常见非金属及其化合物

本节导读

元素化合物是化学部分里最“碎”、最需要记忆的一块，但考法很固定：性质决定用途，反应写成方程式。在试卷上，选择题常考物质的性质和用途、实验现象；填空题常考方程式的书写、物质的检验和气体的制备。

这一节把氯、硫、氮、碳、硅五种非金属元素的重点性质集中过一遍。学习时抓住三条线：物质的颜色状态和气味，是酸性还是氧化性还原性，能不能写出关键的几个方程式。

氯及其化合物

氯气是黄绿色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，能溶于水。氯气的化学性质很活泼，具有强氧化性：能与大多数金属反应，与变价金属（如铁）反应生成高价氯化物 $\mathrm{FeCl_3}$FeCl3​；氢气能在氯气中安静地燃烧，火焰呈苍白色。氯气溶于水，一部分与水反应：

$$\mathrm{Cl_2+H_2O\rightleftharpoons HCl+HClO}$$Cl2​+H2​O⇌HCl+HClO

新制氯水中含有 $\mathrm{Cl_2}$Cl2​、$\mathrm{HClO}$HClO、$\mathrm{H_2O}$H2​O 三种分子和 $\mathrm{H^+}$H+、$\mathrm{Cl^-}$Cl−、$\mathrm{ClO^-}$ClO− 等离子。次氯酸 HClO 有强氧化性，能杀菌消毒、使有色物质褪色，并且不稳定，见光易分解。干燥的氯气本身没有漂白性。氯气与碱反应，用于吸收尾气和制漂白液、漂白粉：

• $\mathrm{Cl_2+2NaOH=NaCl+NaClO+H_2O}$Cl2​+2NaOH=NaCl+NaClO+H2​O，产物 NaClO 是漂白液的有效成分。
• $\mathrm{2Cl_2+2Ca(OH)_2=CaCl_2+Ca(ClO)_2+2H_2O}$2Cl2​+2Ca(OH)2​=CaCl2​+Ca(ClO)2​+2H2​O，漂白粉的有效成分是 $\mathrm{Ca(ClO)_2}$Ca(ClO)2​。
• 实验室制氯气：$\mathrm{MnO_2+4HCl(\text{浓})\xrightarrow{\Delta}MnCl_2+Cl_2\uparrow+2H_2O}$MnO2​+4HCl(浓)Δ​MnCl2​+Cl2​↑+2H2​O。

检验 $\mathrm{Cl^-}$Cl−：加入硝酸银溶液，产生白色沉淀，再加稀硝酸，沉淀不溶解。卤素（F、Cl、Br、I）的非金属性从上到下减弱，单质的氧化性依次减弱。

硫及其化合物

硫是淡黄色固体，不溶于水，在氧气中燃烧只生成 $\mathrm{SO_2}$SO2​。二氧化硫是无色、有刺激性气味的有毒气体，易溶于水，具有多方面的性质：

性质	表现
酸性氧化物	与水生成亚硫酸 $\mathrm{H_2SO_3}$H2​SO3​，能与碱反应
漂白性	使品红溶液褪色，加热后又恢复红色（暂时性，生成的无色物质不稳定）
还原性	能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色
氧化性	与硫化氢反应生成硫单质

$\mathrm{SO_2}$SO2​ 和氮的氧化物排放到空气中，会形成酸雨，酸雨的 pH 小于 5.6。

浓硫酸有三大特性：吸水性（可作干燥剂，不能干燥氨气和硫化氢）；脱水性（使蔗糖、纸张炭化变黑）；强氧化性（加热时与铜反应，常温下使铁、铝钝化）。

$$\mathrm{Cu+2H_2SO_4(\text{浓})\xrightarrow{\Delta}CuSO_4+SO_2\uparrow+2H_2O}$$Cu+2H2​SO4​(浓)Δ​CuSO4​+SO2​↑+2H2​O

检验 $\mathrm{SO_4^{2-}}$SO42−​：先加稀盐酸酸化，无明显现象，再加氯化钡溶液，产生白色沉淀。

氮及其化合物

氮气约占空气体积的 $\dfrac45$54​，化学性质稳定，在放电条件下能与氧气化合生成 NO。NO 是无色气体，容易被空气氧化成红棕色的 $\mathrm{NO_2}$NO2​；$\mathrm{NO_2}$NO2​ 与水反应：$\mathrm{3NO_2+H_2O=2HNO_3+NO}$3NO2​+H2​O=2HNO3​+NO。

氨气是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，容易液化。氨水呈弱碱性，氨气遇浓盐酸会产生白烟。实验室用铵盐和碱加热制氨气，用向下排空气法收集，用碱石灰干燥，用湿润的红色石蕊试纸（变蓝）检验：

$$\mathrm{2NH_4Cl+Ca(OH)_2\xrightarrow{\Delta}CaCl_2+2NH_3\uparrow+2H_2O}$$2NH4​Cl+Ca(OH)2​Δ​CaCl2​+2NH3​↑+2H2​O

铵盐与碱共热放出氨气，这也是检验 $\mathrm{NH_4^+}$NH4+​ 的方法。硝酸是强酸，不稳定，要保存在棕色试剂瓶里，有强氧化性：浓硝酸与铜反应生成 $\mathrm{NO_2}$NO2​，稀硝酸与铜反应生成 NO，常温下浓硝酸使铁、铝钝化。