2013届高三化学二轮复习全套教学案详解非金属元素及其化合物

1专题（八）非金属元素【学习目标】1．了解元素核外电子排布的周期性与元素性质递变关系，掌握典型非金属在周期表中的位置及其性质的关系。2．了解常见非金属元素（Cl、Br、I、F、H、O、S、N、P、C、Si）的单质及其化合物。【知识总结】一、元素化合物的复习方法落实存在、性质、制备、用途四要点。（1）从位置出发，以Cs为例。位置：第六周期，IA族。→结构特点：最外层只有一个电子，原子半径大。→比Na、K更活泼的金属元素，具强的金属性。→应隔绝空气保存；与水反应剧烈，可能发生爆炸；与氧气迅速反应，主要产物肯定不是Cs2O。（2）从结构出发：已知某元素原子有六个电子层，最外层2个电子→最外层电子数少，电子层数多，应是活泼金属，金属性大于钙→与水剧烈反应；氢氧化物是可溶性强碱；碳酸盐、硫酸盐均不溶于水。（3）从性质出发：某单质能从水中置换出O2。→非金属性大于氧，应为最活泼的非金属元素F→在周期表的右上角，第二周期ⅦA族→可与绝大多数金属、非金属甚至某些稀有气体直接反应；化合价只有-1价；几乎无法用氧化剂将F-氧化成F2。分析：归纳：2．总结规律、串联比较，使知识系统化、网络化。归纳思维过程：位置→最外层电子数→成键情况→实际价态→化学式即：位置→结构→性质3．以结构为主线，以元素周期律为指导，联系类型、掌握递变。二、非金属元素在周期表中的位置和结构1．22种非金属元素，有6种是稀有气体；除H外均处于周期表右上方；除第一周期外，每周期非金属元素数目=8-周期序数。2．除H、He、B外，最外层电子数≥4；且原子半径比同周期的金属元素小。三、非金属单质的物理性质1．常温下状态：气态H2、N2、O2、F2、Cl2（稀有气体除外）；液态Br2；其余为固态。2．晶体类型：原子晶体B、C、Si；分子晶体：除B、C、Si外的其它（常见）非金属单质。3．溶解性：除F2与水发生置换反应，Cl2、Br2在水中发生自身氧化还原反应（部分）外，可以说非金属单质均难溶于水。2四．非金属单质的化学性质1．氧化性（1）与氢气反应总结：结论：非金属元素的非金属性越强，其非金属单质的氧化性就越强，就越易与氢气反应；生成的气态氢化物也就越稳定。（2）与金属反应2Fe+3Cl22FeCl3剧烈反应，大量棕褐色的烟．．．．．。Cu+Cl2CuCl2剧烈燃烧，生成棕黄色的烟．．．．．。加少量水，溶液变绿色；再加水，溶液变蓝绿色。6Fe+4O22Fe3O4剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。2Cu+O22CuO加热变黑。Fe+SFeS剧烈反应，生成黑色固体。2Cu+SCu2S铜在硫蒸气中燃烧，有红光。结论：非金属单质与变价金属反应，若非金属单质的氧化性较强（如O2、Cl2、Br2等），则金属被氧化成高价态化合物；若非金属单质的氧化性较弱（如I2、S等），则金属被氧化成低价态化合物。（3）非金属单质间的反应通常，非金属单质可以与O2或X2反应，生成相应的氧化物或卤化物。O2做氧化剂，除X2外的非金属单质均可被直接氧化；X2做氧化剂，许多非金属单质也可被氧化，较熟悉情况为H2、P等。原则：非金属性强的氧化非金属性弱的。（4）非金属间的置换即：元素同周期，右边的置换左边的；元素同主族；上面的置换下面的。写化学方程式：①Cl2+Br-（I-）或Br2+I-；O2+H2S；C+SiO2。②F2+H2O；Cl2+H2S；CH4+O2（不完全燃烧）。③O2+HI；Br2+H2S；I2+H2S。五．（非金属）气态氢化物1．物理性质：一般都是无色气体；除CH4、SiH4外，均为极性分子，都有刺激性气味；HX、NH3易溶于水，H2S可溶，其余一般不溶。2．水溶液酸碱性：ⅥA、ⅦA族元素的气态氢化物的水溶液一般为挥发性酸（HCl、HBr、HI为强酸，其余为弱酸）；NH3水溶液碱性，其余不溶，可视为中性。3．水溶液酸性还原性：非金属元素的非金属性越强，其气态氢化物的还原性越弱；非金属元素的非金属性越弱，其气态氢化物的还原性越强。六．