常见非金属单质与化合物讲稿课件.ppt
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1、常见非金属单质与化合物课件二常见非金属常见非金属单质的物理单质的物理性质和化学性质和化学性质性质一非金属元素非金属元素的原子结构的原子结构特征特征 除氢之外,非金属元素原子的最外层电子数通除氢之外,非金属元素原子的最外层电子数通常大于或等于常大于或等于4。在反应中都易于获得电子而显负价。在反应中都易于获得电子而显负价,呈氧化性,但在一定条件下也可发生电子的偏移,呈氧化性,但在一定条件下也可发生电子的偏移而显正价,呈还原性。非金属元素多变价,其最高而显正价,呈还原性。非金属元素多变价,其最高价与该元素所在的族序数一致。价与该元素所在的族序数一致。非金属单质分子大多数是由双原子或两个以上非金属单质
2、分子大多数是由双原子或两个以上的原子以共价键结合而成,一般属于原子晶体或分的原子以共价键结合而成,一般属于原子晶体或分子晶体。子晶体。根据非金属单质的结构和性质,可将它们分为根据非金属单质的结构和性质,可将它们分为3类:类:(1)双原子分子。如双原子分子。如H2,O2,N2,X2(卤素单质卤素单质),固,固态时属分子晶体,其熔点、沸点都很低,通常情况态时属分子晶体,其熔点、沸点都很低,通常情况下呈气态。下呈气态。(2)多原子分子。如多原子分子。如P4,As4,S8,属分子晶体,通常,属分子晶体,通常为固态,熔、沸点也较低,较易挥发。为固态,熔、沸点也较低,较易挥发。(3)巨分子。如金刚石、晶体
3、硅和硼,属原子晶体,巨分子。如金刚石、晶体硅和硼,属原子晶体,硬度大,熔、沸点都很高,难汽化。硬度大,熔、沸点都很高,难汽化。1.氯氯 (1)物理性质。常温时,氯气是黄绿色气体,有物理性质。常温时,氯气是黄绿色气体,有刺鼻臭味,密度是空气的刺鼻臭味,密度是空气的2.5倍,易液化,能溶于水倍,易液化,能溶于水,有毒。,有毒。吸入少量氯气,就会使呼吸道黏膜受到刺激,吸入少量氯气,就会使呼吸道黏膜受到刺激,引起胸部疼痛;吸入大量,会中毒致死。我国规定引起胸部疼痛;吸入大量,会中毒致死。我国规定,居住区空气中氯气最高浓度日平均不超过,居住区空气中氯气最高浓度日平均不超过0.03 mgm-3。(2)化学
4、性质。氯气很活泼,几乎能与所有的化学性质。氯气很活泼,几乎能与所有的金属和非金属化合。金属和非金属化合。1)与金属反应。氯气不仅能与活泼金属(如钠)直与金属反应。氯气不仅能与活泼金属(如钠)直接化合,还能与一些不活泼金属(如铜)在加热条接化合,还能与一些不活泼金属(如铜)在加热条件下反应。例如,件下反应。例如,现象:现象:棕色的烟气棕色的烟气 CuCl2 溶于水,得到绿色的溶于水,得到绿色的CuCl2 溶液。溶液。2)与非金属反应。氯气能与许多非金属反应,与非金属反应。氯气能与许多非金属反应,例如,例如,现象:现象:迅速化合,生成氯化氢气体。迅速化合,生成氯化氢气体。氯化氢是无色而有刺激性气味
5、的气体,易溶于水氯化氢是无色而有刺激性气味的气体,易溶于水,在常温常压下,在常温常压下,1体积水大约能溶解体积水大约能溶解500体积的氯体积的氯化氢。常温下,干燥的氯化氢不导电,化学性质不化氢。常温下,干燥的氯化氢不导电,化学性质不活泼,不与大多数金属和金属氧化物反应。活泼,不与大多数金属和金属氧化物反应。3)与水反应。常温常压下,与水反应。常温常压下,1体积的水能溶解体积的水能溶解2.5体积的氯气,其水溶液叫做氯水。溶液中的少量氯体积的氯气,其水溶液叫做氯水。溶液中的少量氯能与水反应,生成盐酸和次氯酸。能与水反应,生成盐酸和次氯酸。次氯酸具有较强的氧化性,能杀死水中次氯酸具有较强的氧化性,能
