1、化 学 第六章 常见的非金属单质及其化合物几种常见的非金属气态氢化物几种常见的非金属单质及其性质几种非金属元素的氧化物及含氧酸常见的非金属离子的鉴定 第一节 几种常见的非金属单质及其性质 氯元素的单质氯元素的单质 一、氯元素的原子结构及化合价氯元素的原子结构及化合价1.氯原子的电子层结构为 ，最外层电子数为7，因此很容易得到一个电子而形成Cl。氯元素是活泼的非金属元素，也可以失去电子显正价：+1，+3，+5，+7。氯元素在自然界中常以化合态存在，主要以氯化钠的形式存在。第一节 几种常见的非金属单质及其性质 Cl2是一种黄绿色有刺激性气味的有毒气体，易液化，能溶于水，1体积水可溶解2体积的氯气。
2、氯气的物理性质氯气的物理性质2.第一节 几种常见的非金属单质及其性质氯气的化学性质氯气的化学性质3.1）与金属单质的反应 将金属钠在酒精灯上加热至熔化，然后将其放入盛有氯气的集气瓶中，会发现金属钠在氯气中燃烧，火焰呈黄色，并且有白烟生成，反应方程式如下：第一节 几种常见的非金属单质及其性质课堂链接 Cl2与金属Fe反应的实验 将一根洁净的铁丝在酒精灯灼烧至红热，然后将其伸入盛有Cl2的集气瓶中。会发现铁丝在氯气中剧烈燃烧，产生红棕色的烟。反应结束后若向集气瓶中加入少量的水，可以观察到溶液呈黄色。第一节 几种常见的非金属单质及其性质课堂链接 Cl2与金属Cu反应的实验 将铜丝在酒精灯上加热至红热
3、，然后将其伸入盛有Cl2的集气瓶中。会发现铜在氯气中燃烧，并且产生大量的棕黄色的烟。反应结束后若向集气瓶中加入少量的水，可以观察到溶液呈蓝色。第一节 几种常见的非金属单质及其性质 2）与非金属的反应 Cl2不仅可与金属发生反应，和一些非金属单质也可发生反应，如Cl2与H2发生反应的方程式为 第一节 几种常见的非金属单质及其性质课堂链接 Cl2与H2反应的实验 将纯净的H2点燃后伸入盛有Cl2的集气瓶中（如图6-1所示），则会观察到H2在Cl2中安静地燃烧，火焰呈苍白色，瓶口有白雾生成。图6-1 Cl2与H2反应实验装置示意图 第一节 几种常见的非金属单质及其性质学习提示学习提示 若将Cl2与H
4、2混合后，经强光照射，则会发生爆炸。第一节 几种常见的非金属单质及其性质课堂链接 将红磷在酒精灯上点燃，然后将其放入盛有Cl2的集气瓶中，会观察到红磷在Cl2中燃烧，并产生大量的白色烟雾（因为燃烧生成的PCl3呈液态，生成的PCl5呈固态，因此产生白色烟雾）。第一节 几种常见的非金属单质及其性质 3）与水的反应 Cl2溶于水后的溶液称为氯水，呈浅黄绿色。Cl2在溶于水的同时也会与水发生反应，生成盐酸和次氯酸，其反应方程式为：第一节 几种常见的非金属单质及其性质课堂链接 氯气与水反应的有关实验 分别将一干燥的有色布条和一湿润的有色布条放入盛干燥氯气的集气瓶，则会观察到干燥的有色布条未发生变化，湿
5、润的有色布条褪色了。实验结论：具有漂白作用的不是Cl2，而是Cl2与H2O反应生成的另一物质，即HClO。第一节 几种常见的非金属单质及其性质学习提示学习提示 氯水久置，会因HClO的分解导致其中的Cl2全部与H2O反应，HClO完全分解生成盐酸和O2，使溶液酸性增强，失去强氧化性而变质。第一节 几种常见的非金属单质及其性质 4）与碱的反应 将Cl2通入NaOH溶液中会发生如下反应：Cl22NaOHNaClNaClOH2O 离子方程式为：Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O 该反应可用于制取漂白液。第一节 几种常见的非金属单质及其性质课堂链接 漂白液与漂白粉 漂白液是Cl2通入浓碱液（Na
