非金屬元素概論
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)技能:了解元素核外電子排布的周期性與元素性質(zhì)遞變關(guān)系,掌握典型非金屬在周期表中的位置及其性質(zhì)的關(guān)系。了解常見非金屬元素(Cl、Br、I、F、H、O、S、N、P、C、Si)的單質(zhì)及其化合物。
能力培養(yǎng):通過對(duì)本節(jié)內(nèi)容的分析討論,使學(xué)生在掌握元素化合物知識(shí)的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行分析綜合、歸納演繹的邏輯思維能力和直覺思維能力以及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力。
科學(xué)思想:培養(yǎng)學(xué)生建立“一切客觀事物本來是互相聯(lián)系和具有內(nèi)部規(guī)律的”辯證唯物主義的觀點(diǎn)。
科學(xué)品質(zhì):認(rèn)識(shí)本質(zhì),進(jìn)行知識(shí)整理、綜合、提高與拓展的方法培養(yǎng)。
科學(xué)方法:培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)抽象、概括整理、歸納總結(jié)、準(zhǔn)確系統(tǒng)地掌握知識(shí)規(guī)律的方法。
重點(diǎn)、難點(diǎn) 非金屬元素的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用。元素化合物知識(shí)的綜合應(yīng)用及物質(zhì)推斷。
教學(xué)過程設(shè)計(jì)
教師活動(dòng)
【引入】一、元素化合物的復(fù)習(xí)方法
落實(shí)存在、性質(zhì)、制備、用途四要點(diǎn)。
學(xué)生活動(dòng)
體會(huì)“位、構(gòu)、性”三者關(guān)系。
【舉例】(1)從位置出發(fā),以Cs為例。位置:第六周期,IA族!Y(jié)構(gòu)特點(diǎn):最外層只有一個(gè)電子,原子半徑大!萅a、K更活潑的金屬元素,具強(qiáng)的金屬性!鷳(yīng)隔絕空氣保存;與水反應(yīng)劇烈,可能發(fā)生爆炸;與氧氣迅速反應(yīng),主要產(chǎn)物肯定不是Cs2O。
(2)從結(jié)構(gòu)出發(fā):已知某元素原子有六個(gè)電子層,最外層2個(gè)電子→最外層電子數(shù)少,電子層數(shù)多,應(yīng)是活潑金屬,金屬性大于鈣→與水劇烈反應(yīng);氫氧化物是可溶性強(qiáng)堿;碳酸鹽、硫酸鹽均不溶于水。
與教師共同分析。
(3)從性質(zhì)出發(fā):某單質(zhì)能從水中置換出O2!墙饘傩源笥谘酰瑧(yīng)為最活潑的非金屬元素F→在周期表的右上角,第二周期ⅦA族→可與絕大多數(shù)金屬、非金屬甚至某些稀有氣體直接反應(yīng);化合價(jià)只有-1價(jià);幾乎無法用氧化劑將F-氧化成F2。
分析:
歸納:
【投影】例1 BGO是我國研制的一種閃爍晶體材料,曾用于諾貝爾獎(jiǎng)獲得者丁肇中的著名實(shí)驗(yàn),它是鍺酸鉍的簡稱,若知:①在BGO中,鍺處于其最高價(jià)態(tài)。②在BGO中,鉍的價(jià)態(tài)與鉍跟氯形成某種共價(jià)氯化物時(shí)所呈的價(jià)態(tài)相同,在此氯化物中鉍具有最外層8個(gè)電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。③BGO可看成是由鍺和鉍兩種元素的氧化物所形成的復(fù)雜氧化物,且在BGO晶體的化學(xué)式中,這兩種氧化物所含氧的總質(zhì)量相同。請(qǐng)?zhí)羁眨?/p>
(1)鍺和鉍的元素符號(hào)分別是____、____。
(2)BGO晶體的化學(xué)式是____。
(3)BGO晶體所含鉍氧化物的化學(xué)式是____。
【組織討論】請(qǐng)分析解題思路,歸納思維過程。
2.總結(jié)規(guī)律、串聯(lián)比較,使知識(shí)系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。
分析:Ge:第Ⅳ主族元素,最高正價(jià)+4;最高價(jià)氧化物GeO2。
Bi:第Ⅴ主族元素,最外層5個(gè)電子→滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)應(yīng)形成共價(jià)鍵數(shù)目:8-5=3→BiCl3→在BGO中鉍為+3價(jià)→氧化物Bi2O3。
設(shè)BGO化學(xué)式為mGeO2?nBi2O3
有:2m=3n m∶n=3∶2
m=3 n=2
→BGO化學(xué)式為3GeO2?2Bi2O3
(或Bi4(GeO4)3)
答案:略。
歸納思維過程:
位置→最外層電子數(shù)→成鍵情況→實(shí)際價(jià)態(tài)→化學(xué)式
即:位置→結(jié)構(gòu)→性質(zhì)
【投影】例2 有A、B、C三種常見的短周期元素,它們之間兩兩結(jié)合成化合物X、Y、Z。X、Y、Z之間也能相互反應(yīng)。已知X是A和B按原子個(gè)數(shù)比1∶1組成的化合物,其它元素形成的單質(zhì)(仍用A、B、C表示)和組成的化合物間反應(yīng)關(guān)系式如下:
①B+C→Y ②A+C→Z ③X+Y→M
④X+Z→C+N ⑤Y+Z→C+N
請(qǐng)?zhí)羁眨?/p>
(1)上述反應(yīng)中,一定屬于氧化還原反應(yīng)的是____,理由是____。
(2)若M是一種無色、粘稠的油狀液體化合物,則X、Y、Z分別是____。
(3)寫出反應(yīng)③、④的化學(xué)方程式:
③______,
④______。
【組織討論】請(qǐng)分析解題思路并總結(jié)思維方法。
分析:有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)和置換反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng),故①、②、④、⑤一定是氧化還原反應(yīng)。由題意知:Y、Z中均含C元素,且一為正價(jià),一為負(fù)價(jià),故C為非金屬元素。可能是硫或氮,則Y、Z極可能一為氧化物,一為氣態(tài)氫化物→N可能是H2O。
又:M由A、B、C三種元素組成;M是一種無色、粘稠的油狀液體化合物。依據(jù)物質(zhì)的分類→M應(yīng)是酸→M是H2SO4
A―H;B―O;C―S
X―H2O2;Y―SO2;Z―H2S
答案:略。
進(jìn)行思維方法總結(jié):
對(duì)元素化合物的推斷題,首先要仔細(xì)審題,把握題意,明確題目給定條件和要求。然后,在熟練的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,搜索掃描,確定范圍。尋找切入點(diǎn)或突破口,最后分析求解。
【點(diǎn)評(píng)】只有將所學(xué)過的知識(shí)系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化,并從中找到知識(shí)規(guī)律,才能準(zhǔn)確地找到切入點(diǎn)和突破口,從而培養(yǎng)出良好的直覺思維能力。
3.以結(jié)構(gòu)為主線,以元素周期律為指導(dǎo),聯(lián)系類型、掌握遞變。
【投影】例3 同主族元素所形成的同一類型的化合物,其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)往往相似,化合物PH4I是無色晶體,下列對(duì)它的描述不正確的是 [ ]
A.它是一種共價(jià)化合物
B.在加熱時(shí)此化合物可以分解
C.這種化合物能跟堿發(fā)生反應(yīng)
D.該化合物可以由PH3與HI化合而成
【提問】怎樣求解信息題?
