非金属及其化合物:氯、硫、氮的性质网
氯使自来水安全,硫撑起硫酸工业,氮既是炸弹又是肥料——非金属元素看起来「安静」,化合物家族却最庞大。这一章知识点密、方程式多,但只要抓住价态和类别两条主线,就能把零散的性质织成一张网。
氯:性质的「参照系」
氯气是黄绿色、有刺激性气味的有毒气体,能溶于水()。它是最典型的活泼非金属单质,与大多数金属直接化合(变价金属一律拉到最高价):
与氢气:苍白色火焰,瓶口白雾( 遇水蒸气):
氯水的成分是考点中的考点。氯气溶于水只有约三分之一反应,所以氯水是「三分子四离子」的混合体系(、、;、、、):
- :使石蕊先变红;
- :弱酸、强氧化性,把红色漂白褪色——所以氯水使石蕊「先红后褪」;
- 次氯酸见光分解(),所以氯水要现用现配、避光保存;久置氯水≈稀盐酸。
次氯酸的漂白是氧化漂白(不可逆,连发色团一起氧化); 的漂白是化合漂白(生成不稳定的无色物质,加热恢复,可逆)——两者对比年年考。
氯气与碱的反应是漂白粉、84 消毒液的原理:
实验室制法与「一套装置」的完整链条:
发生装置(固+液加热型)→ 净化(饱和食盐水除 ,浓硫酸干燥)→ 收集(向上排空气法)→ 尾气处理( 溶液吸收,防污染)。注意用浓盐酸——稀盐酸不与 反应。
硫:一条完整的价态链
硫的家族按价态排成一条链:,对应 、、、。
二氧化硫是「一身三性」的代表:
- 还原性(主要):(催化剂、加热);能使酸性 溶液、溴水褪色(这是还原性,不是漂白!);
- 氧化性(弱):与 归中生成单质硫;
- 漂白性:与品红化合生成无色物质,加热恢复红色——可用于检验 。
三氧化硫溶于水得硫酸;浓硫酸的三大特性:
- 吸水性:作干燥剂(不能干燥 、、 等还原性或碱性气体);
- 脱水性:把有机物中的氢、氧按水的比例脱去(蔗糖炭化变黑馒头);
- 强氧化性:加热时与不活泼金属反应:
常温下浓硫酸使铁、铝钝化(致密氧化膜),所以能用铁罐运输——钝化不是不反应,是「反应生成的膜挡住了反应」。稀硫酸与铜不反应: 氧化不了 。
的检验:先加足量稀盐酸排除干扰(、、),无现象,再加 溶液产生白色沉淀。
氮:从「懒惰」到「暴烈」
氮气因 三键键能极大而化学性质稳定,但这不妨碍它的化合物大放异彩——价态从 到 全线开花。
两种氧化物一对「活宝」:
- :无色、不溶于水、有毒(与血红蛋白结合),遇氧立即变红棕:(所以 只能排水法收集);
- :红棕色、刺激性气味。与水反应是工业制硝酸的基础:。
氨气 :无色、刺激性气味、极易溶于水(,喷泉实验的原理)。它是唯一显碱性的常见气体:
与挥发性酸在空气中相遇产生白烟();催化氧化是硝酸工业的第一步:
铵盐检验:与碱共热产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体( 的特征反应)。
实验室制氨:固+固加热型——
用向下排空气法收集,管口塞一团棉花(防与空气对流),用碱石灰干燥(不能用浓硫酸、无水氯化钙)。
硝酸:见光受热易分解(保存于棕色瓶、阴凉处),具有强氧化性——与铜反应,浓度不同产物不同:
注意:硝酸与金属反应不产生氢气( 是氧化剂, 出场, 退居「酸性配角」)。常温下浓硝酸同样使铁、铝钝化。浓硝酸与浓盐酸按体积比 混合得王水,能溶解金、铂。
例:标准状况下,把盛满 与 混合气体的试管倒立于水槽中,充分反应后试管内无剩余气体,求原混合气体中两成分的体积比。
无剩余气体说明两者恰好全部转化为硝酸。把 与 循环合并,得总反应:
故 。若改为「剩余气体为 」或「剩余气体为 」,则需分情况讨论——这是经典的计算模型。
非金属这一章的正确学法:每学一种物质,问三个问题——价态决定氧化还原性,类别(酸性氧化物?酸?盐?)决定通性,特性(漂白、钝化、遇水爆炸……)决定考点。网织好了,方程式只是网上的节点。