【华师大二附中,施华】重点高校自主招生高三化学辅导第十二讲 常见元素的单质及其化合物

第十二讲常见元素的单质及其化合物

————————————————————————————————————————————一、知识补充：

一、单质的性质

1．单质的物理性质

单质的物理性质有状态、颜色、气味、味道、导热性、导电性、延展性；以及熔点、沸点、溶解度、密度、硬度等。其中前者不能用物理量描述，后者则可以。

金属单质与非金属单质在金属光泽、导热性、导电性和延展性上一般各有明显的特征；但在熔沸点和硬度等性质上却有着较复杂的情况。这是因为不同单质的晶体在晶体类型及其组成晶体粒子有所不同。

2．单质化学性质

化学性质主要指活泼性。其活泼性的表现是在空气中的稳定性，同水、卤素、硫、酸（氧化性酸和非氧化性酸）、碱和盐等的特征反应。

对金属单质而言，活泼性是指其还原性；对非金属单质而言，是指其氧化性。这些性质的变化，基本上可用元素周期律的递变规律解释。

二、无机化合物的性质

无机化合物包括酸碱盐。由于盐种类多，考查也多。我们主要论述盐。

1．物理性质

（1）颜色

无机化合物的颜色取决于组成化合物的阳离子颜色（一般情况下，大多数阴离子是无色的）。而离子的颜色又取决于离子的电子构型。

此外，极化能力很强的不显色阳离子与变形性很大的阴离子所形成的化合物，由于有很强的相互极化作用，这类化合物也显色。

（2）熔沸点

主要取决于物质的晶体结构。晶格能越大，熔沸点越高。离子晶体、原子晶体熔沸点高，分子晶体熔沸点低。

（3）溶解性

相似相溶原理。即极性溶质易溶于极性溶剂；非极性溶质易溶于非极性溶剂。

对于8e构型金属离子所生成盐的溶解性有如下经验规律：

离子电荷少，半径大的盐往往易溶，如IA和IIA氟化物易溶；阴离子半径较大时，盐的溶解度常随金属的原子序数的增大而减小；相反，阴离子半径较小时，盐的溶解度随金属原子序数增大而增大。

酸式盐一般比正盐在水中溶解度大（除NaHCO3、KHCO3和NH4HCO3外，因为HCO3-离子通过氢键形成了双聚离子）。

2．化学性质

主要包括稳定性（对热、光和歧化）、氧化还原性、水解性、氧化物的水化物的酸碱性。

（1）盐的热分解

①含水盐的分解

一般难挥发性含氧酸盐的水合物；碱金属、碱土金属、稀土金属的含氧酸盐的水合物，受热总是脱水变成无水盐。

②分解成碱性氧化物和酸性氧化物

具有单一氧化态的金属硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐等受热都发生此类分解。

③缩聚反应

无水的酸式含氧酸盐，受热后失水缩合，进一步聚合成多酸盐。

④自身氧化还原反应

如果组成盐的金属离子或酸根离子不稳定，加热时由于电子的转移而引起含氧酸盐的分解。

此类反应中，有阴离子氧化阳离子，阳离子氧化阴离子和阴离子的自身氧化还原。

⑤歧化反应

即发生在同一元素上的氧化还原反应。有阴离子的歧化，也有阳离子的歧化。

（2）氧化还原性

影响因素和变化规律比较复杂。若中心原子得电子能力强（电负性大），越易获得电子而被还原，即氧化性越强。而R-O键的强度与中心原子的电子层构型和成键情况、以及H+和M n+的反极化作用和温度有关。

总的说来，若物质的结构对称，则物质的氧化还原性弱；若物质的结构很不对称，则物质的氧化还原性很强。物质有一由不对称到对称的过程，这个过程一般表现形式为氧化还原过程。

在水溶液中，酸有如下经验规律：

①同一氧化性酸，在酸性介质中的氧化性比在碱性中的强。

②同一元素的弱酸（如HNO2）的氧化性强于稀的强酸（如稀HNO3）

③酸的氧化性比其盐的氧化性强（与H+的反极化作用有关）。

（3）水解性

①离子化合物的水解

水解强弱取决于离子电荷、离子半径、离子构型。电荷高、半径小的离子，极化能力强；电荷相同、半径相近时，主要取决于离子构型，其强弱是：18e构型（或18+2e构型）＞9~17e构型＞8e构型。

