高中化学必修一第三章非金属及其化合物知识点总结

高中化学必修一第三章非金属及其化合物知识点总结

第 1 页 共 13 页 一、常见物理性质： 1、颜色： A、红色世界 （1）基态： Fe2 O3 （红棕色）、 Fe (OH) 3（红褐色）、 [Fe (SCN)] 2+ （血红色）、 Cu （紫红色）、 Cu2 O （砖红色）、 NO2（红棕色）、 P（红磷、暗红色）、 Br2 （深红棕色）、红色石蕊试纸、 品红溶液。在空 气中久置的苯酚 (红色 ) （2） 化学变化： ①紫色石蕊在酸性溶液 (pH＜5.0) 中变红； ②润湿的蓝色石蕊试纸遇酸性气体 (CO2、SO2、H2 S、 HCl) 变红； ③酚酞在碱性溶液中呈浅红色 (8.2 ＜pH＜10.0) 或红色 (pH＞10) ； ④甲基橙在酸性溶液 (pH＜3.1) 中呈红色； ⑤已经被二氧化硫褪色的品红溶液在加热时会出现红色。 B、橙色世界： （1）基态：浓溴水 、甲基橙试剂、 Br 2 (CCl 4) 呈橙红色。 C、黄色世界： （1）基态： 工业盐酸 ( 含有 Fe3+) 、Au 、S（淡黄色） 、Na2 O2 （淡黄色） 、AgBr（淡黄色） 、AgI 、Ag3PO4 、 碘水 ( 黄色 ) 、三硝基甲苯 ( 黄色 ) 、蛋白质加浓硝酸 （2）激发态：钠元素焰色呈黄色 （3）化学变化：久置的浓硝酸因溶有自身分解产生的二氧化氮而变黄 D、绿色世界 （1）基态： F2 （浅黄绿色）、 Cl 2 （黄绿色）、 Cu 2 (OH) 2CO3 （绿色）、 CuCl 2 （浓溶液呈绿色）、 FeSO4 （浅绿色） （2）化学变化： Fe (OH) 2 （白色）——灰绿色—— Fe (OH) 3（红褐色） E、青 ( 黑 ) 世界： Fe FeO Fe 3 O4 FeS CuS Ag 2 S MnO2 石墨 ( 灰黑 ) F、蓝色世界 （1）基态： CuSO4（溶液）、 CuSO4 ·5H2O （晶体）、液氧、臭氧 （2）化学变化： ①紫色石蕊在碱性溶液（ pH＞8）中变蓝； ②润湿的红色石蕊试纸遇碱性气体变蓝； ③无水 CuSO4 （白色粉末）遇水变蓝； ④H2 、H2 S、 CH4 、C2 H5 OH 燃烧火焰呈淡蓝色， CO燃烧火焰呈蓝色； ⑤S 在空气中燃烧呈淡蓝色火焰，在纯氧中燃烧呈现明亮的蓝紫色火焰； ⑥淀粉遇 I 2 (aq) 变蓝； ⑦Cl 2 、Br 2 、NO2 、O3 遇湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。 G、紫色世界 （1）基态： KMnO4 (H +) 、紫色石蕊、碘单质呈紫黑色； （2）激发态：钾元素的焰色呈紫色（透过蓝色钴玻璃观察）； 第 2 页 共 13 页 （3）化学变化： ①I 2 升华生紫烟； ②NH4 I 受热生紫烟； ③紫色石蕊在（ 5.0 ＜pH＜8.0 ）溶液中呈紫色。 H、白色世界 （1）基态： Hg、铝粉、大多数块状金属、 PbSO4、BaSO4 、AgCl、BaCO3 、Ba3(PO4) 2 、BaSO3、CaCO3 、 Fe (OH) 2（不稳定）、 Mg (OH) 2、 Al (OH) 3 等。 （2）化学变化： ①H2 在 Cl 2 中燃烧呈现苍白色火焰； ②NH3 遇 HCl 产生白烟； ③Mg、Al 在氧气中燃烧发出耀眼的白光； ④红磷在氯气中燃烧时产生白色烟雾； ⑤红磷在氧气中燃烧时产生白烟。 2、状态： 白磷（固态），三氧化硫（固态），纯硫酸（液体）。 