第十章  非金属元素（一）氢
   稀有气体 卤素

第一节  氢

第二节  稀有气体

第三节  卤族元素

第四节  拟卤素

第一节   氢

.氢在自然界中的分布

    三种同位素：₁¹H；₁²H； ₁³H

 

.氢的成键特征

    1.离子键；2.共价键；3.独特的键形

 

1-1 氢的性质

    物理性质：H₂是无色、无臭的气体，易燃，难液化。

 

化学性质：

(1)与卤素或氧的反应

    2H₂  +  O₂  → 2H₂O

 

(2)与金属氧化物或金属卤化物的反应

    WO₃  +  3H₂ → W  + 3H₂O

(3)与CO的反应

    CO  +  2H₂  → CH₃OH

 

1-2 氢的制备

1. 实验室制备   Zn + H₂SO₄ →ZnSO₄ + H₂↑

2. 电解法

   阴极  2H₂O  +2e^-  →  H₂ ↑ +  2OH^-

   阳极  4OH^-  →  O₂ ↑ +  2H₂O  +4e^-

3. 工业生产

   C(赤热) +  H₂O（g） → H₂(g) +   CO(g)

4. 石油化学工业  C₂H₆(g)→ CH₂=CH₂(g) +  H₂(g)

 

第二节   稀有气体

.稀有气体:     He    Ne    Ar    Kr    Xe    Rn

.价电子构型：ns²np⁶

.稀有气体的物理性质

He   Ne   Ar   Kr   Xe   Rn

 

 第一电离能      大                                小

 

 mp. bp.               小大                              

 

水中溶解度         小大                                               

 

气体密度             小    大                                                   

第三节   卤族元素

卤素(VIIA)   F                Cl                     Br                     I

 

价电子构型: 2s²2p⁵          3s²3p⁵                4s²4p⁵                5s²5p⁵

 

共价半径/pm  58             99                     114                    133

 

电负性:      4.00           3.00                     2.80                   2.50

 

第一电离能:  1681          1251                     1440                  1008

 

3-1 卤素单质

 

1. 物理性质:

                         F₂                  Cl₂              Br₂             I₂

 

室温聚集态                g                   g                l                s

 

                                                                                                         

分子间力            小                                                   大                                              

 

b.p./℃                  -188                 -34.5              59            183  

 

m.p/℃                 -220                  -101              -7.3           113

 

颜色                    浅黄                 黄绿              红棕           紫

 

2. 化学性质

 

卤素单质性质变化:

            

           F₂                    Cl₂                  Br₂                     I₂

 

2.87                   1.36                 1.065                0.535   

 

单质氧化性:    大                                                    小

 

X^-还原性:小                                        大

结论: 1).体现非金属性

     2).单质呈双原子分子

（1）       一金属、非金属作用

F₂能与所有的金属、以及除O₂和N₂以外的非金属直接化合，它与H₂在低温暗处也能发生爆炸。

    Cl₂能与多数金属和非金属直接化合，但有些反应需要加热

    Br₂和I₂要在较高温度下才能与某些金属或非金属化合

(2)与水、碱的反应    卤素与水可发生两类反应：

 

F₂与水反应主要按①式进行，能激烈放出O₂。Cl₂与水主要按②式发生歧化反应，生成盐酸和次氯酸，后者在日光照射下可以分解出O₂。Br₂和I₂与纯水的反应极不明显，只是在碱性溶液中才能显著发生类似②的歧化反应。

   Br₂ + 2KOH    →    KBr + KBrO + H₂O

I₂ + 6NaOH     →   5NaI + NaIO₃ + H₂O

注：氯水、 溴水、碘水的主要成分是单质。

(3) 卤素间的置换反应

    卤素单质从F2到I2氧化性质逐渐减弱，前面的卤素可以从卤化物中将后面（非金属性较弱）的卤素置换出来。例如：

                     

Cl₂ + Br^-   → 2Cl^- + Br₂

 

另一类置换反应：

 I₂ + ClO₃^- →  IO₃^-+ Cl₂↑

 

 

