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1、 第六章第六章 常见非金属单质及其化合物常见非金属单质及其化合物 学习指南：1.了解非金属元素的原子结构特征和化合价的变化规律；理解典型的非金属单质（如氯、硫、氮等）的特性及主要化学性质；了解其在生产、生活中的应用和对生态环境的影响。2.了解硫化氢的性质；理解氯化氢和氨气的主要化学性质和用途3.了解二氧化硫和三氧化硫、一氧化氮和二氧化氮的性质；掌握硫酸和硝酸的重要性质及用途。4.掌握卤素离子、硫酸根离子、铵根离子的检验方法。5.了解大气污染的危害与防治；理解环境保护的重要性，增强学生的环保意识。6.了解氟、碘元素与人体健康的关系。7.了解生活中常见的水泥、玻璃、陶瓷、硅材料等无机非金属材料。第
2、一节第一节非金属单质非金属单质 一一、非金属元素在周期表中的位置及原子结构、非金属元素在周期表中的位置及原子结构特征特征1.在周期表中的位置在已知的所有元素中，共有16种非金属元素(不含稀有气体元素)。其中绝大部分位于元素周期表的右半部分。氢元素位于A族，但它不是碱金属元素。2.原子结构特征非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4，主要体现为易得电子，有氧化性；除氟原子和氧原子外，其他非金属元素原子都可失电子，有还原性。非金属单质的氧化性越强，其相应的阴离子还原性越弱。二、常见非金属单质的物理性质二、常见非金属单质的物理性质非金属单质在常温下除溴外一般是气体或固体。固体非金属单质的硬度有明显
3、的差别，例如硫是很软的，但钻石（碳的一种）却是自然界中最坚硬的材料。一般来说，固体非金属单质是易碎的，密度比金属要低而且不是好的导热体。大部分非金属单质是电的绝缘体。特别要提出的是，硅是重要的半导体材料，可用于制造半导体器件和集成电路，是电子工业中最重要的材料。常见非金属单质的物理性质常见非金属单质的物理性质颜色颜色白白磷磷（白白色色蜡蜡状状），硫硫（淡淡黄黄），氟氟气气（浅浅绿绿），氯气（黄绿），溴（红棕），碘（紫黑）。，氯气（黄绿），溴（红棕），碘（紫黑）。气味气味有有刺刺激激性性气气味味的的气气体体（F2、Cl2）无无色色无无味味的的气气体（如体（如N2）溶解性溶解性在在水水中中：氯氯气
4、气（1:2）硫硫磺磺不不溶溶于于水水，微微溶溶于于酒酒精精，易易溶溶于于CS2；白白磷磷不不溶溶于于水水，易易溶溶于于CS2；溴溴、碘易溶于有机溶剂，氮气难溶于水。碘易溶于有机溶剂，氮气难溶于水。毒性毒性气体（气体（F2、Cl2），液体（），液体（Br2）。）。升华升华碘碘 三、常见非金属单质的化学性质三、常见非金属单质的化学性质在元素周期表中，越向左下方，元素金属性越强；越向右上方，元素的非金属越强，如卤族元素的非金属性FClBrI。非金属性最强的元素是F。一氯气：氯气是很典型的非金属元素，化学性质很活泼，能与许多物质发生反应。1.与金属反应氯气能与活泼金属如钠、钾、钙等直接反应反应。2.与
5、非金属反应氯气与氢气化合的产物氯气与氢气化合的产物HCl气体溶于水，就成为气体溶于水，就成为我们常用的盐酸我们常用的盐酸 3.与水的反应在在25时，时，1体积的水可溶解约体积的水可溶解约2体积的氯气，氯气的水溶液称体积的氯气，氯气的水溶液称为氯水。常温下，溶于水中的部分氯气与水发生如下反应：为氯水。常温下，溶于水中的部分氯气与水发生如下反应：Cl2+H2O=HCl+HClO（次氯酸）（次氯酸）次氯酸（次氯酸（HClO）不稳定，在光照下容易分解生成盐酸和氧气：）不稳定，在光照下容易分解生成盐酸和氧气：2HClO2HCl+O2”次氯酸是强氧化剂，能杀死病菌，所以常用氯气对自来水（1L水中约通入0.
