無(wú)機(jī)化學(xué)第九章 常見(jiàn)非金屬元素及其化合物

第九章常見(jiàn)非金屬元素及其化合物第一節(jié)鹵族元素第二節(jié)族元素第三節(jié)氮族元素第四節(jié)碳、硅和硼目錄第九章常見(jiàn)非金屬元素及其化合物學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握

常見(jiàn)非金屬元素及其重要化合物的性質(zhì)；非金屬元素性質(zhì)中的一些變化規(guī)律。

熟悉

鹵素、氧族元素、氮族元素、碳族元素的通性。了解

非金屬元素在醫(yī)藥領(lǐng)域及生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用。第九章常見(jiàn)非金屬元素及其化合物鹵族元素第一節(jié)第九章常見(jiàn)非金屬元素及其化合物第一節(jié)鹵族元素

（一）鹵化氫一、鹵化氫和鹵化物

鹵化氫（HX）均為無(wú)色、有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，極易溶于水，生成氫鹵酸。鹵化氫氫鹵酸鹵化物（HX）（HX）

(MXn)

純的氫鹵酸都是無(wú)色液體，具有揮發(fā)性。氫氯酸（鹽酸）、氫溴酸、氫碘酸均為強(qiáng)酸，酸性強(qiáng)弱順序?yàn)椋骸颒I＞HBr＞HCl＞HF

鹵化氫中的鹵原子的氧化數(shù)為-1，處于最低氧化數(shù)，因而具有還原性。鹵離子的還原能力強(qiáng)弱順序?yàn)椋骸颕－＞Br－＞Cl－＞F－+H2O+堿第一節(jié)鹵族元素

與鹵素單質(zhì)的氧化能力的強(qiáng)弱順序相反：★F2＞Cl2＞Br2＞I2

因此，Cl2可以將Br-和I-從其化合物中置換出來(lái)，Br2可以將I-從其化合物中置換出來(lái)。

Br2-CCl4I2-CCl4I2-淀粉溶于四氯化碳中顯棕色溶于四氯化碳中顯紫紅色單質(zhì)碘遇到淀粉顯藍(lán)（紫）色一、鹵化氫和鹵化物第一節(jié)鹵族元素單質(zhì)碘遇到淀粉顯藍(lán)（紫）色，《中國(guó)藥典》中用于碘化物的鑒別。氫氟酸能與二氧化硅或硅酸鹽（玻璃、陶瓷的主要成分）發(fā)生反應(yīng)，所以氫氟酸能夠腐蝕玻璃。也常用于刻蝕玻璃制品上的標(biāo)志和花紋，并貯存于塑料或鉛制容器中。一、鹵化氫和鹵化物第一節(jié)鹵族元素（二）鹵化物大多數(shù)金屬鹵化物易溶于水，但氯、溴、碘的銀鹽則難溶于水、不溶于硝酸中。AgCl、AgBr、AgI的顏色和溶解性存在明顯的差異。

鹵化銀顏色加入硝酸加入氨水加入硫代硫酸鈉

AgCl

白色不溶解溶解溶解

AgBr

淺黃色不溶解部分溶解溶解

AgI

黃色不溶解不溶解不溶解一、鹵化氫和鹵化物第一節(jié)鹵族元素AgClAgIAgBr+NH3+NH3+NH3+Na2S2O3+Na2S2O3+Na2S2O3《中國(guó)藥典》利用Cl與Ag作用生成沉淀的性質(zhì)來(lái)鑒別氯化物。一、鹵化氫和鹵化物第一節(jié)鹵族元素二、含氧酸及其鹽名稱(chēng)氧化數(shù)氯溴碘次鹵酸+1HClO

HBrOHIO鹵酸+5HClO3HBrO3HIO3高鹵酸+7HClO4HBrO4HIO4（一）次氯酸及其鹽次氯酸因強(qiáng)氧化性而具有殺菌和漂白作用。但次氯酸很不穩(wěn)定，室溫下就會(huì)分解。次氯酸能殺死水中的細(xì)菌，所以自來(lái)水常用氯氣（1L水里通入約0.002g氯氣）來(lái)殺菌消毒。第一節(jié)鹵族元素二、含氧酸及其鹽Cl2