非金属元素的含氧酸3（1）常见的含氧酸（2）酸性强弱递变规律同主族由上至下酸性逐渐减弱；同周期由左到右酸性逐渐增强；同种元素中，高价态酸的酸性一般大于低价态酸的酸性。（3）氧化性酸与还原性酸常见的强氧化性酸有：HNO3、浓H2SO4、HClO等。常见的还原性酸有：H2SO3、H3PO3等。HNO2既有氧化性，又有还原性，但以氧化性为主。（4）某些酸的特殊性质浓H2SO4：吸水性→做干燥剂；脱水性→使晶体脱结晶水，使有机物碳化。HClO：漂白作用。漂白原理与Na2O2同，是利用强氧化性破坏有色物质。H2SO3：漂白作用。与某些有色物质结合生成不稳定的无色物质，加热后恢复原色。HF：与SiO2反应。SiO2+4HF→SiF4↑+2H2O注意：酸的氧化性与氧化性酸是两个不同的概念。酸的氧化性就是指酸中H+结合电子的性质，凡酸皆有此性质。而氧化性酸是指含氧酸的中心元素结合电子的性质。七．非金属元素的化学性质（注意反应条件、现象、生成物的聚集状态）4八．常见非全属单质的制取方法1．电解法①电解水溶液：如2NaCl＋2H2O电解2NaOH＋Cl2↑＋H2↑②电解熔融物：如2KHF2电解F2↑＋H2↑＋2KF2．分解法：如2KClO3MnO22KCl＋3O2↑CH4高温C＋2H22H2O2MnO22H2O＋O2↑3．置换法：如Cl2＋2NaBr＝2NaCl＋Br22H2S＋O2（不足）2H2O＋2S54．氧化法：如MnO2＋4HClMnCl2＋Cl2↑＋2H2O4NaBr＋3H2SO4＋MnO2＝2Na2SO4＋MnSO4＋2Br2+3H2O2H2S＋SO2＝3S＋2H2O5．还原法：C＋H2O高温CO＋H2，Zn＋2HCl＝ZnCl2＋H2↑2C＋SiO2高温Si＋2CO↑【典型例题】例1．BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸铋的简称，若知：①在BGO中，锗处于其最高价态。②在BGO中，铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8个电子稳定结构。③BGO可看成是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。请填空：（1）锗和铋的元素符号分别是____、____。（2）BGO晶体的化学式是____。（3）BGO晶体所含铋氧化物的化学式是____。例2．由短周期元素形成的四种常见的非金属单质A、B、C、D。在室温下，它们之中有三种气体，一种固体。在这些单质中，B的式量最小，C次之。这些单质和甲、乙、丙、X、Y五种化合物之间存在如下关系：（1）写出化合物乙的化学式______。（2）上述图示的化学反应共有。种基本反应类型，其中化合反应有______个。（3）上述四种单质中存在同素异形体的元素是（写元素符号）______。例3．有A、B、C、D四种单质。在一定条件下，B可以和A、C、D化合生成化合物甲、乙、丙，C和D化合生成化合物丁。已知甲、乙、丙每个分子中都含有10个电子，并且甲、乙、丙、丁有如下关系：回答：（1）单质B的化学式。（2）单质A与化合物乙反应的化学方程式。（3）根据化合物丙、丁中D元素化合价判断丙、丁是否在一定条件下生成单质D，简述判断理由。【课堂练习】1.下列氢化物的还原性按由强到弱的顺序排列的是()A.H2SeH2SHIHBrHClB.H2SH2SeHIHBrHCl6C.HIHBrHClH2SH2SeD.H2SeH2SHClHBrHI2.将绿矾晶体加强热，除生成水蒸气以外，还发生如下反应：2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑，如将生成的混和气体通过氯化钡溶液，应发生的现象有()A.不一定产生BaSO4沉淀B.一定产生BaSO3沉淀C.一定有SO2逸出D.一定有SO3气体逸出3.磷化氢的分子式为PH3，又称为膦，是一种无色有类似大蒜气味的气体，剧毒，膦在空气中的着火点是150℃，下列叙述中正确的是()A.膦分子呈三角锥形，其中P—H键的键长要小于氨分子中N—H键的键长B.膦的水溶液呈碱性，但其pH要比同浓度氨水的pH小C.