6、002g氯气）进行杀菌消毒。次氯酸还具有漂白能力，可以使染料和有机色素褪色，可用做漂白剂。氯气具有杀菌漂白能力，是由于它与水作用而生成次氯酸，所以，干燥的氯气没有这种性质。4。与碱反应与碱反应在常温下，将氯气通入在常温下，将氯气通入NaOH溶液中可以得到以次溶液中可以得到以次氯酸钠氯酸钠(NaClO)为有效成分的漂白液，其化学反应为有效成分的漂白液，其化学反应方程式如下：方程式如下：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O与与Cl2和和NaOH的反应类似，将的反应类似，将Cl2通入冷的消石灰通入冷的消石灰Ca(OH)2中即制得以次氯酸钙中即制得以次氯酸钙Ca(ClO)2为有为有效成分的
7、漂白粉：效成分的漂白粉：二氮气氮气的性质非常稳定，很难和其他物质发生化学反应。但在高温或放电条件下，氮分子获得了足够的能量，还是能与氢气、氧气、金属等物质发生化学反应。三硫硫是一种重要的非金属元素，在点燃或加热条件下，硫是一种重要的非金属元素，在点燃或加热条件下，能与氢气、氧气、金属等物质发生化学反应。能与氢气、氧气、金属等物质发生化学反应。常见非金属单质的化学性质常见非金属单质的化学性质共性共性1.能与氢气反应能与氢气反应2.能与金属反应能与金属反应不同点不同点1.除卤素单质外，都能与氧气反应除卤素单质外，都能与氧气反应2.卤素单质、碳与水反应，其余不反应卤素单质、碳与水反应，其余不反应3.
8、卤卤素素单单质质、硅硅、硫硫与与强强碱碱反反应应，其其余余一一般般不不反应反应4.S、P、C与与 强强 氧氧 化化 性性 酸酸 反反 应应，X2(X=Cl,Br,I)、O2与与某某些些还还原原性性酸酸反反应应，Si与与氢氢氟酸反应，其余不反应氟酸反应，其余不反应 第二节第二节非金属的气态氢化物非金属的气态氢化物 1氨气（氨气（NH3）氨气是一种无色气体，有强烈的刺激气味。极易溶氨气是一种无色气体，有强烈的刺激气味。极易溶于水，常温常压下于水，常温常压下1体积水可溶解体积水可溶解700倍体积氨形倍体积氨形成氨水成氨水NH3H2O，显碱性；，显碱性；NH3H2O很不稳定，很不稳定，受热会分解出氨和
9、水。受热会分解出氨和水。氨在空气中不能燃烧，但在纯氧中能燃烧生成氨在空气中不能燃烧，但在纯氧中能燃烧生成N2和和H2O，同时，同时发出黄色火焰。氨对地球上的发出黄色火焰。氨对地球上的生物生物相当重要，它是相当重要，它是肥料肥料的重要成的重要成分，对农业生产的意义十分重大。分，对农业生产的意义十分重大。2.硫化氢（硫化氢（H2S）硫化氢是一种无色、易燃的酸性气体，浓度低时带恶臭，气味如臭鸡蛋,浓度高时反而没有气味（因为高浓度的硫化氢可以麻痹嗅觉神经）。它是一种急性剧毒气体，吸入少量高浓度硫化氢可于短时间内致命。低浓度的硫化氢对眼、呼吸系统及中枢神经都有影响。硫化氢在自然中存在于原油、天然气、火山
10、气体和温泉之中，它也可以在细菌分解有机物的过程中产生。3.氯化氢（氯化氢（HCl）氯化氢（HCl），为无色而有刺激性气味的气体。它易溶于水，在0时，1体积的水大约能溶解500体积的氯化氢。氯化氢的水溶液呈酸性，习惯上称为盐酸。盐酸的应用领域非常广泛，为工业生产中的三大强酸之一。同时盐酸也是胃酸的主要成分，在食物消化过程中起到了举足轻重的作用。但是如果胃酸过多也会腐蚀胃内壁造成胃溃疡甚至胃穿孔，从而影响健康。非金属气态氢化物的性质非金属气态氢化物的性质水溶液酸碱水溶液酸碱性性NH3的的水水溶溶液液显显碱碱性性，其其余余水水溶溶液液显显酸酸性性，其其中中，HCl、HBr、HI水水溶溶液液为为强强酸
11、酸，HF、H2S水溶液为弱酸水溶液为弱酸还原性还原性均均有还原性，但有还原性，但HF很难被其他物质氧化很难被其他物质氧化稳定性稳定性HF、HCl受受热热难难分分解解，NH3、HBr高高温温分分解，解，H2S、HI受热易分解受热易分解 第三节第三节非金属氧化物及含氧酸非金属氧化物及含氧酸 由于氧的非金属性很强，能与很多非金属元素生成非金属氧化物，例如与碳反应生成CO2、与N2反应生成NO、NO2、与Si反应生成SiO2，与S反应生成SO2。同时部分非金属氧化物溶于水以后会形成含氧酸，例如H2CO3、H2SO4、HNO3。一、一、一氧化一氧化氮氮、二氧化氮及硝、二氧化氮及硝酸酸由氮、氧两种元素组成
