫的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，與氧相似，易與金屬、氫氣和其他非金屬反應(yīng)，但不如氧劇烈。1)與金屬反應(yīng)。硫能與許多金屬(金、鉑等除外)化合，生成硫化物?，F(xiàn)象：發(fā)出紅光，生成黑色的硫化亞銅。

第十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)2)與非金屬反應(yīng)。硫在空氣中燃燒，發(fā)出淡藍色火焰，并放出大量的熱。

二氧化硫是無色有毒的氣體，具有窒息性臭味，是大氣污染物。工業(yè)上規(guī)定空氣中二氧化硫的含量不得超過0.02g·m-3。第十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

二氧化硫具有漂白作用，因為二氧化硫的水溶液與某些有機色素反應(yīng)生成無色物質(zhì)。這種化合物不穩(wěn)定，容易分解而使色素恢復(fù)原來的顏色。

必須注意，因為氯氣和二氧化硫都是有毒氣體，所以應(yīng)嚴(yán)禁用來漂白食物。第十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

硫還能與其他非金屬反應(yīng)。例如，硫的蒸氣與氫氣直接化合，生成硫化氫氣體。

硫化氫也是一種有毒氣體，無色，比空氣稍重，有蛋類腐爛的惡臭味?？諝庵杏?.1％(體積分數(shù))的硫化氫就會使人感到頭痛、惡心，吸入較多會使人昏迷甚至死亡。工業(yè)生產(chǎn)中規(guī)定，空氣中硫化氫的含量不得超過0.01g·m-3。第十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

硫化氫具有較強的還原性，能與O2，SO2反應(yīng)?？蓮暮猩倭苛蚧瘹涞膹U氣中回收硫，減少大氣污染。第十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

(3)硫的用途。硫的用途很廣，工業(yè)上用來制造硫酸、硫化橡膠、黑火藥、火柴等。農(nóng)業(yè)上用來制殺菌劑。醫(yī)藥上用硫磺軟膏治療皮膚病。第十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)3.氮(1)物理性質(zhì)。純凈的氮氣無色、無味、微溶于水。氮在自然界中主要以單質(zhì)存在于空氣中，約占空氣的78％(體積分數(shù))?；蠎B(tài)的氮主要以硝酸鹽存在，動植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)里也含有氮。第二十頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)(2)化學(xué)性質(zhì)。氮是活潑的非金屬元素，其非金屬性質(zhì)與氧相似。但由于N2分子中有3個共價鍵，鍵能高達946kJ·mol-1。因此，氮氣不活潑，一般情況下很難與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在特定條件下，氮氣也能與氫氣、氧氣以及一些活潑金屬反應(yīng)。第二十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)1)與氫氣反應(yīng)。在高溫、高壓有催化劑的條件下，氮氣與氫氣直接化合生成氨。

工業(yè)上就是利用這個反應(yīng)原理生產(chǎn)氨氣。氨氣是無色而有強烈的刺激性氣味的氣體，易溶于水，常溫下1體積水能溶解700體積的氨氣，氨的水溶液顯堿性。

第二十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)2)與氧氣反應(yīng)。在放電條件下，氮氣和氧氣直接化合，生成無色的一氧化氮。

在雷雨時，天空中可有少量的NO生成。NO不穩(wěn)定，易被氧化成二氧化氮，一氧化氮和二氧化氮都是大氣污染物。在城市中，它們主要來源于汽車尾氣。第二十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

3)與金屬反應(yīng)。高溫時，氮氣能和鎂、鈣、鍶、鋇等金屬化合生成金屬氮化物。例如，鎂在空氣中燃燒除生成氧化鎂外，還有微量的氮化鎂生成。

第二十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

(3)氮氣的用途。氮氣主要用于合成氨，由此制造化肥、硝酸和炸藥。由于氮氣的化學(xué)性質(zhì)特別穩(wěn)定，常用做填充燈泡和金屬熱加工的保護氣以及糧食、水果的保鮮劑。液氮用于儀器或機件深度冷凍處理以及現(xiàn)代超導(dǎo)技術(shù)。第二十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)4.碳碳的存在形式是多種多樣的，有晶態(tài)單質(zhì)碳，如金剛石、石墨；有無定形碳，如煤；有復(fù)雜的有機化合物，如動植物等；碳酸鹽，如大理石等。單質(zhì)碳的物理和化學(xué)性質(zhì)取決于它的晶體結(jié)構(gòu)。最常見的兩種單質(zhì)是高硬度的金剛石和柔軟滑膩的石墨，如圖6-2所示。第二十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)第二十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

常溫下單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑，不溶于水、稀酸、稀堿和有機溶劑；高溫下與氧反應(yīng)，生成二氧化碳或一氧化碳；在鹵素中只有氟能與單質(zhì)碳直接反應(yīng)；在加熱下，單質(zhì)碳較易被酸氧化；在高溫下，碳還能與許多金屬反應(yīng)，生成金屬碳化物。碳具有還原性，在高溫下可以冶煉金屬。第二十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)5.硅硅有無定形硅和晶體硅兩種同素異形體。晶體硅為灰黑色，無定形硅為黑色，密度為2.32～2.34g／cm3，熔點為1410℃，沸點為2355℃，晶體硅屬于原子晶體，硬而有金屬光澤，有半導(dǎo)體性質(zhì)。第二十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在高溫下能與氧氣等多種元素化合，不溶于水、硝酸和鹽酸，溶于氫氟酸和堿液，用于制造合金如硅鐵、硅鋼等，如圖6-3所示。

