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- 2021-05-14 发布
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高中非金属化学方程式汇总
一、碳
1. 碳单质
l 碳燃烧:C+O2 (充足)CO2、2C+O2 (不足)2CO
l 高温下与硫的反应:C+2SCS2
l 高温下与氢气的反应:C+2H2CH4
l 高温下与硅的反应:Si+CSiC
l 高温下与金属氧化物反应:CaO+3CCaC2+CO↑
l CuO+CCu+CO↑、2CuO+C2Cu+CO2↑
l 高温下与水蒸气的反应:C+H2O (g)CO+H2
l 与氧化性酸的反应:
l C+2H2SO4 (浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
l C+4HNO3 (浓)2H2O+4NO2↑+CO2↑
2. 一氧化碳和二氧化碳
l CO具有可燃性:2CO+O22CO2
l CO具有还原性:CO+CuOCu+CO2
l CO2体现氧化性的反应:C+CO22CO
l CO2与水反应:CO2+H2OH2CO3
l CO2与澄清的石灰水反应:CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
l CO2+CaCO3+H2O=Ca(HCO3)2
3. 碳酸盐、碳酸氢盐:见Na2CO3和NaHCO3。
二、硅
1. 硅单质
l 硅的化学性质——硅的化学性质很不活泼。常温下只与F2、氢氟酸和强碱反应;在加热时可与一些非金属和其他物质反应。
n 硅与氟气反应:Si+2F2=SiF4
n 硅与氢氟酸反应:Si+4HF=SiF4↑+2H2↑
n 硅与强碱反应:Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑
n 硅与氧气反应:Si+O2SiO2
n 硅与氯气反应:Si+2Cl2SiCl4
n 硅与碳反应:Si+CSiC
l 硅的工业制法
l 制取粗硅:SiO2+2CSi+2CO↑
l 粗硅提纯:Si+2Cl2SiCl4、SiCl4+2H2Si+4HCl
2. 二氧化硅
l 用氢氟酸雕刻玻璃:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(氢氟酸不能放在玻璃试剂瓶中)
l SiO2与强碱反应:SiO2+2OH-=SiO32-+H2O(由于Na2SiO3具有良好的黏性,所以不能用玻璃瓶塞装碱液。但未进行磨砂处理的玻璃在常温下是不会被强碱腐蚀的)
l 工业制玻璃:SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑
l SiO2与过量C反应:SiO2+3C (过量)SiC+2CO
l SiO2与CaO反应:SiO2+CaOCaSiO3
l SiO2与Na2O反应:SiO2+Na2ONa2SiO3
3. 硅酸和硅酸盐
l 虽然二氧化硅是硅酸的酸酐,但二氧化硅不能与水反应。
l 硅酸与强碱反应:H2SiO3+2OH-=SiO32-+2H2O
l 硅酸酸性极弱,比碳酸还弱,只能与强碱反应。
l 硅酸受热分解:H2SiO3SiO2+H2O
l 制取硅酸(原理:强酸制弱酸):
n Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
n Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓
n 酸性强弱比较:硝酸、硫酸、盐酸>亚硫酸>碳酸>硅酸、次氯酸
l 硅酸盐易与酸发生反应:
l SiO32-+CO2 (少量)+H2O=H2SiO3↓+CO32-
l SiO32-+2CO2 (过量)+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3-
l SiO32-+2H+=H2SiO3↓
l 原硅酸干燥:H4SiO4=H2SiO3+H2O
l 硅酸凝胶经干燥脱水形成硅酸干胶,称为“硅胶”,可做干燥剂,也可以用作催化剂的载体。
三、氯(卤族元素)
1. 氯气的制备
l 实验室制备Cl2:MnO2+4HCl (浓)MnCl2+2Cl2↑+2H2O
l 没有浓盐酸时,可采用:MnO2+2NaCl+3H2SO4 (浓)MnSO4+Cl2↑+2NaHSO4+2H2O
l 工业制备Cl2(电解饱和食盐水):2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑ (阴极)+Cl2↑ (阳极)
l 2NaCl2Na (阴极)+Cl2↑ (阳极)(该反应主要用来制金属钠)
2. 氯气的化学性质
l Cl2与金属单质反应:
l 2Na+Cl22NaCl(黄色火焰、大量白烟)
l Cu+Cl2CuCl2(大量棕黄色的烟)
l 2Fe+3Cl22FeCl3(大量棕褐色的烟)
l 一般情况下,氯气与可变价金属反应,金属被氧化成较高的价态。
l Cl2与H2反应:H2+Cl22HCl(苍白色火焰、白雾,工业制盐酸的反应)
l H2+Cl22HCl(爆炸)
l Cl2与P反应:
l 2P+3Cl2 (不足)2PCl3