分析:由題意知,PH4I與NH4I結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似,而NH4I又應(yīng)與NH4CI結(jié)構(gòu)與性質(zhì)相似。而NH4CI是一種離子化合物;受熱易分解;可與強(qiáng)堿反應(yīng);可由NH3與HCI化合而成。故所選答案為A。
總結(jié):對(duì)信息題,先要準(zhǔn)確地理解、把握信息,從中理出信息要素。然后利用信息要素,結(jié)合自己所學(xué)知識(shí)來分析和解決問題。
二、非金屬元素在周期表中的位置和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)教師與學(xué)生一起分析周期表
【提問】1.非金屬元素?cái)?shù)目?在周期表中所處區(qū)域?與周期序數(shù)的關(guān)系?
回答:
1.22種非金屬元素,有6種是稀有氣體;除H外均處于周期表右上方;除第一周期外,每周期非金屬元素?cái)?shù)目=8-周期序數(shù)。
2.非金屬元素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?
2.除H、He、B外,最外層電子數(shù)≥4;且原子半徑比同周期的金屬元素小。
【提問】非金屬單質(zhì)有怎樣的物理性質(zhì)?請(qǐng)歸納他們的狀態(tài)、晶體類型及其溶解性。
歸納:
三、非金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)
常溫下狀態(tài):氣態(tài)H2、N2、O2、F2、Cl2(稀有氣體除外);液態(tài)Br2;其余為固態(tài)。晶體類型:原子晶體B、C、Si;分子晶體:除B、C、Si外的其它(常見)非金屬單質(zhì)。溶解性:除F2與水發(fā)生置換反應(yīng),Cl2、Br2在水中發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)(部分)外,可以說非金屬單質(zhì)均難溶于水。
【投影】例4 有A、B、C、D四種短周期元素,已知A原子最外層電子數(shù)比電子層數(shù)少,常溫、常壓下,B2、C2、D2均為無色雙原子氣體分子。這四種元素的單質(zhì)和化合物之間在一定條件下存在如下反應(yīng):
(1)2A+C2=2AC(3)3B2+D2=2DB3
(2)3A+D2=A3D2(4)2B2+C2=2B2C
請(qǐng)?zhí)羁眨?/p>
(1)電子式:AC____,B2C____,DB3____。
(2)DB3分子的空間構(gòu)型____,是____(填極性或非極性)分子。
(3)A3D2溶于B2C中,發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的化學(xué)方程式是______。
分析:由A原子最外層電子數(shù)比電子層數(shù)少→A可能為Li或Mg;
常溫、常壓下,B2、C2、D2均為無色雙原子氣體分子→它們可能是H2、N2、O2(五種氣體中,F(xiàn)2、Cl2分別為淺黃綠色和黃綠色氣體),再結(jié)合給定條件判斷B―H;C―O;D―N;A―Mg。
所以,相應(yīng)化合物:
AC―MgO;B2C―H2O;DB3―NH3;
A3D2―Mg3N2。
答案:略。
【提問】1.請(qǐng)分析解題思路;2.怎樣把握物質(zhì)的物理性質(zhì)?
