非金属单质通性

非金属单质通性

非金属单质的通性
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 →Fe3O4
3Mg＋N2→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→2HCl
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→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)→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→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)→CO2­＋2SO2­＋2H2O
C＋4HNO3(浓)→CO2­＋4NO2­＋2H2O
S＋2H2SO4(浓)→3SO2­＋2H2O
S＋6HNO3(浓)→H2SO4＋6NO2­＋2H2O
P＋5HNO3(浓)→H3PO4＋5NO2­＋H2O
3P(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→CO2↑＋2Cu
C＋FeO→CO↑＋Fe
Si＋2FeO→SiO2＋2Fe
H2＋CuOH2→O↑＋Cu
Na2O＋O2＝Na2O2
② 与非金属氧化物反应
C＋H2O→CO＋H2
2C＋SiO2 →2CO↑＋Si
3C＋SiO2→2CO↑＋SiC
2F2＋2H2O＝4HF＋O2­
C＋CO2→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→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→2Na＋Cl2
(电解KHF2,Cu作容器、阴极,石墨作阳极,2KHF2 2KF＋H2­＋F2­)
用强氧化剂氧化
2KMnO4(浓)＋16HCl(浓) 2KCl＋2MnCl2＋Cl2­＋8H2O
4HCl(浓)＋MnO2 MnCl2＋Cl2­＋2H2O
2NaI＋Cl2＝2NaCl＋I2 H2S＋Br2＝2HBr＋S¯
(2) 氧化负价原子(热分解法)
2KMnO4→KMnO4＋MnO2＋O2­
2H2S＋O2(不足)→2S＋2H2O
CH4＋O2→(不足)C＋2H2O
(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→Si＋4HCl­
B2O3＋3H2→2B＋3H2O
P2O5＋C→2P＋5CO
2C＋SiO2→2CO↑＋Si
2Mg＋SiO2→2MgO＋Si
Zn＋2HCl＝ZnCl2＋H2­
其它：
NH4Cl＋NaNO2→NaCl＋2H2O＋N2­
­＋2H2O
S＋6HNO3(浓)→H2SO4＋6NO2­＋2H2O
P＋5HNO3(浓)→H3PO4＋5NO2­＋H2O
3P(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→CO2↑＋2Cu
C＋FeO→CO↑＋Fe
Si＋2FeO→SiO2＋2Fe
H2＋CuOH2→O↑＋Cu
Na2O＋O2＝Na2O2
② 与非金属氧化物反应
C＋H2O→CO＋H2
2C＋SiO2 →2CO↑＋Si
3C＋SiO2→2CO↑＋SiC
2F2＋2H2O＝4HF＋O2­
C＋CO2→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→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→2Na＋Cl2
用强氧化剂氧化
2KMnO4(浓)＋16HCl(浓) 2KCl＋2MnCl2＋Cl2­＋8H2O
4HCl(浓)＋MnO2 MnCl2＋Cl2­＋2H2O
2NaI＋Cl2＝2NaCl＋I2 H2S＋Br2＝2HBr＋S¯
(2) 氧化负价原子(热分解法)
2KMnO4→KMnO4＋MnO2＋O2­
2H2S＋O2(不足)→2S＋2H2O
CH4＋O2→(不足)C＋2H2O
(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→Si＋4HCl­
B2O3＋3H2→2B＋3H2O
P2O5＋C→2P＋5CO
2C＋SiO2→2CO↑＋Si
2Mg＋SiO2→2MgO＋Si
Zn＋2HCl＝ZnCl2＋H2­
其它：
NH4Cl＋NaNO2→NaCl＋2H2O＋N2

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