l 2P+5Cl2 (充足)2PCl5(白色烟雾)
l Cl2与水反应:Cl2+H2OH++Cl-+HClO(生成的次氯酸不稳定:2HClO2H++2Cl-+O2↑)
l Cl2与碱液反应:
l Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
l 3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O
l Cl2与盐溶液的反应:
l S2-+Cl2=S↓+2Cl-
l H2O+SO32-+Cl2=SO42-+2Cl-+2H+
l Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+
l 3Cl2+2Fe2++4Br-=Fe3++6Cl-+2Br2(足量氯气通入FeBr2溶液中)
l 工业制漂白液(实验室用此反应吸收多余的Cl2):Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
l 工业制漂粉精(Cl2通入石灰乳中):2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
l 漂白液、漂白粉、漂粉精起作用:
l Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO
l NaClO+HCl=NaCl+HClO
l 漂白液、漂白粉、漂粉精长时间露置在空气中,失效:
l 第一步:Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO、2NaClO+CO2+H2O=Na2CO3+2HClO
l 第二步:2HClOHCl+O2↑
3. 液氯和氯水的比较
液氯
新制氯水
久置氯水
成分
Cl2
Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、H2O、OH-
H+、Cl-、H2O
分类
纯净物
混合物
混合物
颜色
黄绿色
浅黄绿色
无色
性质
氧化性
酸性、强氧化性、漂白性
酸性(相当于稀盐酸)
l HClO见光易分解:2HClO2H++2Cl+O2↑
l 次氯酸的酸性不能使指示剂变色。
4. 氯离子的检验:加入硝酸酸化的AgNO3溶液,如果产生不溶于稀硝酸的沉淀,说明有Cl-存在(Ag++Cl-=AgCl↓)。
注意:当溶液中含有SO32-、SO42-时,要先加入Ba(NO3)2溶液除去它们,因为大量Ag2SO4也是不溶于稀硝酸的白色沉淀。
5. 卤素
l 卤素单质与H2反应:
l H2+F2=2HF(F2在冷暗处即可剧烈化合爆炸)
l H2+Cl22HCl(强光照射或混合点燃时爆炸)
l H2+Br22HBr(Br2缓慢与H2化合)
l H2+I22HI(I2持续加热,缓慢化合,同时又分解)
l 氧化性:F2>Cl2>Br2>I2
l 卤素单质与H2O反应:
n 2F2+2H2O=4H++4F-+O2(反应剧烈)
n X2+H2O=2H++X-+XO-(X=Cl、Br、I,Br2和I2与水反应缓慢)
l 卤素单质与碱溶液反应(X=Cl、Br、I,反应能力逐渐减弱):
l X2+2OH-=X-+XO-+H2O
l 3X2+6OH-5X-+XO3-+3H2O
l 卤素单质间的置换反应:
n Cl2+2Br-=2Cl-+Br2
n Cl2+2I-=2Cl-+I2(可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验Cl2)
n Br2+2I-=2Br-+I2
n 还原性:I->Fe2+>Br->Cl-
l 卤素互化物(实例:IBr、IBr3、BrF5、IF7)与水反应(不是氧化还原反应):IBr+H2O=HBr+HIO
l 卤素互化物在很多反应中都是强氧化剂,如IBr+2H2O+SO2=HBr+HI+H2SO4
l 拟卤素(实例:氰(CN)2、硫氰(SCN)2、氧氰(OCN)2)
l 与金属反应的实例:2Fe+3(SCN)2=2Fe(SCN)3
l 与碱反应的实例:(CN)2+2OH-=CN-+CNO-+H2O(歧化反应)
四、硫
1. 硫单质
l 硫燃烧:S+O2SO2
l 硫与氢气反应:S+H2H2S
l 硫与金属反应:
n 2Na+SNa2S(研磨后爆炸)
n Mg+SMgS、2Al+3SAl2S3、Fe+SFeS、2Cu+SCu2S
n Hg+S=HgS(水银泄漏时要撒硫粉。水银和硫粉在常温下即可反应)
n 一般情况下,硫与可变价金属反应,金属被氧化成较低的价态。
l 硫与NaOH溶液反应:3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O(用碱液洗掉粘在试管上的S)
l 黑火药爆炸:S+2KNO3+3CK2S+3CO2↑+N2↑(氧化剂是S和KNO3,还原剂是C)
2. 二氧化硫和亚硫酸盐
l 实验室制备SO2:Na2SO3+H2SO4 (较浓)Na2SO4+SO2↑+H2O
l 使用较浓硫酸的目的是使原料利用充分。
l SO2溶于水:SO2+H2OH2SO3
l SO2是酸性氧化物:
n SO2+2NaOH (过量)=Na2SO3+H2O(实验室吸收SO2)
