近幾年我國(guó)某些城市酸雨污染較為嚴(yán)重，主要是因?yàn)榇罅咳紵�含硫量高的煤而形成的，此外，各種機(jī)動(dòng)車(chē)排放的尾氣也是形成酸雨的重要原因。

【提出問(wèn)題】通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明煤中含有碳元素和硫元素。

【查閱資料】

（1）“二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色（由紫紅色變?yōu)闊o(wú)色）請(qǐng)完成該反應(yīng)的化學(xué)方程式

     SO₂ +     KMnO₄ +      H₂O＝   K₂SO₄ +     MnSO₄ +     H₂SO₄

根據(jù)上述資料，甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究。

【實(shí)驗(yàn)探究】

甲同學(xué)：

“實(shí)驗(yàn)操作”：甲同學(xué)進(jìn)行了如下圖所示A、B兩步實(shí)驗(yàn)：

“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”： A中稀高錳酸鉀溶液褪色，B中澄清石灰水變渾濁。

“得出結(jié)論”：煤燃燒生成二氧化硫和二氧化碳，證明煤中含有碳元素和硫元素。

（2）乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案不合理，其理由是：                  。

丙同學(xué)：

“實(shí)驗(yàn)操作”：丙同學(xué)進(jìn)行了如下圖所示實(shí)驗(yàn)（部分裝置在圖中略去）：

【探究與結(jié)論】

（3）上圖C裝置的作用是                                                     。

（4）要證明煤中含有碳元素和硫元素的現(xiàn)象                           。

 非金屬知識(shí)規(guī)律總結(jié)

【高考導(dǎo)航】

一、非金屬元素在周期表中的位置和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1、除H外，非金屬元素均在“階梯線”的右上方。共有16種非金屬元素，其中包括稀有氣體元素6種。

2、非金屬元素(包括稀有元素)均在主族(零族)。非金屬元素一般都有變價(jià)。

3、最外層電子數(shù)一般≥4(H、B除外)。

4、原子半徑比同周期金屬半徑小(稀有元素除外)。

二、非金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù)

    元素非金屬性的本質(zhì)是元素的原子吸引電子的能力。試題常通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)比較元素的非金屬性：

1、單質(zhì)跟H₂化合難易程度（反應(yīng)條件，劇烈程度，反應(yīng)熱的大小，生成氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性）。

2、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性。

3、化合物中元素化合價(jià)的正負(fù)，如BrCl中，Cl為-1價(jià)，Br為+1價(jià)，說(shuō)明非金屬性Cl＞Br。

4、通過(guò)氧化還原反應(yīng)確定非金屬單質(zhì)的氧化能力，進(jìn)而比較非金屬性。

    需要指出的是，非金屬單質(zhì)的活動(dòng)性與非金屬元素的活動(dòng)性，有密切的聯(lián)系，但不是一回事。例如氮元素的非金屬性相當(dāng)強(qiáng)，可是它的單質(zhì)N₂化學(xué)性質(zhì)卻不很活潑。單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不僅取決于原子結(jié)構(gòu)，而且取決于分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)。

三、非金屬元素的性質(zhì)及遞變規(guī)律

1、單質(zhì):

(1)結(jié)構(gòu):除稀有氣體外，非金屬原子間以共價(jià)鍵結(jié)合。非金屬單質(zhì)的成鍵有明顯的規(guī)律性。若它處在第N族，每個(gè)原子可提供8－N個(gè)價(jià)電子去和8－N個(gè)同種原子形成8－N個(gè)共價(jià)單鍵，可簡(jiǎn)稱8－N規(guī)則；(H遵循2－N規(guī)則)。如ⅦA族單質(zhì):x－x；H的共價(jià)數(shù)為1，H－H，第ⅥA族的S、Se、Te共價(jià)單鍵數(shù)為8－6＝2,第ⅤA族的P、As共價(jià)單鍵數(shù)8－5＝3。但第二周期的非金屬單質(zhì)中N₂、O₂形成多鍵。

