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非金屬知識(shí)規(guī)律總結(jié)
【高考導(dǎo)航】
一、非金屬元素在周期表中的位置和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1、除H外,非金屬元素均在“階梯線”的右上方。共有16種非金屬元素,其中包括稀有氣體元素6種。
2、非金屬元素(包括稀有元素)均在主族(零族)。非金屬元素一般都有變價(jià)。
3、最外層電子數(shù)一般≥4(H、B除外)。
4、原子半徑比同周期金屬半徑小(稀有元素除外)。
二、非金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù)
元素非金屬性的本質(zhì)是元素的原子吸引電子的能力。試題常通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)比較元素的非金屬性:
1、單質(zhì)跟H2化合難易程度(反應(yīng)條件,劇烈程度,反應(yīng)熱的大小,生成氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性)。
2、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性。
3、化合物中元素化合價(jià)的正負(fù),如BrCl中,Cl為-1價(jià),Br為+1價(jià),說(shuō)明非金屬性Cl>Br。
4、通過(guò)氧化還原反應(yīng)確定非金屬單質(zhì)的氧化能力,進(jìn)而比較非金屬性。
需要指出的是,非金屬單質(zhì)的活動(dòng)性與非金屬元素的活動(dòng)性,有密切的聯(lián)系,但不是一回事。例如氮元素的非金屬性相當(dāng)強(qiáng),可是它的單質(zhì)N2化學(xué)性質(zhì)卻不很活潑。單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不僅取決于原子結(jié)構(gòu),而且取決于分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)。
三、非金屬元素的性質(zhì)及遞變規(guī)律
1、單質(zhì):
(1)結(jié)構(gòu):除稀有氣體外,非金屬原子間以共價(jià)鍵結(jié)合。非金屬單質(zhì)的成鍵有明顯的規(guī)律性。若它處在第N族,每個(gè)原子可提供8-N個(gè)價(jià)電子去和8-N個(gè)同種原子形成8-N個(gè)共價(jià)單鍵,可簡(jiǎn)稱8-N規(guī)則;(H遵循2-N規(guī)則)。如ⅦA族單質(zhì):x-x;H的共價(jià)數(shù)為1,H-H,第ⅥA族的S、Se、Te共價(jià)單鍵數(shù)為8-6=2,第ⅤA族的P、As共價(jià)單鍵數(shù)8-5=3。但第二周期的非金屬單質(zhì)中N2、O2形成多鍵。
(2)熔沸點(diǎn)與聚集態(tài)。它們可以分為三類:
①小分子物質(zhì)。如:H2、O2、N2、Cl2等,通常為氣體,固體為分子晶體。
②多原子分子物質(zhì)。如P4、S8、As4等,通常為液態(tài)或固態(tài)。均為分子晶體,但熔、沸點(diǎn)因范德華力較大而比①高,Br2、I2也屬此類,一般易揮發(fā)或升華。
③原子晶體類單質(zhì)。如金剛石、晶體硅和硼等,是非金屬單質(zhì)中高熔點(diǎn)“三角區(qū)”,通常為難揮發(fā)的固體。
(3)導(dǎo)電性:非金屬一般屬于非導(dǎo)體,金屬是良導(dǎo)體,而鍺、硅、砷、硒等屬于半導(dǎo)體。但半導(dǎo)體與導(dǎo)體不同之處是導(dǎo)電率隨溫度升高而增大。
(4)化學(xué)活性及反應(yīng):
③非金屬一般為成酸元素,難以與稀酸反應(yīng)。 固體非金屬能被氧化性酸氧化。
2、氫化物:
(1)氣態(tài)氫化物性質(zhì)比較
(2)由于氫鍵的存在,使得第ⅤA、ⅥA、ⅦA氫化物的熔沸點(diǎn)出現(xiàn)了反常。第ⅤA中:SbH3>NH3>AsH3>PH3;第ⅥA中: H2O>H2Te>H2Se>H2S;第ⅦA中HF>HI>HBr>HCl。
(3)氣態(tài)氫化物水溶液的酸堿性及與水作用的情況。①HCl、HBr、HI溶于水成酸且都是強(qiáng)酸。②HF、H2S、H2Se、H2Te溶于水成酸且都是弱酸。③NH3溶于水成堿,氨水是弱堿。④PH3、AsH3、CH4與水不反應(yīng)。⑤SiH4、B2H6與水作用時(shí)分解并放出H2。
3、非金屬氧化物的通性:
(1)許多非金屬低價(jià)氧化物有毒,如SO2、NO、NO2、CO等,注意不能隨便排放于大氣中。
(2)非金屬氧化物(除SiO2外)大都是分子晶體,熔沸點(diǎn)相差不大。
(3)非金屬氧化物大都為酸酐,相應(yīng)的酸易溶于水,則氧化物易與水化合,反之水化反應(yīng)難以進(jìn)行。
(4)不成鹽氧化物(如CO、NO)不溶于水,也不與堿反應(yīng)。雖然NO2能與堿反應(yīng)生成鹽,但NO2不屬于酸酐。
4、含氧酸
(1)同周期非金屬元素最高價(jià)含氧酸從左到右酸性增強(qiáng)。
(2)氧化性:同種元素低價(jià)強(qiáng)于高價(jià)含氧酸.