回答:首先要把握通性,然后根據(jù)不同物質(zhì)類型,突出其代表性和特性。
(一)實(shí)驗(yàn)室制備
制備非金屬單質(zhì),要結(jié)合非金屬元素及其化合物的性質(zhì)、存在來考慮。
【組織討論】實(shí)驗(yàn)室通常用哪些方法來制備非金屬單質(zhì)?請(qǐng)同學(xué)們通過討論,給以歸納總結(jié)。
分小組讀書討論、歸納總結(jié)如下:
四、非金屬單質(zhì)的制備
1.還原法
用還原劑還原的方法來制備,如H2:
Zn+2H+→Zn2++H2↑</PGN0110.TXT/PGN>
2.氧化法
用氧化劑氧化非金屬陰離子的方法來制備(包括用同一種非金屬元素的高價(jià)態(tài)氧化該元素的低價(jià)態(tài)來制備單質(zhì)。),如:Cl2、Br2、I2、(N2)等。
MnO2+4HCl→MnCl2+Cl2↑+2H2O
(或用KMnO4、KClO3等做氧化劑;Br2可類似制備)
Cl2+2X-(Br-、I-)→X2+2Cl-
3.加熱分解法
在加熱條件下使某些化合物發(fā)生分解反應(yīng)以制備單質(zhì),如:O2
也可通過其他分解反應(yīng)來制備O2:
2Na2O2+2H2O→4NaOH+O2↑
4.分離法
將空氣通過NaOH溶液、濃硫酸、灼熱的銅網(wǎng)后,可得較純凈的N2氣體。
【投影】例5 根據(jù)下圖實(shí)驗(yàn),填空和回答問題
(1)燒瓶中所發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為:______
裝置(Ⅱ)的燒杯中冷水的作用是:______
裝置(Ⅲ)的燒杯中液體的作用是:______
(2)進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)時(shí),燒瓶內(nèi)的橡皮塞最好用錫箔包住,用橡皮管連接的兩玻璃管口要相互緊靠,這是因?yàn)開_____。
(3)裝置(Ⅲ)的燒杯中使用倒置漏斗可防止液體倒吸,試簡述其理由______。
【組織討論】請(qǐng)分析解題思路并求解。
分析:由題目給定條件知,此為制取單質(zhì)溴的實(shí)驗(yàn)裝置,應(yīng)該選用強(qiáng)氧化劑來氧化Br-成Br2。
在(Ⅰ)中,濃硫酸、二氧化錳和溴化鈉發(fā)生反應(yīng)生成溴單質(zhì)。然后在(Ⅱ)中冷卻成液態(tài)。故(Ⅲ)是用來吸收尾氣中的溴化氫氣體的。
由于溴蒸氣的強(qiáng)腐蝕性,在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)避免與橡膠接觸。
答案:
(1)MnO2+H2SO4+2NaBr 2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Br2↑
冷凝:吸收未冷凝的氣體。
(2)溴蒸氣會(huì)腐蝕橡皮塞和橡皮管。</PGN0111.TXT/PGN>
(3)當(dāng)氣體被吸收時(shí),液體上升到漏斗中。由于漏斗的容積較大,導(dǎo)致燒杯中液面明顯下降,使漏斗口脫離液面,漏斗中液體又流回到燒杯中,從而防止了倒吸。
【提問】此反應(yīng)中濃硫酸的作用?可否用濃硫酸與溴化鈉反應(yīng)來制取溴化氫氣體,為什么?
回答:此反應(yīng)中,濃硫酸首先與溴化鈉反應(yīng)生成溴化氫,然后,溴化氫再與二氧化錳反應(yīng)制取溴單質(zhì)。盡管濃硫酸具有強(qiáng)氧化性,過程中會(huì)把部分溴化氫氧化生成溴單質(zhì),但由于最終目的是制單質(zhì)溴,故無影響。但制溴化氫就不同了,因要求最終產(chǎn)物是溴化氫,而濃硫酸會(huì)把部分溴化氫氧化生成溴,故此法不可用。
【小結(jié)】解題思路與方法:(1)審題,(2)分析,(3)思考,(4)求解(注意與前面所總結(jié)方法相聯(lián)系)。
(二)非金屬單質(zhì)的工業(yè)制法
【組織討論】請(qǐng)同學(xué)們通過討論,給以歸納總結(jié)。
分小組讀書討論、歸納總結(jié)如下:
1.電解法
用于將還原性較弱的非金屬陰離子氧化成單質(zhì)。
2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH
2.還原劑還原法
在高溫下,用還原劑將非金屬元素的高價(jià)態(tài)還原成零價(jià)。如H2、Si的制備。
C+H2O CO+H2↑
2C+SiO2 Si+2CO↑
3.氧化劑氧化法
用氧化劑將非金屬陰離子氧化成非金屬單質(zhì)。如從海水中提取溴、碘。
4.分離法
用物理方法從混合物中分離所需要的單質(zhì)。如將空氣液化后氣化,分離出N2、O2。
【小結(jié)】引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)室制法與工業(yè)制法相對(duì)比(原理、原料、方法)!I(yè)制備要考慮原料來源、操作、生產(chǎn)的連續(xù)性、廢棄物處理、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)等問題。
精選題
一、選擇題
1.氮的固定是指 [ ]
A.植物從土壤中吸收含氮養(yǎng)分
B.植物將所吸收的含氮養(yǎng)分在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為植物蛋白質(zhì)
C.將氨轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛峒捌渌幕衔?/p>
D.將空氣中氮?dú)廪D(zhuǎn)變?yōu)楹衔?/p>
2.汽車尾氣中的CO、NO都是城市空氣中濃度較高的嚴(yán)重污染物,有關(guān)它們的敘述不正確的是 [ ]
A.CO、NO的燃燒產(chǎn)物分別是CO2和NO2
B.NO、NO2的混合氣可與水反應(yīng)生成一些HNO2,但NO、NO2都不是HNO2的酸酐
