新教材知識分塊探究(三)

1、新教材知識分塊探究（三） 蘇教版新教材化學(xué)1第三部分：非金屬單質(zhì)及其化合物三、非金屬單質(zhì)及其化合物 1氯、溴、碘及其化合物 2硫及其化合物 3氮氣及其化合物 4硅及其化合物 一、氯、溴、碘及其化合物1、氯氣的制法（1）氯氣的工業(yè)制法：原料：氯化鈉、水。原理：電解飽和食鹽水。 裝置：陽離子隔膜電解槽。反應(yīng)式：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2(2)氯氣的實驗室制法原理：利用氧化劑氧化濃鹽酸中的Cl-。常用的氧化劑有：MnO2、KMnO4、KClO3等。反應(yīng)式：MnO2 + 4HCl(濃) MnCl2 + Cl2+ 2H2O2KMnO4 + 16HCl(濃) 2KCl +

2、2MnCl2 + 10Cl2+ 8H2OKClO3 + 6HCl（濃） = KCl + 3Cl2+ 3H2O裝置：發(fā)生裝置由圓底燒瓶、分液漏斗、雙孔塞、導(dǎo)管、鐵架臺、石棉網(wǎng)、酒精燈等組成。收集：用向上排空氣法或用排飽和食鹽水或排飽和氯水的方法。驗滿：看顏色或用濕潤的淀粉碘化鉀試紙。尾氣吸收：用氫氧化鈉溶液吸收。除雜：用飽和食鹽水除去HCl 雜質(zhì)； 干燥：用濃H2SO4 。（3）中學(xué)實驗室制H2、O2、Cl2的發(fā)生裝置的比較氣體反應(yīng)物的狀態(tài)反應(yīng)條件裝置或主要儀器可適用的氣體H2固體和液體反應(yīng)不加熱啟普發(fā)生器或簡易裝置H2S、CO2、SO2等O2固體或固體混合物加熱大試管、鐵架臺、導(dǎo)管等NH3、C

3、H4等Cl2固體和液體或液體和液體加熱圓底燒瓶、分液漏斗、雙孔塞、導(dǎo)管、鐵架臺、石棉網(wǎng)、酒精燈HCl、HBr、HI等2Cl2、Br2、I2的物理性質(zhì)的比較氣體物理性質(zhì)Cl2黃綠色有刺激性氣味的有毒氣體，能溶于水（1:2），易液化，密度比空氣大。Br2深紅棕色液體，易揮發(fā)，有刺激性氣味，有毒，在水中溶解度不大，但在有機溶劑中溶解度較大，儲存時要加水，水封，以防止揮發(fā)。I2紫黑色固體，有光澤，易升華，在水中溶解度不大，但在有機溶劑中溶解度較大。3Cl2、Br2、I2在不同溶劑中的顏色比較水酒精苯汽油四氯化碳Cl2黃綠色（新制）黃綠色黃綠色黃綠色黃綠色Br2黃橙橙橙紅橙橙紅橙橙紅橙橙紅I2深黃褐色棕

4、深棕淺紫紫紫深紫淺紫紅紫紅4Cl2、Br2、I2的化學(xué)性質(zhì)的比較與金屬反應(yīng)2Na + Cl2 2NaCl,Cu + Cl2 CuCl2，2Fe + 3Cl2 2FeCl3，2Fe + 3Br2 2FeBr3，F(xiàn)e + I2 FeI2。與氫氣反應(yīng)反應(yīng)物反應(yīng)方程式反應(yīng)條件反應(yīng)現(xiàn)象H2與F2H2 + F2 = 2HF冷、暗爆炸H2與Cl2H2 + Cl2 2HCl光照爆炸H2與Br2H2 + Br2 2 HBr加熱反應(yīng)H2與I2H2 + I2 2HI 持續(xù)加熱可逆反應(yīng)與水的反應(yīng)：2F2 + 2H2O = 4HF + O2 X2 + H2O HX + HXO (X:Cl、Br、I)與堿反應(yīng)：Cl2、B

5、r2、I2都容易與堿液反應(yīng)，常用于除尾氣、除雜質(zhì)等。工業(yè)上利用這反應(yīng)來制漂白粉，反應(yīng)式是：2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O 漂白粉主要成分 漂白粉有效成分：Ca(ClO)2 Cl2、Br2、I2相互置換：氧化性Cl2>Br2>I2，所以Cl2可以將Br2、I2置換出，Br2可以將I2置換出。如:Cl2 +2NaBr = 2NaCl + Br2.5Cl-、Br-、I-的檢驗：（1）AgNO3HNO3法離子選用試劑實驗現(xiàn)象及離子方程式Cl-AgNO3的稀HNO3溶液Ag+ + Cl- = AgCl 白色沉淀Br-AgNO3的稀HNO3溶

