写出非金属硅,氮,硫,氯化学性质并归纳它们的递变规律
发布网友
发布时间：2023-06-03 15:44
共2个回答
热心网友
时间：2024-02-05 06:02
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。*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*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*中N原子的表观氧化数为+5，由于存在大π键，*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（*银）（加入酸性*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*，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
热心网友
时间：2024-02-05 06:02