6、杀死水中的细菌,所以自来水可用氯气来杀菌消毒的细菌,所以自来水可用氯气来杀菌消毒(1L水中约通入水中约通入0.002g氯气氯气)。次氯酸还能使染料和有机色素褪色,常次氯酸还能使染料和有机色素褪色,常用做漂白剂。用做漂白剂。4)与碱反应。把氯气通入冷的稀碱溶液,与碱反应。把氯气通入冷的稀碱溶液,就可生成次氯酸盐和金属氯化物。就可生成次氯酸盐和金属氯化物。工业上利用氯气与消石灰反应来制取漂工业上利用氯气与消石灰反应来制取漂白粉:白粉:漂白粉是次氯酸钙与氯化钙的混合物,漂白粉是次氯酸钙与氯化钙的混合物,它的有效成分是次氯酸钙。用于漂白时,使它的有效成分是次氯酸钙。用于漂白时,使次氯酸钙与稀酸或空气里
7、的二氧化碳和水蒸次氯酸钙与稀酸或空气里的二氧化碳和水蒸气反应,生成次氯酸。气反应,生成次氯酸。2.硫硫 (1)物理性质。硫通常是一种淡黄色晶体,俗称硫物理性质。硫通常是一种淡黄色晶体,俗称硫磺。质脆,不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化磺。质脆,不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳。碳。在自然界中,硫以游离态和化合态存在,在自然界中,硫以游离态和化合态存在,游离态游离态硫硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层中。存在于火山喷口附近或地壳的岩层中。化合态硫化合态硫主要存在于金属硫化物矿和硫酸盐中,如黄铁矿主要存在于金属硫化物矿和硫酸盐中,如黄铁矿(FeS2)、石膏、石膏(CaSO42H2O)等。等。(2
8、)化学性质。硫的化学性质比较活泼,与氧相化学性质。硫的化学性质比较活泼,与氧相似,易与金属、氢气和其他非金属反应,但不如氧似,易与金属、氢气和其他非金属反应,但不如氧剧烈。剧烈。1)与金属反应。硫能与许多金属与金属反应。硫能与许多金属(金、铂等除外金、铂等除外)化合,生成硫化物。化合,生成硫化物。现象:现象:发出红光,生成黑色的硫化亚铜。发出红光,生成黑色的硫化亚铜。2)与非金属反应。硫在空气中燃烧,发出淡蓝色与非金属反应。硫在空气中燃烧,发出淡蓝色火焰,并放出大量的热。火焰,并放出大量的热。二氧化硫是无色有毒的气体,具有窒息性臭味,二氧化硫是无色有毒的气体,具有窒息性臭味,是大气污染物。工业
9、上规定空气中二氧化硫的含量是大气污染物。工业上规定空气中二氧化硫的含量不得超过不得超过0.02 gm-3。二氧化硫具有漂白作用,因为二氧化硫二氧化硫具有漂白作用,因为二氧化硫的水溶液与某些有机色素反应生成无色物质的水溶液与某些有机色素反应生成无色物质。这种化合物不稳定,容易分解而使色素恢。这种化合物不稳定,容易分解而使色素恢复原来的颜色。复原来的颜色。必须注意,因为氯气和二氧化硫都是有必须注意,因为氯气和二氧化硫都是有毒气体,所以应严禁用来漂白食物。毒气体,所以应严禁用来漂白食物。硫还能与其他非金属反应。例如,硫的蒸气与硫还能与其他非金属反应。例如,硫的蒸气与氢气直接化合,生成硫化氢气体。氢气
10、直接化合,生成硫化氢气体。硫化氢也是一种有毒气体,无色,比空气稍重,硫化氢也是一种有毒气体,无色,比空气稍重,有蛋类腐烂的恶臭味。空气中有有蛋类腐烂的恶臭味。空气中有0.1(体积分数体积分数)的硫化氢就会使人感到头痛、恶心,吸入较多会使的硫化氢就会使人感到头痛、恶心,吸入较多会使人昏迷甚至死亡。工业生产中规定,空气中硫化氢人昏迷甚至死亡。工业生产中规定,空气中硫化氢的含量不得超过的含量不得超过0.01 gm-3。硫化氢具有较强的还原性,能与硫化氢具有较强的还原性,能与O2,SO2反应。可从含有少量硫化氢的废气中回收硫反应。可从含有少量硫化氢的废气中回收硫,减少大气污染。,减少大气污染。(3)硫