C.化學(xué)上有一種說法:等電子體結(jié)構(gòu)類似。CO與NO+(亞硝;栯x子)的微粒中最外層電子數(shù)之和相等,應(yīng)具有類似的結(jié)構(gòu)
D.在催化劑作用下,可通過反應(yīng):2CO+2NO→N2+2CO2來達(dá)到凈化汽車尾氣的目的
3.有A、B、C三種氣體,分別是Cl2、HCl、HBr,A和B混合無反應(yīng),那么下列判斷正確的是 [ ]
A.C一定不是HCl
B.不能確定A、B各是什么物質(zhì)
C.C可能是HCl
D.C一定是HBr
4.密閉容器中,300℃時(shí)將100mL由H2O、CO2、H2和CO組成的混合氣體與足量的Na2O2在連續(xù)電火花作用下充分反應(yīng)后,容器內(nèi)壓強(qiáng)只有原來的五分之一,則原混合氣體中各組分的體積比不可能是 [ ]
A.1∶1∶1∶1
B.3∶1∶2∶4
C.1∶3∶5∶1
D.2∶2∶3∶3
5.1998年,美國科學(xué)家合成出具有極強(qiáng)爆炸性的“N5”,但對(duì)其結(jié)構(gòu)尚不十分清楚,只知“N5”實(shí)際是帶正電荷的分子碎片。若“N5”的空間結(jié)構(gòu)呈V型對(duì)稱,5個(gè)氮原子最外電子層都達(dá)8電子結(jié)構(gòu),且含2個(gè)N≡N,將其視為“N5n+”,則n值為 [ ]
A.1 B.2 C.3 D.4
6.某種混合氣體可能含有N2、HCl、CO,把混合氣體依次通過足量的NaHCO3溶液和灼熱的CuO,氣體體積都沒有變化。再通過足量的Na2O2固體,氣體體積減小。最后通過灼熱的銅網(wǎng),經(jīng)充分反應(yīng)后氣體體積又減小,但還有剩余氣體。以下對(duì)混合氣體組分的判斷,正確的是 [ ]
A.一定沒有N2;CO和HCl至少有一種
B.一定含有N2、HCl和CO
C.一定有N2;CO和HCl至少有一種
D.一定有N2和HCl;沒有CO
7.將1體積選項(xiàng)中的氣體與10體積O2混合后,依次通過盛有足量濃NaOH溶液的洗氣瓶和盛有足量灼熱銅屑的管子(假設(shè)反應(yīng)都進(jìn)行完全),最后得到的尾氣可以是 [ ]
A.Cl2 B.CO
C.CO2 D.N2
些性質(zhì)來看,每組中的物質(zhì)有些類似,據(jù)此判斷下列反應(yīng)正確的是 [ ]
A.Cu+2NH3→Cu(NH2)2+H2↑
B.2Na+2NH3→2NaNH2+H2N―NH2
C.3Mg(NH2)2 Mg3N2+4NH3↑
D.2Na+2NH3→2NaNH2+H2↑
9.下列物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng):①H2S+O2,②Na+O2,③Cu+HNO3,④P2O5+H2O,⑤Fe+HCl。在不同條件下得到不同產(chǎn)物的是 [ ]
A.①②③④
B.①③⑤
C.②③④⑤
D.①②③④⑤
10.兩份質(zhì)量均為1g的硫粉,分別使之與足量的H2和O2完全反應(yīng),將產(chǎn)生的含硫化合物混合,最終可得硫的質(zhì)量是 [ ]
A.0.5g B.1g
C.1.5g D.2g
二、非選擇題
11.下列關(guān)系圖中,A是一種正鹽,D的分子量比C的式量大16,E是酸。當(dāng)X無論是強(qiáng)酸還是強(qiáng)堿時(shí)都有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系(其它產(chǎn)物及反應(yīng)所需條件均已刪去):
回答下列問題:
(1)A是____,Y是_____,Z是_____,
(2)當(dāng)X是強(qiáng)酸時(shí),A、B、C、D、E均合同一種元素,E是______,
(3)當(dāng)X是強(qiáng)堿時(shí),A、B、C、D、E均合同一種元素,E是______。
12.已知A、B、C、D是短周期中的4種非金屬元素,它們的原子序數(shù)依次增大。A元素原子形成的離子就是一個(gè)質(zhì)子。又知,①B單質(zhì)在高溫下可從A與D組成的某種化合物中置換出A,同時(shí)生成化合物BD,②A、C、D三種元素組成的某種鹽水溶液顯酸性,③B、C均能與D組成原子數(shù)比為1∶1和1∶2的化合物。
(1)寫出①中反應(yīng)的化學(xué)方程式______,
(2)寫出②中鹽的水溶液顯酸性的原因(寫出離子方程式)______,
(3)這四種元素可組成原子個(gè)數(shù)比4∶1∶2∶1(按A、B、C、D順序)的化合物,其名稱為____。這四種元素又可組成原子個(gè)數(shù)比為4∶1∶1∶2(按A、B、C、D順序)的化合物,其結(jié)構(gòu)簡式為______,
(4)C元素的氣態(tài)氫化物能還原CuO,生成Cu、C單質(zhì)及A與D形成的化合物,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。
13.A、B、C是中學(xué)化學(xué)常見的三種化合物,它們各由兩種元素組成,甲、乙是兩種單質(zhì),這些化合物和單質(zhì)之間存在如下的關(guān)系:
據(jù)此判斷:
(1)在A、B、C這三種化合物中,必定含有乙元素的是____(用A、B、C字母填寫)。
(2)單質(zhì)乙必定是____(填“金屬”或“非金屬”),其理由是____
(3)單質(zhì)乙的化學(xué)式可能是____,則化合物B的化學(xué)式是____。
14.在化工生產(chǎn)中,要用到一種無色、可溶于水的晶體:鋁銨礬。該晶體是一種復(fù)鹽,其主要成分是十二水合硫酸鋁銨。向該復(fù)鹽的濃溶液中逐滴加入濃NaOH溶液,將發(fā)生一系列變化。
試回答:
(1)硫酸鋁銨在水溶液中的電離方程式為______;