膦是一种还原性的气体，其还原性比氨气的还原性要强D.化合物PH4I是一种很稳定的晶体，在受热时不分解4．氢叠氨酸（HN3）与醋酸酸性相近，其盐稳定，但受撞击时发生爆炸生成N2，有关氢叠氮酸及其盐的叙述有：①NaN3的水溶液显碱性，②HN3的固体属于分子晶体，③NaN3的固体是离子晶体，④NaN3可用于小汽车防撞保护气囊。其中正确的是（）A．①、②、③B．②、③、④C．①、③、④D．全对5．某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3、Ba（NO3）2三种杂质中的一种或二种，现将13.8g样品加入足量水，样品全部溶解，再加入过量的CaCl2溶液，得到9g沉淀，对样品所含杂质的正确判断是（）A．肯定有KNO3B．肯定有KNO3，可能还含有Na2CO3C．肯定没有Ba（NO3）2，可能有KNO3D．肯定没有Na2CO3和Ba（NO3）26．下列关系图中，A是一种正盐，D的分子量比C的式量大16，E是酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系（其它产物及反应所需条件均已删去）：回答下列问题：（1）A是____，Y是_____，Z是_____，（2）当X是强酸时，A、B、C、D、E均合同一种元素，E是______，（3）当X是强碱时，A、B、C、D、E均合同一种元素，E是______。7．已知A、B、C、D是短周期中的4种非金属元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子形成的离子就是一个质子。又知，①B单质在高温下可从A与D组成的某种化合物中置换出A，同时生成化合物BD，②A、C、D三种元素组成的某种盐水溶液显酸性，③B、C均能与D组成原子数比为1∶1和1∶2的化合物。（1）写出①中反应的化学方程式______，（2）写出②中盐的水溶液显酸性的原因（写出离子方程式）______，（3）这四种元素可组成原子个数比4∶1∶2∶1（按A、B、C、D顺序）的化合物，其名称为____。这四种元素又可组成原子个数比为4∶1∶1∶2（按A、B、C、D顺序）的化合物，其结构简式为______，（4）C元素的气态氢化物能还原CuO，生成Cu、C单质及A与D形成的化合物，该反应的化学方程式为______。8．某学生设计实验，欲选用下列试剂证明NaNO2既有氧化性，又有还原性。试剂：酸性高锰酸钾溶液、硝酸、硫酸、碘单质、淀粉-碘化钾试纸。回答：欲证明NaNO2的氧化性，所选用的试剂是______，观察到的现象是_____。7欲证明NaNO2的还原性，所选用的试剂是______，观察到的现象是______。【课后习题】1．汽车尾气中的CO、NO都是城市空气中浓度较高的严重污染物，有关它们的叙述不正确的是A．CO、NO的燃烧产物分别是CO2和NO2B．NO、NO2的混合气可与水反应生成一些HNO2，但NO、NO2都不是HNO2的酸酐C．化学上有一种说法：等电子体结构类似。CO与NO+（亚硝酰基阳离子）的微粒中最外层电子数之和相等，应具有类似的结构D．在催化剂作用下，可通过反应：2CO+2NO→N2+2CO2来达到净化汽车尾气的目的2．下列物质间发生化学反应：①H2S+O2，②Na+O2，③Cu+HNO3，④P2O5+H2O，⑤Fe+HCl。在不同条件下得到不同产物的是（）A．①②③④B．①③⑤C．②③④⑤D．①②③④⑤3．下列有关工业生产的叙述中,错误的是（）A．制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英B．氨是制作氮肥、硝酸、铵盐的重要原料C．将二氧化硫催化氧化成三氧化硫后,在吸收塔内用水吸收制得浓硫酸D．炼铁的主要原理是在高温下,用还原剂从铁矿石把铁还原出来4．A、B、C是中学化学常见的三种化合物，它们各由两种元素组成，甲、乙是两种单质，这些化合物和单质之间存在如下的关系：据此判断：（1）在A、B、C这三种化合物中，必定含有乙元素的是____（用A、B、C字母填写）。（2）单质乙必定是____（填“金