12、的化合物称为氮氧化物,常见的氮氧化物有一氧化氮（NO，无色）、二氧化氮（NO2，红棕色）、笑气（N2O）、五氧化二氮（N2O5）等，其中除五氧化二氮常态下呈固体外，其他氮氧化物常温常压下都呈气态。一氧化氮不溶于水，在常温下很容易与空气中的一氧化氮不溶于水，在常温下很容易与空气中的氧气反应，生成二氧化氮。氧气反应，生成二氧化氮。2NO+O2=2NO2 二氧化氮（NO2，红棕色）与水反应生成硝酸。纯硝酸为无色、容易挥发的液体，沸点约为83，凝固点约为-42，密度为1.51g/ml。可以与水以任意比混溶，3NO2+H2O=2HNO3+NOHNO3具有很强的酸性，是三大强酸之一。硝酸具有强氧化性,在常
13、温下能与除金、铂、钛、钌、铑、锇、铱、铌、钽以外的所有金属反应,生成相应的硝酸盐,无论是浓硝酸还是稀硝酸在常温下都能与铜发生反应，这是盐酸与硫酸无法达到的。但浓硝酸在常温下会与铁、铝发生钝化反应，使金属表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止硝酸继续氧化金属。作为制备硝酸盐和硝酸酯的必需原料，硝酸被用来制取一系列硝酸盐类氮肥，如硝酸铵、硝酸钾等；也用来制取硝酸酯类或含硝基的炸药，如三硝基甲苯（TNT）、硝化甘油等。稀硝酸与铜反应：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O浓硝酸与铜反应：Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 二、二、二氧化碳、三氧化二氧化碳、三氧化硫及
14、硫及硫硫酸酸二氧化硫（SO2）是最常见的硫氧化物。无色、酸性氧化物气体，有强烈刺激性气味，易溶于水，溶于水时易溶于水，溶于水时生成亚硫酸生成亚硫酸(H2SO3)，溶液显酸性。亚硫酸不稳定，溶液显酸性。亚硫酸不稳定，容易分解成水和二氧化硫，因此二氧化硫与水反应生容易分解成水和二氧化硫，因此二氧化硫与水反应生成亚硫酸是一个可逆反应，即成亚硫酸是一个可逆反应，即SO2+H2OH2SO3二氧化硫具有漂白性，它能漂白某些有色物质。工业二氧化硫具有漂白性，它能漂白某些有色物质。工业上常用来漂白纸浆、毛、丝、草帽等。二氧化硫的漂上常用来漂白纸浆、毛、丝、草帽等。二氧化硫的漂白作用是由于它与某些有色物质生成不
15、稳定的无色物白作用是由于它与某些有色物质生成不稳定的无色物质。这种无色物质容易分解而使有色物质恢复原来的质。这种无色物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色，因此用二氧化硫漂白过颜色，因此用二氧化硫漂白过的物质日久又变成黄色。此的物质日久又变成黄色。此外，二氧化硫还用于杀菌、消毒等。外，二氧化硫还用于杀菌、消毒等。二氧化硫大气主要污染物之一。火山爆发时会喷出该气体，在许多工业过程中也会产生二氧化硫。由于煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃烧时会生成二氧化硫。SO2在空气中进一步氧化并溶于水，便会生成硫酸（H2SO4）酸雨的成分之一。这就是对使用这些燃料作为能源的环境效果担心的原因之一。硫酸的工业制
16、法：三氧化硫是无色易挥发的晶体。它是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。三氧化硫极易溶于水，生成硫酸，同时放出大量的热，所以，三氧化硫也叫硫酸酐。SO3+H2O=H2SO4 纯硫酸是一种无色无味油状液体。常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3，其密度为1.84gcm3，其物质的量浓度为18.4molL1。硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比例与水混溶。浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅”。若在浓硫酸中继续通入三氧化硫,则会产生发烟现象,这样超过98.3%的硫酸称为发烟硫酸。浓硫酸具有脱水性，能将碳水化合物中的水份脱去，留下黑色的碳。
