写出非金属硅,氮,硫,氯化学性质并归纳它们的递变规律

如题所述

硅有明显的非金属特性,可以溶于碱金属氢氧化物溶液中,产生(偏)硅酸盐和氢气。[13]
硅原子位于元素周期表第IV主族,它的原子序数为Z=14,核外有14个电子。电子在原子核外,按能级由低硅原子到高,由里到外,层层环绕,这称为电子的壳层结构。硅原子的核外电子第一层有2个电子,第二层有8个电子,达到稳定态。最外层有4个电子即为价电子,它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。
正因为硅原子有如此结构,所以有其一些特殊的性质:最外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构,这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合,由于共价键比较结实,硅具有较高的熔点和密度;化学性质比较稳定,常温下很难与其他物质(除氟化氢和碱液以外)发生反应;硅晶体中没有明显的自由电子,能导电,但导电率不及金属,且随温度升高而增加,具有半导体性质。[9]
加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用,也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶于一般无机酸中,可溶于碱溶液中,并有氢气放出,形成相应的碱金属硅酸盐溶液,于赤热温度下,与水蒸气能发生作用。[10]
分类:纯净物、单质、非金属单质。
(1)与单质反应:
Si + O₂ == SiO₂,条件:加热
Si + 2F₂ == SiF₄
Si + 2Cl₂ == SiCl₄,条件:高温
(2)高温真空条件下可以与某些氧化物反应:
2MgO + Si=高温真空 =Mg(g)+SiO₂(硅热还原法炼镁)
(3)与酸反应:
只与氢氟酸反应:Si + 4HF == SiF₄↑ + 2H₂↑
(4)与碱反应:Si + 2OH-+ H₂O == SiO₃2-+ 2H₂↑(如NaOH,KOH)
注意:硅、铝是既能和酸反应,又能和碱反应,放出氢气的单质。
相关方程式:
Si+O₂=高温= SiO₂
Si + 2OH- + H₂O == SiO₃2-+ 2H₂↑
Si+2F₂== SiF₄
Si+4HF== SiF₄↑+2H₂↑
SiO₂ + 2OH-== SiO₃2-+ H₂O
SiO₃2- + 2NH₄++ H₂O == H₄SiO₄↓ + 2NH₃↑
SiO₃2- + CO₂ + 2H₂O == H₄SiO₃↓+ CO₃2-
SiO₃2- + 2H+== H₂SiO₃↓
SiO₃2-+2H++H₂O == H₄SiO₄↓
H₄S
iO₄ == H₂SiO₃ + H₂O
3SiO₃2-+ 2Fe3+== Fe₂(SiO₃)₃↓
3SiO₃2- +2Al3+==Al₂(SiO₃)₃↓
Na₂CO₃ + SiO₂ =高温= Na₂SiO₃ + CO₂ ↑
N原子的价电子层结构为2s2p3,即有3个成单电子和一对孤电子对,以此为基础,在形成化合物时,可生成如下三种键型:
形成离子键
N原子有较高的电负性(3.04),它同电负性较低的金属,如Li(电负性0.98)、Ca(电负性1.00)、Mg(电负性1.31)等形成二元氮化物时,能够获得3个电子而形成N3-离子。
N₂+ 6Li = 2 Li₃N