(2)熔沸點(diǎn)與聚集態(tài)。它們可以分為三類(lèi)：

①小分子物質(zhì)。如:H₂、O₂、N₂、Cl₂等，通常為氣體，固體為分子晶體。

②多原子分子物質(zhì)。如P₄、S₈、As₄等，通常為液態(tài)或固態(tài)。均為分子晶體，但熔、沸點(diǎn)因范德華力較大而比①高，Br₂、I₂也屬此類(lèi)，一般易揮發(fā)或升華。

③原子晶體類(lèi)單質(zhì)。如金剛石、晶體硅和硼等，是非金屬單質(zhì)中高熔點(diǎn)“三角區(qū)”，通常為難揮發(fā)的固體。

(3)導(dǎo)電性:非金屬一般屬于非導(dǎo)體，金屬是良導(dǎo)體，而鍺、硅、砷、硒等屬于半導(dǎo)體。但半導(dǎo)體與導(dǎo)體不同之處是導(dǎo)電率隨溫度升高而增大。

(4)化學(xué)活性及反應(yīng):

    ③非金屬一般為成酸元素，難以與稀酸反應(yīng)。 固體非金屬能被氧化性酸氧化。

2、氫化物：

(1)氣態(tài)氫化物性質(zhì)比較

(2)由于氫鍵的存在，使得第ⅤA、ⅥA、ⅦA氫化物的熔沸點(diǎn)出現(xiàn)了反常。第ⅤA中：SbH₃＞NH₃＞AsH₃＞PH₃；第ⅥA中： H₂O＞H₂Te＞H₂Se＞H₂S；第ⅦA中HF＞HI＞HBr＞HCl。

(3)氣態(tài)氫化物水溶液的酸堿性及與水作用的情況。①HCl、HBr、HI溶于水成酸且都是強(qiáng)酸。②HF、H₂S、H₂Se、H₂Te溶于水成酸且都是弱酸。③NH₃溶于水成堿，氨水是弱堿。④PH₃、AsH₃、CH₄與水不反應(yīng)。⑤SiH₄、B₂H₆與水作用時(shí)分解并放出H₂。

3、非金屬氧化物的通性：

(1)許多非金屬低價(jià)氧化物有毒，如SO₂、NO、NO₂、CO等，注意不能隨便排放于大氣中。

(2)非金屬氧化物（除SiO₂外)大都是分子晶體，熔沸點(diǎn)相差不大。

(3)非金屬氧化物大都為酸酐，相應(yīng)的酸易溶于水，則氧化物易與水化合，反之水化反應(yīng)難以進(jìn)行。

(4)不成鹽氧化物（如CO、NO）不溶于水，也不與堿反應(yīng)。雖然NO₂能與堿反應(yīng)生成鹽，但NO₂不屬于酸酐。

4、含氧酸

(1)同周期非金屬元素最高價(jià)含氧酸從左到右酸性增強(qiáng)。

(2)氧化性:同種元素低價(jià)強(qiáng)于高價(jià)含氧酸.

如:HClO＞HClO₃＞HClO₄(稀)

   H₂SO₃＞H₂SO₄(稀)

   HNO₂＞HNO₃(稀)

(3)對(duì)于同種非金屬形成的不同含氧酸，價(jià)態(tài)越高，酸性越強(qiáng)。其順序如：HClO₄＞HClO₃＞HClO₂＞HClO，H₂SO₄＞H₂SO₃。

(4)難揮發(fā)的H₂SO₄、H₃PO₄受熱難分解；強(qiáng)氧化性的HNO₃、HNO₂、HClO見(jiàn)光或受熱易分解；非氧化性的H₂CO₃、H₂SO₃易分解。強(qiáng)酸可制弱酸，難揮發(fā)性酸制揮發(fā)性酸。

(5)常見(jiàn)含氧酸的一般性質(zhì)：

①H₂SO₄：無(wú)色粘稠的油狀液體，強(qiáng)酸，沸點(diǎn)高，不揮發(fā)，穩(wěn)定。濃硫酸有吸水性、脫水性和強(qiáng)氧化性。

②H₂SO₃：僅存在于溶液中，中強(qiáng)酸，不穩(wěn)定。

③HClO₄：在水溶液中相當(dāng)穩(wěn)定，最強(qiáng)無(wú)機(jī)酸，有強(qiáng)氧化性。

④HClO：僅存在于溶液中，是一種弱酸，有強(qiáng)氧化性和漂白性，極不穩(wěn)定，遇光分解。⑤HNO₃：無(wú)色液體，強(qiáng)酸，沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，不穩(wěn)定，易分解，有強(qiáng)氧化性。