＋H2O＝HCl＋HClO次氯酸鈣為白色粉末，有極強(qiáng)的氯臭，也是漂白粉的有效成分。漂白粉有消毒和漂白作用，也用于城鄉(xiāng)飲用水、游泳池水等的殺菌消毒。（二）氯酸及其鹽氯酸僅存在于溶液中，是一種強(qiáng)度與鹽酸、硝酸接近的強(qiáng)酸。氯酸鉀是最重要的氯酸鹽，在催化劑二氧化錳存在下加熱，分解為氯酸鉀和氧氣，是實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的方法。第一節(jié)鹵族元素二、含氧酸及其鹽氯酸鉀與硫、磷、碳等易燃物質(zhì)混合，極易爆炸，用于制造炸藥、火柴、煙火等。（二）氯酸及其鹽第一節(jié)鹵族元素二、含氧酸及其鹽（三）高氯酸及其鹽高氯酸為最強(qiáng)的無(wú)機(jī)酸，比較穩(wěn)定。高氯酸的冰醋酸溶液為分析化學(xué)中非水酸堿滴定的標(biāo)準(zhǔn)溶液。高氯酸因其鉀鹽難溶于水而用于鑒定K＋。第一節(jié)鹵族元素三、擬鹵素

常見(jiàn)的氰化物有氰化鉀和氰化鈉，氰化鉀和氰化鈉均為劇毒品，毫克數(shù)量級(jí)即可致死。工業(yè)廢水中的氰化物排放標(biāo)準(zhǔn)為氰離子（CN-）具有還原性和強(qiáng)配位性，在堿性條件下，氯氣可以氧化廢水中的氰化物。＜0.05mg/L。工業(yè)上，使用硫酸亞鐵和消石灰除去廢水中的氰化物，生成穩(wěn)定且無(wú)毒的配合物。鐵氰化鉀和亞鐵氰化鉀是Fe2+和Fe3+的鑒定試劑，藥物分析中用于亞鐵鹽、鐵鹽的鑒別試驗(yàn)。（一）氫氰酸和氰化物氰化氫氫氰酸氰化物（HCN）（HCN）[M(CN)n]第一節(jié)鹵族元素三、擬鹵素

亞鐵離子的鑒定（二）硫氰化物硫氰化物大多易溶于水，硫氰酸根離子能與許多過(guò)渡金屬離子形成配合物，與Fe3+形成血紅色的配合物，該反應(yīng)為與SCN-的特效鑒定反應(yīng)。血紅色（一）氫氰酸和氰化物氧族元素第二節(jié)第九章常見(jiàn)非金屬元素及其化合物第二節(jié)氧族元素一、臭氧與過(guò)氧化氫（一）臭氧

3O2

2O3電火花紫外線照射打雷時(shí)在電火花的作用下，高空中的氧氣分子發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生臭氧（O3）。臭氧很不穩(wěn)定，在紫外線照射下又分解產(chǎn)生氧氣。大氣平流層中存在的臭氧層能夠吸收太陽(yáng)光的紫外輻射，保護(hù)著地球表面上的一切生物。臭氧是一種有特殊臭味的藍(lán)色氣體，在水中的溶解度為每100ml水溶49.4ml臭氧，為強(qiáng)氧化劑。具有殺菌能力，用于飲水消毒、空氣凈化以及含有機(jī)物廢水的處理。第二節(jié)氧族元素一、臭氧與過(guò)氧化氫（二）過(guò)氧化氫過(guò)氧化氫(H2O2)俗稱(chēng)雙氧水，純過(guò)氧化氫是淡藍(lán)色的黏稠狀液體，可與水以任意比例混溶，通常所用的雙氧水為過(guò)氧化氫的水溶液。過(guò)氧基：—O—O—

過(guò)氧化氫：H—O—O—H97°97°94°過(guò)氧化氫分子結(jié)構(gòu)第二節(jié)氧族元素一、臭氧與過(guò)氧化氫①是二元弱酸的濃溶液和堿作用成鹽。②具有較強(qiáng)的氧化性在酸堿中氧化性都很強(qiáng)。

