_{专题（八） 非金属元素}

【学习目标】　

1．了解元素核外电子排布的周期性与元素性质递变关系，掌握典型非金属在周期表中的位置及其性质的关系。

2．了解常见非金属元素（Cl、Br、I、F、H、O、S、N、P、C、Si）的单质及其化合物。

【知识总结】

一、元素化合物的复习方法

落实存在、性质、制备、用途四要点。

（1）从位置出发，以Cs为例。位置：第六周期，IA族。→结构特点：最外层只有一个电子，原子半径大。→比Na、K更活泼的金属元素，具强的金属性。→应隔绝空气保存；与水反应剧烈，可能发生爆炸；与氧气迅速反应，主要产物肯定不是Cs₂O。

（2）从结构出发：已知某元素原子有六个电子层，最外层2个电子→最外层电子数少，电子层数多，应是活泼金属，金属性大于钙→与水剧烈反应；氢氧化物是可溶性强碱；碳酸盐、硫酸盐均不溶于水。

（3）从性质出发：某单质能从水中置换出O2。→非金属性大于氧，应为最活泼的非金属元素F→在周期表的右上角，第二周期ⅦA族→可与绝大多数金属、非金属甚至某些稀有气体直接反应；化合价只有-1价；几乎无法用氧化剂将F-氧化成F2。

分析：

归纳：

2．总结规律、串联比较，使知识系统化、网络化。

归纳思维过程：位置→最外层电子数→成键情况→实际价态→化学式

即：位置→结构→性质

3．以结构为主线，以元素周期律为指导，联系类型、掌握递变。

二、非金属元素在周期表中的位置和结构

1．22种非金属元素，有6种是稀有气体；除H外均处于周期表右上方；除第一周期外，每周期非金属元素数目=8-周期序数。

2．除H、He、B外，最外层电子数≥4；且原子半径比同周期的金属元素小。

三、非金属单质的物理性质

1．常温下状态：气态H₂、N₂、O₂、F₂、Cl₂（稀有气体除外）；液态Br₂；其余为固态。

2．晶体类型：原子晶体B、C、Si；分子晶体：除B、C、Si外的其它（常见）非金属单质。

3．溶解性：除F₂与水发生置换反应，Cl₂、Br₂在水中发生自身氧化还原反应（部分）外，可以说非金属单质均难溶于水。

四．非金属单质的化学性质

1．氧化性

（1）与氢气反应

总结：

结论：非金属元素的非金属性越强，其非金属单质的氧化性就越强，就越易与氢气反应；生成的气态氢化物也就越稳定。

（2）与金属反应

2Fe+3Cl₂2FeCl₃剧烈反应，大量棕褐色的烟。

Cu+Cl₂CuCl₂剧烈燃烧，生成棕黄色的烟。加少量水，溶液变绿色；再加水，溶液变蓝绿色。

6Fe+4O₂ 2Fe₃O₄剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。

2Cu+O₂ 2CuO加热变黑。

Fe+S FeS剧烈反应，生成黑色固体。

2Cu+S Cu₂S铜在硫蒸气中燃烧，有红光。

结论：非金属单质与变价金属反应，若非金属单质的氧化性较强（如O₂、Cl₂、Br₂等），则金属被氧化成高价态化合物；若非金属单质的氧化性较弱（如I₂、S等），则金属被氧化成低价态化合物。

（3）非金属单质间的反应

通常，非金属单质可以与O₂或X₂反应，生成相应的氧化物或卤化物。O₂做氧化剂，除X₂外的非金属单质均可被直接氧化；X₂做氧化剂，许多非金属单质也可被氧化，较熟悉情况为H₂、P等。

