非金属及其化合物(原版)

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1、1 非金属及其化合物知识点总结一、碳族元素及无机非金属材料（一） 、知识网络（* ）1.碳及其化合物的知识网络2.硅及其化合物的知识网络(二)、基础知识1.碳族元素 (*) 碳族元素的特征：碳族元素原子最外层电子数为4，既不容易失去电子，又不容易得到电子，易形成共价键，难形成离子键。碳族元素形成的单质在同周期中硬度最大，熔沸点最高 (如金刚石、晶体硅)。Ca( H CO3)2C CO2CaCO3CaC2C2H2CO 有机物NH4HCO3CH4H2CO3Na2CO3NaHCO3O2SiC 、CCl4不完全燃烧O2(不足 ) O2( 不 足) O2CuO 炽热的碳NH3H2O O2( 点 燃) H

2、2O CaO Si、Cl2 () Mg ( 点燃 ) O2 (点)CuO () C、CO Na2O2NaOH H2O NaOH HC a(O H )2高温 H+Ca2CO2、H2O Ca( O H )2CO2 (水) OH加热Na2SiO3CO2,H2O NaOH H2SiO3SiH4Si SiO2CaSiO3SiF4H4SiO4SiC SiCl4O2 (自燃 ) H2O2()FeO (高温) F2HF Cl2 (高温 ) H2 (高温 )C( 高 温) C(高温 )足量Na2 CO3( 高 温) NaOH( 溶 液) CaO() CaCO3 () Ca2-H2O C(适量 ) 2 碳族元素的

3、化合价：碳族元素的主要化合价有+2，+4，其中铅 +2 价稳定，其余元素+4 价稳定。碳族元素的递变规律：从上到下电子层数增多，原子半径增大， 原子核对最外层电子的吸引能力减弱，失电子的能力增强，从上到下由非金属递变为金属的变化非常典型。其中碳是非金属，锡、铅是金属，硅、锗是半导体材料。碳族元素在自然界里的存在：自然界里碳有游离态和化合态两种；硅在地壳里无游离态，主要以含氧化合物的形式存在几种同素异形体：碳：金刚石、石墨、C60、C70等；硅：晶体硅，无定形硅2.碳 (*) 在常温下碳很稳定，只在高温下能发生反应，通常表现为还原性。燃烧反应与某些氧化物的反应：CCO22CO；C2CuOCO2

4、2Cu；CH2OCOH2O（CO、H2的混合气体叫水煤气） ；2C+SiO2Si+2CO与氧化性酸反应： C2H2SO4（浓）CO2 2SO2 2H2O； C4HNO3（浓）CO24NO2 2H2O 3.CO(*) 不溶于水，有毒(CO 和血红蛋白结合，使血红蛋白无法和O2结合，而使细胞缺氧引起中毒 )，但由于CO 无色无味因此具有更大的危险性。 可燃性还原性： CO+CuOCO2Cu，CO+H2O(g)CO2+H2O 4.CO2(*)直线型（ OCO）非极性分子，无色能溶于水，密度大于空气，可倾倒，易液化。固态 CO2俗称干冰，能升华，常用于人工降雨。实验室制法：CaCO32HClCaCl2

5、CO2H2O。 酸性氧化物一 酸酐Ca(OH)2CO2CaCO3 H2O(用于检验CO2) 氧化性： CO2C2CO；2Mg CO22MgO C 5.碳酸盐 (*) 溶解性： Ca(HCO3)2CaCO3；Na2CO3NaHCO3。 热稳定性： Na2CO3CaCO3；碱金属正盐 碱金属酸式盐: Na2CO3NaHCO3。相互转化：碳酸正盐碳酸酸式盐 (除杂用 ) 6.硅 (*) 硅在地壳中只有化合态，没有游离态。其含量在地壳中居第二，仅次于氧，是3 构成矿物和岩石的主要成分。 晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，是半导体，具有较高的硬度和熔点。 硅的化学性质不活泼，常温下，只能与氟气、