（－1）H2O（－2）氧化中O的氧化數(shù)為－1：是常用的氧化劑，且還原產(chǎn)物為水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，主要用作紙漿、棉織物、羊毛、絲等的漂白劑。還有消毒和殺菌的作用，適用于傷口的消毒，30g/LH2O2的稀溶液為臨床上傷口等的消毒劑。=H++HO2--

第二節(jié)氧族元素還原③還原性在酸中還原性不強(qiáng)，需強(qiáng)氧化劑才能將其氧化。

（－1）一、臭氧與過(guò)氧化氫O2

（0）④不穩(wěn)定性易分解為水和氧氣置棕色瓶中，于陰涼處保存。⑤與重鉻酸鉀的反應(yīng)在重鉻酸鉀的酸性溶液中加入有機(jī)溶劑乙醚，再加入少量振蕩，有機(jī)層中有CrO5生成，顯藍(lán)色?！吨袊?guó)藥典》利用該反應(yīng)檢驗(yàn)的存在。

穩(wěn)定存在于乙醚中，顯藍(lán)色。第二節(jié)氧族元素二、硫的化合物（一）金屬硫化物

金屬硫化物在水中的溶解度相差很大，且大多數(shù)都有顏色特征（見(jiàn)教材表9-3）。利用這些性質(zhì)可以初步分離和鑒別各種金屬離子，如：Mn2++S2-=MnS↓(肉色)Zn2++S2-=ZnS↓(白色)Sn2++S2-=SnS↓(褐色)第二節(jié)氧族元素二、硫的化合物（二）硫代硫酸鈉

含氧酸中的氧原子被硫原子取代所得的酸稱(chēng)為硫代某酸，對(duì)應(yīng)的鹽稱(chēng)為硫代硫酸鹽。含5個(gè)水的硫代硫酸鈉商品名為海波，俗稱(chēng)大蘇打。硫代硫酸鈉在中性或堿性溶液中很穩(wěn)定，在酸性溶液中迅速分解。這個(gè)反應(yīng)可以用來(lái)鑒定硫代硫酸根離子的存在。在制備硫代硫酸鈉時(shí)，溶液必須控制在堿性范圍內(nèi)，否則將會(huì)有硫析出而使產(chǎn)品變黃。（淡黃色）硫代硫酸根中的2個(gè)S原子的平均氧化數(shù)是+2，中心S原子的氧化數(shù)為+6，另一個(gè)S原子的氧化數(shù)為-2。因此，硫代硫酸鈉具有中等強(qiáng)度的還原性，用作藥物制劑中的抗氧化劑。例如可被碘氧化為連四硫酸鈉。第二節(jié)氧族元素二、硫的化合物分析化學(xué)運(yùn)用該反應(yīng)定量測(cè)定碘。硫代硫酸根能與許多重金屬離子形成穩(wěn)定的配合物，并能將CN-轉(zhuǎn)化為SCN-，醫(yī)學(xué)上用作鹵素、氰化物和重金屬中毒時(shí)的解毒劑。（二）硫代硫酸鈉氮族元素第三節(jié)第九章常見(jiàn)非金屬元素及其化合物第三節(jié)氮族元素一、氨和銨鹽（一）氨

常溫下為無(wú)色、有刺激性氣味的氣體，極易溶于水，水溶液稱(chēng)氨水。氨水顯堿性，是最常用的弱堿溶液，能使酚酞溶液變紅色，對(duì)應(yīng)的鹽稱(chēng)為銨鹽。是常見(jiàn)的配位體，可與中心原子形成穩(wěn)定的配合物。例如：許多難溶性金屬鹽和難溶性氫氧化物能夠溶解在氨水中。例如：第三節(jié)氮族元素一、氨和銨鹽（二）銨鹽

一般為無(wú)色晶體，易溶于水。由于氨氣的揮發(fā)性和弱堿性，銨鹽遇強(qiáng)堿分解放出氨氣，氨氣遇濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，這是鑒定銨離子的特效反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)室也常用該反應(yīng)制備氨氣。銨鹽受熱極易分解，產(chǎn)物視酸的性質(zhì)而不同：NH4Cl