Br₂ + ClO₃^-， →  BrO₃^- + Cl₂↑

 

 

 

 

3. 卤素单质的制备（氧化手段的选择）

 

. F²  (g)电解:

. Cl₂ (g)的电解(工业):

氧化还原法(实验室):

. Br₂ (ｌ)

氧化剂:

反歧化:

 

 

. I₂ (s)

氧化剂:

    

         

     

 

工业上：

3-2  卤化氢和氢卤酸

 

常温下,卤化氢都是无色具有刺激性气味的气体。

 

卤化氢性质的比较

              HF       HCl        HBr        HI    分子极性↓

6．37      3.75       2.76       1.49

 

 -83.55   -114.22    -86.88    -50.80  熔点↑

  -19.51   -85.05      -66.73    -35.36   沸点 ↑

 

-271     -92.3      -36.4   -26.5          稳

                                                   定↓

分解温度/℃   >1500       1000               300            性

 

键能/kJ·mol^-1  565        431       364      299   

 

 

（1）氢卤酸的酸性  弱                           强  

 

（2）氢卤酸的还原性

             F^-＜ Cl^-＜ Br^- ＜I^-

 (3) HF的特殊性

  氢氟酸能与二氧化硅或硅酸盐反应生成气态SiF₄

     SiO₂ + 4HF  ＝  SiF₄­ + 2H₂O

     CaSiO₃ + 6HF   ＝ CaF₂ + SiF₄­ + 3H₂O

  　　利用这一特性，氢氟酸被广泛用于分析化学上来测定矿物或钢板中SiO₂的含量。用于在玻璃器皿上刻蚀标记和花纹。

2.氢卤酸的制备

(1)  HCl

直接合成法

(2)  HF

（3）HBr和HI

卤化物水解

 

不能用复分解反应

       （X=Br,I）

3-3卤化物

.卤化物: 卤素与电负性比较小的元素生成的化合物。

 

?卤化物又可分为金属卤化物和非金属卤化物两大类。

(1) 键型与熔、沸点

     非金属如硼、碳、硅、氮、磷等的卤化物它们都是以共价键结合,具有挥发性,有较低的熔点和沸点。

 

.金属卤化物 ： 随着金属离子半径减小和氧化数增大，同一周期各元素的卤化物自左向右离子性依次降低，共价性依次增强。而且，它们的熔点和沸点也依次降低。

 

.同一金属的卤化物随着卤离子半径的增大,变形性也增大,按F^--CI^--Br^--I^-的顺序其离子性依次降低,共价性依次增加。例如：卤化钠的熔点和沸点的变化

（2）其它性质:

性质:                离子型                        共价型

熔点:                  高                            低

溶解性:            大多易溶于水                     易溶于有机溶剂

导电性:          水溶液,熔融导电                  无导电性

水解性:  对应氢氧化物不是强碱的                    易水解，产物为两种酸，如

都易水解，产物为氢氧化物或碱式盐            BX₃,SiX₄,PCl₃

此外，卤离子能与多数金属离子形成配位化合物。

2. 卤化物的制备

(1)金属与卤素直接化合  要求金属和生成物的熔点、沸点都比较低，或易于升华。如制备HgCl₂、AlCl₃等。

（2）金属与氢卤酸反应  适于制取金属活泼顺序表中位于前面的金属卤化物。

（3）氧化物、氢氧化物或无机盐与氢卤酸反应  

      这是利用中和反应或复分解反应制备卤化物的有效方法。

3-4  氯的含氧酸及其盐

次氯酸及其盐

      将Cl₂通入水中可生成次氯酸(HClO)，次氯酸是一种弱酸，且很不稳定，只能以稀溶液存在。它可按三种方式分解：

         (1)    2HClO   →   2HCl + O₂↑

        

(2)    2HClO   →   Cl2O + H₂O

         