3、气味： 刺激性气味： HX Cl 2 NH3 NO2 乙醛 甲醛 臭鸡蛋气味： H2 S 特殊臭味： O3 电石生产的乙炔（含 PH3、H2 S） 特殊气味： C6 H6 苯酚 苦杏仁味：硝基苯 香味： 酯类化合物 4、毒性： 第Ⅶ A 族： F2 Cl 2 HF 第Ⅵ A 族： H2 S SO2 第Ⅴ A 族： NO NO2 NaNO2 白磷 第Ⅳ A 族： CO 有机物：苯 硝基苯 甲醇 苯酚 5、升华： I 2 萘 二、碳、硅及其化合物 1．碳 碳在常温下非常稳定，但在高温条件下活动性增强，主要表现为还原性 (1) 与单质反应 2C+O2 2CO C+O2 CO2 (2) 与某些氧化物反应 第 3 页 共 13 页 C+CO2 2CO C+H2 O(g) CO+H2 2C+SiO2 Si+2CO↑ C+2CuO 2Cu+CO2 ↑ (3) 与氧化性酸反应 C+2H2 SO4 ( 浓 ) CO2↑+2SO2 ↑+2H2O C+4HNO3 ( 浓 ) CO2 ↑+4NO2 ↑ +2H2 O 2．碳的氧化物 (1)CO 物理性质：无色无味、难溶于水，有剧毒的气体。具有可燃性和还原性。 化学性质： 2CO+O2 2CO2 3CO+Fe2 O3 2Fe+3CO2 CO+H2 O CO2 +H2 (2)CO 2 物理性质：无色无味，能溶于水 (1 ∶1) 的气体。密度比空气大，易液化。 化学性质： ①氧化性： CO2 +C 2CO ②酸性氧化物的通性 CO2 +H2O H2 CO3 CO2 +Ca(OH)2 =CaCO3 ↓+H2 O CO2 +H2O+CaCO3 =Ca(HCO3 ) 2 2CO2 +Ca(OH)2 =Ca(HCO3 ) 2 CO2 +CaO CaCO3 3．碳酸盐 (1) 溶解性 正盐中只有碱金属的碳酸盐和铵盐溶于水，所有酸式盐均溶于水。一般酸式盐比相应正盐易溶，但碱 金属的碳酸氢盐比正盐溶解度小。 (2) 热稳定性 一般规律：可溶性碳酸正盐＞不溶性碳酸正盐＞酸式碳酸盐。 Na2 CO3＞CaCO3 ＞NaHCO3 (3) 正盐与酸式盐的相互转化 第 4 页 共 13 页 4．硅 (1) 与单质反应 Si+2Cl 2 SiCl 4( 无色液体 ) Si+O2 SiO2 (2) 硅的制取： SiO2 +2C Si+2CO↑( 得到粗硅 ) 精制： Si+2Cl 2 SiCl 4 SiCl 4+2H2 Si+4HCl 5．二氧化硅 (1) 酸性氧化物的通性 SiO2 +CaO CaSiO3 SiO2 +2NaOH=Na2 SiO3 +H2 O (2) 氧化性 SiO2 +2C Si+2CO↑ (3) 和 HF反应： SiO2+4HF=SiF4 ↑+2H2 O 6．硅酸和硅酸盐 (1) 硅酸是不溶于水的白色固体，酸性比碳酸还弱。 设计实验验证硅酸酸性比碳酸还弱： Na2 SiO3 +2 HCl= H 2 SiO3 （胶体） +2 NaCl Na2 SiO3 + CO2+H2 O= H2SiO3 （胶体） + Na2 CO3 (2) 硅酸盐 硅酸盐种类繁多，结构复杂，是构成地壳岩石的主要成分。常用 SiO2 和金属氧化物表示它的组成。如 黏土： Al 2 O3 ·2SiO2 ·2H2 O 7．硅酸盐工业 水泥 玻璃 陶瓷 原料 黏土、 CaCO3、石膏 纯碱、石灰石、石英 黏土 反应原理 复杂反应原理 Na2CO3 +SiO2 Na2SiO3+CO2 ↑ CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑ 水泥的主要成分： 3CaO· SiO2 、2CaO·SiO2 、3CaO·Al 2 O3 普通玻璃的主要成分： Na2 SiO3 、CaSiO3、SiO2 第 5 页 共 13 页 8．碳及其化合物转化关系 9．硅及其化合物转化关系 三、富集在海水中的元素—氯及其化合物 1．