n SO2+NaOH (少量)=NaHSO3
n SO2+Na2O=Na2SO3、SO2+CaO=CaSO3
n SO2+Na2CO3=Na2SO3+CO2
n SO2+Na2CO3+H2O=2NaHSO3
n 将SO2缓慢通入到澄清石灰水中至过量,先生成白色沉淀,后沉淀缓慢消失。这个现象和CO2是一样的:SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O,CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2
l 体现SO2的氧化性的反应:SO2+2H2S=3S↓+2H2O(接触后立刻反应)
l SO2主要体现还原性:
n SO2与SO3之间的转化:2SO2+O22SO3
n 2H2O+SO2+X2=4H++SO42-+2X-(X=Cl、Br、I)
n SO2能使氯水、溴水、碘水褪色。等物质的量(等体积)的SO2与Cl2通入到品红溶液中,由于二者发生反应所以不会使品红溶液褪色。
n 5SO2+2MnO4-+2H2O=5SO42-+2Mn2++4H+(SO2能使KMnO4溶液褪色)
n SO2+2H2O+2Fe3+=SO42-+2Fe2++4H+
l 亚硫酸、亚硫酸盐有还原性:
n 2H2SO3+O2=4H++2SO42-、2SO32-+O2=2SO42-
n SO32-+Cl2+H2O=SO42-+2Cl-+2H+
l SO2与Na2S溶液的反应:SO2+S2-+H2O=H2S↑+SO32-(强酸制弱酸)
l 如果SO2过量,那么还有SO2+2H2S=3S↓+2H2O
l SO2的净化回收:
n 回收制硫酸:2SO2+O22SO3、SO3+H2O=H2SO4
n 用碱液吸收:SO2+2NH3·H2O=(NH4)2SO3+H2O
n SO2+NaOH=NaHSO3
3. 三氧化硫
l SO3和水反应:SO3+H2O=H2SO4(放热、反应不可逆)
l SO3和Na2O反应:SO3+Na2O=Na2SO4
l SO3与NaOH溶液反应:SO3+NaOH=Na2SO4+H2O
l SO3与Na2CO3反应:SO3+Na2CO3=Na2SO4+CO2↑
l SO3和CaO反应:SO3+CaO=CaSO4
l SO3与Ca(OH)2溶液反应:SO3+Ca(OH)2=CaSO4+H2O
4. 硫酸盐
l 生石膏变熟石膏:2(CaSO4·2H2O)2CaSO4·H2O+3H2O
l 硫酸铜晶体受热分解(蓝变白):CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O
l 用无水硫酸铜检验水蒸气(白变蓝):CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2O
l 检验SO42-:先加入稀盐酸(除去CO32-、SO32-等离子的干扰),然后加入BaCl2溶液,如果产生白色沉淀,说明有SO42-:Ba2++SO42-=BaSO4↓
五、氮、氨和铵盐
1. 氮气
l N2和O2反应:N2+O22NO或N2+O22NO
l N2与Mg反应:N2+3MgMg3N2
l N2与H2反应:N2+3H22NH3
2. 氮的氧化物
l NO与O2反应:2NO+O2=2NO2
l 氮的氧化物溶于水:
n 3NO2+H2O=2HNO3+NO
n 4NO2+O2+2H2O=4HNO3
n 4NO+3O2+2H2O=4HNO3
l 氮的氧化物与氨气反应:
n 6NO+4NH3=5N2+6H2O
n 6NO2+8NH3=7N2+12H2O
l 实验室制备NO2:Cu+4HNO3 (浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
l 实验室制备NO:3Cu+8HNO3 (稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
l NO、NO2的净化回收:
n NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O
n 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
l 酸雨的形成:
n SO2+H2O=H2SO3、2H2SO3+O2=2H2SO4
n 3NO2+H2O=2HNO3+NO
2. 氨和铵盐
l 工业合成氨:N2+3H22NH3
l NH3与水发生反应:NH3+H2ONH3·H2O(NH3+H2ONH4++OH-)
l NH3·H2O受热易分解:NH3·H2ONH3↑+H2O
l NH3与CuO反应:2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O
l NH3与Cl2反应:
n 2NH3+3Cl2 (过量)=N2+6HCl
n 8NH3 (过量)+3Cl2=N2+6NH4Cl
l NH3与HCl、HNO3气体接触产生白烟:NH3+HCl=NH4Cl、NH3+HNO3=NH4NO3
l NH3与酸反应生成盐:NH3+H+=NH4+
l 铵盐受热不稳定:
n NH4ClNH3↑+HCl↑
n NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O↑
n NH4NO3、(NH4) 2SO4受热也会分解,但是不产生NH3。
l 铵盐与强碱共热:NH4++OH-H2O+NH3↑(不加热时:NH4++OH-=NH3·H2O)
l NH3转化为NO(NH3与O2反应):4NH3+5O24NO+6H2O
l 实验室制备NH3:
l ① 加热熟石灰与氯化铵的固体:Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O
l ② 加热NH4HCO3或(NH4)2CO3固体,然后将产生的气体通过碱石灰:
l NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑
l (NH4)2CO32NH3↑+H2O↑+CO2↑
l ③ 加热浓氨水以快速制氨气:NH3·H2ONH3↑+H2O
l ④ 将浓氨水与氢氧化钠固体或碱石灰混合:一方面利用氢氧化钠固体或碱石灰溶于水时放热,使氨水里的氨气逸出;另一方面OH-的浓度增加,使氨水中的平衡向左移动。
六、硫酸和硝酸
l 工业制取硫酸:
l ① 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
l ② 2SO2+O22SO3
l ③ SO3+H2O=H2SO4
l 尾气吸收:SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3、(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O
l 污水净化(用石灰乳中和):Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4↓+2H2O
l 浓硫酸具有脱水性:C12H22O1112C+11H2O
l HCOOHCO↑+H2O
l 浓硫酸具有强氧化性:
l Cu+2H2SO4 (浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
l C+2H2SO4 (浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
l H2S+H2SO4 (浓)=S↓+SO2↑+2H2O或H2S+3H2SO4 (浓)4SO2↑+2H2O
l 2FeO+4H2SO4=Fe2(SO4)3+4H2O+SO2↑
l 2HI+H2SO4 (浓)=I2+SO2↑+2H2O
l 2HBr+H2SO4 (浓)=Br2+SO2↑+2H2O
l 锌和浓稀硫酸的反应:Zn+2H2SO4 (浓)ZnSO4+SO2↑+2H2O
l Zn+H2SO4 (稀)=ZnSO4+H2↑
l 需要注意的是,过量的锌和浓硫酸反应,反应一段时间后产生的气体会由SO2变为H2;过量的铜和浓硫酸反应,一段时间后反应会停止,因为铜和稀硫酸不反应。
l 制备HCl气体(利用浓硫酸的难挥发性):2NaCl+H2SO4 (浓)Na2SO4+2HCl↑
l 制取HNO3气体:NaNO3+H2SO4 (浓)NaHSO4+HNO3↑
l Al、Fe可以存放冷的浓硫酸和浓硝酸,因为它们在硫酸和硝酸中钝化(发生复杂的氧化还原反应,生成一层致密的氧化膜阻止继续反应)。
l 只有存在大量H+时,NO3-才体现强氧化性。
l 工业制硝酸:
l ① N2+3H22NH3
l ② 4NH3+5O24NO+6H2O
l ③ 2NO+O2=2NO2
l ④ 3NO2+H2O=2HNO3+NO
l 硝酸不稳定:
l 4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O
l 4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O(由于NO2溶于水,所以硝酸经光照后会变成黄色)
l 浓、稀硝酸都有强氧化性:
l C+4HNO3 (浓)2H2O+4NO2↑+CO2↑
l Cu+4HNO3 (浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
l 3Cu+8HNO3 (稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
l 3FeO+10HNO3 (稀)=3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O
l Fe (不足)+4HNO3 (稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
l 3Fe (过量)+8HNO3 (稀)3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O(提示:这是两个反应的总式)
l 4Mg+10HNO3=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O
七、计算
1. 氮的氧化物溶于水的计算
2. ① NO、NO2的混合气体溶于水,剩余气体为NO,剩余气体的体积V=V原(NO)+V生成(NO)。
3. ② NO2和O2的混合气体溶于水:
4.