第三十頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、常見非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)單晶硅是一種重要的半導(dǎo)體材料，用于制造大功率晶體管、整流器、太陽能電池等。硅在自然界分布極廣，地殼中約含27.6％，含量僅次于氧，居第二位。結(jié)晶型的硅是暗黑藍色的，很脆，是典型的半導(dǎo)體?；瘜W(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。在常溫下，除氟化氫以外，很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。第三十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日第二節(jié)非金屬的氣態(tài)氫化物三硫化氫一氯化氫二氨氣第三十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日氯化氫是無色而有刺激性氣味的氣體。氯化氫氣體對呼吸系統(tǒng)有刺激作用，并能使牙齒患病。氯化氫易溶于水，在0℃時，1體積的水大約能溶解500體積的氯化氫。氯化氫的水溶液呈酸性，叫做氯化酸，俗稱鹽酸。鹽酸是一種強酸，濃鹽酸具有極強的揮發(fā)性，因此盛有濃鹽酸的容器打開后能在上方看見酸霧，那是氯化氫揮發(fā)后與空氣中的水蒸氣結(jié)合產(chǎn)生的鹽酸小液滴。一、氯化氫第三十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日鹽酸具有酸的通性，還具有還原性。(1)鹽酸和堿反應(yīng)生成氯化物和水。(2)鹽酸與大部分碳酸鹽反應(yīng)，生成二氧化碳和水。一、氯化氫第三十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日(3)鹽酸與活潑金屬單質(zhì)反應(yīng)，生成氫氣。(4)鹽酸與金屬氧化物反應(yīng)，生成鹽和水。實驗室也常用碳酸鈣和鹽酸來制取CO2：一、氯化氫第三十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日氨是沒有顏色、有刺激性氣味的氣體，極易溶解于水且溶解得快。在常溫下，1體積水大約可溶解700體積氨氣。氨的水溶液叫做氨水。氨水有弱堿性，能使酚酞溶液變紅或使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍。

二、氨氣第三十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日氨溶于水時，大部分與水結(jié)合成一水合氨(NH3·H2O)。NH3·H2O很不穩(wěn)定，受熱就會分解為氨氣和水。二、氨氣第三十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日

氨與酸反應(yīng)生成銨鹽。如氨遇到氯化氫時，迅速反應(yīng)生成氯化銨晶體。二、氨氣第三十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日

農(nóng)業(yè)上，常用的化肥如硫酸銨、碳酸氫銨、硝酸銨等都是銨鹽。銨鹽都易溶于水，受熱易分解，與堿反應(yīng)時放出氨氣。二、氨氣第三十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日硫化氫是一種無色、有臭雞蛋氣味的毒性氣體，化學(xué)式為H2S。低濃度的硫化氫會對眼睛、呼吸系統(tǒng)及中樞神經(jīng)等造成一定傷害，高濃度的硫化氫則可使被吸入者在短時間內(nèi)致命。三、硫化氫第四十頁，共六十九頁，2022年，8月28日硫化氫的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，點火時能在空氣中燃燒，可被氧化生成二氧化硫或硫。硫化氫具有還原性，在空氣中能夠腐蝕金屬，可以使銀、銅制品表面發(fā)黑。硫化氫可以與許多金屬離子作用，生成不溶于水或酸的硫化物沉淀。三、硫化氫第四十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日第三節(jié)非金屬氧化物及含氧酸三硫酸一二氧化硫和三氧化硫二一氧化氮和二氧化氮四硝酸第四十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日一、二氧化硫和三氧化硫物理性質(zhì)：二氧化硫（SO2）是無色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣的大，容易液化，易溶于水。化學(xué)性質(zhì)：二氧化硫是一種酸性氧化物，它溶于水時生成亞硫酸(H2SO3)，溶液顯酸性。亞硫酸不穩(wěn)定，容易分解成水和二氧化硫，因此二氧化硫與水反應(yīng)生成亞硫酸是一個可逆反應(yīng)。