原则：非金属性强的氧化非金属性弱的。

（4）非金属间的置换

即：元素同周期，右边的置换左边的；元素同主族；上面的置换下面的。

写化学方程式：

①Cl₂+Br-（I^-）或Br₂+I^-；O₂+H₂S；C+SiO₂。

②F₂+H₂O；Cl₂+H₂S；CH₄+O₂（不完全燃烧）。

③O₂+HI；Br₂+H₂S；I₂+H₂S。

五．（非金属）气态氢化物

1．物理性质：一般都是无色气体；除CH₄、SiH₄外，均为极性分子，都有刺激性气味；HX、NH₃易溶于水，H₂S可溶，其余一般不溶。

2．水溶液酸碱性：ⅥA、ⅦA族元素的气态氢化物的水溶液一般为挥发性酸（HCl、HBr、HI为强酸，其余为弱酸）；NH₃水溶液碱性，其余不溶，可视为中性。

3．水溶液酸性还原性：非金属元素的非金属性越强，其气态氢化物的还原性越弱；非金属元素的非金属性越弱，其气态氢化物的还原性越强。

六．非金属元素的含氧酸

（1）常见的含氧酸

（2）酸性强弱递变规律

同主族由上至下酸性逐渐减弱；同周期由左到右酸性逐渐增强；同种元素中，高价态酸的酸性一般大于低价态酸的酸性。

（3）氧化性酸与还原性酸

常见的强氧化性酸有：HNO₃、浓H₂SO₄、HClO等。

常见的还原性酸有：H₂SO₃、H₃PO₃等。

HNO₂既有氧化性，又有还原性，但以氧化性为主。

（4）某些酸的特殊性质

浓H₂SO₄：吸水性→做干燥剂；脱水性→使晶体脱结晶水，使有机物碳化。

HClO：漂白作用。漂白原理与Na2O2同，是利用强氧化性破坏有色物质。

H₂SO₃：漂白作用。与某些有色物质结合生成不稳定的无色物质，加热后恢复原色。

HF：与SiO₂反应。SiO₂+4HF→SiF₄↑+2H₂O

注意：酸的氧化性与氧化性酸是两个不同的概念。酸的氧化性就是指酸中H⁺结合电子的性质，凡酸皆有此性质。而氧化性酸是指含氧酸的中心元素结合电子的性质。

七．非金属元素的化学性质（注意反应条件、现象、生成物的聚集状态）

八．常见非全属单质的制取方法

1．电解法

①电解水溶液：如2NaCl＋2H₂O2NaOH＋Cl₂↑＋H₂↑

②电解熔融物：如2KHF₂F₂↑＋H₂↑＋2KF

2．分解法：如2KClO₃2KCl＋3O₂↑

 CH₄C＋2H₂　2H₂O₂2H₂O＋O₂↑

3．置换法：如Cl₂＋2NaBr＝2NaCl＋Br₂　2H₂S＋O₂（不足）2H₂O＋2S

4．氧化法：如MnO₂＋4HClMnCl₂＋Cl₂↑＋2H₂O

4NaBr＋3H₂SO₄＋MnO₂＝2Na₂SO₄＋MnSO₄＋2Br₂+3H₂O

2H₂S＋SO₂＝3S＋2H₂O

5．还原法：C＋H₂OCO＋H₂，Zn＋2HCl＝ZnCl₂＋H₂↑

　2C＋ SiO₂Si＋2CO↑

【典型例题】

例1．BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸铋的简称，若知：①在BGO中，锗处于其最高价态。②在BGO中，铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8个电子稳定结构。③BGO可看成是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。请填空：

（1）锗和铋的元素符号分别是____、____。

（2）BGO晶体的化学式是____。

（3）BGO晶体所含铋氧化物的化学式是____。

例2．由短周期元素形成的四种常见的非金属单质A、B、C、D。在室温下，它们之中有三种气体，一种固体。在这些单质中，B的式量最小，C次之。这些单质和甲、乙、丙、X、Y五种化合物之间存在如下关系：

（1）写出化合物乙的化学式______。

（2）上述图示的化学反应共有。种基本反应类型，其中化合反应有______个。

（3）上述四种单质中存在同素异形体的元素是（写元素符号）______。

例3． 有A、B、C、D四种单质。在一定条件下，B可以和A、C、D化合生成化合物甲、乙、丙，C和D化合生成化合物丁。已知甲、乙、丙每个分子中都含有10个电子，并且甲、乙、丙、丁有如下关系：

回答：

（1）单质B的化学式。

（2）单质A与化合物乙反应的化学方程式。

（3）根据化合物丙、丁中D元素化合价判断丙、丁是否在一定条件下生成单质D，简述判断理由。

【课堂练习】 　

1.下列氢化物的还原性按由强到弱的顺序排列的是　　　　　　　  (　　)

A.H₂Se>H₂S>HI>HBr>HCl　　　　　　　　　 B.H₂S>H₂Se>HI>HBr>HCl

C.HI>HBr>HCl>H₂S>H₂Se　　　　　　　　　 D.H₂Se>H₂S>HCl>HBr>HI

2.将绿矾晶体加强热，除生成水蒸气以外，还发生如下反应：2FeSO₄Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑，如将生成的混和气体通过氯化钡溶液，应发生的现象有　　　　　  (　　)