5. ③ NO和O2的混合气体溶于水:
1.
2. ④ NO和O2的混合气体溶于水,根据混合气体中N、O原子个数进行判断:
3.
4. 电子守恒法:当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子,若上述两种气体与O2混合,O2得电子,且根据得失电子数必然相等(化合价变化数相等)。
5. “喷泉实验”实验完毕后,无论进入多少液体,溶液中溶质的物质的量浓度都是
6. HCl+H2O、NH3+H2O、NO2+H2O:(0.045mol/L)
7. NO2+O2+H2O:当时为(0.036mol/L)
8. NO+O2+H2O:当时为(0.026mol/L)
9. 一般的溶液浓度越大,密度越大。而氨水正好相反,即浓度越大,密度越小。
10. 硝酸与金属反应的计算:
11. (1) 铁与稀HNO3的反应规律
12. ① Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
13. ② 3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
14.
15. 上述反应可以认为先发生反应①,若Fe有剩余则发生2Fe(NO3)3+Fe=3Fe(NO3)2(③);合并①、③即可得反应②。所以,无论是反应①还是反应②,被还原的HNO3皆占参与反应的HNO3的。
16. (2) 常用方法
17. ① 电子守恒:硝酸与金属反应属于氧化还原反应,N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
18. ② 原子守恒:硝酸与金属反应时,一部分以NO3-的形式存在,一部分转化为还原产物,这两部分中N的物质的量与反应消耗的HNO3中的N的物质的量相等。
19. 即:n(总的HNO3)=n(起酸性作用的NO3-)+n(起氧化剂作用的N原子)+n(剩余HNO3)
20. ③ 利用离子方程式计算:硝酸与H2SO4混合液跟金属的反应,当金属足量时,不能用HNO3与金属反应的化学方程式计算,应该用离子方程式计算,因为生成的硝酸盐的NO3-借助H+仍能继续与金属反应。计算时要将量不足的物质代入到方程式中。
八、推断
1. 特殊物质的化学性质:
1. ① 遇水显碱性的气体:NH3
2. ② 可溶于氢氟酸的酸性氧化物:SiO2
3. ③ 和强碱溶液反应生成H2的单质:Al、Si
4. ④ 既可溶于强酸溶液,又可溶于强碱溶液的水化物:Al(OH)3等
5. 特殊物质的物理性质:
6. ① 有色气体:F2(淡黄绿色)、Cl2(黄绿色)、NO2(红棕色)、溴蒸气(红棕色)
7. ② 无色但在空气中显红棕色的气体:NO
8. ③ 有刺激性气味的气体:NH3、NO2、SO2、Cl2等
9. ④ 有臭鸡蛋气味的气体:H2S
10. ⑤ 在水中溶解度最大的气体:NH3(1:700)
11. ⑥ 银白色、有金属光泽的液体:Hg、Na-K合金
12. ⑦ 深红棕色的液态纯净物:Br2
13. ⑧ I2易升华。
14. 有色溶液:Fe2+(淡绿色)、氯水(淡绿色)、(蓝色)Cu2+、(棕黄色)Fe3+、(紫色)MnO4-
15. 溴水是橙色,溴在有机溶剂中是橙红色;碘水是褐色,碘在有机溶剂中是紫红色。
16. 需要催化剂的反应:2KClO32KCl+3O2↑、4NH3+5O24NO+6H2O
17. N2+3H22NH3、2SO2+O22SO3
18. 置换反应的实例:
19. (1) 按元素的性质划分
20.
21. (2) 按元素在周期表中的位置划分,同族元素单质间的置换与不同族元素单质间的置换。
22. a. 同主族元素单质间的置换
23. Na+KClNaCl+K↑、2Na+2H2O=2NaOH+H2↑、2H2S+O2=2S+2H2O、2C+SiO2Si+2CO↑、Cl2+2HI=2HCl+I2……
24. b. 不同主族元素单质间的置换
25. Mg+2HCl=MgCl2+H2↑、2Mg+CO22MgO+C、2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑、
26. 2F2+2H2O=4HF+O2、H2S+Cl2=S+2HCl、3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2……
CO、N2的相对分子质量都是28; CO2、N2O的相对分子质量都是44;
Al(OH)3、Na2O2、Na2S的相对分子质量都是78。