 (3)    2HClO   →  2HCl + HClO₃

次氯酸钠（NaClO） 做漂白剂

     制备： 6NaOH + Cl₂     →    NaClO + NaCl + H₂O

漂白粉是Ca(ClO)₂ .2H₂O和CaCl₂ .Ca(OH)₂. H₂O的混合物

制备： Cl₂  + 3Ca(OH)₂ + H₂O    →    Ca(ClO)₂ .2H₂O + CaCl₂. Ca(OH)₂. H₂O

2. 亚氯酸及其盐

     亚氯酸HClO₂很不稳定,但氯酸盐比HClO₂稳定得多,工业级NaClO₂为白色结晶，也是一种高效漂白剂及氧化剂。

3. 氯酸及其盐

     HClO₃是强酸，也是一种强氧化剂，但氧化能力不如HClO₂和HClO。

     KClO₃是最重要的氯酸盐。它在碱性或中性溶液中氧化作用很弱，在酸性溶液中则为强氧化剂。

         △  

2KClO₃  →    2KCl + 3O₂↑

        催化剂

      

        △

4KClO₃ →   3KClO₄ + KCl

        △

KClO₄  →   KCl + 2O₂↑

注： KClO₃与有机物或可燃物混合，受热、特别是受到撞击极易发生燃烧或爆炸。它做火柴头中的氧化剂。

4. 高氯酸及其盐

         HClO₄是已知酸中最强的酸，浓热的HClO₄是强的氧化剂，遇到有机物质会发生爆炸性反应，但稀冷的HClO₄溶液几乎不显氧化性。

    HClO₄的制备：

    KClO₄ + H₂SO₄（浓）→    KHSO₄ + HClO₄

　　高氯酸盐一般是可溶的，但Cs⁺、Rb⁺、K⁺及NH₄⁺的高氯酸盐的溶解度都很小。高氯酸盐的水溶液几乎没有氧化性，但固体盐在高温下能分解出氧。

  

小结：氯的各种含氧酸性质的比较

HClO    HClO₂    HClO₃      HClO₄

酸性：↑      

稳定性:↑不稳      不稳        相对稳定       稳定

                           可得40%溶液     可得固体

1.49      1.57           1.45                1.38

氧化性↓(除HClO₂)

第四节    拟卤素

某些由非金属元素形成的原子例如CN、OCN、SCN等，它们能自相结合成分子如氰（CN）、氧氰（OCN）、硫氰（SCN），这些物质与卤素的性质相似，故称为拟卤素或类卤素。

   

 自学：

  拟卤素与卤素的性质异同点

第二篇：必修一《非金属元素及其化合物》测试题

一、选择题（每小题3分，每小题只有1个选项符合题意，13小题，共39分。）

1．检验氯化氢气体中是否混有Cl₂，可采用的方法是（   ）。

A．用干燥的蓝色石蕊试纸                                B．用干燥有色布条

C．将气体通入硝酸银溶液                           D．用湿润的淀粉碘化钾试纸

2．只用一种试剂就能把Na₂SO₄、NaCl、(NH₄)₂SO₄、NH₄Cl四种溶液区分开来，这种试剂是（   ）。

A．AgNO₃                      B．NaOH                     C．BaCl₂                  D．Ba(OH)₂

