關於非金屬及其化合物的化學知識點

來源：文萃谷 3.03W

非金屬及其化合物

一、硅元素：無機非金屬材料中的主角，在地殼中含量26.3%，次於氧。是一種親氧元素，以熔點很高的氧化物及硅酸鹽形式存在於巖石、沙子和土壤中，佔地殼質量90%以上。位於第3週期，第ⅣA族碳的下方。

Si 對比 C

最外層有4個電子，主要形成四價的化合物。

二、二氧化硅(SiO2)

天然存在的二氧化硅稱為硅石，包括結晶形和無定形。石英是常見的結晶形二氧化硅，其中無色透明的就是水晶，具有彩色環帶狀或層狀的是瑪瑙。二氧化硅晶體為立體網狀結構，基本單元是[SiO4]，因此有良好的物理和化學性質被廣泛應用。(瑪瑙飾物，石英坩堝，光導纖維)

物理：熔點高、硬度大、不溶於水、潔淨的SiO2無色透光性好

化學：化學穩定性好、除HF外一般不與其他酸反應，可以與強鹼(NaOH)反應，是酸性氧化物，在一定的條件下能與鹼性氧化物反應

SiO2+4HF == SiF4 ↑+2H2O

SiO2+CaO ===(高温) CaSiO3

SiO2+2NaOH == Na2SiO3+H2O

不能用玻璃瓶裝HF，裝鹼性溶液的試劑瓶應用木塞或膠塞。

三、硅酸(H2SiO3)

使用硝酸銀溶液，並用稀硝酸排除干擾離子(CO32-、SO32-)

HCl+AgNO3 == AgCl ↓+HNO3

NaCl+AgNO3 == AgCl ↓+NaNO3

Na2CO3+2AgNO3 ==Ag2CO?3 ↓+2NaNO3

Ag2CO?3+2HNO3 == 2AgNO3+CO2 ↑+H2O

Cl-+Ag+ == AgCl ↓

四、二氧化硫

製法(形成)：硫黃或含硫的燃料燃燒得到(硫俗稱硫磺，是黃色粉末)

S+O2 ===(點燃) SO2

物理性質：無色、刺激性氣味、容易液化，易溶於水(1：40體積比)

化學性質：有毒，溶於水與水反應生成亞硫酸H2SO3，形成的溶液酸性，有漂白作用，遇熱會變回原來顏色。這是因為H2SO3不穩定，會分解回水和SO2

SO2+H2O H2SO3 因此這個化合和分解的過程可以同時進行，為可逆反應。

可逆反應——在同一條件下，既可以往正反應方向發生，又可以向逆反應方向發生的化學反應稱作可逆反應，用可逆箭頭符號連接。

五、一氧化氮和二氧化氮

一氧化氮在自然界形成條件為高温或放電：N2+O2 ========(高温或放電) 2NO，生成的一氧化氮很不穩定，在常温下遇氧氣即化合生成二氧化氮： 2NO+O2 == 2NO2

一氧化氮的介紹：無色氣體，是空氣中的污染物，少量NO可以治療心血管疾病。

二氧化氮的介紹：紅棕色氣體、刺激性氣味、有毒、易液化、易溶於水，並與水反應：

3 NO2+H2O == 2HNO3+NO 這是工業制硝酸的方法。

六、大氣污染

SO2 、NO2溶於雨水形成酸雨。防治措施：

① 從燃料燃燒入手。

② 從立法管理入手。

③從能源利用和開發入手。

④從廢氣回收利用，化害為利入手。

(2SO2+O2 2SO3 SO3+H2O= H2SO4)

七、硫酸

物理性質：無色粘稠油狀液體，不揮發，沸點高，密度比水大。

化學性質：具有酸的通性，濃硫酸具有脱水性、吸水性和強氧化性。是強氧化劑。

C12H22O11 ======(濃H2SO4) 12C+11H2O放熱

2 H2SO4 (濃)+C CO2 ↑+2H2O+SO2 ↑

還能氧化排在氫後面的金屬，但不放出氫氣。

2 H2SO4 (濃)+Cu CuSO4+2H2O+SO2 ↑

稀硫酸：與活潑金屬反應放出H2 ，使酸鹼指示劑紫色石蕊變紅，與某些鹽反應，與鹼性氧化物反應，與鹼中和

八、硝酸

物理性質：無色液體，易揮發，沸點較低，密度比水大。

化學性質：具有一般酸的通性，濃硝酸和稀硝酸都是強氧化劑。還能氧化排在氫後面的金屬，但不放出氫氣。

4HNO3(濃)+Cu == Cu(NO3)2+2NO2 ↑+4H2O

8HNO3(稀)+3Cu 3Cu(NO3)2+2NO ↑+4H2O

反應條件不同，硝酸被還原得到的產物不同，可以有以下產物:N(+4)O2,HN(+3)O2,N(+2)O,N(+1)2O,N(0)2, N(-3)H3△硫酸和硝酸：濃硫酸和濃硝酸都能鈍化某些金屬(如鐵和鋁)使表面生成一層緻密的氧化保護膜，隔絕內層金屬與酸，阻止反應進一步發生。因此，鐵鋁容器可以盛裝冷的濃硫酸和濃硝酸。硝酸和硫酸都是重要的化工原料和實驗室必備的重要試劑。可用於制化肥、農藥、炸藥、染料、鹽類等。硫酸還用於精煉石油、金屬加工前的酸洗及製取各種揮發性酸。