6、OH）后得到的混合液，其主要成分为NaClO和NaCl，但有效成分是NaClO。NaClO在溶液中水解生成HClO，从而具有漂白性和强氧化性：漂白粉是利用Cl2与消石灰Ca(OH)2反应来制取的，其主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2，反应的化学方程式为：第一节 几种常见的非金属单质及其性质ClCl2 2的实验室制取的实验室制取4.实验室一般用二氧化锰和浓盐酸反应来制取氯气，其反应如下：实验室制备Cl2装置如图6-2所示。图6-2 实验室制备Cl2的装置示意图 第一节 几种常见的非金属单质及其性质课堂链接 气体的制备装置一般包括反应装置、除杂装置、收集装置、尾气处
7、理装置等。反应装置的选择要依据反应物的状态和反应的条件；收集方法的选择应考虑气体的密度、溶解性及在空气中的稳定性；是否处理尾气，要取决于该气体是否有毒、是否污染环境。一套实验装置的选择实际上与气体的性质密切相关。第一节 几种常见的非金属单质及其性质 Cl2除了可用于消毒、制造盐酸和漂白粉外，还可用于制造氯仿等有机溶剂和多种农药。ClCl2 2的用途的用途5.第一节 几种常见的非金属单质及其性质 硫元素的单质硫元素的单质 二、硫元素的原子结构及化合价硫元素的原子结构及化合价1.硫元素的原子结构为 ，其最外层上有6个电子，在化学反应中易得到2个电子(或共用电子对偏近于硫原子)而达到稳定结构,显2价
8、,表现出氧化性。但硫原子最外电子层上的6个电子或其中的4个电子在与某些非金属结合时,形成的共用电子对会偏离硫原子，因此硫原子也会显+6价或+4价,表现出还原性，如硫单质与O2、Cl2、F2等非金属的反应。因此硫元素有2、0、+4、+6等多种价态。第一节 几种常见的非金属单质及其性质 单质硫俗称硫黄，是一种黄色晶体，质脆，易研成粉末，不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。单质硫的物理性质单质硫的物理性质2.第一节 几种常见的非金属单质及其性质单质硫的化学性质单质硫的化学性质3.1）氧化性 硫单质的氧化性主要体现在其与金属的反应中。硫与金属反应时，硫作为氧化剂，反应生成低价的金属硫化物。例如S与F
9、e、Cu可发生如下反应：第一节 几种常见的非金属单质及其性质 2）还原性 当S与O2等强氧化剂反应时，硫原子的化合价会升高，表现出其还原性。例如S与O2反应的方程式为 第一节 几种常见的非金属单质及其性质课堂链接 硫单质在氧气中燃烧会发出蓝紫色火焰，生成有刺激性气味的气体。我们在划火柴时常会闻到的一股呛鼻的气味，就是火柴头成分中的硫元素燃烧后产生了具有刺激性气味的二氧化硫。第一节 几种常见的非金属单质及其性质 氮元素的单质氮元素的单质 三、氮元素的原子结构及化合价氮元素的原子结构及化合价1.氮元素的原子结构为 ，其最外层有5个电子，因此可以得到3个电子而达到稳定结构，显-3价。但氮原子也会失去
10、其最外层的电子形成正化合价，所以氮元素的化合价会有多种，常见的价态有-2、0、+1、+2、+4、+5等。第一节 几种常见的非金属单质及其性质 氮气在空气中的体积分数约为78%。氮气是无色、无味的气体，密度比空气略小，难溶于水（通常状况下在水中的溶解度为10.02），沸点为196。N N2 2的物理性质的物理性质2.第一节 几种常见的非金属单质及其性质N N2 2的化学性质的化学性质3.1）与 H2反应 在高温高压，并有催化剂存在的条件下，N2能与H2反应生成NH3，反应如下：这是一个可逆反应，也是工业合成氨的反应原理。第一节 几种常见的非金属单质及其性质 2）与O2反应 N2在放电或者高温条件
