2023届高考化学考前速记清单四
非金属及其化合物
碳、硅及其重要化合物
自然界中碳元素既有游离态,又有化合态,而硅元素仅有化合态,且以二氧化硅和硅酸盐形式存在
硅不能与HCl、H2SO4、HNO3反应,仅能与HF反应。化学方程式为 Si + 4HF = SiF4↑ + 2H2↑
硅是唯一能与NaOH溶液反应放出H2的非金属单质。化学方程式为: Si +2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑
工业制取粗硅的方法: SiO2 + 2C Si +2CO↑,生成的是CO,不是CO2。
工业制取纯硅的方法:SiO2 + 2C Si +2CO↑的反应原理是高温条件下,生成 物CO从体系逸出,有利于反应进行,而不是氧化还原反应,不能说明碳的还原性强于硅(事实上是硅的还原性强于碳)
酸性氧化物一般能与水反应生成酸,但二氧化硅不溶于水;酸性氧化物一般不与酸反应,但SiO2能与HF反应,方程式为 SiO3 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O(SiF4不是盐)
硅是良好的半导体材料,而SiO3不导电,是光导纤维的主要成份。
工业上制取玻璃的反应方程式是 Na2CO3 + SiO3Na2SiO3 + CO2↑ CaCO3 + SiO3 CaSiO3 + CO2↑ 其反应原理是难挥发的SiO2固体生成易挥发的CO2气体,是个熵增的反应。
盛装NaOH溶液的试剂瓶能用玻璃瓶,但不能用玻璃塞(磨口),其原因是磨口玻璃塞中的二氧化硅裸露在外,与NaOH反应生成Na2SiO3,使瓶身瓶塞黏在一起,不易打开。化学方程式为 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
Na2SiO3水溶液俗称水玻璃,是混合物。 Na2SiO3俗称泡花碱,是纯净物。
硅酸是高中阶段唯一的固体酸、沉淀酸。
二氧化碳的化学式(分子式)为CO2,表示一个分子的组成。而二氧化硅没有分子式,其化学式是SiO3。
SiO3表示每个硅原子周围4个氧原子,每个氧原子周围2个硅原子,按照硅氧原子个数为1:2形成的正四面体。
可以用HF在玻璃上雕刻花纹,且HF不能用玻璃容器盛装。
SiO3是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接用它与水反应制备H2SiO3
因H2CO3的酸性大于H2SiO3,所以在Na2SiO3溶液中通人CO2能发生下列反应:Na2SiO3+CO2+H2O= H2SiO3↓+Na2CO3,但在高温下SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑也能发生。
水泥、玻璃、陶瓷是三大传统的无机非金属材料;碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。
普通水泥的主要成分是硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)和铝酸三钙(3CaO·Al2O3),水泥具有水硬性,水泥、沙子和碎石的混合物叫混凝土。
制造陶瓷的主要原料是石灰石、石英、纯碱,,玻璃是无固定熔点的混合物。加入氧化钴后的玻璃呈蓝色,加入氧化亚铜后的玻璃呈红色,普通玻璃一般呈淡绿色,这是因为原料中混有二价铁的缘故。
制造陶瓷的主要原料是黏土,黏土的主要成分:Al2O3·2SiO2·2H2O。
卤素及其重要化合物
液氯密封保存在钢瓶中,而氯水、次氯酸应保存在棕色试剂瓶中。
液氯、氯气是单质、纯净物,而氯水是混合物,氯水的成份是“四离子,三分子”,分别是:H+、Cl-、ClO-、OH-及H2O、HClO、Cl2等。
1mol Cl2参加反应,转移的电子数可能为2NA。例 氯气与金属和非金属反应;也有可能为NA,例氯气与碱溶液反应;也有可能小于NA,例Cl2与水的反应为可逆反应。
次氯酸HClO的结构式是H-O-Cl
次氯酸HClO的化性有 ①弱酸性 ②不稳定性2HClO = 2HCl + O2↑ ③强氧化性(漂白性)
HClO和ClO-都具有强氧化性,ClO-无论是在酸性、碱性、中性都有强氧化性。
ClO-与Fe3+、Al2+、NH4+ 因双水解不能大量共存。