6、氢氟酸及强碱溶液反应:Si+2F2 SiF4、Si+4HFSiF4+2H2 、Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2 ；在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合： SiO2SiO2。 制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：SiO22CSi2CO ，将制得的粗硅，再与C12反应后，蒸馏出SiCl4，然后用 H2还原 SiCl4可得到纯硅。有关的反应为：Si 十 2C12SiCl4、SiCl4+2H2Si+4HCl 。 硅在高新技术中的应用：高纯硅可作半导体材料7.SiO2(*) SiO2为原子晶体，是一种坚硬难熔的固体，硬度、熔点都很高。而CO2通常状况下是气体，固体熔点很

7、低。其差别在于晶体类型不同。CO2是分子晶体，故熔点很低。 二氧化硅的化学性质很稳定，不能跟酸(氢氟酸除外 )发生反应。由于它是一种酸性氧化物，所以能跟碱性氧化物或强碱反应SiO2+C CaSiO3SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O(碱溶液不能在使用磨口玻璃塞的试剂瓶中) 二氧化硅是一种特殊的酸性氧化物a酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸，但二氧化硅却不能直接跟水化合，它的对应水化物 (硅酸 )只能用相应的可溶性硅酸盐跟盐酸作用制得：首先让SiO2和 NaOH （或Na2CO3）在熔化条件下反应生成相应的硅酸钠：SiO22NaOHNa2SiO3H2O，SiO2 Na2CO3Na2Si

8、O3 CO2， 然 后 用 酸 与 硅 酸 钠 作 用 制 得 硅 酸 ： Na2SiO3+2HCl =H2SiO3+2NaCl。b酸性氧化物一般不跟酸作用，但二氧化硅却能跟氢氟酸起反应：SiO2+4HF SiF4+2H2O(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中)。光导纤维 石英、水晶石英的主要成分是SiO2,可用来制造石英玻璃。石英晶体中有时含有其他元素的化合物,它们以溶解状态存在于石英中,呈各种颜色。纯净的 SiO2晶体叫做水晶,它是六方柱状的透明晶体 ,是较贵重的宝石。8硅酸和硅胶(*) 硅酸：硅酸有多种形式，如H4SiO4、H2SiO3、H2Si2O5等。一般用通式xSiO2 yH2O 表示，由

9、于 “H2SiO3” 分子式最简单，习惯采用H2SiO3作为硅酸的代表。硅酸酸性比碳酸还弱，由下列反应可证明：Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3 +Na2CO3高温4 硅胶：刚制得的硅酸是单个小分子，能溶于水，在存放过程中，它会逐渐失水聚合，形成各种多硅酸，接着就形成不溶于水，但又暂不从水中沉淀出来的“ 硅溶胶 ” 。如果向硅溶胶中加入电解质，则它会失水转为“ 硅凝胶 ” 。把硅凝胶烘干可得到“ 硅胶” 。烘干的硅胶是一种多孔性物质，具有良好的吸水性。而且吸水后还能烘干重复使用，所以在实验室中常把硅胶作为作为干燥剂。9.硅及其化合物的“ 反常 ” (*) Si 的还原性大于C，但 C

10、却能在高温下还原出Si：SiO22CSi2CO 非金属单质跟碱液作用一般无 H2放出，但 Si却放出 H2：Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si 能与 HF 作用： Si+4HF SiF4+2H2 非金属单质大多为非导体，但Si 为半导体。 SiO2是 H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。 酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟 HF 作用： SiO2+4HFSiF4+2H2O 无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。 因 H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在 Na2SiO3溶液中通人CO2能发生

11、下列反应：Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3 +Na2CO3， 但在高温下SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2 也能发生。 Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同，硅酸钠水溶液(即水玻璃 )称泡花碱， 但它却是盐的溶液，并不是碱溶液10.硅酸盐 (了解 ) 硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，其结构复杂， 组成可用氧化物的形式表示。例如：硅酸钠 Na2SiO3(Na2O SiO2)；镁橄榄石Mg2SiO4(2MgO SiO2)；高岭石Al2(Si2O5)(OH)4(A12O3 2SiO2 2H2O) 云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。 人造硅酸盐

