資源簡介

（4）非金屬及其化合物—高考化學一輪復習大單元知識清單
一、碳及其重要化合物
1. 碳單質
種類 主要有金剛石、石墨、C60、富勒烯等
結構 金剛石：正四面體空間網狀結構；石墨：平面正六邊層狀結構
物理性質 金剛石：熔點高，硬度大、不導電；石墨：熔點高，質軟、有滑膩感，能導電
化學性質 與O2反應 O2充足時： O2不足時：
與氧化物反應 CuO： SiO2： H2O：
與強氧化性酸反應 濃硫酸：
用途 金剛石：用作切削刀具、裝飾品等；作電極、高溫潤滑劑、鉛筆芯等
一氧化碳和二氧化碳
物質 CO CO2
物理性質 無色氣體、有毒、難溶于水 無色無味的氣體，能溶于水，固態CO2俗稱干冰
化學性質 還原性： 酸性氧化物的通性：CO2+H2OH2CO3； CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 氧化性：；
二、硅及其重要化合物
1.硅
(1)物理性質：晶體硅呈灰黑色、有金屬光澤，導電性介于導體與絕緣體之間，熔、沸點高。
(2)化學性質：
與氫氟酸反應：。
與NaOH溶液反應：Si＋2NaOH＋H2O===。
與O2反應：。
(3)硅的制備
石英砂粗硅SiCl4高純硅
反應①：。
反應②：。
反應③：。
(4)硅的用途：半導體材料，太陽能電池、計算機芯片等。
2.二氧化硅
二氧化硅
存在 二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、瑪瑙中
晶體類型 原子晶體
結構 空間立體網狀結構，不存在單個分子
物理性質 硬度大，熔、沸點高，常溫下為固體，不溶于水
化學性質 ①與水反應　 不反應
②與酸反應　 只與氫氟酸反應：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
③與堿反應 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞)
④與鹽反應 如與Na2CO3反應：
⑤與堿性氧化物反應 如與CaO反應：
用途 光導纖維、光學儀器、電子部件
3.硅酸及硅酸鹽
(1)硅酸的性質與用途
(2)硅酸鹽
①定義：由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱，是構成地殼巖石的主要成分。
②表示方法：硅酸鹽礦物的成分復雜，常用氧化物的形式表示它們的組成，如硅酸鈉(Na2SiO3)寫成Na2O·SiO2，鉀云母(KH2Al3Si3O12)寫成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。
③硅酸鈉(Na2SiO3)
白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃，有黏性，水溶液顯堿性。
與較強的酸反應，如與鹽酸反應的化學方程式為Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓；與 CO2 水溶液反應的化學方程式為Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。
用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。
4.無機非金屬材料
(1)傳統無機非金屬材料
①三種硅酸鹽工業生產的比較
水泥 玻璃 陶瓷
生產原料 石灰石、黏土 純堿、石灰石和石英 黏土
主要成分 3CaO·SiO2，2CaO·SiO2， 3CaO·Al2O3 Na2SiO3，CaSiO3，SiO2 硅酸鹽
生產條件 高溫
②主要用途：陶瓷、玻璃、水泥是重要建筑材料，也廣泛應用于生活中。
(2)新型無機非金屬材料
①高溫結構陶瓷：如氮化硅陶瓷具有較高的硬度和耐磨性、較強的抗化
學侵蝕性和電絕緣性等。
②生物陶瓷：對機體無排異反應，不會引起代謝作用異常。
③壓電陶瓷：具有壓電效應。
三、氯及其化合物
1. 氯的存在：氯是一種重要的“成鹽元素”，自然界中除了以NaCl、MgCl2、CaCl2等形式大量存在于海水中，還存在于陸地的鹽湖和鹽礦中。
2．氯氣的主要用途：主要的化工原料，制造鹽酸，有機溶劑、農藥、染料和藥品等，也可生產漂白液和漂白粉等。
3. 氯氣的物理性質：Cl2是黃綠色、有刺激性氣味的氣體，有毒，熔點為－101℃，沸點為－34.6 ℃，密度為3.214 g·L－1，比空氣的密度大。25 ℃時，1體積水可溶解2體積Cl2，其水溶液稱為氯水。