氯气的化学性质 (1) 与金属反应： Cl 2 +2Na 2NaCl 3Cl 2 +2Fe 2FeCl 3 Cl 2 +Cu CuCl2 (2) 与非金属反应： Cl 2 +H2 2HCl (3) 与水反应 Cl 2 +H2 O HCl+HClO 新制的氯水 久置的氯水 第 6 页 共 13 页 成分 分子： Cl 2 、H2 O、HClO 离子： H+ 、Cl － 、ClO－ 、OH－ 分子： H2O 离子： H+ 、Cl － 、 OH－ 颜色 黄绿色 无色 性质 酸性、漂白性 酸性且酸性增强、无漂白性 原因 新制的氯水中存在 Cl 2+H2O HClO+H++Cl － 久置的氯水中 HClO 完全分解为 O2 而消耗，最后成为 HCl 溶液 解释下列现象： ①、新制的氯水能氧化 Fe 2+ 、 Br - ：Cl 2 +2Fe 2+ ＝2Fe 3+ +2Cl — ②、新制的氯水加入镁粉，氯水褪色： Cl 2 +Mg= MgCl2 ③、新制的氯水加入硝酸银产生沉淀： Cl －+Ag+=AgCl ④、新制的氯水与碳酸氢钠反应： H ++HCO3 - =H2O+CO2 ⑤、新制的氯水使石蕊先变红后褪色： H+ HClO (4) 与碱反应： ①工业制漂白粉或漂粉精 2Cl 2+2Ca(OH)2 ＝CaCl2 +Ca(ClO) 2+2H2O 漂白粉的主要成分为： CaCl 2+Ca(ClO) 2 ；有效成分为： Ca(ClO) 2 漂白粉的使用： Ca(ClO) 2 + 2HCl ＝CaCl2 +2HClO Ca(ClO) 2+H2 O+CO2 ＝CaCO3 ↓+2HClO 通过此反应可比较得出酸性强弱： H2 CO3 ＞HClO ②氯气的尾气处理 Cl 2 +2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O 漂白液的有效成分： NaClO (5) 与某些盐溶液反应 Cl 2 +2KI ＝I 2 +2KCl Cl 2 +2Fe2+ ＝2Fe3+ +2Cl — 2．氯气的制备（课本课后习题） MnO2 +4HCl( 浓 ) MnCl2 +Cl 2 +2H2 O 包括四个基本环节即制备（原料、原理、反应发生装置）、净化（除杂、干燥）、收集（收集方法、 验满）、尾气处理 会画装置 3．次氯酸、漂白粉的性质 第 7 页 共 13 页 HClO 分子的结构式为 H-O-Cl( 氧处于中心 ) ，所以电子式为 。次氯酸、次氯酸钙等有多方面 的性质，经常用到以下几方面性质： (1)HClO 是一种弱酸， H2CO3 ＞HClO Ca(ClO) 2+CO2 +H2 O=CaCO3 ↓+2HClO (2)ClO - 是一种弱酸的酸根离子，能发生水解反应： ClO- +H2 O HClO+OH- ，所以次氯酸钙溶液显碱性。 (3)HClO 和 ClO- 都具有强氧化性，无论酸性、碱性条件下都可以跟亚铁盐、碘化物、硫化物等发生氧 化还原反应，能使品红溶液褪色。 (4)HClO 见光易分解： 2HClO 2HCl+O2 ↑ 4．氯气及其化合物转化关系 5、卤族元素及其单质的性质变化规律 （１）．卤族元素物理性质比较： 颜色 状态 熔、沸点 密度 溶解性 水 有机溶剂 均易溶 于有机 溶剂 F2 Cl 2 Br 2 I 2 淡黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色 气态 气态 液体（易挥发） 固体（升华） 小 大 低 高 剧烈反应 淡黄绿色 黄→橙色 黄→褐色 剧烈反应 黄绿色 橙→橙红 紫→红 第 8 页 共 13 页 （２）．卤族元素单质的化学性质： 相似性： 化学性质与 Cl2 相似，都具有典型的非金属性，都可以与金属作用生成金属卤化物，都可以与非金属 反应，都可与水发生反应，都可以与强碱作用。 