(2)在逐滴加入濃NaOH溶液的過程中,產(chǎn)生的現(xiàn)象有:①溶液中出現(xiàn)白色沉淀;②有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生;③白色沉淀量逐漸增多;④白色沉淀完全消失;⑤白色沉淀量逐漸減少。
請(qǐng)答出各種現(xiàn)象由先到后出現(xiàn)的順序(用序號(hào)回答)____→____→____→____→____;
(3)寫出滴入NaOH溶液的過程中,有關(guān)反應(yīng)的離子方程式:①____;②______;③____。
15.化合物E(含兩種元素)與NH3反應(yīng),生成化合物G和H2;衔颎的式量約為81,G分子中硼元素(B的相對(duì)原子質(zhì)量為10.8)和氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40%和7.4%,由此判斷:
(1)化合物G的化學(xué)式為______。
(2)反應(yīng)消耗1molNH3,可生成2molH2,組成化合物E的元素是____和____。
(3)1molE和2molNH3恰好完全反應(yīng),化合物E的分子式為______。
答 案
一、選擇題
1.D 2.A 3.A、B 4.A 5.A 6.C 7.C、D 8.C、D 9.A 10.C
二、非選擇題
11.(1)(NH4)2S O2 H2O(2)H2SO4 (3)HNO3
12.(1)C+H2O(氣)→CO+H2(2)NH4++H2O→NH3?H2O+H+
(3)尿素H4NOOC―COONH4
(4)3CuO+2NH3→3Cu+N2+3H2O
13.(1)A、B(2)非金屬;因?yàn)锳+B→乙+C,且乙為單質(zhì),可知乙元素在A、B中分別顯正、負(fù)價(jià),所以乙是非金屬。(3)S(或N2)H2S(或NH3)
(2)①→③→②→⑤→④;
(3)①Al3++3OH-→Al(OH)3↓②NH4++OH-→NH3↑+H2O
③Al(OH)3+OH-→AlO2-+2H2O
15.(1)B3N3H6(2)B、H(3)B2H6
非金屬元素概命(二)
教師活動(dòng)
五、非金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
1.氧化性
(1)與氫氣反應(yīng)
【組織討論】請(qǐng)結(jié)合元素周期表同周期、同主族非金屬元素性質(zhì)遞變規(guī)律,總結(jié)非金屬單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的規(guī)律。
學(xué)生活動(dòng)
總結(jié):
結(jié)論:非金屬元素的非金屬性越強(qiáng),其非金屬單質(zhì)的氧化性就越強(qiáng),就越易與氫氣反應(yīng);生成的氣態(tài)氫化物也就越穩(wěn)定。
【提問】工業(yè)上用什么方法來制備HCl?可否用光照H2、Cl2混合氣的方法來制HCl?
回答:工業(yè)上用氫氣在氯氣中燃燒的方法來制備HCl。不能用光照H2、Cl2混合氣的方法來制HCl,因?yàn)檫@樣會(huì)產(chǎn)生劇烈爆炸。
(2)與金屬反應(yīng)
【引入】非金屬單質(zhì)與金屬單質(zhì)的反應(yīng),非金屬表現(xiàn)出氧化性。
【投影】練習(xí):寫出Cl2、O2、S分別與Fe、Cu反應(yīng)的化學(xué)方程式,指明實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
寫化學(xué)方程式并描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:
2Fe+3Cl2→2FeCl3劇烈反應(yīng),大量棕褐色的煙。
Cu+Cl2→CuCl2劇烈燃燒,生成棕黃色的煙。加少量水,溶液變綠色;再加水,溶液變藍(lán)綠色。
6Fe+4O2 2Fe3O4劇烈燃燒,火星四射,生成黑色固體。
2Cu+O2 2CuO加熱變黑。
Fe+S FeS劇烈反應(yīng),生成黑色固體。
2Cu+S Cu2S銅在硫蒸氣中燃燒,有紅光。
【提問】在鐵過量的情況下,是否有FeCl2生成?為什么?將少量水加入反應(yīng)容器中,振蕩,溶液變渾濁,為什么?
回答:無FeCl2生成,因?yàn)镃l2具強(qiáng)氧化性,它將鐵氧化成FeCl3,而固態(tài)時(shí)FeCl3與Fe不反應(yīng)。當(dāng)將FeCl3溶于水時(shí),由于發(fā)生反應(yīng)FeCl3+3H2O→Fe(OH)3↓+3HCl,即:FeCl3水解生成了Fe(OH)沉淀,故溶液變渾濁。
【提問】CuCl2晶體是什么顏色?(學(xué)生可能錯(cuò)誤:無色;白色;藍(lán)色;藍(lán)綠色。)
回答:棕黃色。
【組織討論】從以上幾個(gè)反應(yīng)來看,非金屬單質(zhì)與金屬的反應(yīng),是否有什么規(guī)律存在?請(qǐng)加以分析總結(jié)。
分析:非金屬單質(zhì)與變價(jià)金屬反應(yīng),若非金屬單質(zhì)的氧化性較強(qiáng)(如O2、Cl2、Br2等),則金屬被氧化成高價(jià)態(tài)化合物;若非金屬單質(zhì)的氧化性較弱(如I2、S等),則金屬被氧化成低價(jià)態(tài)化合物。
(3)非金屬單質(zhì)間的反應(yīng)
【提問】哪些非金屬單質(zhì)間可發(fā)生相互反應(yīng),反應(yīng)原則是什么?
分小組分析討論、歸納小結(jié):
通常,非金屬單質(zhì)可以與O2或X2反應(yīng),生成相應(yīng)的氧化物或鹵化
物。
O2做氧化劑,除X2外的非金屬單質(zhì)均可被直接氧化;X2做氧化劑,
許多非金屬單質(zhì)也可被氧化,較熟悉情況為H2、P等。
原則:非金屬性強(qiáng)的氧化非金屬性弱的。
(4)非金屬間的置換
【提問】非金屬間的置換反應(yīng)按什么原則進(jìn)行?