6、液Ag+ + Br- = AgBr 淺黃色沉淀I-AgNO3的稀HNO3溶液Ag+ + I- = AgI 黃色沉淀（2）Br- 、I- 可以用氯水反應(yīng)后加 CCl4 萃取的方法。6AgBr、AgI的感光性：它們都見光分解，AgBr用于感光底片的感光材料；AgI用于人工降雨。二、硫及其化合物1硫的性質(zhì)（1）硫單質(zhì)的物理性質(zhì)：單質(zhì)硫是黃色固體，俗稱硫磺，難溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳（CS2），熔點112.8，沸點444.6。自然界中的火山噴口和巖石夾縫中有游離態(tài)的硫；自然界中也存在許多化合態(tài)的硫。硫粉對某些疾病有防治作用。（2）硫的化學(xué)性質(zhì)：可燃性：S + O2 SO2 與氫氣反應(yīng)：H2

7、+ S H2S ；與金屬反應(yīng)：2Na + S = Na2S, Fe + S FeS, 2Cu + S Cu2S；與堿溶液反應(yīng)：3S + 6NaOH（熱）= 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O（用于實驗室中清洗有S殘留的儀器）; 與濃硫酸反應(yīng)：S + 2H2SO4(濃) 3SO2 + 2H2O。 （3）硫的用途：三藥一柴即是制醫(yī)藥、火藥、農(nóng)藥和火柴的原料；在化工工業(yè)中是生產(chǎn)硫酸等的原料。2硫化氫的性質(zhì)（1）硫化氫的物理性質(zhì)：硫化氫是有臭雞蛋味有毒氣體，能溶于水，常溫常壓1:2.6溶于水。（2）硫化氫的化學(xué)性質(zhì)：可燃性：O2不足 2H2S + O2 2S + 2H2O, O2足量 2H2S

8、 + 3O2 2SO2 + 2H2O .熱分解：H2S H2 + S.和堿反應(yīng)：H2S + 2NaOH = Na2S + H2O ,H2S + NaOH = NaHS + H2O.Na2S + H2S = 2NaHS.H2S溶于水得氫硫酸溶液，是二元弱酸，易揮發(fā)，具有強還原性。強還原性：如：2H2S + SO2 = 3S + 2H2O,H2S + Cl2 = S + 2HCl(Br2、I2也同樣發(fā)生類似得反應(yīng)),H2S + 2FeCl3 = 2FeCl2 + S + 2HCl,H2S + H2SO4(濃) = S + SO2 + 2H2O等反應(yīng)。和一些鹽溶液反應(yīng)生成既難溶于水有難溶于酸沉淀:H

9、2S + CuSO4 = CuS(黑) + H2SO4;H2S + 2AgNO3 = 2HNO3 + Ag2S(黑);H2S + Pb(NO3)2 = PbS(黑) + 2HNO3.（3）硫化氫的實驗室制法：反應(yīng)式：FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S, 裝置：與制氫氣的裝置相同。驗滿:用濕潤的硝酸鉛或醋酸鉛試紙,變黑即是.注意：酸的選用只能是非強氧化性酸；尾氣用堿液吸收。3二氧化硫的性質(zhì)（1）二氧化硫的物理性質(zhì)：二氧化硫是無色有刺激性有毒氣體，易溶于水（1:40），易液化。（2）二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)：酸性氧化物的通性：H2O + SO2 H2SO3(亞硫酸是二元弱酸，不穩(wěn)定，易分解

10、，易被氧化),SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O,SO2 + NaOH = NaHSO3,SO2 + Na2SO3 H2O = 2NaHSO3.SO2 + CaO = CaSO3.氧化性：SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O;還原性：2SO2 + O2 2SO3,SO2 + Cl2 + H2O =H2SO4 + 2HCl(Br2、I2也同樣有類似的反應(yīng))，5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4等反應(yīng)。漂白性：SO2能使某些有色物質(zhì)褪色，但不能漂白酸堿指示劑。(3)SO2的實驗室制法：Na2SO3 + H2SO4 =