递变性：与金属、非金属反应时条件不同。 例如：卤素单质与 H2 的反应 H2+F2═2HF，在冷暗处就发生爆炸； H2+Cl 2 2HCl，见光爆炸； ，加热缓慢化合； H2+I 2 2HI ，更缓慢地化合且可逆。 与 H2 化合时， 无论从反应条件、 反应的剧烈程度以及生成气态氢化物的稳定性 （HF＞ HCl＞ HBr＞ HI）， 都说明卤素单质的递变性。 四 硫氧化物 一、二氧化硫和三氧化硫 (一)、硫俗称硫磺。 1、硫的物理性质：淡黄色固体，难溶于水，可溶于酒精，易溶于 CS2 ，熔沸点都很低。 2、 硫的化学性质 ① 氧化性：与绝大多数金属反应 与非金属反应： H2+S △ H2S ② 还原性：与氧气发生反应 ③ 自身氧化还原反应 3S+6NaOH===2Na 2S+Na2SO3 +3H2O (二) 二氧化硫 1、物理性质：二氧化硫是一种无色、有刺激性气味、有毒、比空气重、容易液化、易溶于水的气体 2、化学性质 可逆反应：在同一条件 ．．．． 下，既能向正反应方向进行，同时 ．．又能向逆反应方向进行的反应，叫可逆反应。 (1) 酸性氧化物 ------ 亚硫酐 ① 二氧化硫与水反应 ：SO2 + H 2O H2SO3 (亚硫酸 ) ② 二氧化硫与碱的反应 SO2 + 2 NaOH == Na2SO3 + H 2 O ；SO2 + NaOH == NaHSO3 [ SO2 + 2 NaOH == Na2SO3 + H 2 O； Na2SO3 + H 2O + SO2 == 2NaHSO3 ] ③ 与碱性氧化物反应 SO2+CaO==CaSO3 (2) 二氧化硫的氧化性： SO2+2H2S === 3S↓ + 2H 2O (3) 二氧化硫的还原性 ① 与卤素单质反应： 第 9 页 共 13 页 SO2 + Br2 + 2 H2O = H2SO4 + 2HBr SO2 + Cl2 + 2 H2O = H2SO4 + 2HCl ② 与某些强氧化剂的反应： 2KMnO 4 + 2H2 O+ 5SO2 === K 2SO4 +2MnSO 4 + 2H 2SO4 ③ SO2 的催化氧化 2SO2+O 2 催化剂 加热 2SO3 (4) 漂白性 (5) 用途：制 H2 SO4 ；作漂白剂；杀菌，消毒 (6) SO 2 的实验室制法 ① 反应原理： Na2 SO3 + H 2 SO4 === Na2SO4 +SO2↑+H2 O ② 制备装置：固体和液体不加热制备气体的装置 ○3 净化干燥装置：盛放浓硫酸的洗气瓶 ○4 收集方法：向上排空气法或排饱和 NaHSO3 溶液 ○5 检验：湿润的蓝色石蕊试纸 --- 变红 湿润的品红试纸 --- 褪色 ○6 尾气处理：用 NaOH溶液和倒扣漏斗装置防倒吸 (7) SO 2 的污染 酸雨：空气中 SOX 和 NOX 随雨水下降成为酸雨， pH<5.6 ( 三 ) 三氧化硫 1、物理性质：又名硫酸酐，是一种无色易挥发的晶体，溶沸点都很低。 2、化学性质：具有酸的氧化物的通性，与水反应放出大量的热，具有较强的氧化性。 ( 四 ) 硫化氢 1、H2S 的物理性质：无色、有臭鸡蛋气味的气体，密度比空气大，能溶于水，有剧毒。 