4. 氯氣的化學性質
（1）與金屬單質的反應
化學方程式 反應現象
與鈉反應 2Na+Cl22NaCl 產生大量白煙
與鐵反應 2Fe+3Cl22FeCl3 產生大量棕褐色煙
與銅反應 Cu+Cl2CuCl2 產生大量棕黃色煙
（2）氯氣與非金屬單質的反應
在空氣中點燃氫氣，然后把導管伸入盛有氯氣的集氣瓶中。
現象：氫氣在氯氣中安靜地燃燒，發出蒼白色火焰，集氣瓶口上方出現白霧。
化學方程式：H2＋Cl22HCl。
（3）氯氣與水的反應
溶于水的氯氣部分與水發生反應，化學方程式為Cl2+H2O═HCl+HClO。次氯酸具有強氧化性，能殺死水中的病菌，起到消毒的作用。
（4）氯氣與堿的反應
與氫氧化鈉溶液反應——制取漂白液
①制取反應的化學方程式：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。
②漂白液的有效成分是次氯酸鈉。
與石灰乳反應——制取漂白粉
①制取反應的化學方程式：2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
②漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2。
漂白液中的NaClO在空氣中會與空氣中的CO2作用生成HClO。HClO見光易分解為HCl和O2，因此漂白液最終會變成含有NaCl、HCl的溶液。漂白粉則會變成含有CaCl2和CaCO3的混合物。保存時應注意密封、避光。
新制氯水、久置氯水、液氯的比較
新制氯水 久置氯水 液氯
成分 (1)三種分子：Cl2、HClO、H2O (2)四種離子：H＋、Cl－、ClO－、OH－ H＋、OH－、Cl－、H2O Cl2
顏色 淺黃綠色 無色 黃綠色
性質 酸性、氧化性、漂白性 酸性 Cl2的性質
保存 棕色瓶盛裝，置于陰暗處 — 低溫密封
氯氣的實驗室制法
（1）反應原理：MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
（2）由于氯氣的密度大于空氣的密度，所以可采用向上排空氣法收集氯氣。
（3）由于氯氣有毒，所以應用NaOH溶液吸收尾氣，發生的反應為Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。
【實驗拓展】
常見的氣體發生裝置
常見的除雜裝置——用于除去氣體中的雜質氣體
常見的氣體收集裝置
尾氣處理裝置
①點燃法：如CO、H2、CH4等易燃性氣體，可用此法。
②吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用堿液吸收。
③轉化法：采用一定的方法，使有毒氣體轉化為無毒氣體后再排放，如NO、NO2若能轉化為N2，即可排放。
檢驗氯離子方法：取少量待測液加入試管中，先加入足量的稀硝酸酸化，再滴加硝酸 銀溶液，有白色沉淀產生。
鹵素單質及其化合物的特殊性
氟 ①無正價，氧化性最強，F－的還原性最弱 ②2F2＋2H2O===4HF＋O2，與H2反應在暗處即爆炸 ③HF是弱酸，能腐蝕玻璃，故應保存在鉛制器皿或塑料瓶中；有毒；在HX中沸點最高(由于分子間存在氫鍵)
溴 ①Br2是深紅棕色液體，易揮發 ②Br2易溶于有機溶劑 ③盛溴的試劑瓶中加水，進行水封，保存液溴時不能用橡膠塞
碘 ①I2遇淀粉變藍色　②I2加熱時易升華 ③I2易溶于有機溶劑 ④食用鹽中加入KIO3可防治甲狀腺腫大 ⑤I2易與Na2S2O3溶液反應：I2＋2S2O===2I－＋S4O，可通過滴定(以淀粉為指示劑)來定量測定碘的含量
鹵素離子的檢驗
(1)AgNO3 溶液和稀硝酸——沉淀法
(2)置換——萃取法
(3)氧化——淀粉法
四、硫及其化合物
1. 硫在元素周期表中的位置：第三周期 第Ⅵ A族
2. 硫的物理性質
顏色 狀態 密度 熔點 沸點 溶解度
黃色 固體，質脆 2.06 g·cm-3 113 ℃ 445 ℃ 難溶于水 微溶于酒精 易溶于CS2
【應用】因為硫易溶于CS2，常用CS2清洗試管內壁上附著的硫單質。
硫的化學性質
二氧化硫的物理性質
狀態 顏色 氣味 沸點 毒性 密度 溶解度
氣體 無色 有刺激性 -10℃ 有毒 比空氣大 易溶于水，在常溫、常壓下，1體積水大約能溶解40體積的SO2
二氧化硫的化學性質
（1）與水反應：SO2＋H2O H2SO3
