2010届高三化学一轮考点精讲精析(34)非金属元素知识的综合应用

2010届高三化学一轮考点精讲精析考点34非金属元素知识的综合应用考点聚焦1．理解非金属的概念。2．了解元素原子核外电子排布的周期性与元素性质递变关系。重点掌握典型非金属（卤族元素）在周期表中的位置及与其性质的关系。了解其他常见非金属元素（如：H、O、S、N、P、C、Si）的单质及其化合物。知识梳理一、非金属元素在周期表中的位置和原子结构特点：1．位置：在已知的元素中，非金属共22种（包括6种稀有气体元素），除氢元素位于周期表的ⅠA族外，其余都集中在元素周期表阶梯线（硼、硅、砷、碲、砹斜线）的右上方。2。原子结构特点及化合价：Ⅰ.最外层电子均大于、等于3（除H以外），与其主族序数相同。Ⅱ.最高正价分别为：+4+5+6+7（与族序数相等）对应最低负价：-4-3-2-1（等于族序数减8）Ⅲ.非金属元素一般都有变价：除呈现上述最高价及最低价以外，有的非金属还呈现其它价态。如：S：+4价；N：+1+2+3+4价；Cl：+1+3+5价。3.非金属单质的聚集状态和同素异形体：①典型的非金属单质在固态时为分子晶体，如：F2、Cl2、Br2、I2、O2、S、N2、P4、H2，这些晶体表现为硬度不大，熔点不高，易挥发、不导电，它们在常温下聚集态为气态（“气”字头）液态（“氵”旁）或固态（“石”字旁）②碳（金刚石）、硅、硼为原子晶体，硬度很大，熔沸点很高。由于原子晶体中没有离子和自由电子，所以固态和熔融态都不导电。但某些原子晶体，如单晶硅可以作为半导体材料。③非金属元素常出现同素异形现象。如：金刚石与石墨；白磷与红磷；O2与O3；S2、S4、S8等互为同分异构体。二、元素非金属性的强弱规律1．常见非金属元素的非金属性由强到弱的顺序：F、O、Cl、N、Br、I、S、P、C、Si、H2．元素的非金属性与非金属单质活泼性是并不完全一致的：如元素的非金属性O＞Cl，N＞Br；而单质的活泼性：O2＜Cl2，N2＜Br2。但由于某些非金属单质是双原子分子，原子间以强烈的共价键相结合（如NN等），当参加化学反应时，必须消耗很大的能量才能形成原子，表现出了单质的稳定性。这种现象不一定说明这种元素的非金属性弱。强的分子内共价键恰是非金属性强的一种表现。3．比较非金属性强弱的八条依据（1）元素在周期表中的相对位置①同周期元素，自左向右，元素的非金属性依次增强，如F＞O＞N＞C＞B；Cl＞S＞P＞Si等。②同主族元素自上而下，非金属性依次减弱，如F＞Cl＞Br＞I；O＞S＞Se；N＞P＞As等。（2）非金属单质与氢气化合的越容易，非金属性越强。如F2、Cl2、Br2、I2与H2化合由易到难，所以，非金属性F＞Cl＞Br＞I。（3）气态氢化物的越稳定，非金属性越强，如稳定性HF＞H2O＞HCl＞NH3＞HBr＞HI＞H2S＞PH3，所以非金属性F＞O＞Cl＞N＞Br＞I＞S＞P。（4）最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，非金属性越强，如酸性HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2CO3＞H4SiO4，则非金属性Cl＞S＞P＞C＞Si。（5）非金属性强的元素的单质能置换出非金属性弱的元素的单质。如2F2＋2H2O＝4HF＋O2↑；O2＋4HCl＝2H2O＋2Cl2（地康法制Cl2）；Cl2+2NaBr＝2NaCl+Br2；3Cl2＋2NH3＝N2＋6HCl；Cl2+H2S＝S＋2HCl。（6）非金属单质对应阴离子的还原性越强，该非金属元素的非金属性越弱。常见阴离子的还原性由强到弱的顺序是S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞F-，则非金属性S＜I＜Br＜Cl＜F。（7）与变价金属反应时，金属所呈价态越高，非金属性越强，如Cu+Cl2CuCl2；2Cu+SCu2S，说明非金属性Cl＞S。（8）几种非金属同处于一种物质中，可用其化合价判断非金属性的强弱，如HClO、HClO3中，氯元素显正价、氧元素显负价，说明氧的非金属性强于氯。三、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）四、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）点燃2H2O＋2S4．氧化法：如MnO2＋4HCl(浓)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↑试题枚举【例1】（1）氰化钾、氰化氢的制备反应式为：K2CO3＋C＋2NH32KCN＋3H2O；△H＝+276kJ／mol①CO＋NH3HCN＋H2O；△H＝＋46kJ／mol②氰离子为负一价（CN-），其中碳氮元素的化合价分别为________。以上两个反应是否均为氧化还原反应？（2）制备纯净无水HCN（沸点299K）的另一种方法是：混合磨细的KCN和KHS粉末适度加热①试写出这个反应式。②为什么要磨细和用粉末？③为什么要强调适度加热？解析：据共价键理论，一般当碳同非金属性比它强的元素结合时，碳显正价，氮为负价，为-3价，所以（CN-）中碳为+2价，氮为-3价。故①为氧化还原反应，②为非氧化还原反应。第二种方法制备HCN是固体与固体之间的反应，故磨细和用粉末的目的是增大表面积，加快反应速率，据题意知，第二种方法制备HCN如温度太低，反应速率较小，温度太高，则酸式盐易分解发生副反应：2KHSK2S＋H2S↑。该反应的化学方程式为KCN＋KHSHCN↑＋K2S。【例2】金属M可以在不同条件下发生下列五个反应：M＋A→IM＋B→HM＋C→H＋FM＋D→H＋AM＋E→I＋G其中（1）A、B、C、D、E在通常情况下都是气体，并且C是CO2。（2）上述反应的产物，在不同条件下，还可和有关反应物发生下列反应：F＋B→CA＋G→E，（3）I是一种离子化合物，它可以水解产生一种白色沉淀和E。该白色沉淀加热可分解为H和H2O。而E则是分子晶体，其分子中共有10个电子，根据以上条件，判断并写出有关物质的化学式：A________，B________，C________，D________，E________，F________，G________，H________，I________，M________。解析：本题的突破口是M＋C→H＋F，而C为CO2。一般同CO2能发生反应的金属就现有知识来讲，只能是Mg。F、H中有一为碳，根据F＋B→C，则C为CO2，B为气体，F肯定为碳，H为MgO。扫描全题，得知E是分子晶体，且其分子中共有10个电子。分子中有10个电子的有：HF、H2O、NH3、CH4等。而E又通过一种离子化合物水解而得到，E可能为HF或NH3。如E为HF，根据M＋E→I＋G，HF同Mg作用，但事实HF同Mg不反应。如为NH3同样根据A＋G→E，A为N2或H2。因为Mg可跟A作用，显然A为N2，I为Mg3N2。再根据M＋D→H＋A，M为Mg，H为MgO，A为N2，则D只能为NO2。答案：A：N2，B：O2，C：CO2，D：NO2，E：NH3，F：C，G：H2，H：MgO，I：Mg3N2，M：Mg。