漂白液的主要成份是NaCl、NaClO,有效成份是NaClO。漂白粉的主要成份是CaCl2、Ca(ClO)2,有效成份是Ca(ClO)2
84消毒液(NaClO)和洁厕灵(HCl)不能混用(ClO- + ClO- + H+ = Cl2↑ + H2O)
漂白粉漂白原理:Ca(ClO)2 + H2O + CO2 = CaCO3↓ + 2HClO ,
漂白粉失效原理:Ca(ClO)2 + H2O + CO2 = CaCO3↓ + 2HClO . 2HClO=====2HCl + O2↑
向Ca(ClO)2溶液中通入CO2气体,之后沉淀生成,后沉淀消失。 Ca(ClO)2 + H2O + CO2 = CaCO3↓ + 2HClO CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2
向Ca(ClO)2溶液中通入SO2气体生成的是CaSO4,其离子方程式为:Ca2+ + 3ClO- + SO2 + H2O = CaSO4↓ + Cl- + 2HClO
Fe和Cl2反应,无论Fe过量或不足,只能生成FeCl3
实验室制Cl2,除了用MnO2和浓HCl加盐反应制备外,还可以用KMnO4、KClO3与浓HCl反应,且不需要加热
实验室可以用饱和食盐水收集Cl2,原因为 Cl2 + H2O HCl + HClO,饱和食盐水中(Cl-)大,降低了Cl2在水的溶解度,使平衡逆向进行。
向NaClO溶液中通入CO2,无论CO2是少量还是过量均发生 NaClO + H2O + CO2 = NaHCO3 + HClO
向NaClO溶液中通入SO2气体,其离子方程式是 3ClO- + SO2 + H2O = Cl- + SO42- + 2HClO (SO2少量) ClO- + SO2 + H2O = SO42- + 2H+ + 2Cl- (SO2过量)
工业上氯气的制备:在工业上用电解饱和食盐水的方法来制取氯气(氯碱工业)。
2NaCl + 2H2O =====2NaOH + Cl2↑+ H2↑
液溴需要用水封,溴蒸气呈红棕色,液溴呈红棕色,溴水呈橙色;溴的CCl4溶液呈橙红色。
碘单质易升华,且遇淀粉发蓝。
MnO2和浓盐酸在加热情况下生成Cl2,但随反应进行,浓盐酸变稀,MnO2与HCl反应停止。
硫及其化合物
硫元素在自然界中既有游离态,也有化合态,游离态主要存在于火山喷口,而化合态主要以硫化物、硫酸盐的形式存在。
硫是淡黄色固体,难溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2。
附着于试管内壁的硫,可以用热的NaOH溶液进行洗涤,也可以用CS2进行洗涤。
硫在氧气中的燃烧产物只能是SO2,不能生成SO3。
硫与变价金属反应时,只能生成低价态金属硫化物,如 Fe + S FeS,2Cu + S Cu2S
硫单质呈0价,处于硫元素的中间价态,硫有氧化性又有还原性。
二氧化硫有酸性氧化物,氧化性、还原性、漂白性四方面性质。
SO2不能漂白酸碱指示剂,只能使酸紫色石蕊溶液变红,但不能褪色。
SO2使氯水、溴水、酸性KMnO4溶液褪色,是因为发生了氧化还原反应,体现了SO2的还原性。
SO2通入H2S溶液中会生成淡黄色浑浊S,体现了SO2的氧化性。
SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,但加热后又恢复到原来的颜色。
SO2的漂白原理是SO2与有色物质生成了不稳定的无色物质,加热后又复原,其漂白具有不彻底性。
正常雨水的pH为5.6,小于5.6的雨水是酸雨。
含硫化石燃料,燃烧会产生SO2,因此燃煤必须脱硫,即“钙基固硫”。CaO+SO2=CaSO3,CaSO3+O22CaSO4
SO3是无色易挥发的固体,标准状况下也是固体。
浓硫酸的性质体现在酸性、难挥发性、吸水性、脱水性和强氧化性。
浓硫酸具有吸水性,常用作干燥剂,但不能干燥碱性气体NH3和还原性气体H2S、HBr、HI等。
浓硫酸的脱水性是将有机物中的氢、氧元素按照原子个数为2:1的比例脱去生成水。
浓硫酸是高沸点酸,具有难挥性,利用此性质可制备HCl,原理为2NaCl+H2SO4Na2 SO4+2HCl↑。
浓硫酸的稀释方法:将浓H2SO4沿器壁慢慢注入水中,并用玻璃棒搅拌。
浓硫酸能与活泼金属Fe、Al在常温下钝化。