（2）與氧化物反應：SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O；CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2
（3）與NaOH反應：SO2＋2NaOH=Na2SO3+H2O；SO2＋NaOH=NaHSO3
（4）還原性：
5SO2＋2KMnO4＋2H2O=K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4
SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr
（5）氧化性： SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O
6. 二氧化硫的特性——漂白性
向品紅溶液中通入SO2氣體，品紅溶液褪色，加熱后恢復原色。
【拓展】常見漂白劑的漂白原理比較
類型 漂白原理 漂白特點 變化類型 舉例
氧化型 漂白劑具有強氧化性，因與有色物質發生氧化還原反應而使其褪色 褪色后不會恢復原色 化學變化 HClO、Na2O2、O3、H2O2等
化合型 漂白劑與某些有色物質發生化合反應而使其褪色 一定條件下發生分解，又恢復原色 化學變化 SO2
吸附型 某些固體物質具有疏松多孔的結構，能吸附有色物質 —— 物理變化 活性炭等
7. SO2與CO2的性質比較
SO2 CO2
相同點 常溫下都是氣體
密度均大于空氣
溶于水后的溶液均可導電
酸性氧化物，都能使澄清石灰水變渾濁，氣體過量時又變澄清
Ca(OH)2＋SO2=CaSO3↓＋H2O CaSO3＋SO2＋H2O=Ca(HSO3)2 Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O CaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2
不同點 有刺激性氣味，有毒 無味，無毒
易溶于水 可溶于水
具有還原性，能被O2、Cl2、Br2、I2、酸性KMnO4溶液等氧化 無還原性
具有漂白性，能使品紅溶液褪色 沒有漂白性
酸性：H2SO3>H2CO3
常見的CO2、SO2的鑒別方法
試劑 現象及結論
品紅溶液 使品紅溶液退色的是SO2；不能使品紅溶液退色的是CO2
氫硫酸 出現渾濁的是SO2，無明顯現象的是CO2
高錳酸鉀溶液 使紫色退去的是SO2，無明顯現象的是CO2
溴水 使橙色退去的是SO2，無明顯現象的是CO2
碘水（含淀粉） 使藍色退去的是SO2，無明顯現象的是CO2
稀硫酸具有酸的通性，溶于水完全電離： H2SO4=2H＋＋SO42－。
濃硫酸的物理性質：無色、黏稠的液體，易溶于水且溶于水時放出大量的熱。
【應用】稀釋濃硫酸時應將濃硫酸沿器壁慢慢注入水中，并不斷攪拌。
濃硫酸的特性
（1）吸水性：濃硫酸能吸收存在于周圍環境中的水分，故常用作干燥劑。
（2）脫水性：濃硫酸能將蔗糖、紙張、棉布和木材等有機物中的氫元素和氧元素按水的組成比脫去。
【深化辨析】濃硫酸吸水性、脫水性的區別
→
→
由此看出：二者的根本區別在于物質本身是否存在水分子。
強氧化性：能氧化大多數金屬單質和部分非金屬單質。
①常溫下與活潑金屬反應(鐵、鋁除外)表現強氧化性和酸性，生成硫酸鹽和SO2，硫酸濃度變小后，生成的氣體為H2。
②與較不活潑金屬反應：金屬＋濃硫酸高價態硫酸鹽＋SO2↑＋H2O
a．反應需要加熱(否則不反應)；
b．濃硫酸的還原產物是SO2。
③與非金屬反應：非金屬單質＋濃硫酸高價態氧化物＋SO2↑＋H2O
④與還原性物質反應：濃硫酸具有強氧化性，能將還原性物質(如H2S、HI、HBr)氧化。
【應用】濃硫酸不能干燥堿性氣體(如NH3等)和強還原性的氣體(如H2S等)。但CO、H2等還原性氣體不與濃硫酸反應，可以用濃硫酸干燥。
【拓展】濃、稀硫酸的鑒別方法
現象
濃H2SO4 稀H2SO4
物理性質 加入水中 放出大量熱 無明顯現象
觀察狀態 黏稠狀液體 黏稠度較小的液體
密度 濃H2SO4密度較大，相同體積時，濃H2SO4質量大
化學性質 鐵片 因鐵被鈍化而無明顯現象 產生大量氣泡
銅片(加熱) 有氣泡產生，溶液變藍 無明顯現象
白紙 立即變黑 無明顯現象
膽礬 藍色變為白色 無顏色變化
硫酸根離子的檢驗：先將溶液用鹽酸酸化，然后加入BaCl2溶液，若產生白色沉淀，則存在硫酸根離子。
自然界中不同價態硫元素間的轉化