NH3↑＋HCl↑△(NH4)2SO4

NH3↑＋NH4HSO42NH4NO3N2↑＋O2↑＋4H2O揮發(fā)性的酸非揮發(fā)性的酸氧化性的酸△△4HNO3

4NO2↑＋O2↑＋2H2O第三節(jié)氮族元素二、硝酸及其鹽（一）硝酸硝酸為揮發(fā)性強(qiáng)酸，不穩(wěn)定，濃硝酸見(jiàn)光或受熱易分解?！飨跛峋哂袕?qiáng)氧化性，能夠與幾乎所有金屬（金、鉑等除外）反應(yīng)，還原產(chǎn)物取決于硝酸的濃度和金屬的活潑性。例如：濃硝酸稀硝酸活潑金屬與極稀硝酸王水(濃硝酸與濃鹽酸1:3的混合物)具有比硝酸更強(qiáng)的氧化性，可溶解不溶于硝酸的金、鉑等貴金屬。第三節(jié)氮族元素二、硝酸及其鹽硝酸鹽均為易溶于水的無(wú)色晶體，不穩(wěn)定，受熱易分解而產(chǎn)生氧氣，可作為高溫時(shí)的供氧劑。例如：（二）硝酸鹽第三節(jié)氮族元素三、磷和砷（一）磷酸（二）磷酸鹽磷酸為非揮發(fā)性的中強(qiáng)三元酸，在磷的含氧酸中最穩(wěn)定。磷鹽分為磷酸正鹽、磷酸一氫鹽和磷酸二氫鹽。磷酸二氫鹽易溶于水，而磷酸一氫鹽和磷酸正鹽中僅有鉀、鈉、銨鹽易溶于水。磷酸一氫鹽和磷酸二氫鹽為常用的緩沖對(duì)。

磷酸根離子的鑒定：磷酸鹽和過(guò)量的鉬酸銨在含硝酸的溶液中受熱，慢慢析出黃色沉淀。第三節(jié)氮族元素三、磷和砷（三）砷的氧化物及含氧酸三氧化二砷(

)俗稱(chēng)砒霜。是一種白色粉末狀固體，為劇毒品，致死量約為0.1g。三氧化二砷和亞砷酸(

)為偏酸性的兩性化合物。

As的氧化數(shù)+3+5氧化物

三氧化砷五氧化砷含氧酸亞砷酸砷酸氧化物和含氧酸的分子式第三節(jié)氮族元素三、磷和砷在堿性溶液中，亞砷酸鹽為還原劑:在酸性溶液，砷酸表現(xiàn)出氧化性：（四）砷化氫馬氏試砷法：用于砷的檢驗(yàn)。加熱部位形成亮黑色的“砷斑”。（三）砷的氧化物及含氧酸碳、硅和硼第四節(jié)第九章常見(jiàn)非金屬元素及其化合物

一、碳及其化合物第四節(jié)碳、硅和硼藥用炭（活性炭）

具有很強(qiáng)的吸附能力，是藥物生產(chǎn)中常用的吸附劑。品紅溶液+活性炭二氧化碳和碳酸△

通過(guò)加熱、煮沸的方法可以除去水中溶解的二氧化碳。碳酸為二元弱酸，可以形成碳酸鹽和碳酸氫鹽。碳酸氫鹽均溶于水，碳酸鹽只有堿金屬和銨鹽易于水。

一、碳及其化合物第四節(jié)碳、硅和硼碳酸鹽和碳酸氫鹽在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化：

△

這是自然界中溶洞及乳石、石筍等形成的原理。

碳酸鹽和碳酸氫鹽遇強(qiáng)酸分解：是檢驗(yàn)碳酸根和碳酸氫根的特效反應(yīng)。第四節(jié)碳、硅和硼

二、硅和硼的化合物（一）二氧化硅

二氧化硅又稱(chēng)硅石。石英為常見(jiàn)的二氧化硅晶體，可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)生成硅酸，硅酸經(jīng)過(guò)老化、洗滌、烘干即得到硅膠。硅膠具有很強(qiáng)的吸附能力，為常用的吸附劑和干燥劑。

含

的硅膠稱(chēng)變色硅膠，用于實(shí)驗(yàn)室中精密儀器的防潮。吸潮第四節(jié)碳、硅和硼

二、硅和硼的化合物硼酸為無(wú)色晶體，微溶于水，在熱水中的溶解度增大。硼酸能夠接受水