3.置換法:如Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2 2H2S+O2(不足)
2H2O+2S
2.分解法:如2KClO3
2KCl+3O2↑ CH4
C+2H2 2H2O2
2H2O+O2↑
1.電解法
①電解水溶液:如2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑
②電解熔融物:如2KHF2
F2↑+H2↑+2KF
3.比較非金屬性強(qiáng)弱的八條依據(jù)
(1)元素在周期表中的相對(duì)位置
①同周期元素,自左向右,元素的非金屬性依次增強(qiáng),如F>O>N>C>B;Cl>S>P>S i等。
②同主族元素自上而下,非金屬性依次減弱,如F>Cl>Br>I;O>S>Se;N>P>As等 。
(2)非金屬單質(zhì)與氫氣化合的越容易,非金屬性越強(qiáng)。如F2、Cl2、Br2、I2 與H2化合由易到難,所以,非金屬性F>Cl>Br>I。
(3)氣態(tài)氫化物的越穩(wěn)定,非金屬性越強(qiáng),如穩(wěn)定性HF>H2O>HCl>NH3>HBr>HI>H2S>PH3,所以非金屬性F>O>Cl>N>Br>I>S>P。
(4)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性越強(qiáng),非金屬性越強(qiáng),如酸性HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H4SiO4,則非金屬性Cl>S>P>C>Si。
(5)非金屬性強(qiáng)的元素的單質(zhì)能置換出非金屬性弱的元素的單質(zhì)。如2F2+2H2O=4HF+O2↑;O2+4HCl=2H2O+2Cl2(地康法制Cl2);Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2 ;3Cl2+2NH3=N2+6HCl;Cl2+H2S=S+2HCl。
(6)非金屬單質(zhì)對(duì)應(yīng)陰離子的還原性越強(qiáng),該非金屬元素的非金屬性越弱。常見(jiàn)陰離子的還原性由強(qiáng)到弱的順序是S2->I->Br->Cl->F-,則非金屬性S<I<Br<Cl<F。
(7)與變價(jià)金屬反應(yīng)時(shí),金屬所呈價(jià)態(tài)越高,非金屬性越強(qiáng),如Cu+Cl2
CuCl2;2Cu+S
Cu2S,說(shuō)明非金屬性Cl>S。
(8)幾種非金屬同處于一種物質(zhì)中,可用其化合價(jià)判斷非金屬性的強(qiáng)弱,如HClO、HClO3中,氯元素顯正價(jià)、氧元素顯負(fù)價(jià),說(shuō)明氧的非金屬性強(qiáng)于氯。
2.元素的非金屬性與非金屬單質(zhì)活潑性是并不完全一致的:如元素的非金屬性O(shè)>Cl, N>Br;而單質(zhì)的活潑性:O2 <Cl2,N2<Br2。但由于某些非金屬單質(zhì)是雙原子分子,原子間以強(qiáng)烈的共價(jià)鍵相結(jié)合(如N N等),
當(dāng)參加化學(xué)反應(yīng)時(shí),必須消耗很大的能量才能形成原子,表現(xiàn)出了單質(zhì)的穩(wěn)定性。這種現(xiàn)象不一定說(shuō)明這種元素的非金屬性弱。強(qiáng)的分子內(nèi)共價(jià)鍵恰是非金屬性強(qiáng)的一種表現(xiàn)。
1.常見(jiàn)非金屬元素的非金屬性由強(qiáng)到弱的順序: F、O、Cl、N、Br、I、S、P、C、Si 、H
3.非金屬單質(zhì)的聚集狀態(tài)和同素異形體:
①典型的非金屬單質(zhì)在固態(tài)時(shí)為分子晶體,如:F2、Cl2、Br2、I2、O2、S、N2、P4、H2,這些晶體表現(xiàn)為硬度不大,熔點(diǎn)不高,易揮發(fā)、不導(dǎo)電,它們?cè)诔叵戮奂瘧B(tài)為氣態(tài)(“氣”字頭)液態(tài)(“氵”旁)或固態(tài)(“石”字旁)
②碳(金剛石)、硅、硼為原子晶體,硬度很大,熔沸點(diǎn)很高。由于原子晶體中沒(méi)有離子和自由電子,所以固態(tài)和熔融態(tài)都不導(dǎo)電。但某些原子晶體,如單晶硅可以作為半導(dǎo)體材料。