N₂+ 3Mg =点燃= Mg₃N₂
N3-离子的负电荷较高,半径较大(171pm),遇到水分子会强烈水解,因此的离子型化合物只能存在于干态,不会有N3-的水合离子。
形成共价键
N原子同电负性较高的非金属形成化合物时,形成如下几种共价键:
⑴N原子采取sp3杂化态,形成三个共价键,保留一对孤电子对,分子构型为三角锥型,例如NH₃、NF₃、NCl₃等。
若形成四个共价单键,则分子构型为正四面体型,例如NH₄+离子。
⑵N原子采取sp2杂化态,形成2个共价双键和1个单键,并保留有一对孤电子对,分子构型为角形,例如Cl—N=O。(N原子与Cl 原子形成一个σ 键和一个π键,N原子上的一对孤电子对使分子成为角形。)
若没有孤电子对时,则分子构型为三角形,例如HNO₃分子或NO₃-离子。硝酸分子中N原子分别与三个O原子形成三个σ键,它的π轨道上的一对电子和两个O原子的成单π电子形成一个三中心四电子的不定域π键。在硝酸根离子中,三个O原子和中心N原子之间形成一个四中心六电子的不定域大π键。
这种结构使硝酸中N原子的表观氧化数为+5,由于存在大π键,硝酸盐在常况下是足够稳定的。
⑶N原子采取sp 杂化,形成一个共价叁键,并保留有一对孤电子对,分子构型为直线形,例如N₂分子和CN-中N原子的结构。[5]
形成配位键
N原子在形成单质或化合物时,常保留有孤电子对,因此这样的单质或化合物便可作为电子对给予体,向金属离子配位。例如[Cu(NH₃)₄]2+。
氮共有九种氧化物:一氧化二氮(N₂O)、一氧化氮(NO)、一氧化氮二聚体(N₂O₂)、二氧化氮(NO₂)、三氧化二氮(N₂O₃)、四氧化二氮(N₂O₄)、五氧化二氮(N₂O₅)、叠氮化亚硝酰(N₄O),第九种氮的氧化物三氧化氮(NO₃)作为不稳定的中间体存在于多种反应之中
化学性质
亲和能(kJ·mol-1):A1:-200,A2:590;[3]
电离能(kJ·mol-1):I1:999.6;[2]
电负性:2.58(鲍林标度),[3] 2.44(阿莱-罗周标度)[2] ;
化学键能:(kJ /mol)
S-H 347

