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非金属单质的通性和制法

来源:作者:陈爱玉 点击:所属专题: 非金属及其化合物

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1 .概述 (1) 位置及其原子结构 位置:位于元素周期表的右上角。把 6 种稀有气体除外,一般所指的非金属元素就只有 16 种。 原子结构:最外层电子数较多,原子半径较小,化学反应中容易结合电子,显示负化合价。 (2) 单质的晶体类型 分子晶体: H 2 、 X 2 、 O 2 、 O

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1.概述

(1) 位置及其原子结构

位置:位于元素周期表的右上角。把6种稀有气体除外,一般所指的非金属元素就只有16种。

原子结构:最外层电子数较多,原子半径较小,化学反应中容易结合电子,显示负化合价。

(2) 单质的晶体类型

分子晶体:H2、X2、O2、O3、S8、N2、P4、稀有气体。

原子晶体:金刚石、Si、B。

(3) 单质的同素异形体

氧族、卤族及氮没有同素异形体。

由同种原子组成的晶体,晶格不同,形成不同的单质。如金刚石和石墨。

由同种原子组成的分子,其原子个数不同,形成不同的单质。如O2、O3

由同种原子组成的分子,其晶格不同,原子个数也不同而形成不同的单质。如白磷和红磷。

2.单质的物理性质

(1) 常温常压下非金属单质的状态

属于分子晶体的,在同类单质中分子量较小(范氏力较小)为气态(F2、Cl2、O2、N2、H2),较大的为液态(Br2),固态(S、P、I2)。

属于原子晶体的是固态(金刚石、硅、硼)。

(2) 单质的熔、沸点

属于分子晶体的由于分子间力较小,故熔、沸点较低。具有相似结构的同类晶体中,一般是分子量越大,其熔、沸点较高。

属于原子晶体的由于共价键的键能大,牢固,所以熔点很高,如金刚石,硬度大。

(3) 水溶性

氟能与水剧烈反应生成HF和O2;氯能溶于水(歧化反应),难溶于饱和食盐水;其它单质的水溶性都很小。

(4) 非金属单质呈固态时有热脆性,可能透明或半透明。

比重较小,无金属光泽((石墨例外)。导电、导热性差。

3.非金属单质的化学性质

(1) 化学惰性:稀有气体;

强氧化性:F2、Cl2、Br2、O2

以还原性为主:H2、C、Si、B、P、As。

(2) 典型的非金属较易跟金属化合,一般形成离子键,非金属元素得电子,呈负价。

(3) 典型的非金属能跟氢气以极性共价键化合生成气态氢化物(ⅣA—ⅦA),共用电子对偏向非金属元素,非金属元素显负价。

(4) 不同非金属间通过极性键形成化合物,共用电子对偏向吸电子能力强的非金属。

(5) 非金属氧化物一般为酸性氧化物,其对应的水化物是酸,最高价氧化物对应的水化物酸性越强,则其元素的非金属性也越强。

具体化学性质是:

(1) 与金属反应

绝大多数非金属能与金属直接化合生成盐、氧化物、氮化物和碳化物。反应的难易是:强强易,弱弱难。典型的金属与典型的非金属化合形成离子化合物。

2Na+Cl2=2NaCl

3Fe+2O2非金属单质的通性和制法Fe3O4

3Mg+N2非金属单质的通性和制法Mg3N2

金属活动顺序表里的金属都能与F2、Cl2反应,除Ag、Pt、Au外都能与Br2、I2反应,除Pt、Au外都能与S反应,以上均生成无氧酸盐。

注意:2Na+S=Na2S,Hg+S=HgS较易。

(2) 与非金属反应

① 与H2反应生成气态氢化物(以极性键形成气态氢化物,水是液态)。反应的难易是:强易弱难,强稳定。

即使在温度

H2+Cl2非金属单质的通性和制法2HCl

非金属单质的通性和制法

非金属气态氢化物大多具有还原性,其规律是:强者弱。

② 与O2反应生成非金属氧化物,除NO、CO外,皆为成盐氧化物。反应规律是强难弱易,卤素不与氧气直接化合,具有强还原性的非金属与氧气反应容易。大多数非金属氧化物是酸性氧化物,其最高氧化物中除CO2为气体外,其余皆为固体。

S+O2=2SO2 4P+5O2=2P2O5

非金属单质形成氧化物的由易到难的程度:P、S、C、Si、N、I、Br、Cl。

40℃左右白磷燃烧,300℃左右煤(C)着火。C、Si可在空气中烧尽,N2在2000℃左右才和氧气化合。I2、Br2、Cl2不与氧气直接化合。

③ 与其它非金属反应

2P+3Cl2=2PCl3

2P+5Cl2=2PCl5

Si+2F2=SiF4

C+2S非金属单质的通性和制法CS2

(3) 与水反应

2F2+2H2O=4HF+O2­(置换)