17、可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，例如蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质 同时浓硫酸还具有强氧化性，常温下，浓硫酸能使铁、铝等金属钝化，加热时，浓硫酸可以与除金、铂之外的所有金属反应，另外浓硫酸还具有吸水性，可用来作为干燥剂。稀硫酸具有一般酸的通性，可与多数金属氧化物、碱稀硫酸具有一般酸的通性，可与多数金属氧化物、碱反应，生成相应的硫酸盐和水。反应，生成相应的硫酸盐和水。第四节第四节重要非金属离子的检验重要非金属离子的检验离子检验就是确定某种元素或其离子是否存在。离子检验反应大都是在水溶液中进行的离子反应，选择那些迅速而变化明显的反应，如溶液颜色的改变，沉淀的生成或溶解、气体的产生等，
18、还要考虑反应的灵敏性和选择性。重要非金属离子主要包括HCO3-、CO32-、NO3-、SO42-、Cl-、Br-、I-等。下面将对上述非金属离子的检验进行介绍。一、碳酸根离子一、碳酸根离子(CO32-)能与BaCl2溶液反应，生成白色的BaCO3沉淀，该沉淀溶于硝酸（或盐酸），生成无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体。二、硫酸根离子二、硫酸根离子(SO42-)能与含Ba2+溶液反应，生成白色BaSO4沉淀，不溶于硝酸。三、卤离子（三、卤离子（X-）卤离子常用硝酸银（AgNO3）来检验。Cl-+Ag+=AgCl(白色)能溶于氨水，生成Ag(NH3)2+，称为二氨合银离子。Br-+Ag+=A
19、gBr(浅黄色)I-+Ag+=AgI(黄色)能与氯水反应，生成I2，使淀粉溶液变蓝。三种沉淀呈现不同的颜色，不溶于水，也不溶于稀硝酸。根据此性质，可以用来鉴定卤离子。注意，因AgF易溶，F-不能用AgNO3溶液检验。四、铵根离子（四、铵根离子（NH4+）能与碱作用逸出有刺激性的气味，用湿润的红色石蕊试纸接近管口，红色石蕊试纸变成蓝色。说明有NH3。第五节第五节大气污染与环境保护大气污染与环境保护看一看看一看 大气污染大气污染通常系指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康的环境现象。凡是能使空气质量变坏的物质都是大气污染物。大
20、气污染物目前已知约有100多种。有自然因素（如森林火灾、火山爆发等）和人为因素（如工业废气、生活燃煤、汽车尾气、核爆炸等）两种，且以后者为主，尤其是工业生产和交通运输所造成的。主要过程由污染源排放、大气传播、人与物受害这三个环节所构成。第六节第六节氟、碘与人体健康氟、碘与人体健康 氟是人体内重要的微量元素之一，氟化物是以氟离子的形式，广泛分布于自然界。骨骼和牙齿中含有人体内氟的大部分，氟化物与人体生命活动及牙齿、骨骼组织代谢密切相关。氟是牙齿及骨骼不可缺少的成分，少量氟可以促进牙齿珐琅质对细菌酸性腐蚀的抵抗力，防止龋齿，因此水处理厂一般都会在自来水、饮用水中添加少量的氟。据统计，氟摄取量高的地
21、区，老年人罹患骨质疏松症的比率以及龋齿的发生率都会降低。碘是人体必需的元素，用以制造甲状腺激素以调控细胞代谢、神经性肌肉组织发展与成长。缺乏碘会导致甲状腺肿大，俗称大脖子病。孕妇怀孕期间严重的碘缺乏会损害胎儿发育，尤其对脑部发育的伤害最为严重，可导致智商明显偏低。碘是如此的重要，然而碘在自然界中的丰度是不大的，由此国家规定在每克食盐中添加碘20微克，全民可通过食用加碘盐这一简单、安全、有效和经济的补碘措施，来预防碘缺乏病。同时海洋生物含碘量很高，如海带、紫菜、海鲜鱼、干贝、淡菜、海蜇、龙虾等，其中干海带含碘可达240mg/kg。因此我们在日常生活中必须使用碘盐，并经常食用海洋生物。第七节用途广
22、泛的无机非金属材料第七节用途广泛的无机非金属材料 本章小结本章小结单质单质Cl2氧氧化性化性与与金属及其他非金属反应金属及其他非金属反应与水，碱反应消毒剂，漂白剂消毒剂，漂白剂S可燃性生成生成SO2N2稳定性空气的主要成分空气的主要成分化合物化合物氧化物SO2，SO3；与与水水反反应应：酸酸雨雨；与与环环境境的的关关系，大气污染的防治系，大气污染的防治NO，NO2氢化物NH3与与氧气，水，酸等反应氧气，水，酸等反应HCl极极易溶于水；与碱反应易溶于水；与碱反应H2S在在空气中燃烧；金属的腐蚀空气中燃烧；金属的腐蚀含氧酸含氧酸H2SO4强强氧化性，脱水性，吸水性氧化性，脱水性，吸水性HNO3强氧化性，钝化强氧化性，钝化