【投影】練習(xí):寫出滿足下列要求的化學(xué)方程式:①同主族非金屬元素間的置換;②同周期非金屬元素間的置換;③不同周期、不同主族非金屬元素間的置換。
回答:非金屬間的置換原則是非金屬性強(qiáng)的置換非金屬性弱的。
即:元素同周期,右邊的置換左邊的;元素同主族;上面的置換下面的。
寫化學(xué)方程式:
①Cl2+Br-(I-)或Br2+I-;O2+H2S;C+SiO2。
②F2+H2O;Cl2+H2S;CH4+O2(不完全燃燒)。
③O2+HI;Br2+H2S;I2+H2S。
【投影】例1 由短周期元素形成的四種常見的非金屬單質(zhì)A、B、C、D。在室溫下,它們之中有三種氣體,一種固體。在這些單質(zhì)中,B的式量最小,C次之。這些單質(zhì)和甲、乙、丙、X、Y五種化合物之間存在如下關(guān)系:
(1)寫出化合物乙的化學(xué)式______。
(2)上述圖示的化學(xué)反應(yīng)共有。種基本反應(yīng)類型,其中化合反應(yīng)有______個(gè)。
(3)上述四種單質(zhì)中存在同素異形體的元素是(寫元素符號(hào))______。
【組織討論】請(qǐng)分析解題思路并求解。
分析:由題目給定條件和前面知識(shí)知,除稀有氣體外,非金屬單質(zhì)只有5種在常溫下是氣態(tài)。故三種氣體應(yīng)是H2、N2、O2、Cl2中的三種(F2不常見);
A與D反應(yīng)存在量的問題,A(或D)有一個(gè)可能是固體(氣體間的兩兩反應(yīng)不存在量的問題);
由相互反應(yīng)關(guān)系可推斷:B――H;C――O;D――Cl。
再考慮:X是氧化物,Y是氯化物,甲是H2O,丙是HCl。可推知:乙是含氧酸;Y是一種能水解生成含氧酸和HCl的氯化物;A與CI2反應(yīng)是有一個(gè)量的限制,A――P。
答案:(1)H3PO4
(2)2種(化合與復(fù)分解),5
(3)O(O2與O3)、P(紅磷與白磷)
2.還原性
【提問】哪些非金屬單質(zhì)以還原性為主?哪些非金屬單質(zhì)在一定條件下顯現(xiàn)還原性?
讀書討論并歸納小結(jié):
以還原性為主的非金屬單質(zhì),如:C、H2等;遇強(qiáng)氧化劑如O2、Cl2、HNO3、H2SO4(濃)等時(shí)表現(xiàn)出還原性的非金屬單質(zhì),如:S、P等。
非金屬單質(zhì)的氧化性與還原性情況:
強(qiáng)氧化性的:F2、O2、Cl2、Br2;
以氧化性為主的:N2、I2、S;
以還原性為主的:C、Si、P;
【投影】例2 120℃、101.3kPa條件下,有2LH2O、2LCO、2LCO2、0.5LO2和1LH2組成的混合氣體。將混合氣體通過分別放有足量Cu粉、C粉和CuO粉末的三個(gè)灼熱的反應(yīng)管。假設(shè)氣體通過每個(gè)反應(yīng)管都能充分反應(yīng),且不論三個(gè)反應(yīng)管以何種順序排列,問:
(1)尾氣是否有可能是單一氣體______?若可能,該氣體是______。
(2)原氣體中是否有幾種(或一種)不可能再存在于尾氣之中______?若有,它們(或它)是______。
(3)原氣體是否有幾種(或一種)肯定存在于尾氣之中______?若有,它們(或它)是______。
【組織討論】請(qǐng)分析解題思路并求解。
分析:根據(jù)題目給定條件,C、Cu均可與O2反應(yīng),而過程中卻不會(huì)產(chǎn)生O2,所以,不管用何種排列順序,最后一定沒有O2;又依據(jù)質(zhì)量守恒定律,C、H元素一定存在最后產(chǎn)物中,以H2O或H2、CO或CO2形式存在,但無法確定是以什么形式存在。
(1)不可能;
(2)有,O2;
(3)沒有。
【啟發(fā)】此題的求解可用排列、組合,依次分析的方法或同學(xué)們剛才所用的方法。請(qǐng)比較一下兩種方法的差異,由此可得到什么啟示?
回答:兩種方法的差異在于:①效率。排列、組合法費(fèi)時(shí)費(fèi)力。②思維方式。排列、組合法的思維不敏捷,且容易使思維發(fā)生混亂(步驟太多、太繁)。
啟示:對(duì)看似比較復(fù)雜的題,一定要先弄明白題目給了什么條件,要求解決什么問題,千萬不要急于動(dòng)手,因?yàn)椤坝賱t不達(dá)”。在讀懂題的基礎(chǔ)上理順?biāo)悸,剝絲抽繭,拓展思維。這樣才能提高效率,培養(yǎng)較高層次的能力。
【投影】例3 如圖:
已知:化合物E與水反應(yīng)生成白色漿狀物;化合物F是不能成鹽的氧化物;單質(zhì)D能與某些稀有氣體反應(yīng)。
據(jù)此,請(qǐng)?zhí)羁眨?/p>
(1)化合物F是______;化合物I是______。
(2)反應(yīng)②、反應(yīng)④的化學(xué)方程式是______;______。
【組織討論】請(qǐng)分析解題思路并求解。
分析:由題目給定條件知:D為最活潑的非金屬單質(zhì)→F2;F為不成鹽氧化物,且由單質(zhì)B與化合物C發(fā)生置換反應(yīng)得到→F為CO,B為碳,化合物C為氧化物,再結(jié)合G與H燃燒生成C,判斷H為O2,C為H2O,G為H2,I為HF;化合物E由碳與化合物A反應(yīng)得到(可能是碳化物),再考慮E與水反應(yīng)生成白色漿狀物,E是CaC2,A是CaO。
答案:(1)CO;HF (2)略
【總結(jié)】常用解題方法:把握類型,了解性質(zhì),直覺思維,推理結(jié)論。
六、(非金屬)氣態(tài)氫化物
【提問】什么叫氣態(tài)氫化物?