Cl2+H2O=HCl+HClO(Br2、I2相同)(歧化)

C+H2O(g)非金属单质的通性和制法CO+H2 (水煤气)

(4) 与碱溶液反应

X2+2NaOH(稀)=Nax+NaXO+H2O(注意:F2例外)

3X2+6NaOH(浓)=5Nax+NaXO3+3H2O(注意:F2例外)

3S+6KOH(浓)=2K2S+K2SO3+3H2O

Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2­

P4+3NaOH+3H2O非金属单质的通性和制法3NaH2PO2+PH3­

(5) 与氧化性酸反应

不太活泼的非金属C、S、P、I2等具有较强还原性,可被硝酸和浓硫酸等强氧化性酸氧化。

C+2H2SO4(浓)非金属单质的通性和制法CO2­+2SO2­+2H2O

C+4HNO3(浓)非金属单质的通性和制法CO2­+4NO2­+2H2O

S+2H2SO4(浓)非金属单质的通性和制法 3SO2­+2H2O

S+6HNO3(浓)非金属单质的通性和制法H2SO4+6NO2­+2H2O

P+5HNO3(浓)非金属单质的通性和制法 H3PO4+5NO2­+H2O

P(白磷)+5HNO3(稀)+2H2O=3H3PO4+5NO­

I2+10HNO3(浓)=2HIO3+10 NO2­+4H2O

(6) 与氧化物反应

① 与金属氧化物反应(具有还原性的非金属与具有氧化性的金属氧化物发生氧化还原反应。)

C+2CuO非金属单质的通性和制法CO2↑+2Cu

C+FeO非金属单质的通性和制法CO↑+Fe

Si+2FeO非金属单质的通性和制法SiO2+2Fe

H2+CuO非金属单质的通性和制法H2O↑+Cu

Na2O+O2=Na2O2

② 与非金属氧化物反应

C+H2O非金属单质的通性和制法CO+H2

2C+SiO2非金属单质的通性和制法2CO↑+Si

3C+SiO2非金属单质的通性和制法2CO↑+SiC

2F2+2H2O=4HF+O2­

C+CO2非金属单质的通性和制法2CO

2SO2+O2=2SO3

2NO+O2=2NO2

(7) 与无氧化酸及无氧酸盐反应

按非金属的活动顺序发生置换反应(强代弱)。

2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2

Br 2+2NaI=2NaBr+I2

Cl2+Na2S=2NaCl+S¯

2H2S+O2=2H2O+2S

2H2S+3O2非金属单质的通性和制法2H2O+2SO2

4.非金属单质的制备方法

(1) 氧化阴离子法

电解法(可制取Cl2、F2、O2等)

2NaCl非金属单质的通性和制法2Na+Cl2

非金属单质的通性和制法(电解KHF2,Cu作容器、阴极,石墨作阳极,2KHF2非金属单质的通性和制法2KF+H2­+F2­)

用强氧化剂氧化

2KMnO4(浓)+16HCl(浓)非金属单质的通性和制法2KCl+2MnCl2+Cl2­+8H2O

4HCl(浓)+MnO2非金属单质的通性和制法MnCl2+Cl2­+2H2O

2NaI+Cl2=2NaCl+I2 H2S+Br2=2HBr+S¯

(2) 氧化负价原子(热分解法)

2KMnO4非金属单质的通性和制法KMnO4+MnO2+O2­

2H2S+O2(不足)非金属单质的通性和制法2S+2H2O

非金属单质的通性和制法

非金属单质的通性和制法

CH4+O2非金属单质的通性和制法(不足)C+2H2O

非金属单质的通性和制法

(3) 还原正价元素:用强还原剂将不太活泼的非金属从它们的化合物中还原出来,这种反应需要在高温下进行。

SiCl4+2H2非金属单质的通性和制法Si+4HCl­

B2O3+3H2非金属单质的通性和制法2b+3H2O

P2O5+C非金属单质的通性和制法2P+5CO

2C+SiO2非金属单质的通性和制法2CO↑+Si

2Mg+SiO2非金属单质的通性和制法2MgO+Si

Zn+2HCl=ZnCl2+H2­

其它: NH4Cl+NaNO2非金属单质的通性和制法NaCl+2H2O+N2

(责任编辑:化学自习室)
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