第四十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日一、二氧化硫和三氧化硫作用：二氧化硫具有漂白性，它能漂白某些有色物質(zhì)。工業(yè)上常用二氧化硫來漂白紙漿、毛、絲、草帽辮等。二氧化硫還用于殺菌、消毒等。二氧化硫和某些含硫化合物的漂白作用也被一些不法廠商非法用來加工食品，以使食品增白等。食用這類食品，對人體的肝、腎臟等有嚴(yán)重損害，并有致癌作用。第四十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日一、二氧化硫和三氧化硫三氧化硫（SO3）是無色易揮發(fā)的氣體。它是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。三氧化硫極易溶于水，生成硫酸，同時放出大量的熱，所以三氧化硫也叫硫酸酐。第四十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、一氧化氮和二氧化氮氮氣（N2）占空氣體積的4/5左右。在通常情況下，氮氣與氧氣不發(fā)生反應(yīng)，但在放電條件下，它們卻可以直接化合，生成無色的一氧化氮(NO)。在高溫條件下，氮氣也能與氧氣反應(yīng)生成一氧化氮。第四十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、一氧化氮和二氧化氮一氧化氮不溶于水，在常溫下很容易與空氣中的氧氣化合，生成二氧化氮。第四十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、一氧化氮和二氧化氮二氧化氮（NO2）是紅棕色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣的大，易液化，易溶于水。因此，在閃電時，大氣中常有少量NO2產(chǎn)生，并隨雨水落下。二氧化氮溶于水時生成硝酸和一氧化氮。工業(yè)上利用這一原理生產(chǎn)硝酸。第四十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日三、硫酸純硫酸（H2SO4溶液）是無色、無臭、難揮發(fā)的油狀液體。市場上銷售的濃硫酸的質(zhì)量分數(shù)為98％，密度為1.84g／cm3。硫酸也是工業(yè)上重要的“三酸”之一。第四十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日三、硫酸硫酸除具有酸的通性外，還有一些特殊的性質(zhì)。(1)強吸水性。由于濃硫酸對水有強烈的親和作用，能與水以任意比混溶，并放出大量熱。因此，實驗室常用濃H2SO4作干燥劑。第五十頁，共六十九頁，2022年，8月28日三、硫酸(2)強脫水性。濃硫酸能按2∶1的氫氧原子個數(shù)比奪取許多有機物如糖、淀粉、纖維素分子中的氫原子和氧原子，使之炭化。例如：第五十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日三、硫酸(3)強氧化性。濃硫酸幾乎能和所有的金屬(金、鉑除外)起反應(yīng)。在加熱條件下，濃硫酸還能與一些非金屬起反應(yīng)。第五十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日四、硝酸純硝酸（H2NO3溶液）是無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體。一般市售濃硝酸質(zhì)量分數(shù)約為69％，質(zhì)量分數(shù)大于98％的濃硝酸極易揮發(fā)，與空氣中的水蒸氣形成酸霧，故稱發(fā)煙硝酸。硝酸是重要的化工原料，也是工業(yè)上重要的“三酸”之一。硝酸有著廣泛的用途，可以用來制造氮肥、農(nóng)藥、炸藥、塑料和染料等。硝酸也是實驗室里的一種常用試劑。第五十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日四、硝酸

硝酸是一種強酸，除了具有酸的通性以外，還具有一些特殊性質(zhì)。(1)不穩(wěn)定性。在光或熱的作用下，濃硝酸易發(fā)生分解。

第五十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日四、硝酸(2)氧化性。濃、稀硝酸都具有氧化性，幾乎能與所有金屬(除金、鉑等以外)和非金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)。濃硝酸和稀硝酸都能與銅發(fā)生反應(yīng)，前者反應(yīng)激烈，有紅棕色氣體(NO2)產(chǎn)生；后者反應(yīng)緩慢，有無色氣體(NO)產(chǎn)生，試管口變成紅棕色。

第五十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日四、硝酸此外，硝酸還使許多非金屬如碳、硫、磷等氧化。濃硝酸與濃鹽酸的混合物(體積比為1∶3)稱為“王水”，它的氧化能力更強，能使一些不溶于硝酸的金屬如金、鉑等溶解。第五十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日第四節(jié)重要非金屬離子的檢驗三硫酸根離子一碳酸根離子二碳酸氫根離子六鹵離子四硝酸根離子五銨根離子第五十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日一、碳酸根離子碳酸根離子能與BaCl2溶液反應(yīng)，生成白色的BaCO3沉淀。該沉淀溶于硝酸(或鹽酸)，生成無色無味、能使澄清石灰水變渾濁的CO2氣體。第五十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、碳酸氫根離子

取含碳酸氫根離子的鹽溶液煮沸，放出無色無味CO2氣體，氣體能使澄清石灰水變渾濁，或向HCO-3鹽酸溶液里加入稀MgSO4溶液，無現(xiàn)象，加熱煮沸，有白色沉淀MgCO3生成，同時放出CO2氣體。第五十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日三、硫酸根離子能與含Ba2+溶液反應(yīng)，生成白色沉淀BaSO4，不溶于硝酸。第六十頁，共六十九頁，2022年，8月28日四、硝酸根離子濃溶液或晶體中加入銅片、濃硫酸加熱，放出紅棕色氣體。第六十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日五、銨根離子

銨鹽(或濃溶液)與NaOH濃溶液反應(yīng)，并加熱，放出使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的有刺激性氣味氣體NH3。第六十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日六、鹵離子

鹵離子(X-)常用硝酸銀來檢驗。Cl-能與硝酸銀反應(yīng)，生成白色的AgCl沉淀，沉淀不溶于稀硝酸，能溶于