如:HClO>HClO3>HClO4(稀)
H2SO3>H2SO4(稀)
HNO2>HNO3(稀)
(3)對(duì)于同種非金屬形成的不同含氧酸,價(jià)態(tài)越高,酸性越強(qiáng)。其順序如:HClO4>HClO3>HClO2>HClO,H2SO4>H2SO3。
(4)難揮發(fā)的H2SO4、H3PO4受熱難分解;強(qiáng)氧化性的HNO3、HNO2、HClO見(jiàn)光或受熱易分解;非氧化性的H2CO3、H2SO3易分解。強(qiáng)酸可制弱酸,難揮發(fā)性酸制揮發(fā)性酸。
(5)常見(jiàn)含氧酸的一般性質(zhì):
①H2SO4:無(wú)色粘稠的油狀液體,強(qiáng)酸,沸點(diǎn)高,不揮發(fā),穩(wěn)定。濃硫酸有吸水性、脫水性和強(qiáng)氧化性。
②H2SO3:僅存在于溶液中,中強(qiáng)酸,不穩(wěn)定。
③HClO4:在水溶液中相當(dāng)穩(wěn)定,最強(qiáng)無(wú)機(jī)酸,有強(qiáng)氧化性。
④HClO:僅存在于溶液中,是一種弱酸,有強(qiáng)氧化性和漂白性,極不穩(wěn)定,遇光分解。⑤HNO3:無(wú)色液體,強(qiáng)酸,沸點(diǎn)低,易揮發(fā),不穩(wěn)定,易分解,有強(qiáng)氧化性。
⑥H3PO4:無(wú)色晶體,中強(qiáng)酸,難揮發(fā),有吸水性,穩(wěn)定,屬于非氧化性酸。
⑦H2CO3:僅存在于溶液中,弱酸,不穩(wěn)定。
⑧H2SiO3:白色固體,不溶于水,弱酸,不揮發(fā),加熱時(shí)可分解。
⑨常見(jiàn)酸的酸性強(qiáng)弱。強(qiáng)酸:HCl、HNO3、H2SO4;中強(qiáng)酸:H2SO3>H3PO4(H3PO4中強(qiáng)偏弱);弱酸:HF>CH3COOH>H2CO3>H2S>HClO>H2SiO3。
四、11種無(wú)機(jī)化學(xué)氣體的制取和性質(zhì)(O2、H2、Cl2、CO、NO、SO2、NO2、CO2、H2S、HCl、NH3)。
(1)利用氧化還原反應(yīng)原理制取的氣體有:O2、H2、Cl2、NO、NO2等。
(2)利用復(fù)分解制取的氣體有:SO2、CO2、H2S、HCl、NH3等。
(3)可用啟普發(fā)生器制取的氣體有:H2、CO2、H2S等。
(4)只能用排氣法收集的是:Cl2、SO2、NO2、CO2、H2S、HCl、NH3等。只能用排水法收集的氣體是:NO、CO。
(5)使紅色石蕊變藍(lán)的氣體是NH3;使石灰水變渾濁的氣體是SO2和CO2;使品紅溶液褪色的氣體是SO2和Cl2;使高錳酸鉀溶液和溴水褪色的氣體有H2S和SO2。
(6)臭雞蛋氣味的氣體是H2S;刺激性氣味的氣體有:Cl2、SO2、NO2、HCl、NH3等;毒性氣體有:Cl2、CO、NO、SO2、NO2、H2S等。
(7)能在空氣中燃燒的氣體:H2S、CO、H2等
下面是某學(xué)習(xí)小組對(duì)乙二酸的某些性質(zhì)進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程:
【研究課題】探究乙二酸的某些性質(zhì)
【查閱資料】乙二酸(HOOC-COOH)俗稱草酸,其主要物理常數(shù)如下:
名稱 | 乙二酸 | 乙二酸晶體 |
分子式 | H2C2O4 | H2C2O4·2H2O |
顏色狀態(tài) | 無(wú)色固體 | 無(wú)色晶體 |
溶解度(g) | 8.6(20℃) | — |
熔點(diǎn)(℃) | 189.5 | 101.5 |
密度(g·cm-3) | 1.900 | 1.650 |