九、氨氣及銨鹽

氨氣的性質：無色氣體，刺激性氣味、密度小於空氣、極易溶於水(且快)1：700體積比。溶於水發生以下反應使水溶液呈鹼性：NH3+H2O NH3?H2O NH4++OH- 可作紅色噴泉實驗。生成的一水合氨NH3?H2O是一種弱鹼，很不穩定，會分解，受熱更不穩定：NH3?H2O ===(△) NH3 ↑+H2O

濃氨水易揮發除氨氣，有刺激難聞的氣味。

氨氣能跟酸反應生成銨鹽：NH3+HCl == NH4Cl (晶體)

氨是重要的化工產品，氮肥工業、有機合成工業及製造硝酸、銨鹽和純鹼都離不開它。氨氣容易液化為液氨，液氨氣化時吸收大量的熱，因此還可以用作製冷劑。

銨鹽的性質：易溶於水(很多化肥都是銨鹽)，受熱易分解，放出氨氣：

NH4Cl NH3 ↑+HCl ↑

NH4HCO3 NH3 ↑+H2O ↑+CO2 ↑

可以用於實驗室製取氨氣：(乾燥銨鹽與和鹼固體混合加熱)

NH4NO3+NaOH Na NO3+H2O+NH3 ↑

2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2H2O+2NH3 ↑

用向下排空氣法收集，紅色石蕊試紙檢驗是否收集滿。

酸性很弱(弱於碳酸)溶解度很小，由於SiO2不溶於水，硅酸應用可溶性硅酸鹽和其他酸性比硅酸強的酸反應制得。

Na2SiO3+2HCl == H2SiO3↓+2NaCl

硅膠多孔疏鬆，可作乾燥劑，催化劑的載體。

十、硅酸鹽

硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱，分佈廣，結構複雜化學性質穩定。一般不溶於水。(Na2SiO3 、K2SiO3除外)最典型的代表是硅酸鈉Na2SiO3 ：可溶，其水溶液稱作水玻璃和泡花鹼，可作肥皂填料、木材防火劑和黏膠劑。常用硅酸鹽產品：玻璃、陶瓷、水泥

十一、硅單質

與碳相似，有晶體和無定形兩種。晶體硅結構類似於金剛石，有金屬光澤的灰黑色固體，熔點高(1410℃)，硬度大，較脆，常温下化學性質不活潑。是良好的半導體，應用：半導體晶體管及芯片、光電池、

十二、氯元素：位於第三週期第ⅦA族，原子結構：容易得到一個電子形成

氯離子Cl-,為典型的非金屬元素，在自然界中以化合態存在。

十三、氯氣

物理性質：黃綠色氣體，有刺激性氣味、可溶於水、加壓和降温條件下可變為液態(液氯)和固態。

製法:MnO2+4HCl (濃) MnCl2+2H2O+Cl2

聞法:用手在瓶口輕輕扇動,使少量氯氣進入鼻孔。

化學性質：很活潑，有毒，有氧化性，能與大多數金屬化合生成金屬氯化物(鹽)。也能與非金屬反應：

2Na+Cl2 ===(點燃) 2NaCl 2Fe+3Cl2===(點燃) 2FeCl3 Cu+Cl2===(點燃) CuCl2

Cl2+H2 ===(點燃) 2HCl 現象：發出蒼白色火焰，生成大量白霧。

燃燒不一定有氧氣參加，物質並不是只有在氧氣中才可以燃燒。燃燒的本質是劇烈的氧化還原反應，所有發光放熱的劇烈化學反應都稱為燃燒。

Cl2的用途：

①自來水殺菌消毒Cl2+H2O == HCl+HClO 2HClO ===(光照) 2HCl+O2 ↑

1體積的水溶解2體積的氯氣形成的溶液為氯水，為淺黃綠色。其中次氯酸HClO有強氧化性和漂泊性，起主要的.消毒漂白作用。次氯酸有弱酸性，不穩定，光照或加熱分解，因此久置氯水會失效。

②制漂白液、漂和漂粉精

制漂白液 Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O ，其有效成分NaClO比HClO穩定多,可長期存放制漂(有效氯35%)和漂粉精(充分反應有效氯70%) 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O

③與有機物反應，是重要的化學工業物質。

④用於提純Si、Ge、Ti等半導體和鈦

⑤有機化工：合成塑料、橡膠、人造纖維、農藥、染料和藥品

十四、氯離子的檢驗