11、下也可以和O2反应生成NO：一般情况下，N2与金属很难发生反应。第一节 几种常见的非金属单质及其性质 N2的用途非常广泛，例如可用来合成氨、制硝酸、制氮肥、炸药等；还可用作焊接金属、保存食品等的保护气；医学上也常用液氮作为冷冻剂，以在冷冻麻醉下做手术；科学研究中也常用液氮制造低温环境，以使有些超导材料获得超导性能。N N2 2的用途的用途3.第一节 几种常见的非金属单质及其性质课堂链接 氮的固定 将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫作氮的固定。氮的固定分为自然固氮和人工固氮。自然固氮又包括生物固氮和大气固氮，如豆科植物根瘤菌把氮气转化为硝酸盐等含氮化合物的过程被称为生物固氮，在放电条件下
12、氮气与氧气结合生成氮氧化物并随雨水进入水体及土壤中的过程被称为大气固氮。人工固氮主要是针对生物固氮而言，通过化学方法，使空气中的氮气转化为氨态氮或铵态氮，如合成氨属于人工固氮。第二节 几种常见的非金属气态氢化物 氯化氢氯化氢 一、氯化氢气体的性质氯化氢气体的性质1.氯化氢是无色有刺激性气味的气体，密度比空气大，极易溶于水，通常条件下，1体积的水可以溶解大约500体积的氯化氢（1500），其水溶液为盐酸。干燥的氯化氢气体的化学性质非常稳定。第二节 几种常见的非金属气态氢化物盐酸的性质盐酸的性质2.盐酸是氯化氢气体溶于水后形成的溶液，是混合物。它具有酸的通性，可以使石蕊试纸变红，还可以发生如下的化
13、学反应。（1）和碱反应生成盐和水，例如：HCl+HaOHNaCl+H2O （2）和碱性氧化物反应生成盐和水，例如：2HCl+CuOCuCl2+H2O （3）和活泼金属反应生成盐和氢气，例如：2HCl+ZnZnCl2+H2 （4）和盐反应生成新盐和新酸，例如：2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2 第二节 几种常见的非金属气态氢化物 表6-1 氯化氢气体和盐酸性质的比较 第二节 几种常见的非金属气态氢化物 硫化氢硫化氢 二、硫化氢气体的物理性质硫化氢气体的物理性质1.硫化氢（H2S）是无色，有臭鸡蛋气味的气体，密度比空气大，有剧毒，能溶于水(通常情况下1体积水能溶解2.6体积的硫化氢)。
14、第二节 几种常见的非金属气态氢化物 硫化氢气体的化学性质硫化氢气体的化学性质2.1）不稳定性 硫化氢不稳定，加热条件下可分解，其反应为：2)可燃性 硫化氢与氧气在点燃的条件下可发生如下反应：第二节 几种常见的非金属气态氢化物 3)还原性 H2S中的硫元素为2价,是硫的最低价态,因此在化学反应中硫元素的化合价只能升高，即H2S表现出强还原性。例如：第二节 几种常见的非金属气态氢化物 4)与某些特殊的金属盐溶液反应 因此也可利用这些反应来检验硫化氢气体的存在。第二节 几种常见的非金属气态氢化物 氢硫酸氢硫酸3.硫化氢的水溶液即为氢硫酸。氢硫酸是易挥发的二元弱酸,其酸性比碳酸还弱。硫化氢和氢硫酸的化
15、学式都可用H2S表示,但它们却是两种不同的物质,有着许多不同的性质。氢硫酸具有酸类的通性(H+的性质)、还原性(S2-的性质)和弱氧化性(H+的氧化性)。实验室中常用FeS与稀硫酸或盐酸反应制取H2S气体，反应如下：FeS+H2SO4(稀)FeSO4+H2SFeS+2HClFeCl2+H2S 第二节 几种常见的非金属气态氢化物 氨气氨气 三、氨气的物理性质氨气的物理性质1.氨气（NH3）是无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化，常压下冷却到-33 或在常温下加压至990 kPa即凝聚为液体，称为液氨。液态氨汽化时要吸收周围的热量，使周围的空气迅速变冷（常用作制冷剂）。氨气极易溶于水（体积