A.不一定产生BaSO₄沉淀　　　　　　　　　 B.一定产生BaSO₃沉淀

C.一定有SO₂逸出　　　　　　　　　　　 D.一定有SO₃气体逸出

3.磷化氢的分子式为PH₃，又称为膦，是一种无色有类似大蒜气味的气体，剧毒，膦在空气中的着火点是150℃，下列叙述中正确的是　　　　　　　　　　　 (　　)

A.膦分子呈三角锥形，其中P—H键的键长要小于氨分子中 N—H 键的键长

B.膦的水溶液呈碱性，但其pH要比同浓度氨水的pH小

C.膦是一种还原性的气体，其还原性比氨气的还原性要强

D.化合物PH₄I是一种很稳定的晶体，在受热时不分解

4．氢叠氨酸（HN₃）与醋酸酸性相近，其盐稳定，但受撞击时发生爆炸生成N₂，有关氢叠氮酸及其盐的叙述有：①NaN₃的水溶液显碱性，②HN₃的固体属于分子晶体，③NaN₃的固体是离子晶体，④NaN₃可用于小汽车防撞保护气囊。其中正确的是（　　）

A．①、②、③　 B．②、③、④　C．①、③、④　　D．全对

5．某K₂CO₃样品中含有Na₂CO₃、KNO₃、Ba（NO₃）₂三种杂质中的一种或二种，现将13.8g样品加入足量水，样品全部溶解，再加入过量的CaCl₂溶液，得到9g沉淀，对样品所含杂质的正确判断是　　　　　（　　 ）

A．肯定有KNO₃　　　　　　　　　　　　 B．肯定有KNO₃，可能还含有Na₂CO₃

C．肯定没有Ba（NO₃）₂，可能有KNO₃　　　D．肯定没有Na₂CO₃和Ba（NO₃）₂　

6．下列关系图中，A是一种正盐，D的分子量比C的式量大16，E是酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系（其它产物及反应所需条件均已删去）：

回答下列问题：

（1）A是____，Y是_____，Z是_____，

（2）当X是强酸时，A、B、C、D、E均合同一种元素，E是______，

（3）当X是强碱时，A、B、C、D、E均合同一种元素，E是______。

7．已知A、B、C、D是短周期中的4种非金属元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子形成的离子就是一个质子。又知，①B单质在高温下可从A与D组成的某种化合物中置换出A，同时生成化合物BD，②A、C、D三种元素组成的某种盐水溶液显酸性，③B、C均能与D组成原子数比为1∶1和1∶2的化合物。

（1）写出①中反应的化学方程式__　　　　　　　　　　　　　　　　　 ____，

（2）写出②中盐的水溶液显酸性的原因（写出离子方程式）___　　　　　 ___，

（3）这四种元素可组成原子个数比4∶1∶2∶1（按A、B、C、D顺序）的化合物，其名称为__　　 __。这四种元素又可组成原子个数比为4∶1∶1∶2（按A、B、C、D顺序）的化合物，其结构简式为__　　　　　　　  ____，

