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):

公式 (1)

与氢气:苍白色火焰,瓶口白雾( 遇水蒸气):

公式 (2)

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(、、;、、、):

公式 (3)

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:

公式 (4)
公式 (5)

实验室制法与「一套装置」的完整链条:

公式 (6)

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:

三氧化硫溶于水得硫酸;浓硫酸的三大特性:

公式 (7)

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」:

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:

公式 (8)

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:

公式 (9)

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——

公式 (10)

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:

公式 (11)
公式 (12)

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:

公式 (13)

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。