16、比为1700），利用此性质可进行喷泉实验。第二节 几种常见的非金属气态氢化物 课堂链接 喷泉实验 用干燥的圆底烧瓶收集氨气，集满后用带玻璃管和胶头滴管（滴管里预先吸入水）的双孔胶塞塞紧瓶口，立即倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯里，烧杯里的水事先加入少量的酚酞试液，挤压滴管胶头，使少量水进入烧瓶，如图6-3所示。会观察到烧杯里的水由玻璃管吸入烧瓶形成红色喷泉。上述喷泉的形成是因为烧瓶内外存在着压强差。当烧瓶中充满干燥的氨气时，瓶内的气压与外界一致，而当胶头滴管中的水进入烧瓶后，大量的氨气溶解在水里，瓶内的气压就小于外界气压，故烧杯内的溶液便会被压入烧瓶内形成喷泉。能形成喷泉的气体不一定是极易溶
17、于水的气体，只要瓶内气体与挤入的液体能发生反应使瓶中压强变小就可形成喷泉。第二节 几种常见的非金属气态氢化物 图6-3 喷泉实验装置示意图 第二节 几种常见的非金属气态氢化物 氨气的化学性质氨气的化学性质2.1)氨与水的反应 氨气溶解在水中，部分氨分子可与水反应生成NH4+，使溶液显碱性，其离子方程式为：NH3+H2ONH4+OH-第二节 几种常见的非金属气态氢化物 2)与酸的反应 氨气的加合作用很强，能够形成各种形式的氨合物，如氨能与酸直接加合生成铵盐：NH3+HClNH4Cl2NH3+H2SO4(NH4)2 SO4 第二节 几种常见的非金属气态氢化物 课堂链接 铵盐一般为无色晶体，易溶于水
18、，受热易分解，其产物由阴离子的性质所决定。例如：对于氧化性酸的铵盐，受热时会发生氧化还原反应生成N2，例如：铵盐的重要特征之一是其溶液和碱供热会释放出来氨气：这是实验室制取NH3和检验铵盐的常用方法。第二节 几种常见的非金属气态氢化物 3)与氧气的反应 通常状况下，氨气与氧气不发生反应，但在有催化剂（如Pt）存在的条件下，氨气与氧气可发生如下化学反应：该反应叫作氨的催化氧化，是工业上制取硝酸的基础。第二节 几种常见的非金属气态氢化物 氨气的实验室制法氨气的实验室制法3.实验室中常用Ca（OH）2（俗名消石灰）和NH4Cl反应来制取NH3，具体反应如下：该实验所用装置与制取氧气的装置相同，如下图
19、6-4所示。图6-4 实验室制取氨气的装置示意图 第二节 几种常见的非金属气态氢化物 学习提示学习提示 在做该实验时需要注意以下事项：实验所用的试管和导管必须是干燥的；发生装置的试管口应略向下倾斜；氨气的密度比空气小，在收集氨气时，导管应插入试管的底部，即采用向下排空气法收集氨气；为了防止空气对流，使收集到的NH3尽量纯净，要在管口塞一团棉花；验满：用湿润的红色石蕊试纸放在试管口附近，若变蓝，说明已经收集满；也可以用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满。第二节 几种常见的非金属气态氢化物 第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸 硫元素的氧化物硫元素的氧化物 一、二氧化硫二
20、氧化硫1.1）物理性质 二氧化硫（SO2）是一种无色有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化(沸点为10),易溶于水(通常情况下1体积的水可溶解40体积的二氧化硫)。第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸 2）化学性质 SO2溶于水并与水反应生成亚硫酸,故SO2是亚硫酸的酸酐。SO2中的硫元素显+4价,是硫的中间价态,其化合价既可以升高,也可以降低，故SO2既有还原性,又有氧化性，可以与很多物质发生反应，具有酸性氧化物的通性。（1）与水反应：第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸 （2）与碱性氧化物和碱反应：（3）与氧气反应：（4）漂白性。第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸表6-2 不