12、：主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。 硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。最简单硅酸盐是硅酸钠，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，可作粘合剂，防腐剂。11.水泥、玻璃、陶瓷（* ） 普通水泥的主要成分是硅酸三钙（3CaO SiO2）、硅酸二钙（ 2CaO SiO2）和铝酸三钙（3CaO Al2O3），水泥具有水硬性，水泥、沙子和碎石的混合物叫混凝土。 制玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英，主要反应是： SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2 、SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2 ， 玻璃是无固定熔点的混合物。加入氧化钴后的玻璃呈蓝

13、色，5 加入氧化亚铜后的玻璃呈红色，普通玻璃一般呈淡绿色，这是因为原料中混有二价铁的缘故。制造陶瓷的主要原料是黏土，黏土的主要成分：Al2O3 2SiO2 2H2O。12.无机非金属材料（了解）无机非金属材料包含除传统陶瓷外的各种性能优异的精细陶瓷：耐高温的二氧化锆（ZrO2）陶瓷、高熔点的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）陶瓷；透明的氧化铝、砷化镓（GaAs）、硫化锌（ZnS）、硒化锌（ZnSe）、氟化镁（MgF2）、氟化钙（CaF2）等氧化物或非氧化物陶瓷；生物陶瓷；超细微粉体粒子制造的纳米陶瓷等。二、氮族元素1.知识体系（ * ）2.氮的循环 :（ *）3.氮及其化合物的衍变关系：（

14、* ）NH3 N2 NONO2 HNO3 NH4NO3NH3 NH3 H2ONH4+、 OHO2(高温、催化剂 ) 4HNO3( 浓)=4NO2+2H2O+O2强氧化性不稳定性HNO3 NaNO2 NaOH Mg N2O4H2ONH3.H2O NH3N2 NO NO2 Ag(NH3)2+ NH4Cl AgNO3 NaOH HCl H2O Mg3N2Cl2、CuO H2加热加压O2(放电) NH3O2SO2 H2O Cu HCl Cu、Fe2+、I- 与金属反应 :Cu 与非金属反应：C、S Fe、Al 在冷、浓 HNO3钝化 Pt 、Au能溶解于王水 ( 浓 HNO3: 浓 HCl=1:3 ）

15、 与还原性化合物反应：Fe2+、SO2、H2S、HI 有机物 硝化反应： C6H6 酯化反应： C3H5(OH)36 4.氮氧化物（ * ） 各种价态氮氧化物：1 N（N2O） 、2 N（NO） 、3 N（N2O3） 、4 N（NO2、N2O4） 、5 N（N2O5） ，其中 N2O3和 N2O5分别是 HNO2和 HNO3的酸酐。 气态的氮氧化物几乎都是剧毒性物质，在太阳辐射下还会与碳氢化物反应形成光化学烟雾 NO 和 NO2性质比较NO：一种无色气体，难溶于水，不成盐氧化物。常温下，极易被氧化为NO2：2NO+O2=2NO2 NO2：一种有刺激性气味的红棕色气体,溶于水后与水反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO 氮 氧 化 物 溶 于 水 计 算 方 法 涉 及 的 可 能 相 关 化 学 反 应 方 程 式 分 别 为 ：3NO2+H2O=2HNO3+NO、4NO+3O2+2H2O=4HNO3、4NO2+O2+2H2O=4HNO3、NO2+NO+O2+H2O=2HNO3。NO 与 NO2混合气体溶于水： 反应最后得到的气体是NO， 其体积 =V（NO） +1/3V（NO2）NO 与 O2的混合气体溶于水：若 V（NO） V（O2）=4 3，则容器内无气体剩余，水可充满容器。若 V（NO） V（O2）4 3，则容器内剩余气体为过量的NO。若 V（NO）