3．下列说法正确的是（     ）。

A．SiO₂溶于水且显酸性                               B．CO₂通入水玻璃可得硅酸

C．SiO₂是酸性氧化物，它不溶于任何酸       D．SiO₂晶体中存在单个SiO₂分子

4．利用废铜屑制取CuSO₄溶液的最好的方法是（   ）。

A．铜屑与浓硫酸混合加热                 B．铜屑在空气中灼烧后再溶于稀H₂SO₄

C．铜屑与稀硫酸混合加热                 D．铜屑在空气中灼烧后再溶于浓H₂SO₄

5．下列有关Cl、N、S等非金属元素化合物的说法正确的是（   ）。

A．漂白粉的成分为次氯酸钙

B．实验室可用浓硫酸干燥氨气

C．实验室可用NaOH溶液处理NO₂和HCl废气

D．Al₂(SO₄)₃可除去碱性废水及酸性废水中的悬浮颗粒

6．下列表述正确的是（     ）。

A．玛瑙的主要成分是硅酸盐

B．人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分为二氧化硅

C．三峡大坝使用了大量的水泥，水泥是硅酸盐材料

D．太阳能电池可用二氧化硅制作，其应用有利于环保、节能

7．下列说法正确的是（       ）。

A．雷雨天气时空气中能生成少量的氮氧化物

B．实验室用氯化铵溶液和氢氧化钙溶液混合制取氨气

C．铵盐化学性质都很稳定

D．O₂、NO、NO₂都能用浓硫酸干燥，且通常情况下能共存

8．下列反应中硝酸既表现出了强氧化性又表现了酸性的是（   ）。

A．氧化铁与硝酸反应                       B．氢氧化铝与硝酸反应

C．木炭粉与浓硝酸反应                     D．铜与硝酸反应

9．已知气体的摩尔质量越小，扩散速度越快。右图所示为气体扩散速度的实验，两种气体扩散相遇时形成白色烟环。下列关于甲、

乙的判断正确的是（   ）。

A．甲是浓氨水，乙是浓硫酸                 

B．甲是浓盐酸，乙是浓氨水

C．甲是浓氨水，乙是浓盐酸

D．甲是浓硝酸，乙是浓氨水

10．下列说法正确的是（   ）。

①漂白粉的有效成分是氯化钙和次氯酸钙

②严格执行机动车尾气排放标准有利于防止大气污染

③使用二氧化硫增白的食品对人体健康产生损害

④使用氯气对自来水消毒可能生成对人体有害的有机氯化物

⑤食品厂产生的含丰富氮、磷营养素的废水可长期排向水库养鱼

A．①②③                     B．②③④                 C．①③④                   D．①②④

11．下列变化中可以说明SO₂具有漂白性的是（   ）。

A．SO₂通入高锰酸钾酸性溶液中红色褪去

B．SO₂通入品红溶液中红色褪去

C．SO₂通入溴水溶液中红棕色褪去

D．SO₂通入氢氧化钠与酚酞的混合溶液中红色褪去

12．下列各组中的离子能大量共存的是（      ）。

A．H⁺、Na⁺、NO₃^-、SiO₃^2-              　   B．NH₄⁺、K⁺、Cl^-、OH^-

C．Mg²⁺、NH₄⁺、NO₃^-、SO₄^2-              D．K⁺、H⁺、SO₃^2-、ClO^-

13．把足量的铁粉投入到硫酸与硫酸铜的混合溶液中，充分反应后，残余固体的质量与原来加入的铁粉的质量相等，则原溶液

中H⁺和SO₄^2-的物质的量之比为（     ）。

A．1：4                        B．2：7                     C．1：2                       D．8：31

二、选择题（每小题4分，每题有1～2个选项符合题意，5小题，错选0分，漏选2分，共20分。）

14．氯气是一种重要的工业原料。工业上利用反应3Cl₂＋2NH₃＝N₂＋6HCl检查氯气管道是否漏气。下列说法错误的是（      ）。

A．该反应属于复分解反应                          B．该反应利用了Cl₂的强氧化性

C．若管道漏气遇氨就会产生白烟          D．生成1 mol N₂有6 mol电子转移

15．氯水中存在多种分子和离子。下列实验现象和结论一致且正确的是（     ）。

A．加入有色布条，有色布条褪色，说明溶液中有Cl₂存在

B．溶液呈黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl₂分子存在

C．加入盐酸酸化的AgNO₃溶液产生白色沉淀，说明有Cl^－存在

D．加入NaOH溶液，氯水黄绿色消失，说明有HClO分子存在

16．下面有关硅的叙述中，正确的是（       ）。

A．硅原子既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物

B．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位

C．硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在

D．硅在电子工业中，是最重要的半导体材料

17．如图装置中，若关闭活塞，则品红溶液无变化，石蕊试液变红，石灰水变浑浊；若打开活塞，则品红溶液褪色，石蕊试液变红，

石灰水变浑浊。据此判断气体和广口瓶中盛放的物质是（      ）。

                                                                   