21、同类型漂白剂的漂白作用比较 第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸三氧化硫三氧化硫2.三氧化硫（SO3）是一种无色的晶体，熔点为289.9 K，沸点为317.8 K，易挥发。SO3能够溶解在浓硫酸中,形成发烟硫酸。SO3是硫酸的酸酐，极易吸收水分，溶于水即生成硫酸，并放出大量的热，具体反应如下：第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸 硫酸的性质及用途硫酸的性质及用途 二、硫酸的性质硫酸的性质1.1）吸水性 吸水性即吸收水分子的性质，浓硫酸对水有强烈的亲和作用，因此实验室中常用浓硫酸作干燥剂。例如在制取Cl2时，即用浓硫酸作为干燥剂，以除去其中的水分。2）脱水性 浓硫酸能把有机物中的氢、氧元素按
22、原子个数比21的比例脱去，即脱水性。第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸学习提示学习提示 能用浓硫酸干燥的气体有：H2，O2，Cl2，CO2等（这些都不与浓硫酸发生反应），但碱性气体（如NH3）和强还原性的气体(如H2S等)一般不能用浓硫酸进行干燥。第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸课堂链接 浓硫酸使蔗糖分子脱水的实验如图6-5所示，取约2 g的蔗糖放入试管中，向其滴加浓硫酸。则会观察到蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状固体，即浓硫酸使蔗糖分子脱水变成了C，反应为图6-5 蔗糖分子脱水实验示意图 第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸 3）强氧化性 浓硫酸能和除金属铂、金之外的
23、几乎所有金属发生氧化还原反应。例如，浓硫酸和金属Cu可发生如下反应：此外，浓硫酸还能与一些非金属物质发生氧化还原反应。第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸课堂链接 浓硫酸与金属Cu反应的实验 按照图6-6所示进行实验。反应开始后，会观察到a试管中的铜丝表面有气泡冒出，b试管中的品红试液褪色，c试管中的紫色石蕊试液变红色。待反应结束冷却后，把a试管里的液体慢慢倒入盛有少量水的另一支试管中，则溶液变为蓝色（CuSO4溶液为蓝色）。图6-6 浓硫酸与金属Cu反应的实验示意图 第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸学习提示学习提示 常温下，铁、铝等金属在冷的浓硫酸中因被氧化而在表面生成一层致密的氧化
24、膜，因此阻止了反应的进行，这种现象叫作金属的钝化。工业上，利用这种钝化作用，常用铁罐车或者铝罐车来储藏和运输浓硫酸。第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸硫酸的用途硫酸的用途2.硫酸是重要的化工产品之一，用途非常广泛。例如，可将其用于生产化肥、农药、火药、染料以及冶炼金属、精炼石油和金属除锈等；在实验室中，也常用浓硫酸作干燥剂。第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸 氮的氧化物氮的氧化物 三、一氧化氮一氧化氮1.一氧化氮（NO）是一种无色的气体，密度比空气略大，微溶于水，但不与水反应。常温下，NO不稳定，极易与O2结合，生成红棕色的NO2气体，反应方程式为 在实验室中，NO通过下列反应制得：第