2、实验室制法： 由强酸制弱酸的原理 FeS + H 2SO4 == FeSO 4 + H 2S ↑ FeS + 2HCl == FeCl 2 + H 2S ↑ FeS + 2H＋ == Fe 2 ＋ + H 2S ↑ 用湿润的 Pb(CH3 COO)2 试纸 Pb(CH3COO)2 + H 2S == PbS ↓ + 2CH 3 COOH 试纸变黑 3 、化学性质 (1) 可燃性 2H2 S + 3O 2 点燃 2H 2O ＋ 2SO2 2H2 S + O 2 点燃 2H 2 O ＋S (2) 还原性： H2S + X 2 ==2HX +S↓(X=Cl 、 Br、I) 第 10 页 共 13 页 (3) 不稳定性： H2 S △ H 2 ↑+S (4) H 2S 气体的水溶液 ---- 氢硫酸 五 氮的氧化物 1、NO 和 NO 2的生成 N2 + O2 2NO 2NO + O 2== 2NO 2 实验室制法： Cu+4HNO 3(浓 )==Cu (N O 3 ) 2 +2NO 2 ↑+2H2O 3Cu+8HNO 3(稀 )==3Cu ( N O 3 ) 2 +2NO ↑ +4H2O 2、物理性质： NO 是一种无色、无味、难溶于水的有毒气体。 NO2 是一种红棕色、有剌激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水 3、化学性质 （1） NO 与氧气反应： 2NO ＋O2＝＝ 2NO 2 (2) NO 2 的聚合反应： 2NO 2 N2O4 (3) NO 2 的氧化性： 4NO2 +2KI ==2NO + 2KNO 3 + I 2 NO2 + SO 2 + H 2O == H 2SO4 + NO (4) 与碱反应： NO＋ NO2 ＋2NaOH==2NaNO2 +H 2 O 2NO2 +2NaOH==NaNO3 +NaNO2+H2O (5) NO 2 与水反应： 3NO 2+H2O==2HNO 3+NO 4NO2+O2+2H2O==4HNO 3 4NO + 3O 2+2H2O==4HNO 3 六 氨硝酸硫酸 一、氨 （1）氮的固定 a：定义：将游离态的氮转变为氮的化合物叫做氮的固定 b．分类： ①自然固氮：高能固氮： N 2+O 2====2NO 生物固氮：豆科植物的根瘤菌固氮 ②人工固氮： 2N 2+3H2 2NH 3（条件：高温高压、催化剂） （2）氨的分子式 NH3，结构式 ，电子式 ，空间构型为三角锥形。 放电 第 11 页 共 13 页 （3） 氨是无色气体，有 刺激性气味，极易溶于水，氨的水溶液叫氨水。氨易液化。 （4）醮有浓盐酸的玻璃棒与醮有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为产生白烟，将浓盐酸改为浓硝酸还会出 现相同的现象。 （5）氨的化学性质 A 氨跟水的反应 氨溶于水时发生的化学反应为 NH 3+H 2O=NH 3?H2O ＝ NH4 ++OH -，氨水的成份有 NH3、H2O、NH 3·H2O、 NH4 +、 OH -，由于 NH3·H2O 发生微弱电离，使氨水显碱性。 B 氨跟酸的反应 NH 3+ HCl= NH 4Cl 2NH 3+H2SO4= （NH4） 2SO4 NH3+HNO 3= NH 4 NO 3 C 氨的氧化反应 4NH 3+O2=======4NO+6H 2O 二、铵盐 由铵根离子和酸根离子构成的化合物叫铵盐 （1） NH4 +的电子式 。 结构式 ，空间构型为正四面体形。 （2）铵盐都是离子化合物，都是晶体，都易溶于水 （3）铵盐受热都易分解， ①NH4Cl △ NH 3↑+HCl ↑。 ②NH4 HCO3 △ NH 3↑+H 2O+CO 2↑。 （4）铵盐与碱反应，写下列化学方程式： ①NH4Cl 溶液与 NaOH 溶液混和 NH 4Cl＋NaOH ＝ NH 3?H2O＋NaCl 。 ②NH4Cl 固体与熟石灰共热 Ca（OH ） 2（s）+2NH 4Cl（s）=====2NH 3↑+2H 2O+CaCl 2（实验室制氨气） 。 