A．HCl和浓H₂SO₄

B．Cl₂和氯水

C．Cl₂和NaHCO₃溶液

D．SO₂和NaHCO₃溶液

18．下列说法正确的是（     ）。

A．液氯能使干燥的有色布条褪色

B．氯气与其他物质发生反应后，氯元素化合价变为－1价

C．新制氯水呈黄绿色是因为其中存在氯气

D．久置氯水遇AgNO₃溶液会产生白色沉淀

第二部分  非选择题（共41分）

三、填空题（共41分）

19．（6分）酸雨的形成与大气中二氧化硫及氮氧化物的含量有关。某火力发电厂为除去有害气体SO₂，并变废为宝，采用尾气脱硫

新工艺，如图所示。写出尾气脱硫工艺中反应的化学方程式：

                                              

                                             

                                              。

20．（8分）在某NaOH溶液里加入几滴酚酞试液，溶液显红色，向其中逐滴加入新制的饱和氯水，当滴到最后一滴时，红色突然褪去。

回答下列问题：

（1）产生该现象的原因可能有：

　①                                  ；②                                    。

（2）简述怎样用实验证明红色褪色的原因是①或者是②：

                                                                            。

21．（12分）实验室里通常用MnO₂与浓盐酸反应制取氯气，其反应的化学方程式为：

MnO₂ + 4HCl(浓)   ^△   MnCl₂ + Cl₂↑+ 2H₂O

（1）在该反应中，如有1 mol Cl₂生成，被氧化的HCl的物质的量是         mol，转移电子的物质的量是             mol。

（2）某温度下，将Cl₂通入NaOH溶液中，反应得到含有ClO^-与ClO₃^-物质的量之比为1∶1的混合液，反应的化学方程式是                                            。

（3）报纸报道了多起卫生间清洗时，因混合使用“洁厕灵”（主要成分是盐酸）与“84消毒液”（主要成分是NaClO）发生氯气中

毒的事件。试根据你的化学知识分析，原因是（用离子方程式表示）

                                                                             。

22．（15分）硅藻土由无定形的SiO₂组成，含有少量Fe₂O₃、Al₂O₃及有机物等杂质。通常呈浅黄色或浅灰色，质软多孔。工业上可

按如下流程，用硅藻土制备纳米二氧化硅。

 

（

1）煅烧硅藻土的目的是                                                      。

（2）在加热条件下加入烧碱时反应的化学方程式为                                                                           。

（3）加入过量硫酸后生成沉淀的反应方程式为

                                                                            。

（4）上述流程中，有助于控制二氧化硅粒子直径的措施有                        

                                              （至少写出一个）。

人教版必修1第四章《非金属元素及其化合物》测试题（A卷）参考答案

一、选择题（每小题3分，每小题只有1个选项符合题意，13小题，共39分。）

二、选择题（每小题4分，每小题有1～2个选项符合题意，5小题，错选0分，漏选2分，共20分。）

三、填空题（共41分）

19．（6分）

CaO+SO₂    ^△    CaSO₃  （3分）      2CaSO₃+O₂    ^△     2CaSO₄  （3分）

20．（8分）

（1） ①氯水中H^＋（或Cl₂）与OH^－反应（2分） 

②氯水中HClO使酚酞褪色（2分）

（2）向褪色后的溶液中再滴加NaOH溶液，若红色再现，则是①的原因造成的；若红色不再出现，则是②的原因造成的。（4分）　

21．（12分）

（1）2  （2分）  2 （2分）

（2）4Cl₂+8NaOH == 6NaCl+NaClO₃+NaClO+4H₂O （4分）

（3）Cl^-+ClO^-+2H⁺== Cl₂↑+H₂O    （4分）

22．（15分）

（1）除去有机杂质。（3分）

（2）SiO₂ + 2NaOH === Na₂SiO₃ + H₂O（3分），Al₂O₃ + 2NaOH === 2NaAlO₂ + H₂O（3分）

（3）Na₂SiO₃ + H₂SO₄=== Na₂SO₄+ H₂SiO₃ （3分）

（4）沉淀时加入粒子阻隔剂（或加入硅酸钠和水调浓度）（3分）