第五章常见的非金属质及其化合物目 录第一节 常见的非金属单质第二节 常见的非金属化合物第三节 常见非金属离子的检验第四节 大气污染与环境保护第五节 氟、碘与人体健康第六节 用途广泛的无机非金属材料本章导读非金属单质及其化合物在人们的生产和生活中占据着非常重要的作用例如，氧和氮是空气中含量最多的两种元素，它们是地球生命的重要基础元素；氟和碘是人体健康不可缺少的元素本章主要介绍非金属单质及其化合物的基本知识，并介绍它们在日常生产和生活中的应用本章学习目标熟悉常见的非金属单质相关知识熟悉常见的非金属化合物相关知识掌握常见非金属离子的检验了解大气污染与环境保护的相关知识了解氟、碘与人体健康的相关知识了解用途广泛的非金属材料常常见的非金的非金属属单质01一、非金属元素在周期表中的位置及其原子结构特征（一）非金属元素在周期表中的位置在已知的所有元素中，共有16种非金属元素（不含稀有气体元素），其中绝大部分位于元素周期表的右半部分二）非金属元素的原子结构特征非金属元素的原子最外层电子数一般大于或等于4，主要体现为容易得到电子，有氧化性，但也会失去电子（除氟、氧外），有还原性二、海水中富集的非金属元素氯二、海水中富集的非金属元素氯二、海水中富集的非金属元素氯二、海水中富集的非金属元素氯二、海水中富集的非金属元素氯三、黑火药的组成成分之一硫硫（S）是一种非常重要的非金属元素，位于第族，其最外层有6个电子，在化学反应中容易得到2个电子，呈现-2价，有时也能失去最外层电子，呈现+4 价或+6 价。
一）硫的物理性质硫是一种淡黄色的晶体，俗称“硫黄”，有特殊臭味，其难溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳（CS2）三、黑火药的组成成分之一硫三、黑火药的组成成分之一硫四、空气中含量最多的元素氮氮（N）是空气中含量最多的元素，位于第族，其最外层有5个电子，不容易得到电子，化学性质比较稳定由氮元素组成的单质为氮气，其化学式为N2，它是空气中含量最多的气体，约占空气体积的78%一）氮气的物理性质在通常情况下，氮气是无色、无味的气体，既不可燃，也不助燃，其难溶于水，密度比空气略小二）氮气的化学性质在通常情况下，氮气很难与其他物质发生反应，但在特定条件下，能与氢气、氧气和金属单质等物质反应四、空气中含量最多的元素氮四、空气中含量最多的元素氮（一）碳的存在形式及结构碳（C）是位于元素周期表中第A族的元素，其在自然界分布很广，既能以单质形式存在，如金刚石、石墨等，又能以化合物形式存在，如二氧化碳、碳酸钠、碳酸氢钠等纯净的碳单质有三种，分别为金刚石、石墨和足球烯，它们互为同素异形体，物理性质差异较大五、大自然中最基本的元素碳金刚石的结构如图5-6所示，它为原子晶体，每个碳原子与另外四个碳原子以共价键紧密结合成空间网状结构，是最为坚固的一种碳结构。
五、大自然中最基本的元素碳 图5-6 金刚石的结构 石墨的结构如图5-7所示，它是一种混合型晶体（介于原子晶体和分子晶体之间），具有层状结构，每个碳原子与其他三个碳原子以共价键结合，形成平面六角网状结构，这种网状结构又连成层状结构，层与层之间结合力较小五、大自然中最基本的元素碳 图5-7 石墨的结构足球烯（C60）的结构如图5-8所示，它是一种由60个碳原子构成的分子，形似足球，具有60个顶点和32个面，其中12个面为正五边形，20个面为正六边形五、大自然中最基本的元素碳 图5-8 足球烯的结构（二）碳的物理性质1金刚石的物理性质纯净的金刚石为无色、透明的固体，熔、沸点高，硬度大，不导电，除用于制作精美的装饰品（如钻石）外，还用于制作切割工具（如玻璃刀）等，如图5-9所示五、大自然中最基本的元素碳图5-9 钻石和玻璃刀2石墨的物理性质石墨是一种深灰色、有金属光泽、不透明的细鳞片状固体（见图5-10），其密度比金刚石小，熔点比金刚石略低石墨具有良好的导电性、导热性和润滑性，耐高温，质地较软，常用来制作电极、高温热电偶、坩埚、电刷、润滑剂、铅笔芯（见图5-11）等五、大自然中最基本的元素碳 图5-10 石墨图5-11 铅笔芯3足球烯的物理性质足球烯在室温下为紫红色固态分子晶体，有微弱荧光。
