第3章 常见非金属单质及其化合物（课件）《化学基础》（航空工业出版社）

第3章 常见非金属单质 及其化合物 3.1 常见非金属单质 常见非金属化合物 3.2 常见非金属离子的检验 3.3 3.1 常见非金属单质 元素周期表中第Ⅶ A族元素有氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）和砹（At）五种元素，它们的原子最外层都有7个电子，是典型的非金属元素，都能够与典型的金属反应生成盐，因此称为卤素。卤素单质均为双原子分子，它们是由两个原子通过共用一个电子对结合形成的。 氯元素是卤素的代表元素，化学性质非常活泼，其原子最外层有7个电子，在发生化学反应时易得到一个电子，呈现－1价。自然界中的氯元素常以化合态形式存在。例如，海水中就含有大量的NaCl和KCl。 3.1.1 活泼的非金属元素——氯 1．氯气的物理性质 除溴外，非金属单质在常温下一般是气体或固体。氯气（Cl2）是由氯元素组成的非金属单质。通常情况下，Cl2是黄绿色气体，具有强烈刺激性气味，有毒，能溶于水；常压下冷却至－34.6℃会变为黄绿色油状液体，工业上称为“液氯”。 2．氯气的化学性质 （1）与金属反应 在加热条件下，Cl2能够与很多金属发生反应，生成金属氯化物。例如，钠、铁、铜等都能在Cl2中燃烧： （2）与非金属反应 点燃或强光照射Cl2与H2的混合气体，会立即发生化合甚至爆炸，生成氯化氢气体。 （3）与水反应 HClO是强氧化剂，能杀死病菌，所以常用氯气对自来水进行杀菌消毒（1 L水中约通入0.002 g Cl2）。HClO还具有漂白能力，能使某些燃料和有机色素褪色，可用作漂白剂。 （4）与碱反应 常温下，将氯气通入NaOH溶液中可以得到以次氯酸钠（NaClO）为有效成分的漂白液，其化学反应方程式如下： 与Cl2和NaOH的反应类似，将Cl2通入冷的消石灰（Ca（OH）2）中可以得到以次氯酸钙（Ca（ClO）2）为有效成分的漂白粉： N2是空气中含量最多的气体，约占空气体积的78%。通常状况下， N2是无色、无味的气体，既不可燃，也不助燃。 3.1.2 空气中含量最多的元素——氮 1．氮气的物理性质 2．氮气的化学性质 （1）与氢气的反应 这是一个可逆反应。工业上就是利用这个反应来合成氨的。 （2）与氧气的反应 （3）与金属的反应 在放电条件下，氮气可以直接和氧气发生反应，生成无色的一氧化氮（NO） 在点燃条件下，氮气能与镁发生化学反应 将空气中的氮单质转化为氮的化合物的过程，称为氮的固定，简称固氮。氮虽然是生物体必需的元素，但必须将其转化为氮的化合物，才能被生物体吸收。固氮分为高能固氮和生物固氮。 硫是一种非常重要的非金属元素，在自然界中经常以硫化物或硫酸盐的形式出现，在火山地区也存在单质硫。硫是多种氨基酸的组成成分，也是大多数蛋白质的组成成分，它主要被用在肥料中，也广泛地用于火药、润滑剂、杀虫剂和抗真菌剂中。单质硫是一种淡黄色的晶体，俗称“硫黄”，它是我国古代四大发明之一——“黑火药”的重要组成成分。 3.1.3 硫 1．硫的物理性质 2．硫的化学性质 （1）与非金属反应 （2）与金属反应 硫具有还原性，能与氧气反应生成二氧化硫 硫也具有氧化性，其蒸气能与氢气直接化合生成硫化氢气体 硫能与多种金属反应，生成金属硫化物。例如，铜丝在硫蒸气中燃烧，生成黑色Cu2S 3.2 常见非金属化合物 氨气是一种无色气体，有强烈的刺激性气味，极易溶于水。常温常压下，1体积水可溶解约700体积的氨，氨的水溶液叫做氨水。常压下将氨气冷却到－33.35℃，会凝结成无色液体，并放出大量热。液态氨汽化时要吸收大量热，所以常将其用作制冷剂。 3.2.1 非金属气态氢化物 1．氨气 （1）氨气与水反应 NH3与水结合可生成一水合氨（NH3·H2O）。一水合氨很不稳定，受热容易分解成NH3和H2O。 一水合氨具有弱碱性，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。 （2）氨与酸反应 氨具有碱性，能与酸反应。例如，取两根分别蘸有浓盐酸和浓氨水的玻璃棒，使两根玻璃棒靠近，可见有大量白烟生成，这白烟是微小的氯化铵晶体。反应式为： 氨在空气中不能燃烧，但在纯氧中能燃烧生成N2和H2O，同时发出黄色火焰。氨是一种重要的化工原料，可用于制造硝酸、铵盐和纯碱等。NH3与硝酸、硫酸等反应，也可制得相应的铵盐。 氯化氢（HCl）是无色而有刺激性气味的气体。它易溶于水，在0℃时，1体积水能溶解约50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，是化学工业中的三大强酸（硫酸、硝酸和盐酸）之一，具有酸的通性，能与金属、金属氧化物、碱和盐等发生反应。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。 2．氯化氢 盐酸是重要的化工原料，工业上常用来清除铁锈，另外，焊接用的“镪水”就是含有锌盐的浓盐酸。常见的盐酸盐有氯化钾（KCl）