【組織討論】請(qǐng)歸納非金屬氣態(tài)氫化物的下列性質(zhì)。
1.物理性質(zhì)
2.水溶液酸堿性
3.穩(wěn)定性(如前所述)、還原性
回答:非金屬氫化物,都稱為氣態(tài)氫化物。
歸納:
物理性質(zhì):一般都是無色氣體;除CH4、SiH4外,均為極性分子,都有刺激性氣味;HX、NH3易溶于水,H2S可溶,其余一般不溶。
水溶液酸性:ⅥA、ⅦA族元素的氣態(tài)氫化物的水溶液一般為揮發(fā)性酸(HCl、HBr、HI為強(qiáng)酸,其余為弱酸);NH3水溶液堿性,其余不溶,可視為中性。
還原性:非金屬元素的非金屬性越強(qiáng),其氣態(tài)氫化物的還原性越弱;非金屬元素的非金屬性越弱,其氣態(tài)氫化物的還原性越強(qiáng)。
【投影】例4 某無色溶液可能含有下列鈉鹽中的幾種:(A)氯化鈉,(B)硫化鈉,(C)亞硫酸鈉,(D)硫代硫酸鈉,(E)硫酸鈉,(F)碳酸鈉。向此溶液中加入適量稀硫酸,有淺黃色的沉淀析出,同時(shí)有氣體產(chǎn)生。此氣體有臭雞蛋氣味,可使澄清的石灰水變渾濁,不能使品紅試液褪色。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題。
(1)不能使品紅試液褪色,說明該氣體中不含______(填分子式)。
(2)此無色溶液中至少存在哪幾種鈉鹽?請(qǐng)寫出全部可能的情況______(填寫相應(yīng)的字母)。
分析:由題意知,加酸后產(chǎn)生淺黃色沉淀和有臭雞蛋氣味的氣體,此氣體不能使品紅試液褪色但能使澄清的石灰水變渾濁,則一定有硫化鈉和碳酸鈉,至少一定有亞硫酸鈉或硫代硫酸鈉中的一種(但都必須是硫化鈉過量),無法判斷硫酸鈉是否存在。
(1)SO2
(2)B、C、F;B、D、F;B、C、D、F
七、非金屬元素的含氧酸
【組織討論】請(qǐng)歸納總結(jié)非金屬元素含氧酸的分類、酸性強(qiáng)弱、化學(xué)性質(zhì)及遞變、特性等。
討論歸納、總結(jié)如下:
(1)常見的含氧酸
(2)酸性強(qiáng)弱遞變規(guī)律
同主族由上至下酸性逐漸減弱;同周期由左到右酸性逐漸增強(qiáng);同種元素中,高價(jià)態(tài)酸的酸性一般大于低價(jià)態(tài)酸的酸性。
(3)氧化性酸與還原性酸
常見的強(qiáng)氧化性酸有:HNO3、濃H2SO4、HClO等。
常見的還原性酸有:H2SO3、H3PO3等。
HNO2既有氧化性,又有還原性,但以氧化性為主。
(4)某些酸的特殊性質(zhì)
濃H2SO4:吸水性→做干燥劑;脫水性→使晶體脫結(jié)晶水,使有機(jī)物碳化。
HClO:漂白作用。漂白原理與Na2O2同,是利用強(qiáng)氧化性破壞有色物質(zhì)。
H2SO3:漂白作用。與某些有色物質(zhì)結(jié)合生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì),加熱后恢復(fù)原色。
HF:與SiO2反應(yīng)。SiO2+4HF→SiF4↑+2H2O
【提問】酸的氧化性與氧化性酸是不是一回事?為什么?
回答:酸的氧化性與氧化性酸是兩個(gè)不同的概念。酸的氧化性就是指酸中H+結(jié)合電子的性質(zhì),凡酸皆有此性質(zhì)。而氧化性酸是指含氧酸的中心元素結(jié)合電子的性質(zhì)。
【投影】某學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),欲選用下列試劑證明NaNO2既有氧化性,又有還原性。
試劑:酸性高錳酸鉀溶液、硝酸、硫酸、碘單質(zhì)、淀粉-碘化鉀試紙。
回答:欲證明NaNO2的氧化性,所選用的試劑是______,觀察到的現(xiàn)象是______。
欲證明NaNO2的還原性,所選用的試劑是______ ,觀察到的現(xiàn)象是______。
答案:硫酸、淀粉-碘化鉀試紙淀粉-碘化鉀試紙變藍(lán)色。
酸性高錳酸鉀溶液,高錳酸鉀溶液的紫色消失。
【投影】例5 有A、B、C、D四種單質(zhì)。在一定條件下,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、丙每個(gè)分子中都含有10個(gè)電子,并且甲、乙、丙、丁有如下關(guān)系:
回答:
(1)單質(zhì)B的化學(xué)式。
(2)單質(zhì)A與化合物乙反應(yīng)的化學(xué)方程式。
(3)根據(jù)化合物丙、丁中D元素化合價(jià)判斷丙、丁是否在一定條件下生成單質(zhì)D,簡述判斷理由。
【組織討論】請(qǐng)分析解題思路并求解。
教師注意引導(dǎo)學(xué)生將反應(yīng)的可能性與實(shí)際能否反應(yīng)加以區(qū)別。
分析:含10個(gè)電子的化合物有:CH4、NH3、H2O、HF,甲、乙、丙各為其中之一。B和A、C、D單質(zhì)化合生成甲、乙、丙,B應(yīng)為H2;上述四種氫化物中,能與某單質(zhì)反應(yīng)生成兩種化合物的只有CH4和NH3,而這種單質(zhì)為O2。故C為O2,A為F2(F比O非金屬性強(qiáng)),乙為H2O,甲為HF;D可能為C或N2,則丁可能是CO2或NO;
答案:(1)H2
(2)2F2+2H2O→4HF+O2↑
