非金属元素专题复习讲义

非金属元素专题复习 讲义

专题复习内容

1.元素及其化合物内容学习的方法

2.非金属元素的概述

3.氢气、水的知识小结 

重点、难点剖析及典型例析

(一)学习方法指导

 1.每族元素抓住代表物.重点讨论该元素的单质、氧化物、氢化物、酸、碱或盐等有关知识.

2.注意该族元素与其代表物在结构、性质上的相似性、递变性和特殊性.

3.研究结构应分三层次考虑.

(1)原子结构(价电子数、原子半径、核电荷数等)

(2)分子结构(主要指化学键的种类及牢固程度)

(3)晶体结构(构成微粒、微粒间的作用力、空间构型等)

 4.理清下列关系.

　　　　

5.元素化合物知识网络化

元素化合物的知识在中学化学教材中占有较重的比例,内容繁多锁碎,要尽可能以最佳的方法或方式来总结成网络图,主线明确、脉络清晰.

(二)非金属元素在周期表中的位置及结构特点.

(1) 除H外,非金属元素均在“阶梯线”的右上方

(2) 非金属元素(包括稀有元素)均在主族(零族)

(3) 最外层电子数一般≥4(H.B除外)

(4) 原子半径比同周期金属半径小.(稀有元素除外)

(三)非金属元素的性质及递变规律

1.单质:

　　(1)结构:除稀有气体外,非金属原子间以共价键结合.非金属单质的成键有明显的规律性.若它处在第N族,每个原子可提供8－N个价电子去和8－N个同种原子形成8－N个共价单键,可简称8－N规则;(H遵循2－N规则).如ⅦA族单质:x－x;H的共价数为1,H－H,第ⅥA族的S,Se、Te共价单键数为8－6＝2,第ⅤA族的P、As共价单键数8－5＝3.但第二周期的非金属单质中N₂、O₂形成多键.

2.熔沸点与聚集态

它们可以分为三类:

①小分子物质.如:H₂、O₂、N₂、Cl₂等,通常为气体,固体为分子晶体.

②多原子分子物质.如P₄、S₈、As等,通常为液态或固态.均为分子晶体,但熔、沸点因范德华力较大而比①高,Br₂、I₂也属此类，一般易挥发或升华.

　　③原子晶体类单质,如金刚石、晶体硅和硼等,是非金属单质中高熔点“三角区”，通常为难挥发的固体.

3.导电性

非金属一般属于非导体,金属是良导体,而锗、硅、砷、硒等属于半导体.但半导体与导体不同之一是导电率随温度升高而增大.

4.化学活性及反应

　

③非金属一般为成酸元素,难以与稀酸反应.

　 固体非金属能被氧化性酸氧化.

2.氢物

3.卤化物:易水解

　

　 如 PCl₃＋3H₂O＝H₃PO₃＋3HCl

　　　SiCl₄＋3H₂O＝H₂SiO₃＋4HCl

　　　BCl₃＋3H₂O＝H₃BO₃＋3HCl

　　　BrF₅＋3H₂O＝HBrO₃＋5HF

利用此法可制得氢卤酸和含氧酸

4.含氧酸

①　  同周期非金属元素最高价含氧酸从左到右酸性增强

②　  氧化性:同种元素低价强于高价含氧酸

如:　 HClO＞HClO₃＞HClO₄(稀)

　　　H₂SO₃＞H₂SO₄(稀)

　　　HNO₂＞HNO₃(稀)

(四)氢气　水.

1.氢气:常温不很活泼,大多需高温(点燃)或用催化剂.高温下,作很好的还原剂.

2.水

(1)水参与的反应 

(2)水处理

①除去悬浮物:用明矾或FeCl₃.

②脱色去味:用活性炭.

③杀菌消毒:用液氯、漂白粉、CuSO₄.

④硬水软化:煮沸法、药剂法、离子交换法

想一想:每种方法的原理是什么?分属何种变化?

例1　1mol H₂燃烧时约放热286KJ,而每kg汽油燃烧时约放热46000KJ.而氢气却被公认是21世纪替代石化燃料的理想能源.请试述理由.

解析　①燃料发热量的高低要看单位质量的物质放热量的多少.

　　 H₂　～　　　Q　　　　  汽油 ～　　Q

　　 2g　　　 286KJ　　　 1000g　 46000KJ

　　 1g　　　 143KJ　　　 1g　　  46KJ

由此可知:每g H₂、汽油燃烧发热量前者大

②燃料是否理想，还要看来源是否丰富、燃烧对大气和环境保护是否有利.

氢气作为未来理想能源有三大优点:

①单位质量的H₂燃烧发热量大.

②资源丰富.

③燃烧后不产生污染.

思考  Si、Al均能与强碱溶液反应放出H₂.野外考察工作有时需要H₂,为何一般选择Si而不用Al?

提示　从单位质量的Si、Al分别与碱液反应放出H₂量的多少考虑. 

例2  将含O₂和CH₄的混合气体充入装有23.4g Na₂O₂的密闭容器中点燃，反应结束后，容器温度为150℃,压强为Opa.将残留物溶于水无气体逸出.下列叙述正确的是(　　 )

A.原混合气体中O₂和CH₄的体积比为2:1

B.原混合气体中O₂和CH₄的体积比为1:2

C.残留固体中有Na₂CO₃和NaOH

D.残留固体中只有Na₂CO₃

解析　若CH₄与O₂体积为1:2,则恰好反应,当气体产物通过Na_2­O₂后必有O₂生成,不合题意.

又根据氢、碳元素守恒,反应后的固体必为Na₂CO₃和NaOH的混合物.