（4）C元素的气态氢化物能还原CuO，生成Cu、C单质及A与D形成的化合物，该反应的化学方程式为_　　　　　　　　　　　　　　　　　  _____。

8．某学生设计实验，欲选用下列试剂证明NaNO₂既有氧化性，又有还原性。

试剂：酸性高锰酸钾溶液、硝酸、硫酸、碘单质、淀粉-碘化钾试纸。

回答：欲证明NaNO₂的氧化性，所选用的试剂是__　　 ____，观察到的现象是_　____。

欲证明NaNO₂的还原性，所选用的试剂是__　____ ，观察到的现象是___　　　 ___。

【课后习题】　

1．汽车尾气中的CO、NO都是城市空气中浓度较高的严重污染物，有关它们

的叙述不正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

A．CO、NO的燃烧产物分别是CO₂和NO₂

B．NO、NO2的混合气可与水反应生成一些HNO₂，但NO、NO₂都不是HNO₂的酸酐

C．化学上有一种说法：等电子体结构类似。CO与NO⁺（亚硝酰基阳离子）的微粒中最外层电子数之和相等，应具有类似的结构

D．在催化剂作用下，可通过反应：2CO+2NO→N₂+2CO₂来达到净化汽车尾气的目的

2．下列物质间发生化学反应：①H₂S+O₂，②Na+O₂，③Cu+HNO₃，④P₂O₅+H₂O，⑤Fe+HCl。在不同条件下得到不同产物的是 （　　 ）　　　　　　　　　　　　　

A．①②③④　 B．①③⑤　　C．②③④⑤　　　D．①②③④⑤

3．下列有关工业生产的叙述中, 错误的是　　　　　　　 （　　 ）

　　　 A．制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英

　　　 B．氨是制作氮肥、硝酸、铵盐的重要原料

　　　 C．将二氧化硫催化氧化成三氧化硫后, 在吸收塔内用水吸收制得浓硫酸

　　　 D．炼铁的主要原理是在高温下, 用还原剂从铁矿石把铁还原出来

4．A、B、C是中学化学常见的三种化合物，它们各由两种元素组成，甲、乙是两种单质，这些化合物和单质之间存在如下的关系：

据此判断：

（1）在A、B、C这三种化合物中，必定含有乙元素的是____（用A、B、C字母填写）。

（2）单质乙必定是____（填“金属”或“非金属”），其理由是__　　　　 __

（3）单质乙的化学式可能是____，则化合物B的化学式是____。

5．在化工生产中，要用到一种无色、可溶于水的晶体：铝铵矾。该晶体是一种复盐，其主要成分是十二水合硫酸铝铵。向该复盐的浓溶液中逐滴加入浓NaOH溶液，将发生一系列变化。

NH₄⁺ +Al³⁺ +H₂O→Al（OH）₃↓+NH₃↑

试回答：

（1）硫酸铝铵在水溶液中的电离方程式为___　　　　　　　　　　　　　　 ___；

（2）在逐滴加入浓NaOH溶液的过程中，产生的现象有：①溶液中出现白色沉淀；②有刺激性气味的气体产生；③白色沉淀量逐渐增多；④白色沉淀完全消失；⑤白色沉淀量逐渐减少。

请答出各种现象由先到后出现的顺序（用序号回答）____→____→____→____→____；

（3）写出滴入NaOH溶液的过程中，有关反应的离子方程式：①____；②______；③____。

_{专题（八） 非金属元素答案}

例1Ge：第Ⅳ主族元素，最高正价+4；最高价氧化物GeO₂。

Bi：第Ⅴ主族元素，最外层5个电子→满足8电子稳定结构应形成共价键数目：8-5=3→BiCl₃→在BGO中铋为+3价→氧化物Bi₂O₃。

设BGO化学式为mGeO₂·nBi₂O₃

有：2m=3n　　 m∶n=3∶2 　　m=3　　 n=2

→BGO化学式为3GeO₂·2Bi₂O₃　　（或Bi₄（GeO₄）₃）

例2答案：（1）H₃PO₄（2）2种（化合与复分解），5（3）O（O₂与O₃）、P（红磷与白磷）例3答案：（1）H₂（2）2F₂+2H₂O→4HF+O₂↑

（3）若D为N₂，丙、丁分别是NH₃和NO，在一定条件下可以反应（NH₃、NO中N元素的化合价分别是-3、+2，0价居其中）；若D为C，丙、丁分别是CH₄与CO₂，化合价分别是-4、+4，0价居其中，故理论上也可发生反应生成碳单质。

课堂练习

1A

2C

3C

4B

5D

6．（1）（NH₄）₂S　 O₂ 　H₂O（2）H₂SO₄　 （3）HNO₃

7．（1）C+H₂O（气）→CO+H₂（2）NH₄++H₂O→NH₃·H₂O+H⁺

（3）尿素H₄NOOC—COONH₄（4）3CuO+2NH₃→3Cu+N₂+3H₂O

8答案：硫酸、淀粉-碘化钾试纸淀粉-碘化钾试纸变蓝色。酸性高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液的紫色消失。

课后习题

1A

2A

3C

4．（1）A、B（2）非金属；因为A+B→乙+C，且乙为单质，可知乙元素在A、B中分别显正、负价，所以乙是非金属。（3）S（或N₂）H₂S（或NH₃）

5．

（2）①→③→②→⑤→④；

（3）①Al³⁺+3OH^-→Al（OH）₃↓②NH₄⁺+OH^-→NH₃↑+H₂O

③Al（OH）₃+OH^-→AlO₂^-+2H₂O