它有许多优异性能，如超导、磁性强、耐高压、抗化学腐蚀等，在光、电、磁等领域均有潜在的应用前景五、大自然中最基本的元素碳五、大自然中最基本的元素碳五、大自然中最基本的元素碳五、大自然中最基本的元素碳硅（Si）也是常见的一种非金属元素，它是地壳中第二丰富的元素，仅次于氧元素硅单质有无定形硅和晶体硅两种，它们互为同素异形体在自然界中，硅极少以单质的形式出现，多数是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中六、无机非金属材料的主角硅（一）硅的物理性质晶体硅为灰黑色（见图5-12），硬而脆，有金属光泽，熔、沸点较高，导电性介于金属和绝缘体之间，具有半导体的性质，可用于制作半导体材料、集成电路、太阳能光伏电池板（见图5-13）、传感器等六、无机非金属材料的主角硅 图5-12 晶体硅 图5-13 太阳能光伏电池板六、无机非金属材料的主角硅常常见的非金属化合物的非金属化合物02一、常见的非金属气态氢化物（一）氯化氢1氯化氢的物理性质氯化氢（HCl）是无色、有刺激性气味的气体，其极易溶于水在0时，1体积水能溶解约500体积氯化氢氯化氢的水溶液呈酸性，称为盐酸，其易挥发2氯化氢的化学性质氯化氢一般以盐酸的形式参加化学反应。
盐酸是化学工业中的三大强酸（硫酸、硝酸和盐酸）之一，具有酸的通性，能与金属单质、金属氧化物、碱、盐等反应一、常见的非金属气态氢化物（二）硫化氢1硫化氢的物理性质硫化氢（H2S）是一种无色的易燃气体，有臭鸡蛋气味，但当它的浓度较高时，人无法闻到其气味，因为高浓度的硫化氢可以麻痹嗅觉神经硫化氢有剧毒，人体吸入少量高浓度硫化氢时，可在短时间内丧命；吸入低浓度硫化氢时，眼睛、呼吸系统及中枢神经都会受到影响一、常见的非金属气态氢化物一、常见的非金属气态氢化物一、常见的非金属气态氢化物（三）氨1氨的物理性质氨（NH3）是一种无色气体，有强烈的刺激性气味氨非常容易液化，在常压下冷却至 或在常温下加压至700800 kPa，氨就会液化成无色液体，同时放出大量的热液态氨汽化时会吸收大量的热，使周围的温度急剧下降，所以其常用作制冷剂氨对人的眼、鼻、喉等黏膜有刺激作用，接触时应小心如果不慎接触过多的氨而出现病状，应及时吸入新鲜空气和水蒸气，并用大量水冲洗眼睛一、常见的非金属气态氢化物2氨的化学性质1）与水反应氨极易溶于水，常温、常压下，1体积水可溶解约700体积氨，氨的水溶液称为氨水氨溶于水时，大部分NH3与H2O结合，形成一水合氨（），可以部分解离成 和，所以氨水呈弱碱性。
氨溶于水的过程存在着下列可逆反应 不稳定，受热容易分解成NH3和H2O，反应的化学方程式为一、常见的非金属气态氢化物2）与氯化氢反应取两根分别蘸有浓盐酸和浓氨水的玻璃棒，并将两根玻璃棒相互靠近，可以看到有大量白烟生成反应的化学方程式为3）与氧气反应在通常情况下，氨在氧气中不反应，但在催化剂（如铂）存在和加热的条件下，氨能与氧气反应生成一氧化氮和水，并放出热量，反应的化学方程式为这个反应称为氨的催化氧化，是工业上制硝酸的基础常见的非金属氧化物有二氧化硫、三氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硅等一）二氧化硫1二氧化硫的物理性质二氧化硫（SO2）是最常见的硫氧化物，为无色气体，有强烈的刺激性气味，有毒，容易液化，易溶于水，它是造成大气污染的主要有害物质之一二、常见的非金属氧化物二、常见的非金属氧化物二、常见的非金属氧化物3）与氧气反应在加热且有催化剂存在的条件下，二氧化硫可被氧气氧化成三氧化硫（SO3），反应的化学方程式为4）漂白性二氧化硫具有漂白性，它能漂白某些有色物质，在工业上常用来漂白纸浆、毛、丝等二氧化硫具有漂白性是因为它可以与某些有色物质反应生成无色物质，但这种无色物质在一定条件下又容易分解成原来的物质，从而恢复原来的颜色。