三、氨气的制法： 催化剂 加热 △ 第 12 页 共 13 页 1、工业制法 2N 2+3H2 2NH3（条件：高温高压、催化剂） 2、 实验室制法 （1）原理： Ca（OH） 2（s）+2NH 4Cl（s） △ 2NH 3↑ +2H2O+CaCl 2 （2）药品： NH4Cl 固体与熟石灰（ Ca（OH ）2） （3）装置：∵ 固 +固 气 ∴使用大试管、单孔胶塞、导管、酒精灯、铁架台等。 （4）净化干燥：使用碱石灰，不能用 CaCl2 （5）收集： NH3 极易溶于水，比空气轻，用向下排空气法。 （6）验满：湿润的红色石蕊试纸变蓝色或蘸有浓盐酸的玻璃棒产生白烟 （7）处尾：用水吸收（注意防止倒吸） 四、硫酸和硝酸的氧化性 1、硝酸 （1）硝酸的物理性质：纯硝酸是无色、有刺激性气味的液体，易挥发，密度为 1.5027 g/cm3 沸点为 83℃。常用的浓硝酸中 HNO 3 的质量分数大约为 69%。硝酸能与谁以任意比互溶。 （2）硝酸的化学性质： ①不稳定性： 4HNO3=========2H 2O+4NO 2↑+O 2 ↑（保存在棕色试剂瓶中） ②强酸性：硝酸是一种强酸、具有酸的通性 ③浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性，且浓度越大，氧化性越强 a. 硝酸能氧化除 Au、Pt、 Ti 以外的大多数金属且不产生 H2 Cu + 4HNO 3（浓） === Cu(NO 3) 2 + 2NO 2↑+ 2H2O 反应现象：反应剧烈，产生气泡，放出红棕色气体，溶液的颜色变为蓝色 3Cu + 8HNO 3（稀） === 3Cu(NO 3)2 + 2NO ↑+ 4H2O 反应现象： 反应比较缓慢， 产生气泡， 放出无色气体， 无色气体在试卷上部变成红棕色， 溶液颜色变蓝色。 b.常温下， Fe、Al 在浓硝酸中钝化 钝化的原因是在金属表面形成了一层致密的氧化物保护膜，阻止反应的进一步进行。根据这个性质可以用 铁制或铝制容器来盛装浓硝酸。如果加热则氧化膜被破坏，内部 Fe、Al 与硝酸会剧烈反应。 2、稀硫酸 稀硫酸是二元强酸，具有酸的通性： （1）与指示剂作用：能使紫色石蕊试液变红； 加热 或者光照 第 13 页 共 13 页 （2）与活泼金属反应生成 H2 Zn+H 2SO4=ZnSO4+H2 Fe+H2SO4=FeSO4+H2 （3）与碱性氧化物反应 CuO+H 2SO4=CuSO4+H 2O （4）与碱反应 2NaOH+ H 2SO4=Na2SO4+2H2O （5）与某些盐反应 Na2CO3 +H2SO4=Na2SO4+H 2O+ CO 2 3、浓硫酸 （1）物理性质：纯浓硫酸是无色、粘稠、油状液体，不容易挥发，常用的浓硫酸中 H2SO4 的质量分数是 98%，密度为 1.85g/cm3，沸点是 338℃。 （2）浓硫酸的三大特性 吸水性：浓硫酸具有吸收水的性能，常用来干燥中性气体和酸性气体。 脱水性：浓硫酸可将许多有机物中的氢原子和氧原子按水的组成比（ 2:1）脱去。如向蔗糖中加入浓硫酸 时，蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状固体同时有刺激性气体产生。 强氧化性：浓硫酸是一种强氧化性酸，加热时氧化性更强。它的氧化作用是由 H2SO4 分子中 +6 价的硫元 素产生的，其还原产物是 SO2 而不是 H2 a 跟金属反应 加热时，大多数金属可被浓硫酸氧化，如 2H2SO4(浓 )+ Cu === CuSO 4 + SO2↑+ 2H2O b 跟非金属反应 2H2SO4(浓 )+ C === CO 2↑+ SO2↑+ 2H 2O 当 Fe、Al 等较活泼金属遇到浓硫酸时， 会与浓硫酸发生反应， 表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现 “钝 化”现象 △