硫的化合價與性質的關系
當硫元素的化合價升高或降低時，一般升高或降低到其相鄰的價態，即臺階式升降。
五、氮及其化合物
1.氮元素的存在與氮的固定
2.氮氣結構、性質及用途
N2的電子式為，結構式N≡N。
①N2+3MgMg3N2，N2表現氧化性。
②N2+3H22NH3，N2表現氧化性。
③N2+O22NO，N2表現還原性。
氮氣的用途：合成氨；制硝酸；用作保護氣；保存農副產品；液氮可作冷凍劑。
3.NO與NO2
（1）物理性質
物質 顏色、狀態 氣味 毒性 水溶性
NO 無色氣體 無味 有毒 不溶于水
NO2 紅棕色氣體 有刺激性氣味 有毒 易溶于水
（2）化學性質
①NO在空氣中易轉化為紅棕色的NO2，反應方程式為2NO＋O2==2NO2。
②NO2與H2O反應生成HNO3和NO，反應方程式為3NO2＋H2O==2HNO3＋NO。
【拓展】氮的氧化物溶于水的計算方法
（1）NO2和O2的混合氣體溶于水時涉及反應：4NO2+O2+2H2O==4HNO3，計算如下表：
（2）NO和O2的混合氣體溶于水時涉及反應：4NO+3O2+2H2O==4HNO3，計算如下表：
4.氨的結構和物理性質
電子式 密度 氣味 水溶性
比空氣小 強烈刺激性氣味 極易溶于水(1∶700)
5.氨的化學性質：
（1）與水反應：NH3+H2ONH3·H2O+OH-。
①氨水：氨氣溶于水得氨水。
②氨水中含有的微粒有：NH3·H2O、NH3、H2O、、OH-、H+。
③NH3·H2O為可溶性一元弱堿，能使紅色石蕊試紙變藍。
④氨水不穩定，易分解，化學方程式為NH3·H2ONH3↑+H2O
（2）與酸反應：
①濃氨水揮發出的NH3與濃鹽酸揮發出的HCl相遇形成白煙，即NH4Cl晶體小顆粒，其反應的方程式為NH3＋HCl==NH4Cl。
②氨通入稀硫酸中反應的離子方程式為NH3＋H＋===NH。
（3）與鹽溶液反應
鹽溶液 現象 離子方程式
FeCl3溶液 生成紅褐色沉淀 Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3
AlCl3溶液 生成白色沉淀 Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2
（4）氨的催化氧化
氨催化氧化制HNO3的系列反應方程式依次為4NH3＋5O24NO＋6H2O，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
6.實驗室制氨氣
【注意】氨氣實驗室制法的注意事項
（1）實驗室用固體銨鹽與堿共熱制NH3時 ， 不能使用NH4HCO3、NH4NO3 及NaOH固體，因為NH4HCO3受熱分解產生CO2，使制得的NH3不純；NH4NO3受熱時易發生爆炸；NaOH容易吸水結塊，不利于NH3的產生和逸出，且加熱條件下NaOH容易腐蝕玻璃。
（2）干燥氨氣時不能選用酸性干燥劑，如濃硫酸、P2O5 等，也不能選用無水CaCl2，因為它們均能與NH3發生反應，通常選用堿石灰。
（3）吸收氨氣(或 HCl)時要注意防止倒吸。可用于吸收氨氣(或 HCl)并能防倒吸的常用裝置為：
【拓展】實驗室制取氨氣的其他方法
7.銨鹽
（1）銨鹽的物理性質：銨鹽都是易溶于水的白色晶體。
（2）銨鹽的化學性質：
（3）檢驗NH：待測液中加NaOH溶液并加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙放置于試管口，若試紙變藍，說明溶液中含NH。
8.硝酸
（1）物理性質：硝酸是無色揮發的液體，有刺激性氣味。
（2）化學性質
①不穩定性反應：4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑。
②強氧化性：硝酸有強氧化性，而且濃度越大，氧化性越強。
a.與金屬反應
稀硝酸與銅反應：；
濃硝酸與銅反應：。
b.與非金屬反應
濃硝酸與C的反應：。
c.與還原性物質反應：
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等還原性物質。稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式：。
（3）與有機物反應
①硝化反應(與反應)：。
②顏色反應：含有苯基的蛋白質遇到濃硝酸時變黃色。

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