11、 Na2SO4 + SO2+ H2O.(4)SO2的危害：SO2是硫酸型酸雨形成的主要物質(zhì)。它主要來自于化石燃料的燃燒排放的尾氣，汽車的尾氣，硫酸工業(yè)生產(chǎn)的尾氣的排放等方面。SO2進(jìn)入大氣后在大氣中的某些灰塵的催化下被O2氧化成SO3，SO3易溶于水，形成H2SO4，同時，SO2溶于水形成H2SO3，也易被氧化為H2SO4，當(dāng)大氣中的這些酸達(dá)到一定值時，下降的雨水的pH就會小于5.6，即形成了酸雨。酸雨的危害非常嚴(yán)重。如：直接危害的首先是植物，植物對酸雨反應(yīng)最敏感的器官是葉片，葉片受損傷后光合作用降低，抗病蟲害能力減弱，林木生長緩慢或死亡，農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕收。其次，酸雨可破壞水土環(huán)境，危及生態(tài)

12、平衡。當(dāng)PH降至5.0以下，魚類一般不能正常生長，加之水底淤泥中的有毒金屬遇酸溶解，更加速水生生物的死亡。同樣，酸雨也使土壤酸化，影響和破壞土壤微生物的數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)，抑制了土壤中有機物的分解和氮的固定，淋洗與土壤粒子結(jié)合的鈣、鎂、鋅等營養(yǎng)元素，使土壤貧瘠化，導(dǎo)致生長在這里的植物逐漸退化。因此酸雨被冠之“空中殺手”、“空中惡魔”“空中死神”的詛咒名。另外，酸雨對文物古跡、建筑物、工業(yè)設(shè)備和通訊電纜等的腐蝕也令人心痛。酸雨還危及人體的健康。含酸性物質(zhì)的空氣能使認(rèn)得呼吸道疾病加重。酸雨中含有甲醛、丙烯酸等對人的眼睛有強烈的刺激作用。硫酸霧和硫酸鹽霧的毒性比SO2要高10倍，其微?？汕秩肴梭w的深部組

13、織，引起肺水腫和肺硬化等疾病而導(dǎo)致死亡。當(dāng)空氣中含0.8mg·L-1 的硫酸霧時，就會使人難受致病。還有人們飲用酸化的水或酸化的魚類等，使一些重金屬元素通過食物鏈逐漸在人體內(nèi)積累而導(dǎo)致危害。（5）酸雨的防治：1）最主要是控制污染源。主要途徑有：開發(fā)新能源替代化石燃料。如開發(fā)氫能、太陽能、核能等。利用物理和化學(xué)方法對含硫燃料預(yù)先進(jìn)行脫硫處理，降低SO2的排放量。如在含硫燃煤中加氧化鈣，在燃燒時有以下反應(yīng)：CaO + SO2= CaSO3,CaO + H2O = Ca(OH)2,SO2 + Ca(OH)2 =CaSO3 +H2O,2CaSO3 + O2 = 2CaSO4.將硫元素轉(zhuǎn)化成固

14、體鹽而減少排放。加強技術(shù)研究，提高對燃煤、工業(yè)生產(chǎn)中釋放的SO2廢氣的處理和回收。如用氨水對燃煤煙氣的脫硫處理是：SO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO3, SO2 + NH3 + H2O= NH4HSO3, 2(NH4)2SO3 + O2 = 2(NH4)2SO4, 2NH4HSO3 + O2 = 2NH4HSO4.(它們是氮肥)積極開發(fā)利用煤炭的新技術(shù)，對煤炭進(jìn)行綜合處理，推廣煤炭的凈化技術(shù)、轉(zhuǎn)化技術(shù)。如對煤炭進(jìn)行液化或氣化處理，提高能源的利用率，減少SO2的排放。2）運用化學(xué)方法減輕酸雨對土壤和樹木的危害。如對降酸雨地帶噴灑石灰等手段。3）提高全民的環(huán)保意識，加強國際合作

15、，共同努力減少硫酸型酸雨的產(chǎn)生。4SO3的性質(zhì)：SO3是無色的晶體，熔點12.8，極易于水反應(yīng)，同時放出大量的熱。SO3 + H2O = H2SO4.5H2SO4的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)：純的H2SO4是無色粘稠狀液體，沸點338，難揮發(fā)，濃度高于98的又稱“發(fā)煙硫酸”，其實看到的不是煙，而是溶液中揮發(fā)出的SO3分子在空氣中形成了酸霧。濃硫酸溶于水會放出大量的熱是因為硫酸分子與水分子結(jié)合成多種水合物，這個過程是放熱的。（2）化學(xué)性質(zhì)：稀硫酸的性質(zhì)：酸的通性。濃硫酸的特性：a 吸水性，濃硫酸具有很強的吸水性，常作為干燥劑。b 脫水性，濃硫酸能按水的組成脫去有機物中的氫氧。如使蔗糖炭化。c 強氧化性：