S-C 272

S=C 476

S-O 265

S=O 525

S-F 328

S-S 226

S-Cl 255
 

晶胞参数
a = 1043.7 pm

b = 1284.5 pm

c = 2436.9 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

电离能(KJ/mol)
第一电离能:999.6

第六电离能:8495

第二电离能:2251

第七电离能:27106

第三电离能:3361

第八电离能:31669

第四电离能:4564

第九电离能:36578

第五电离能:7013

第十电离能:43138

单质硫有多种同素异形体。单质硫的分子以环状S8最为稳定,这种环状分子中,每个硫原子采取sp3不等性杂化,与另外两个硫原子之间以单键相连。键长是206pm,内键角108°,两个面之间的夹角是98°。
以S8环在空间的不同排列顺序,可以形成几种硫的单质晶体,其中最常见的是斜方硫和单斜硫。
斜方硫也称作菱形硫或是α-硫,它是室温下唯一的稳定的硫的存在形式。加热到95.5℃时转变为单斜硫(此时并未融化)。单斜硫又称作β-硫,在低于95.5℃时单斜硫会缓慢转化为稳定的斜方硫。单斜硫和斜方硫均能溶于CS2,C6H6等非极性溶剂。
也存在不稳定的环状S6分子作为结构单元的硫单质。
加热固体硫,熔化后气化前,开环形成长链,若这时迅速冷却,可以得到具有长链结构的有拉伸性的弹性硫。
硫可与变价金属反应生成低价态金属硫化物,例如硫粉与铁粉:Fe+S=△=FeS
硫粉与铜粉:2Cu+S=△=Cu2S
硫可与强氧化性酸反应:S+2H2SO4(浓)=△=3SO2+2H2O
氯原子的最外电子层有7个电子,在化学反应中容易结合一个电子,使最外电子层达到8个电子的稳定状态,因此氯气具有强氧化性,能与大多数金属和非金属发生化合反应。
氯气遇水歧化为盐酸和次氯酸,次氯酸不稳定易分解放出游离氧,所以氯气具有漂白性(比SO2强且加热不恢复原色)。
氯气也能和很多有机物发生加成或取代反应,在生活中有广泛应用。
氯气具有较大的毒性,曾被用作军用毒气。[3]
Cl-检验
检验水中是否含有氯离子可以向其中加入可溶的银离子(硝酸银)(加入酸性硝酸银可以排除其他离子干扰),银离子和氯离子反应会生成氯化银白色沉淀。再取白色沉淀,加入稀硝酸,沉淀不溶解,则说明含氯离子。[5]
含氧酸
1. 次氯酸(HClO)及其盐
(1) 制备
①通氯气于冰水中:Cl₂ + H₂O = HClO + HCl
②通氯于碱液中可得次氯酸盐:Cl₂+ 2NaOH → NaClO + NaCl + H₂O
③工业上用电解冷浓食盐水并剧烈搅拌来制备NaClO
(2)性质
①是弱酸,但为很强的氧化剂,且具有漂白性
②受热易发生氧化还原反应 3ClO-→ ClO₃- + 2Cl-
(3) 用途
制造漂白粉Ca(ClO)₂
漂白粉:Cl₂与Ca(OH)₂反应 2Cl₂ + 2Ca(OH)₂ = Ca(ClO)₂+ +CaCl₂ +2H₂O
2. 亚氯酸(HClO₂)及其盐
亚氯酸是唯一的亚卤酸,非常不稳定。
(1) 制备
①ClO₂在水中分解:2ClO₂ + H₂O = HClO₂ + HClO₃
②通ClO₂于Na₂O₂或NaOH与H₂O₂可得亚氯酸盐  2ClO₂ + Na₂O₂ =2NaClO₂ + O₂;2ClO₂ + H₂O₂ + OH 2ClO= 2- +O₂ + H₂O
(2) 性质与用途
①非常不稳定的化合物,但亚氯酸盐较稳定。
②具有漂白性[3]
3. 氯酸(HClO₃)及其盐
浓度高于40%则不稳定
(1) 制备
①次氯酸根水溶液加热,产生自身氧化还原反应(歧化反应):3ClO-→ ClO₃- + 2Cl-
②电解热氯化钠水溶液并加以搅拌:3Cl₂ + 6OH- → ClO₃- + 5Cl- + 3H₂O
(2) 性质及用途
①氯酸和氯酸盐皆为强氧化剂
②氯酸钾用于制造炸药
③KClO₃受热反应
A.无催化剂,微热:4KClO₃ =3KClO₄ + KCl (约100℃)
B.催化剂(MnO₂):2KClO₃ =2KCl + 3O₂↑ (约300℃)
4. 高氯酸(HClO₄)及其盐
(1) 制备
①低压蒸馏KClO₄与H₂SO₄的混合液:KClO₄ + H₂SO₄ = HClO₄ + KHSO₄
②电解食盐水时,阳极产生的氯气被氧化:1/2Cl₂ + 4H₂O =ClO₄-+ 8H+ + 7e-
③氯酸盐受热分解:4KClO₃ = 3KClO₄ + KCl
(2) 性质与用途
①氯最稳定的含氧酸,不易分解
②非常强的酸(高中范围内最强的酸,强于100%硫酸,但弱于氟锑酸等超强酸)[1]

12制备方法编辑
工业制法
通常用电解饱和食盐水来制取,电解饱和食盐水时,阴极出氢(放有铁丝):2H₂O+2e-=H₂↑+2OH-,阳极出氯(放有石墨):2Cl-=Cl₂+2e-。化学方程式为:2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑。(条件:通电。)
实验室制法
反应原理:在酸性条件下,用氧化剂氧化-1价的氯的化合物制得。实验室中可以用浓盐酸和二氧化锰共热来制取,也可以用浓盐酸和高锰酸钾反应来制取。反应方程式:MnO₂+4HCl=MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O。(条件:加热。)或2KMnO₄+16HCl=2MnCl₂+2KCl+5Cl₂↑+8H₂O。[6]
它们的单质氧化性在增强
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第1个回答  2015-02-28
越来越不稳定追问

这么短?

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