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金属单质和非金属单质

化学资料库

金属单质和非金属单质

金属单质

1. 金属元素的结构特点:最外层大多少于4个电子;一般较易失去电子,表现还原性 

2. 金属在自然界中的存在形式 

(1)游离态:化学性质不活泼的金属,在自然界中能以游离态的形式存在

【举例】Au Ag Pt Cu 

(2)化合态:化学性质比较活泼的金属,在自然界中能以化合态的形式存在 

【举例】Al Na

【说明】少数金属在自然界中能以游离态的形式存在;而大多数的金属在自然界中能以化合态的形式存在. 

非金属单质

1.概述 

(1)位置及其原子结构 位置:位于元素周期表的右上角。把6种稀有气体除外,一般所指的非金属元素就只有16种。 

原子结构:最外层电子数较多,原子半径较小,化学反应中容易结合电子,显示负化合价。

(2)单质的晶体类型 

分子晶体:H2、X2、O2、O3、S8、N2、P4、稀有气体。 

原子晶体:金刚石、Si、B。 

(3)单质的同素异形体 

氧族、卤族及氮没有同素异形体。 

由同种原子组成的晶体,晶格不同,形成不同的单质。如金刚石和石墨。

由同种原子组成的分子,其原子个数不同,形成不同的单质。如O2、O3。 

由同种原子组成的分子,其晶格不同,原子个数也不同而形成不同的单质。如白磷和红磷。

金属单质性质:

一、金属单质的物理性质 

(1)大多呈银白色,有金属光泽金属单质(18张) 

【特例】Cu为红色,Au为黄色 

(2)常温大多固体 

【特例】Hg(水银)是液体 

(3)有导电性、导热性、延展性 

二、金属的化学性质 

(1)与非金属单质(O2、Cl2、S、I2等)的反应 

(2)金属与H2O的反应 

(3)与酸的反应:金属单质+酸→盐+氢气(置换反应) 

(4)金属与氧化物的反应

(5)与盐的反应:金属单质+盐(溶液)→另一种金属+另一种盐

非金属单质的性质:

一、非金属单质的物理性质: 

1、常温常压下非金属单质的状态 

属于分子晶体的,在同类单质中分子量较小(范氏力较小)为气态(F2、Cl2、O2、N2、H2),较大的为液态(Br2),固态(S、P、I2)。 属于原子晶体的是固态(金刚石、硅、硼)。

2、单质的熔、沸点 

属于分子晶体的由于分子间力较小,故熔、沸点较低。具有相似结构的同类晶体中,一般是分子量越大,其熔、沸点较高。 属于原子晶体的由于共价键的键能大,牢固,所以熔点很高,如金刚石,硬度大。

3、水溶性 

氟能与水剧烈反应生成HF和O2;氯能溶于水(歧化反应),难溶于饱和食盐水;其它单质的水溶性都很小。 

4、非金属单质呈固态时有热脆性,可能透明或半透明。 比重较小,无金属光泽((石墨例外)。导电、导热性差。 

二、非金属单质的化学性质

1、化学惰性:稀有气体; 

强氧化性:F2、Cl2、Br2、O2; 

以还原性为主:H2、C、Si、B、P、As。 

2、典型的非金属较易跟金属化合,一般形成离子键,非金属元素得电子,呈负价。

3、典型的非金属能跟氢气以极性共价键化合生成气态氢化物(ⅣA—ⅦA),共用电子对偏向非金属元素,非金属元素显负价。

4、不同非金属间通过极性键形成化合物,共用电子对偏向吸电子能力强的非金属。

5、非金属氧化物一般为酸性氧化物,其对应的水化物是酸,最高价氧化物对应的水化物酸性越强,则其元素的非金属性也越强。 

具体化学性质是:

(1)与金属反应 绝大多数非金属能与金属直接化合生成盐、氧化物、氮化物和碳化物。反应的难易是:强强易,弱弱难。典型的金属与典型的非金属化合形成离子化合物。 

2Na+Cl2=2NaCl 

3Fe+2O2→Fe3O4 

3Mg+N2→Mg3N2 

金属活动顺序表里的金属都能与F2、Cl2反应,除Ag、Pt、Au外都能与Br2、I2反应,除Pt、Au外都能与S反应,以上均生成无氧酸盐。 

注意:2Na+S=Na2S,Hg+S=HgS较易。

(2)与非金属反应 

①与H2反应生成气态氢化物(以极性键形成气态氢化物,水是液态)。反应的难易是:强易弱难,强稳定。 即使在温度 H2+Cl2→2HCl 非金属气态氢化物大多具有还原性,其规律是:强者弱。

②与O2反应生成非金属氧化物,除NO、CO外,皆为成盐氧化物。反应规律是强难弱易,卤素不与氧气直接化合,具有强还原性的非金属与氧气反应容易。大多数非金属氧化物是酸性氧化物,其最高氧化物中除CO2为气体外,其余皆为固体。 S+O2=2SO24P+5O2=2P2O5 非金属单质形成氧化物的由易到难的程度:P、S、C、Si、N、I、Br、Cl。 40℃左右白磷燃烧,300℃左右煤(C)着火。C、Si可在空气中烧尽,N2在2000℃左右才和氧气化合。I2、Br2、Cl2不与氧气直接化合。 

③与其它非金属反应 

2P+3Cl2=2PCl3 

2P+5Cl2=2PCl5

Si+2F2=SiF4

C+2S→CS2

(3)与水反应 

2F2+2H2O=4HF+O2­(置换) 

Cl2+H2O=HCl+HClO(Br2、I2相同)(歧化)

C+H2O(g)→CO+H2(水煤气) 

(4)与碱溶液反应 

X2+2NaOH(稀)=NaX+NaXO+H2O(注意:F2例外) 

3X2+6NaOH(浓)=5NaX+NaXO3+3H2O(注意:F2例外) 

3S+6KOH(浓)=2K2S+K2SO3+3H2O 

Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2­ 

P4+3NaOH+3H2O→3NaH2PO2+PH3­

(5)与氧化性酸反应 不太活泼的非金属C、S、P、I2等具有较强还原性,可被硝酸和浓硫酸等强氧化性酸氧化。 

C+2H2SO4(浓)→CO2­+2SO2­+2H2O

C+4HNO3(浓)→CO2­+4NO2­+2H2O 

S+2H2SO4(浓)→3SO2­+2H2O 

S+6HNO3(浓)→H2SO4+6NO2­+2H2O

P+5HNO3(浓)→H3PO4+5NO2­+H2O

3P(白磷)+5HNO3(稀)+2H2O=3H3PO4+5NO­

I2+10HNO3(浓)=2HIO3+10NO2­+4H2O

(6)与氧化物反应 

①与金属氧化物反应(具有还原性的非金属与具有氧化性的金属氧化物发生氧化还原反应。)

C+2CuO→CO2↑+2Cu 

C+FeO→CO↑+Fe

Si+2FeO→SiO2+2Fe 

H2+CuOH2→O↑+Cu 

Na2O+O2=Na2O2 

②与非金属氧化物反应 

C+H2O→CO+H2

2C+SiO2→2CO↑+Si 

3C+SiO2→2CO↑+SiC

2F2+2H2O=4HF+O2­ 

C+CO2→2CO 

2SO2+O2=2SO3 

2NO+O2=2NO2 

(7)与无氧化酸及无氧酸盐反应 按非金属的活动顺序发生置换反应(强代弱)。

2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2

Br2+2NaI=2NaBr+I2 

Cl2+Na2S=2NaCl+S 

2H2S+O2=2H2O+2S 

2H2S+3O2→2H2O+2SO2 

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