11、的用途。硫的用途。硫的用途很广,工业上用来制造硫酸、硫硫的用途很广,工业上用来制造硫酸、硫化橡胶、黑火药、火柴等。农业上用来制杀化橡胶、黑火药、火柴等。农业上用来制杀菌剂。医药上用硫磺软膏治疗皮肤病。菌剂。医药上用硫磺软膏治疗皮肤病。3.氮氮 (1)物理性质。纯净的氮气无色、无味、微物理性质。纯净的氮气无色、无味、微溶于水。溶于水。氮在自然界中主要以单质存在于空气中,氮在自然界中主要以单质存在于空气中,约占空气的约占空气的78(体积分数体积分数)。化合态的氮主要。化合态的氮主要以硝酸盐存在,动植物体内的蛋白质里也含以硝酸盐存在,动植物体内的蛋白质里也含有氮。有氮。(2)化学性质。氮是活泼的非金
12、属元素,化学性质。氮是活泼的非金属元素,其非金属性质与氧相似。但由于其非金属性质与氧相似。但由于N2分子中有分子中有3个共价键,键能高达个共价键,键能高达946 kJmol-1。因此,。因此,氮气不活泼,一般情况下很难与其他物质发氮气不活泼,一般情况下很难与其他物质发生化学反应。在特定条件下,氮气也能与氢生化学反应。在特定条件下,氮气也能与氢气、氧气以及一些活泼金属反应。气、氧气以及一些活泼金属反应。1)与氢气反应。在高温、高压有催化剂的条件下与氢气反应。在高温、高压有催化剂的条件下,氮气与氢气直接化合生成氨。,氮气与氢气直接化合生成氨。工业上就是利用这个反应原理生产氨气。氨气是工业上就是利用
13、这个反应原理生产氨气。氨气是无色而有强烈的刺激性气味的气体,易溶于水,常无色而有强烈的刺激性气味的气体,易溶于水,常温下温下1体积水能溶解体积水能溶解700体积的氨气,氨的水溶液显体积的氨气,氨的水溶液显碱性。碱性。2)与氧气反应。在放电条件下,氮气和氧气直与氧气反应。在放电条件下,氮气和氧气直接化合,生成无色的一氧化氮。接化合,生成无色的一氧化氮。在雷雨时,天空中可有少量的在雷雨时,天空中可有少量的NO生成。生成。NO不不稳定,易被氧化成二氧化氮,一氧化氮和二氧化氮稳定,易被氧化成二氧化氮,一氧化氮和二氧化氮都是大气污染物。在城市中,它们主要来源于汽车都是大气污染物。在城市中,它们主要来源于
14、汽车尾气。尾气。3)与金属反应。高温时,氮气能和镁、钙、锶与金属反应。高温时,氮气能和镁、钙、锶、钡等金属化合生成金属氮化物。例如,镁在空气、钡等金属化合生成金属氮化物。例如,镁在空气中燃烧除生成氧化镁外,还有微量的氮化镁生成。中燃烧除生成氧化镁外,还有微量的氮化镁生成。(3)氮气的用途。氮气主要用于合成氨,由氮气的用途。氮气主要用于合成氨,由此制造化肥、硝酸和炸药。由于氮气的化学此制造化肥、硝酸和炸药。由于氮气的化学性质特别稳定,常用做填充灯泡和金属热加性质特别稳定,常用做填充灯泡和金属热加工的保护气以及粮食、水果的保鲜剂。液氮工的保护气以及粮食、水果的保鲜剂。液氮用于仪器或机件深度冷冻处理
15、以及现代超导用于仪器或机件深度冷冻处理以及现代超导技术。技术。4.碳碳 碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳,碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳,如金刚石、石墨;有无定形碳,如煤;有复杂的有如金刚石、石墨;有无定形碳,如煤;有复杂的有机化合物,如动植物等;碳酸盐,如大理石等。机化合物,如动植物等;碳酸盐,如大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。最常见的两种单质是高硬度的金刚石和柔软滑腻的最常见的两种单质是高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨,如图石墨,如图6-2所示。所示。常温下单质碳的化学性质不活泼,不溶于水、常温下单质碳的化学性质不活