(3)若D為N2,丙、丁分別是NH3和NO,在一定條件下可以反應(yīng)(NH3、NO中N元素的化合價(jià)分別是-3、+2,0價(jià)居其中);若D為C,丙、丁分別是CH4與CO2,化合價(jià)分別是-4、+4,0價(jià)居其中,故理論上也可發(fā)生反應(yīng)生成碳單質(zhì)。
【小結(jié)】解題思路與方法:
(1)審題,(2)分析,(3)思考,(4)求解(注意與前面所總結(jié)方法相聯(lián)系)。
【投影】
八、重要非金屬單質(zhì)的性質(zhì)比較表(如下表)
請(qǐng)同學(xué)認(rèn)真思考,準(zhǔn)確完成此表。
填表:(如下)
精 選 題
一、選擇題
1.氫疊氨酸(HN3)與醋酸酸性相近,其鹽穩(wěn)定,但受撞擊時(shí)發(fā)生爆炸生成N2,有關(guān)氫疊氮酸及其鹽的敘述有:①NaN3的水溶液顯堿性,②HN3的固體屬于分子晶體,③NaN3的固體是離子晶體,④NaN3可用于小汽車防撞保護(hù)氣囊。其中正確的是
( )
A.①、②、③
B.②、③、④
C.①、③、④
D.全對(duì)
2.某溫度下,將Cl2通入NaOH溶液中,反應(yīng)得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合溶液,經(jīng)測(cè)定ClO-與ClO3-的物質(zhì)的量濃度之比為1∶3,則此反應(yīng)中被還原的氯元素與被氧化的氯元素原子的物質(zhì)的量之比是
( )
A.21∶5 B.11∶3 C.4∶1 D.3∶1
3.某K2CO3樣品中含有Na2CO3、KNO3、Ba(NO3)2三種雜質(zhì)中的一種或二種,現(xiàn)將13.8g樣品加入足量水,樣品全部溶解,再加入過量的CaCl2溶液,得到9g沉淀,對(duì)樣品所含雜質(zhì)的正確判斷是
( )
A.肯定有KNO3
B.肯定有KNO3,可能還含有Na2CO3
C.肯定沒有Ba(NO3)2,可能有KNO3
D.肯定沒有Na2CO3和Ba(NO3)2
4.兩個(gè)硫酸分子可以脫去一分子水生成焦硫酸(H2S2O7)。已知硫酸分子中有四個(gè)硫氧鍵,則焦硫酸分子中硫氧鍵的數(shù)目是
( )
A.4 B.6 C.7 D.8
5.下列溶液中通入足量SO2后,最終一定會(huì)出現(xiàn)沉淀的是
( )
A.Na2S
B.BaCl2
C.Ba(NO3)2
D.Ca(OH)2
6.工業(yè)廢氣中氮的氧化物是重要的污染源,有一種治理污染的方法是通入適量氨氣將其還原成無毒物質(zhì)N2和H2O,現(xiàn)有含氮氧化物NO和NO2的混合氣體3L,與同條件下的NH33.5L恰好完全反應(yīng),則混合氣中NO與NO2的體積比是
( )
A.1∶4 B.1∶3 C.1∶2 D.1∶1
7.測(cè)定空氣中污染物含量的一種方法是:將一定體積的空氣通入吸收劑,并測(cè)定其導(dǎo)電能力的變化(電阻越小,電導(dǎo)越大)。例如測(cè)定空氣中H2S的含量,若用CuSO4溶液吸收,可測(cè)得很大濃度范圍內(nèi)的H2S,但電導(dǎo)變化不大;若用濃溴水吸收,則僅限于低濃度范圍內(nèi)的H2S,但有高靈敏度,F(xiàn)要兼顧吸收容量和靈敏度,用上述方法測(cè)定空氣中氯氣的含量時(shí),最佳吸收劑是
( )
A.Na2SO3溶液
B.KI溶液
C.NaOH溶液
D.H2O
8.下列關(guān)于砷(As)的敘述中,正確的是
( )
A.砷的氣態(tài)氫化物AsH3很不穩(wěn)定,它具有較強(qiáng)的還原性
B.砷的相對(duì)原子質(zhì)量為74.92,由此可見砷原子核內(nèi)有42個(gè)中子
C.砷酸(H3ASO4)是強(qiáng)酸,其酸性與HNO3相當(dāng)
D.砷在ⅤA族中的位置在P和Sb之間,因此,砷既體現(xiàn)一定的非金屬性,又體現(xiàn)一定的金屬性
二、非選擇題
9.PCl3中加入蒸餾水,微熱,PCl3完全水解,產(chǎn)物之一是亞磷酸(H3PO3),它的結(jié)構(gòu)式為:
已知:(a)H3PO3與NaOH反應(yīng)能生成NaH2PO3和Na2HPO3兩種鹽。
(b)H3PO3與碘水反應(yīng),碘水棕黃色褪去,再加AgNO3有黃色沉淀生成。
(c)盛放H3PO3的試管中加入AgNO3溶液,有黑色沉淀生成,試管口有紅棕色氣體出現(xiàn)。
填空:(1)上述反應(yīng)中有H3PO3生成的是反應(yīng)(填序號(hào))______。
(2)b反應(yīng)中黃色沉淀是______。
(3)c反應(yīng)中黑色沉淀是______,反應(yīng)中最先生成的氣體是______。
10.在一定條件下,單質(zhì)X與單質(zhì)Y反應(yīng),生成化合物Z,Z與水作用可生成氣體G和白色沉淀P(如下框圖表示),已知?dú)怏wG與空氣之密度比約為1.17。
請(qǐng)?zhí)羁眨?/p>
(1)組成單質(zhì)X和Y的元素分別屬于第______族和第______族。(2)化合物Z的化學(xué)式為______。
(3)每生成1mol的氣體G,同時(shí)應(yīng)得到______mol的沉淀P。
答 案
一、選擇題
1.B 2.D 3.D 4.C、D
5.B 6.B、C 7.D 8.A、C
二、非選擇題
9.(1)b、C (2)AgI (3)Ag、NO
10.(1)ⅢA;ⅦA! (2)Al2S3 (3)2/3
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