16、常溫下，能使Fe 、Al鈍化；加熱時能溶解大多數(shù)金屬（除Au、Pt外），如：Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2+ 2H2O；加熱時也可以于某些非金屬反應(yīng)，如：C + 2H2SO4 CO2+ 2SO2+ 2H2O等。（3）H2SO4 的工業(yè)制法(接觸法)：流程：S或含硫礦石煅燒生成SO2，將氣體凈化；進(jìn)入接觸室進(jìn)行催化氧化生成SO3；將SO3進(jìn)入吸收塔吸收生成H2SO4.設(shè)備：沸騰爐：煅燒在沸騰爐中進(jìn)行；產(chǎn)生的氣體要進(jìn)行除塵、洗滌、干燥等凈化處理。接觸室：接觸室中有多層催化劑，二氧化硫在催化劑的表面接觸被氧化成三氧化硫；中間有熱交換器，是為了充分利用能量而設(shè)計。吸收塔：由于三氧化硫與

17、水的反應(yīng)放熱大，形成酸霧，會降低吸收效率，因此改用98.3的濃硫酸來吸收，同時采取逆流原理。主要反應(yīng)式：S + O2 SO2 或 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2;2SO2 + O2 2SO3,SO3 + H2O = H2SO4.尾氣處理：盡管生產(chǎn)中采取了許多有利于二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的措施，但反應(yīng)是可逆的，因此尾氣中仍然含有SO2氣體，生產(chǎn)中常采用氨水吸收。SO2 + 2NH3·H2O = (NH4)2SO3 + H2O,(NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2 NH4HSO3.(4)硫酸的用途：用于化肥、農(nóng)藥、醫(yī)藥、金屬礦的處理等生產(chǎn)中。6幾種常見

18、的硫酸鹽（1）CaSO4:自然界中是石膏(CaSO4·2H2O)的形式存在，加熱到150時會失去部分結(jié)晶水，生成熟石膏(2CaSO4·H2O).用于各種模型和醫(yī)療的石膏綁帶，水泥生產(chǎn)的原料之一。（2）BaSO4：重晶石，不容易被X射線透過，醫(yī)療上作為“鋇餐”，也可作為白色顏料，可用于油漆、油墨、造紙、塑料、橡膠的原料及填充劑。(3)FeSO4：FeSO4·7H2O俗稱綠礬，醫(yī)療上用于生產(chǎn)治貧血的藥劑，工業(yè)上是生產(chǎn)凈水劑和顏料的原料。三、氮氣及其化合物1氮氣的性質(zhì)（1）物理性質(zhì)：無色無味的氣體，難溶于水，是空氣的主要成分。（2）化學(xué)性質(zhì)：通常情況氮氣的性質(zhì)比較穩(wěn)定，

19、常用作保護(hù)氣。但在一定條件下可發(fā)生反應(yīng)。放電條件下與氧氣反應(yīng)：N2 + O2 2NO, 在一定條件下,與H2反應(yīng):N2 + 3H2 2NH3 (工業(yè)合成氨的主要反應(yīng),也是人工固氮的方法。）自然固氮主要是雷雨和豆科植物的根瘤菌的固氮。與金屬反應(yīng)：3Mg + N2 Mg3N2,2氮的氧化物（1）NO是無色無味的有毒氣體,微溶于水,在空氣中易被氧化為NO2。2NO + O2 = 2NO2.在有氧氣的條件下,NO和O2混合氣被水吸收：4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3.(2)NO2：紅棕色有刺激性味有毒氣體，溶于水，并與水反應(yīng)：3NO2 + 2H2O = 2HNO3 + NO .在有氧氣

20、的條件下：4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3.另外，NO和NO2的混和氣體也可以被堿液吸收：NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O.（3）NO、NO2的污染：大氣中的氮的氧化物主要來源于汽車的尾氣和工業(yè)生產(chǎn)的尾氣的排放等，大氣中的NO、NO2不僅可以形成酸雨，也能形成光化學(xué)煙霧，還能破壞臭氧層。因此要嚴(yán)格控制氮的氧化物的排放。3氨的性質(zhì)（1）氨的物理性質(zhì)：無色有刺激性味的氣體，極易溶于水（1:700），易液化。（2）氨的化學(xué)性質(zhì)：與水反應(yīng)：NH3 + H2O NH3 H2O NH4+ + OH-,氨溶于水后，大部分氨分子與水反應(yīng)生成一水合氨分子，一小部分一