25、三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸二氧化氮二氧化氮2.二氧化氮（NO2）是一种红棕色有刺激性气味的气体，密度比空气大，易溶于水，有毒。NO2溶于水后得到硝酸，反应如下：3NO2H2O2HNO3NO NO2与碱反应可生成对应的硝酸盐和亚硝酸盐，例如：2NO22NaOHNaNO3NaNO2H2O 实验室中常用浓HNO3与金属Cu反应来制取NO2，反应如下：Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸 硝酸的性质及用途硝酸的性质及用途 四、硝酸的性质硝酸的性质1.1）不稳定性 硝酸受热或光照即逐渐分解：为了避免分解，硝酸一般应贮存在棕色瓶中，置
26、于阴凉处。第三节 几种非金属元素的氧化物及含氧酸 2）强氧化性 硝酸最主要的性质是强氧化性，和浓硫酸一样它能氧化除Au、Pt等贵金属外的绝大多数金属，如上述用浓硝酸和稀硝酸分别和金属Cu反应来制取NO2和NO。此外，浓硝酸还可以氧化许多非金属物质，例如浓硝酸与碳可发生如下氧化还原反应：常温下，浓硝酸能使铁、铝钝化，故可用铁、铝容器运输和储藏冷的浓HNO3。硝酸的用途硝酸的用途2.硝酸是重要的化工产品，如用于金属表面除锈、制造药物（如盐酸麻黄素、氯化锌）等；人体胃液中含有盐酸，可帮助消化。浓硝酸和浓盐酸按体积比13组成的混合物称为王水，它能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。第三节 几种非金属
27、元素的氧化物及含氧酸 第四节 常见的非金属离子的鉴定 ClCl-的鉴定的鉴定 一、Cl-能和Ag+反应生成白色的AgCl沉淀，因此常用AgNO3溶液和稀HNO3来鉴定Cl-。鉴定Cl-时可向待测溶液中滴加硝酸银溶液，若产生白色沉淀，再滴加稀硝酸，如果沉淀不溶解，则表明该溶液中含有Cl-。反应中加稀硝酸的目的是排除CO32等离子的干扰。有关反应的离子方程式为：第四节 常见的非金属离子的鉴定 SOSO4 42-2-的鉴定的鉴定 二、SO42-能和Ba2+反应生成白色BaSO4沉淀，因此常用Ba2+来检验SO42-。检验时取少量待测液于试管中，先加稀盐酸酸化，若无沉淀，再加BaCl2溶液，如果有白色
28、沉淀生成，则可以确定原溶液中存在SO42-。第四节 常见的非金属离子的鉴定 NHNH4 4+的鉴定的鉴定 三、取两片干燥的表面皿，一片滴入待测试液与NaOH，另一片贴上湿的红色石蕊试纸或滴有奈氏试剂的滤纸条，然后把两片表面皿扣在一起做成气室，若红色石蕊试纸变蓝或奈氏试剂变成红棕色，则表示有NH4+存在。第四节 常见的非金属离子的鉴定课堂链接 奈氏试剂是一种显色剂，主要用来测定氨气或者铵盐，会发生如下离子反应：奈氏试剂的配制：将10 g碘化汞和7 g碘化钾溶于10 mL水中，另将24.4 g氢氧化钾溶于内有70 mL水的100 mL容量瓶中，并冷却至室温；将上述碘化汞和碘化钾溶液慢慢注入容量瓶中，边加边摇动；加水至刻度，摇匀，放置2天后使用。试剂应保存在棕色玻璃瓶中，置暗处。第四节 常见的非金属离子的鉴定 NONO3 3-的鉴定的鉴定 四、NO3-可用棕色环法进行鉴定。取含NO3-的待测试液少许于试管中，加入数粒FeSO47H2O晶体，然后沿管壁滴加浓H2SO4，如果在浓H2SO4和液面交界处有棕色环生成则表示有NO3-存在：应当注意的是，NO2-也有类似的反应，检验前应除去NO2-。除去NO2-的方法是在混合液中加饱和NH4Cl，并一起加热：谢谢观看！