③非金屬元素常出現(xiàn)同素異形現(xiàn)象。如:金剛石與石墨;白磷與紅磷;O2與O3;S2、S4、S8等互為同分異構(gòu)體。
2。原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及化合價(jià):
Ⅰ.最外層電子均大于、等于3(除H以外),與其主族序數(shù)相同。
Ⅱ.最高正價(jià)分別為:+4 +5 +6 +7(與族序數(shù)相等)
對(duì)應(yīng)最低負(fù)價(jià):-4 -3 -2 -1(等于族序數(shù)減8)
Ⅲ.非金屬元素一般都有變價(jià):除呈現(xiàn)上述最高價(jià)及最低價(jià)以外,有的非金屬還呈現(xiàn)其它價(jià)態(tài)。如:
S:+4價(jià);N:+1 +2 +3 +4價(jià); Cl:+1 +3 +5價(jià)。
1.位置:在已知的元素中,非金屬共22種(包括6種稀有氣體元素),除氫元素位于周期表的ⅠA族外,其余都集中在元素周期表階梯線(xiàn)(硼、硅、砷、碲、砹斜線(xiàn))的右上方。
2.外內(nèi):
(1)濃度:濃度越大,單位體積內(nèi)活化分子數(shù) ,有效碰撞的幾率 ,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的速率 ;因此,化學(xué)反應(yīng)速率與濃度有密切的關(guān)系,濃度越大,化學(xué)反應(yīng)速率越快。增大反應(yīng)物的濃度,正反應(yīng)速率加快。
(2)溫度:溫度越高,一方面活化分子百分?jǐn)?shù) ,另一方面含有較高能量的分子間的碰撞頻率 ,兩個(gè)方面都使分子間有效碰撞的幾率 ,反應(yīng)速率 (正逆反應(yīng)速率都加快)。
(3)壓強(qiáng):對(duì)于有氣體參與的化學(xué)反應(yīng),通過(guò)改變?nèi)萜黧w積而使壓強(qiáng)變化的情況(PV=nRT):壓強(qiáng)增大,相當(dāng)于濃度 ,反應(yīng)速率 。(反應(yīng)物和生成物的濃度都增大,正逆反應(yīng)速率都增大,相反,亦然)。
(4)催化劑:使用正催化劑,反應(yīng)所需的活化能 ,活化分子百分?jǐn)?shù) ,有效碰撞的幾率 ,化學(xué)反應(yīng)速率 (對(duì)于可逆的反應(yīng)使用催化劑可以同等程度地改變正逆反應(yīng)速率)。
試題枚舉
[例1]已知:4NH3+5O2
4NO+6H2O,若反應(yīng)速率分別用υ(NH3)、υ(O2)、υ(NO)、υ(H2O)
[mol·L-1·min-1]表示,則關(guān)系正確的是
A.4υ(NH3)=5υ(O2) B. 5υ(O2)=6υ(H2O)
C. 3υ(NH2)=2υ(H2O) D. 4υ(O2=5υ(NO)
解析:化學(xué)反應(yīng)方程式的系數(shù)與分別用各物質(zhì)表達(dá)的化學(xué)反應(yīng)速率成正比。
答案:C、D
[變式]在2L密閉容器中,發(fā)生3A(氣)+B(氣)=2C(氣)的反應(yīng),若最初加入A和B都是4mol,A的平均反應(yīng)速率為0.12mol/L·s,則10秒鐘后容器中B的物質(zhì)的量為
A.2.8mol B.1.6mol C.3.2mol D.3.6mol
答案:C
[例2]某溫度時(shí),濃度都是1mol·L-1的兩種氣體,X2、Y2在密閉容器中反應(yīng)生成氣體Z,達(dá)到平衡時(shí)c(X2)=0.4mol·L-1、c(Y2)=0.8mol·L-1、c(Z)=0.4mol·L-1,則該反應(yīng)的反應(yīng)式是
A. X2+2Y2
2XY2 B. 2X2+Y2
2X2Y
C. 3X2+Y2
2X3Y D. X2+3Y2
2XY3
解析:根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的系數(shù)與分別用各物質(zhì)表達(dá)的化學(xué)反應(yīng)速率成正比的關(guān)系,只需分別計(jì)算同一時(shí)間內(nèi)用各物質(zhì)表達(dá)的化學(xué)反應(yīng)速率,然后進(jìn)行比較。