例如，品红溶液为红色，当通入二氧化硫时，溶液会褪色；当加热时，溶液又会变成红色二、常见的非金属氧化物（二）三氧化硫1三氧化硫的物理性质三氧化硫（SO3）在常温下是无色、透明的油状液体，在标准状况下是固体，具有强烈的刺激性臭味2三氧化硫的化学性质1）与水反应三氧化硫是酸性氧化物，能与水发生剧烈反应生成硫酸，同时放出大量的热，反应的化学方程式为二、常见的非金属氧化物二、常见的非金属氧化物二、常见的非金属氧化物二、常见的非金属氧化物（五）一氧化碳一氧化碳（CO）是无色、无味的气体，密度比空气小，难溶于水它具有毒性，易与人体血红细胞中的血红蛋白结合，使血红细胞失去输氧功能，从而引起中毒一氧化碳能在空气或纯氧中燃烧，发出蓝色的火焰，并放出大量的热，生成二氧化碳，反应的化学方程式为 二、常见的非金属氧化物二、常见的非金属氧化物（六）二氧化碳二氧化碳（CO2）是无色、无味的气体，密度比空气大，可溶于水和一些有机溶剂，容易液化在一定压强下，将二氧化碳冷凝成液体后，再迅速凝固成固体，就可得到固态的二氧化碳，即干冰，如图5-15所示干冰气化会吸收大量的热，因而常用作制冷剂二氧化碳不可燃，通常也不支持燃烧它属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，它还具有氧化性，但氧化性不强。
二、常见的非金属氧化物图5-15 干冰二、常见的非金属氧化物（七）二氧化硅二氧化硅（SiO2）是一种坚硬的无色透明固体，它有晶体和无定形两种形态比较纯净的二氧化硅晶体称为石英（见图5-16），紫水晶、烟水晶、玉髓、玛瑙和碧玉都是含有杂质的有色石英晶体二氧化硅用途很广泛，主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料等二、常见的非金属氧化物图5-16 石英二、常见的非金属氧化物常见的非金属含氧酸有硫酸、硝酸、碳酸、硅酸等一）硫酸硫酸（H2SO4）是无色、无味且难挥发的油状液体硫酸溶液有浓硫酸和稀硫酸之分常用浓硫酸的质量分数为98.3%，密度为1.84 g/cm3，物质的量浓度为18.4 mol/L稀硫酸是指质量分数小于或等于70%的硫酸溶液三、常见的非金属含氧酸1浓硫酸的性质1）强吸水性浓硫酸具有很强的吸水性，一般在工业上和实验室中用作干燥剂，干燥一些与它不反应的气体，如氯气、氢气、二氧化碳等，但不能干燥与它反应的气体，如氨2）强脱水性浓硫酸不仅能够吸收游离态的水，还能够按照水的组成比脱去纸屑、棉花、锯末、蔗糖等有机物中的氢、氧元素，使这些有机物发生变化，生成黑色的炭，同时放出大量的热三、常见的非金属含氧酸三、常见的非金属含氧酸2稀硫酸的性质稀硫酸具有酸的通性，其具有以下性质。
1）稀硫酸可使石蕊变红2）稀硫酸可与金属单质（如锌）反应：（3）稀硫酸可与碱（如氢氧化钡）反应：（4）稀硫酸可与盐（如碳酸盐、碳酸氢盐、钡盐）反应三、常见的非金属含氧酸（二）硝酸1硝酸的物理性质纯硝酸（）是无色、易挥发且有刺激性气味的液体，能够与水以任意比例混溶硝酸溶液有浓硝酸和稀硝酸之分一般，质量分数大于等于69%的硝酸溶液为浓硝酸，质量分数小于69%的硝酸溶液为稀硝酸质量分数大于98%的浓硝酸极易挥发，会与空气中的水蒸气形成酸雾而产生“发烟”现象，称为发烟硝酸三、常见的非金属含氧酸2硝酸的化学性质硝酸是强酸，具有酸的通性，可以与碱、金属氧化物反应生成相应的硝酸盐和水另外，硝酸还有以下一些特殊的性质1）不稳定性硝酸不稳定，易分解纯硝酸或浓硝酸在常温下见光就会分解，受热时分解更快，反应的化学方程式为 我们有时在实验室看到的浓硝酸呈黄色，就是因为硝酸分解产生的NO2溶于硝酸造成的为了防止硝酸分解，我们应把它盛放在棕色瓶里，并存放在黑暗且温度低的地方三、常见的非金属含氧酸2）强氧化性硝酸的氧化性非常强，无论是浓硝酸还是稀硝酸都具有很强的氧化性浓硝酸和稀硝酸都能氧化金属单质例如，浓硝酸和稀硝酸都能氧化铜单质，前者反应激烈，并有红棕色气体NO2产生；后。