浓硫酸能与除Au,Pt外的所有金属在加热条件下反应。
浓硫酸与Cu反应,随着反应的进行,浓硫酸会变稀,反应停止。
黑面包实验中,蔗糖被浓H2SO4脱水生成C,体现了浓H2SO4的脱水性;浓H2SO4又吸水放热,体现吸水性,然后与C反应产生的CO2和SO2,体现强氧化性。
SO42 的检验方法:待测液无现象,有白色沉淀生成。
温室效应:CO2排放量过多,造成全球气温上升。
赤潮水华:富含N、P等生活污水的大量排放,造成水体富营养化。
光化学烟雾:主要是由NOX和碳氢化合物引起。
臭氧层空洞:氟氧代烷、NOX等大量排放。
白色污染:废弃的难降解的塑料。
氮及其化合物
N2的化学性质稳定是由于其分子内的氮氮三键的键能大。
氮的固定包括人工固氮和自然固氮。
氮气能与镁反应生成氮化镁,其与水反应生成氢氧化镁和氨气,化学方程式为Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑。
氮有多种氧化物有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。
N2O俗称笑气,NO是明星分子,信使分子,N2O3是HNO2的酸酐,N2O5是HNO3的酸酐。
NO2与N2O4之间存在N2O42NO2,故无纯净的NO2或N2O4。
氨水中存在平衡:NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-,其中存在三分子(NH3、H2O、NH3·H2O)和三种离子(OH-、H+、NH4+)。
实验室制备氨气利用铵盐+碱氨气+盐+水,铵盐选择NH4Cl,碱选择Ca(OH)2。
不能选择NH4NO3和NH4HCO3代替NH4Cl,是因为NH4NO3加热会发生爆炸造成危险;NH4HCO3受热易分解成CO2,使收集的NH3不纯。
不能用NaOH代替Ca(OH)2,是因为NaOH易潮解,结块,且对玻璃有腐蚀。
一般不选择无水CaCl2干燥NH3,因为CaCl2能与NH3反应生成CaCl2· 8NH3,所以干燥NH3一般选择碱石灰。
收集时,在试管口塞一团棉花,其作用是减小NH3与空气的对流速度,使收集到的NH3更纯。
NH3的验证方法有①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝;②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有白烟产生。
铵盐的性质有①铵盐+碱氨气+盐+水;②铵盐不稳定,受热均能分解,但分解不一定产生NH3,如NH4NO3受热分解可能生成N2、HNO3和H2O。
喷泉实验的原理是烧瓶内外产生压强差(P外界> P烧瓶),产生喷泉的方法有①物理方法,②化学方法。
NO2通入水中,发生3NO2+H2O=2HNO3+NO,反应后剩余的气体为NO;
NO2+O2+H2O型,发生4NO2+O2+2H2O=4HNO3反应,①=4:1,无气体剩余;②>4:1,NO2过量,剩余NO;③<4:1,O2过量,剩余O2。
NO+O2+H2O型,发生4NO+3O2+2H2O=4HNO3反应,①=4:3,无气体剩余;②>4:3,NO过量,剩余NO;③<4:3,O2过量,剩余O2。
硝酸具有①酸的通性 ②不稳定性 ③强氧化性。
HNO3不稳定,光照或受热易分解:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。
HNO3略呈黄色的原因是部分HNO3分解生成NO2溶解在HNO3所致。
常温下,浓HNO3能使Fe、Al发生钝化;加热时可与除Au、Pt外所有金属反应。
稀、浓HNO3都具有强氧化性;浓度越大,氧化性越强,浓HNO3的还原产物一般是NO2,稀HNO3的还原产物一般是NO。
浓HNO3和浓盐酸按照体积比为1:3混合;称为“王水”,可溶解金、铂等金属。
铜与浓HNO3反应系数是1:4,铜与稀HNO3反应系数是3:8。
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
铁与稀HNO3反应,铁少量系数为1:4,铁过量系数为3:8。
Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
光照
电解