21、水合氨分子電離成銨根和氫氧根，因此氨水顯堿性。可用濕潤的紅色石蕊試紙來檢驗氨氣的存在。易與酸反應(yīng)：NH3 + H+ = NH4+,可用濃鹽酸來檢驗氨氣的存在，有白煙現(xiàn)象。催化氧化：4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O(是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的基礎(chǔ)反應(yīng))。另外，氨氣可與氯氣反應(yīng)：3Cl2 + 2NH3 = N2 + 6HCl，氨氣足夠時：3Cl2 + 8NH3 = N2 + 6NH4Cl。（3）氨氣的實驗室制法：常用NH4Cl和Ca(OH)2的固體混和加熱，2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2NH3+ 2H2O。也可用向濃氨水中加CaO或NaOH固體制氨氣。4硝酸的性質(zhì)光照 或

22、（1）物理性質(zhì)：純的硝酸是無色，易揮發(fā)的液體，常見的濃硝酸濃度一般是69左右，濃硝酸久置變黃色，是因為硝酸見光分解產(chǎn)生的二氧化氮溶在其中。（2）化學(xué)性質(zhì)：見光分解：4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O.酸的通性。但是金屬與硝酸反應(yīng)無氫氣放出。強氧化性：A常溫下，濃硝酸能使Fe、Al鈍化；B與金屬反應(yīng)：Cu + 4HNO3 (濃)= Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O,3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O。 C與非金屬反應(yīng)：C + 4HNO3(濃) = CO2+ 4NO2+ 2H2O.另外：硝酸具有很強的腐蝕性。（3）硝酸的工業(yè)制法：流程：

23、氨氣的催化氧化NO進(jìn)一步氧化生成NO2用水吸收生成硝酸。設(shè)備：氧化爐：4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O，進(jìn)一步氧化：2NO + O2 = 2NO2.吸收塔：用水吸收：4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3.尾氣處理：在工業(yè)生產(chǎn)中，將尾氣進(jìn)行循環(huán)使用，處理后進(jìn)行進(jìn)一步氧化，再生產(chǎn)硝酸。四硅及其化合物 1硅：（1）結(jié)構(gòu)：硅晶體的結(jié)構(gòu)類似金剛石，是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。硬度大，熔沸點高。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。是良好的半導(dǎo)體材料。（2）化學(xué)性質(zhì)：通常情況下性質(zhì)較穩(wěn)定。在一定條件下可發(fā)生一些反應(yīng)。高溫下，與氧氣、氯氣反應(yīng)：Si + O2 SiO2,Si + 2Cl2 SiCl

24、4.常溫與堿反應(yīng)：Si + 2NaOH + 2H2O = Na2SiO3 + 2H2。常溫與單質(zhì)氟反應(yīng)：Si + 2F2 = SiF4.常溫與氫氟酸反應(yīng)：Si + 4HF = SiF4 + 2H2。（3）工業(yè)生產(chǎn)、提純硅：生產(chǎn)：SiO2 + 2C Si + 2CO(粗硅)。提純：Si + 2Cl2 SiCl4,SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl(純硅)。高純度硅廣泛用于電子工業(yè)的集成電路。2二氧化硅（1）自然界存在的二氧化硅有許多形式：較純的水晶；主要成分是二氧化硅的石英；還有含雜質(zhì)較多的沙等。天然的SiO2 也叫硅石。（2）SiO2的結(jié)構(gòu)；類似金剛石，因此硬度大，熔沸點高，耐磨耐腐蝕。常溫下僅與強堿、單質(zhì)氟和氫氟酸反應(yīng)。SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,SiO2 + 2F2 = SiF4 + O2 , SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O。3硅酸鹽及硅酸鹽產(chǎn)品（1）自然界中有豐富的硅酸鹽礦物。如地殼質(zhì)量的92是硅酸鹽和二氧化硅。硅酸鹽組成復(fù)雜，可用氧化物的形式表示：Na2SiO3 （硅酸鈉）Na2O·SiO2,MgSiO3 （鎂橄欖石）MgO·SiO2,ZrSiO4