答案:C
[變式]A和B反應(yīng)生成C,假定反應(yīng)由A、B開(kāi)始,它們的起始濃度均為1mol/L。反應(yīng)進(jìn)行2min后A的濃度為0.8mol/L,B的濃度為0.6mol/L,C的濃度為0.6mol/L。則2min內(nèi)反應(yīng)的平均速率υA=__________,υB=_____________,υC=___________。該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)__________________________。
答案υA=0.1mol·L-1·min-1, υB=0.2mol·L-1·min-1, υC=0.3mol·L-1·min-1;
化學(xué)反應(yīng)方程式為A+2B=3C。
[例3]在一定條件下,反應(yīng)N2+3H2
2NH3,在2L密閉容器中進(jìn)行,5min內(nèi)氨的質(zhì)量增加了1.7g,則反應(yīng)速率為
A. υ(H2)=0.03mol/(L·min) B. υ(N2)=0.02mol/(L·min)
C. υ(NH3)=0.17g/(L·min) D. υ(NH3)=0.01mol/(L·min)
解析:根據(jù)題目可知V(NH3)=0.01mol/(L·min),根據(jù)反應(yīng)系數(shù)與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系可求出V(H2)=0.015mol/(L·min)
答案:D
[變式]4NH3+5O2
4NO+6H2O反應(yīng)在5L的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,NO物質(zhì)的量增加了0.3mol,則此反應(yīng)的反應(yīng)速率為
A.υ(O2)=0.01mol/L·s B.υ(NO)=0.008mol/L·s
C.υ(H2O)=0.003mol/L·s D.υ(NH3)=0.002mol/L·s
答案:CD
[變式]把0.6molX氣體和0.4molY氣體混合2L于容器中使它們發(fā)生如下反應(yīng),3X(氣)+Y(氣) nZ(氣)+2W(氣),5min末已生成0.2mol W,若測(cè)知以Z濃度變化來(lái)表示的反應(yīng)平均速率為0.01mol/L·min,則
(1)上述反應(yīng)中Z氣體的反應(yīng)方程式系數(shù)n的值是
A.1 B.2 C.3 D.4
(2)上述反應(yīng)在5分鐘末時(shí),已消耗的Y值占原來(lái)的分?jǐn)?shù)是
A.20% B.25% C.33% D.50%
答案:(1)A (2)B
[例4]下列體系加壓后,對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率沒(méi)有影響的是
A.2SO2+O2
2SO3 B.CO+H2O(氣)
CO2+H2
C.CO2+H2
H2CO3 D.OH-+H+=H2O
解析:壓強(qiáng)對(duì)沒(méi)有氣體參加的反應(yīng)無(wú)影響。
答案:D
[例5]把鎂帶投入盛有鹽酸的敞口容器里,在下列因素中:①鹽酸的濃度,②鎂帶的表面積,③溶液的溫度,④氯離子的濃度。對(duì)反應(yīng)速率有影響的是
A.①② B.③④ C.①②③④ D.①②③
解析:根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素有:濃度、溫度、壓強(qiáng)和催化劑可知,①③肯定對(duì)反應(yīng)速率有影響,而鎂帶的表面積越大則與鹽酸的接觸越充分,顯然反應(yīng)速率越快。此反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是Mg+2H+=Mg2++H2↑,與氯離子濃度無(wú)關(guān),所以④對(duì)此反應(yīng)速率無(wú)影響。故本題的正確答案為D。
答案:D
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