②共价化合物的水解

必要条件是电正性原子的价层要有空轨道。如：CCl4不水解，但SiCl4可以水解：

SiCl4+4H2O H4SiO4+4HCl

外界温度对水解的影响也较大，因为水解反应是吸热的。

③水解产物

离子化合物：低价金属离子水解产物一般是碱式盐；高价金属离子水解产物一般是氢氧化物或含水氧化物。

共价化合物：首先要准确判断元素的正负化合价（可用电负性判断），然后按照取代反应的特点进行。负价非金属元素的水解产物一般为氢化物，正价非金属元素的水解产物一般为含氧酸。

三、几种常见物质的化学性质

1．主族元素

非金属：要重点弄清楚卤素、硫、氮、磷单质的化学性质，以及相关的化合物，如H2O2、碘酸盐等性质。

金属：要重点弄清楚Na、Ca、Mg、Al的单质及其化合物的性质。如Al及其化合物的两性、Mg2+、Al3+的水解问题等，应用有硬水的软化等相关知识。

2．副族元素

要重点弄清楚Fe、Cu单质及其重要化合物，要弄清楚MnO4-、Cr2O72-等物质的性质。

二、考试真题：

（2007北大）NH4+的化合价、半径均和K+相同（近），因此铵盐溶解度和相应钾盐相近。请各举一

例说明铵盐和钾盐两种不同的性质。

（2006交大）法医常用马氏试砷法检验是否砷中毒。这种方法是用锌、盐酸和试样混合，将产生的气体导入热玻璃管，如试样中含有砷的化合物，将在玻璃管中形成亮黑色的砷镜。有关反应是①____________________；②____________________。确证亮黑色物质是砷镜而不是锑镜，可用NaClO 溶液检验，锑镜不溶而砷镜能溶于NaClO溶液，反应方程式是__________________________。

（2007东北大学）将一小块吸干表面上煤油的金属钠，放在坩埚中，加热至钠开始燃烧。燃烧毕，发现其产物为黄色固体物质。待冷却至室温，向坩埚内加入少量去离子水，黄色物质立即溶解成无色透明的溶液，同时有少量气体放出；向该溶液中加入少量1mol·dm-3 H2SO4，然后再加一滴KMnO4溶液，发现KMnO4紫色褪去。解释上述现象，写出相关反应。

三、仿真训练：

1．简述单质的化学性质

2．简述氧化物及其水合物的酸碱性的一般规律及其分类原则

3．简述含氧酸盐热稳定性的规律

4．简述含氧酸盐的氧化还原反应规律。

5．有四瓶试剂：Na2SO4、Na2SO3、Na2S2O3、Na2S，其标签已脱落。试设计一简便方法鉴别它们。

6．（1）食盐加碘剂—碘酸钾的制备可以采用二条工艺路线：

第一条：利用碘与氯酸钾反应来制备。试回答：

①该制备法的主要反应为______________________。

②可能的副反应有__________________________。

第二条：碘与过氧化氢在催化剂作用下反应生成碘酸，再与碳酸钾作用生成碘酸钾，请写出以上二步的反应方程式：

③一步：________________________。

④二步：________________________。

（2）在传统的加碘盐中，使用的加碘剂的主要成分为碘化钾。为减少碘元素的损失，需加入一定量的硫代酸钠，为什么？

7．过量Na2SO3的酸性溶液与碘酸溶液反应，以淀粉为指示剂，该反应可以出现周期性的颜色变化，被称为“化学钟”。

（1）写出离子反应方程式，并对反应过程（颜色变化等）加以说明。

（2）如只将上述的Na2SO3换成H2O2 ，又会发生什么情况，写出反应方程式，并对反应过程（颜色变化等）加以说明。

8．在酸性溶液中，NaNO2与KI反应可得到NO，现有两种操作步骤：

（1）先将NaNO2酸化后再滴加KI；