16、泼,不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂;稀酸、稀碱和有机溶剂;高温下与氧反应,生成二氧化碳或一氧化碳;高温下与氧反应,生成二氧化碳或一氧化碳;在卤素中只有氟能与单质碳直接反应;在卤素中只有氟能与单质碳直接反应;在加热下,单质碳较易被酸氧化;在加热下,单质碳较易被酸氧化;在高温下,碳还能与许多金属反应,生成金属在高温下,碳还能与许多金属反应,生成金属碳化物。碳具有还原性,在高温下可以冶炼金属。碳化物。碳具有还原性,在高温下可以冶炼金属。5.硅硅 硅有无定形硅和晶体硅两种同素异形体硅有无定形硅和晶体硅两种同素异形体。晶体硅为灰黑色,无定形硅为黑色,密度。晶体硅为灰黑色,无定形硅为黑色,密度为为2.32
17、2.34gcm3,熔点为,熔点为1 410,沸点,沸点为为2 355,晶体硅属于原子晶体,硬而有金,晶体硅属于原子晶体,硬而有金属光泽,有半导体性质。属光泽,有半导体性质。硅的化学性质比较活泼,在高温下能与氧气等硅的化学性质比较活泼,在高温下能与氧气等多种元素化合,不溶于水、硝酸和盐酸,溶于氢氟多种元素化合,不溶于水、硝酸和盐酸,溶于氢氟酸和碱液,用于制造合金如硅铁、硅钢等,如图酸和碱液,用于制造合金如硅铁、硅钢等,如图6-3所示。所示。单晶硅是一种重要的半导体材料,用于制造大功单晶硅是一种重要的半导体材料,用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。率晶体管、整流器、太阳能电池等。硅在自然界
18、分布极广,地壳中约含硅在自然界分布极广,地壳中约含27.6,含量,含量仅次于氧,居第二位。仅次于氧,居第二位。结晶型的硅是暗黑蓝色的,很脆,是典型的半结晶型的硅是暗黑蓝色的,很脆,是典型的半导体。化学性质非常稳定。在常温下,除氟化氢以导体。化学性质非常稳定。在常温下,除氟化氢以外,很难与其他物质发生反应。外,很难与其他物质发生反应。三硫化氢硫化氢一一氯化氢氯化氢二氨气氨气 氯化氢是无色而有刺激性气味的气体。氯化氢氯化氢是无色而有刺激性气味的气体。氯化氢气体对呼吸系统有刺激作用,并能使牙齿患病。氯气体对呼吸系统有刺激作用,并能使牙齿患病。氯化氢易溶于水,在化氢易溶于水,在0时,时,1体积的水大约
19、能溶解体积的水大约能溶解500体积的氯化氢。体积的氯化氢。氯化氢的水溶液呈酸性,叫做氯化酸,俗称盐氯化氢的水溶液呈酸性,叫做氯化酸,俗称盐酸。盐酸是一种强酸,浓盐酸具有极强的挥发性,酸。盐酸是一种强酸,浓盐酸具有极强的挥发性,因此盛有浓盐酸的容器打开后能在上方看见酸雾,因此盛有浓盐酸的容器打开后能在上方看见酸雾,那是氯化氢挥发后与空气中的水蒸气结合产生的盐那是氯化氢挥发后与空气中的水蒸气结合产生的盐酸小液滴。酸小液滴。盐酸具有酸的通性,还具有还原性。盐酸具有酸的通性,还具有还原性。(1)盐酸和碱反应生成氯化物和水。盐酸和碱反应生成氯化物和水。(2)盐酸与大部分碳酸盐反应,生成二氧化碳盐酸与大部
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