又知草酸在100℃時(shí)開(kāi)始升華,157℃時(shí)大量升華,并開(kāi)始分解。草酸鈣不溶于水。根據(jù)上述材料提供的信息,回答下列問(wèn)題:
【提出猜想】
[猜想一]根據(jù)草酸晶體的組成對(duì)其分解產(chǎn)物進(jìn)行猜想
[設(shè)計(jì)方案]
(1)該小組同學(xué)猜想其產(chǎn)物為CO、CO2和H2O,請(qǐng)用下列裝置組成一套探究實(shí)驗(yàn)裝置(草酸晶體分解裝置略,裝置可重復(fù)使用,聯(lián)接導(dǎo)管略去)。
A中水槽裝冰水混合物、B中裝氧化銅、C中裝無(wú)水硫酸銅,D中裝澄清石灰水、E中裝堿石灰、(已知草酸蒸氣也可使澄清石灰水變渾濁,草酸蒸氣在低溫下可冷凝為固體)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
① 裝置的聯(lián)接順序?yàn)椋?u>A
② CO的檢驗(yàn)裝置的現(xiàn)象是 。
③ 整套裝置是否存在不合理之處, (填是或否),若有該如何解決______________________________________________________________________________
[猜想二]乙二酸具有弱酸性
[設(shè)計(jì)方案]
(2)該小組同學(xué)為驗(yàn)證草酸具有弱酸性設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn),其中能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?u> (填字母)。
A.將草酸晶體溶于含酚酞的NaOH溶液中,溶液褪色
B.測(cè)定相同濃度的草酸和硫酸溶液的pH
C.測(cè)定草酸鈉(Na2C2O4)溶液的pH
D.將草酸溶液加入Na2CO3溶液中,有CO2放出
[猜想三]乙二酸具有還原性
[設(shè)計(jì)方案]
(3)該小組同學(xué)向用硫酸酸化的KMnO4溶液中滴入過(guò)量的草酸溶液,發(fā)現(xiàn)酸性KMnO4溶液褪色,從而判斷草酸具有較強(qiáng)的還原性。配平該反應(yīng)的離子方程式:
MnO4- + H2C2O4 + H+ = Mn2+ + CO2↑+ H2O
(4)利用上述原理可定量測(cè)定某草酸晶體樣品中H2C2O4·2H2O的含量,
方法是:稱取該樣品0.12 g,加適量水完全溶解,然后用0.020 mol·L-1
的酸性KMnO4溶液滴定至終點(diǎn)(雜質(zhì)不參與反應(yīng)),滴定前后滴定管
中的液面讀數(shù)如圖所示,則該草酸晶體樣品中H2C2O4·2H2O的質(zhì)量分
數(shù)為 。
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(11分)以下是某學(xué)習(xí)小組對(duì)乙二酸的某些性質(zhì)進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程:
[研究課題]探究乙二酸的某些性質(zhì)
[查閱資料]乙二酸(HOOC-COOH)俗稱草酸,其主要物理常數(shù)如下:
名稱 | 乙二酸 | 乙二酸晶體 |
分子式 | H2C2O4 | H2C2O4·2H2O |
顏色狀態(tài) | 無(wú)色固體 | 無(wú)色晶體 |
溶解度(g) | 8.6(20℃) | — |
熔點(diǎn)(℃) | 189.5 | 101.5 |
密度(g·cm-3) | 1.900 | 1.650 |
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