由题意可知,最终反应后无Na₂O₂多余,也无气体多余.可用方程式的代数处理来求出CH₄和O₂的体积比.

　　例3　已知氧化铜在高温下可发生分解

　　　　  4CuO2Cu₂O＋O₂,

生成的Cu₂O也能被H₂还原为Cu.

(1)若将10g CuO在高温下部分分解后，再通入氢气使剩余固体全部还原成铜,消耗0.225g H₂,则原氧化铜的分解率是多少?

(2)若将mg CuO在高温下部分分解后,再通入ng H₂,即可使剩余固体全部还原成铜,则原氧化铜的分解率是多少?n的取值范围是多少？

　　(3)仍取mg CuO.并保持(2)的分解率不变,假设通入H₂后固体被还原是按的顺序进行的,以x表示通入H₂的质量(单位:g),试填写下表

还原后剩余固体成分	CuO和Cu2O	Cu2O和Cu
x的取值范围

解析 (1)设CuO的分解率为α　

　0.125(1－α) 0.125(1－α)　 0.0625α 0.0625α

　0.125(1－α)＋0.0625α＝0.1125

　α＝20%

(2)同理可得

注意:因原固体CuO部分分解，且最后固体成分有两种，故x的取值范围只能是开区间.

针对性练习

(一)选择

1.微量硒元素(Se)对人体有保健作用.已知硒和氧同主族,与钾同周期,下列有关硒元素的性质描述错误的是(　　 )

A.硒既能溶于盐酸又能溶于烧碱溶液

B.硒的最高价氧化物的化学式为SeO₃

C.硒的非金属性比溴弱

D.硒的气态氢化物的化学式为H₂Se

2.在密闭容器中盛有H₂、O₂、Cl₂的混合气体,通过电火花点燃,三种气体正好完全反应,冷却至室温后,所得溶液溶质的质量分数为25.26%,则容器中原有H₂、O₂、Cl₂的分子个数比是(　　 )

　 A.6:3:1　　　 B.9:6:1　　　 C.13:6:1　　　 D.10:6:1

3.等质量的下列物质①C₂H₂ ②H₂ ③Na ④P充分燃烧,消耗O₂的质量由多到少的顺序为(　　)

　 A.①②③④　　 B.④③②①　　  C.②①④③　　 D.①④②③

4.将水加入到下列物质中能发生反应,且有气体产生的是(　　 )

　 ①NaH　 ②Na₂O₂　　 ③Na₂S　 ④Mg₃N₂　　⑤Al₂S₃⑥CaC₂

⑦NH₄HCO₃

　 A.①②⑤⑥⑦　　 B.①②④⑤⑥　　 C.①③④⑤　　D.①②⑤⑥

5.下列物质中,导电性能最差的是(　　 )

　 A.石墨　　　 B.KCl溶液　　C.石英砂　　 D.熔化的NaHSO₄

6.有一金属钠与过氧化钠的混合物,与过量水充分反应后,产生的气体,用电火花引燃后,恢复到标准状况,测得剩余气体体积为1.12L,则原混合物中钠与过氧化钠的物质的量之比不可能的是(　　 )

　 A.1:3　　　 B.3:1　　　 C.2:1　　　 D.1:2

7.两份质量都是Ng的硫粉,分别与足量的氢气、氧气完全反应,混合反应后的生成物,使之充分反应,可析出硫的质量是(单位:g)(　　 )

　 A.2N　　　 B.1.5N　　　　C.N　　　 D.0.5N

8.一种无色气体X能被灼热的炭还原成另一种无色气体Y，Y与炽热的Fe₂O₃反应生成Fe和 X，则X、Y按顺序分别是(　　 )

　 A.CO、CO₂　　　 B.H₂、CO　　　　C.H₂O、H₂　　　 D.CO₂、CO

9.120℃时,将2LH₂O、1LCO、1LO₂和2LCO₂组成的混合气体,依次缓慢通过炽热铜粉.过量过氧化钠和过量炽热的炭粉的三个反应管.经充分反应后恢复到原条件时气体的体积为(　　 )

　 A.6L　　　　 B.5L　　　　 C.4L　　　　  D.3L

10.某种H₂和CO的混合气体,其密度为相同条件下O₂密度的1/2.将3.2g这种混合气充入一盛有足量Na₂O₂的密闭容器中,再通入过量O₂,并用电火花点燃使其充分反应,最后容器中固体的质量增加了(　　 )

　 A.3.2g　　　  B.4.4g　　　  C.5.6g　　　　 D.6.4g

(二)计算

11.已知氢化钠与水反应放出氢气.现有氢化钠和铝粉的混合物mg,与足量水充分反应后,收集到的气体为ng,试回答:

(1)若充分反应后得到只含一种物质的水溶液时,该物质是________;则原混合物中氢化钠与铝粉的物质的量之比为________,质量比为________.

(2)当物质的量之比:NaH:Al≤_______时,铝粉质量为_______;当物质的量之比:NaH:Al＞_______时,铝粉的质量为________.

12.如图所示,在一密闭容器中间用一不漏气, 可滑动的活塞隔开,左边充洁净空气,右边充H₂、O₂混合气,在室温下引燃后恢复到原室温,若活塞原来离容器左端的距离为1/4(A)反应后活塞静止在离右端1/4处(B),求原来H₂和O₂的体积比.

 

答　案

 

(一)1.A　  2.C　　 3.C　　4.B　　5.C　　 6.C　　7.B　　8.C D　　 9.B　　10.A

(二)11.(1)NaAlO₂; 1:1,8:9

　　　 (2)1:1　(m－4.8n)g

　　　　  1:1　(36n－3m)g