⑥H₃PO₄：無(wú)色晶體，中強(qiáng)酸，難揮發(fā)，有吸水性，穩(wěn)定，屬于非氧化性酸。

⑦H₂CO₃：僅存在于溶液中，弱酸，不穩(wěn)定。

⑧H₂SiO₃：白色固體，不溶于水，弱酸，不揮發(fā)，加熱時(shí)可分解。

⑨常見(jiàn)酸的酸性強(qiáng)弱。強(qiáng)酸：HCl、HNO₃、H₂SO₄；中強(qiáng)酸：H₂SO₃＞H₃PO₄(H₃PO₄中強(qiáng)偏弱）；弱酸：HF＞CH₃COOH＞H₂CO₃＞H₂S＞HClO＞H₂SiO₃。

四、11種無(wú)機(jī)化學(xué)氣體的制取和性質(zhì)(O₂、H₂、Cl₂、CO、NO、SO₂、NO₂、CO₂、H₂S、HCl、NH₃)。

(1)利用氧化還原反應(yīng)原理制取的氣體有：O₂、H₂、Cl₂、NO、NO₂等。

(2)利用復(fù)分解制取的氣體有：SO₂、CO₂、H₂S、HCl、NH₃等。

(3)可用啟普發(fā)生器制取的氣體有：H₂、CO₂、H₂S等。

(4)只能用排氣法收集的是：Cl₂、SO₂、NO₂、CO₂、H₂S、HCl、NH₃等。只能用排水法收集的氣體是：NO、CO。

(5)使紅色石蕊變藍(lán)的氣體是NH₃；使石灰水變渾濁的氣體是SO₂和CO₂；使品紅溶液褪色的氣體是SO₂和Cl₂；使高錳酸鉀溶液和溴水褪色的氣體有H₂S和SO₂。

(6)臭雞蛋氣味的氣體是H₂S；刺激性氣味的氣體有：Cl₂、SO₂、NO₂、HCl、NH₃等；毒性氣體有：Cl₂、CO、NO、SO₂、NO₂、H₂S等。

(7)能在空氣中燃燒的氣體：H₂S、CO、H₂等

【提出猜想】同學(xué)們對(duì)溶液中Fe³⁺和之間的反應(yīng)進(jìn)行了猜想，提出了如下觀點(diǎn)：

Ⅰ、認(rèn)為發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)，其離子反應(yīng)方程式為：

2Fe³⁺+3+6H₂O2Fe(OH)₃(膠體)+3H₂SO₃

Ⅱ、認(rèn)為發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其離子反應(yīng)方程式為：

2Fe³⁺++H₂O2Fe²⁺+2H⁺+

【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】為驗(yàn)證“猜想”，同學(xué)們實(shí)驗(yàn)如下：

(1)取一定量的Na₂SO₃固體配成Na₂SO₃濃溶液。

(2)取5 mL FeCl₃濃溶液于試管中，逐滴加入Na₂SO₃濃溶液，溶液顏色先由黃色變?yōu)榧t棕色，但無(wú)氣泡產(chǎn)生，無(wú)沉淀生成；繼續(xù)加入Na₂SO₃濃溶液至過(guò)量，溶液顏色加深，最終變成紅褐色溶液。

(3)換用稀釋的FeCl₃和Na₂SO₃溶液重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生的現(xiàn)象完全相同。

(4)為判斷紅褐色溶液中含有Fe(OH)₃從而證明猜想Ⅰ正確。①部分同學(xué)認(rèn)為只要證明該體系為膠體即可，因此通過(guò)_____________現(xiàn)象設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，證明了其為Fe(OH)₃膠體；

②部分同學(xué)從反證法的角度考慮，認(rèn)為只要證明紅褐色溶液中仍然有+3價(jià)的鐵，可說(shuō)明Fe³⁺沒(méi)有被還原為Fe²⁺則猜想Ⅱ不正確，設(shè)計(jì)方案為，觀察到，從而說(shuō)明紅褐色溶液中含有+3價(jià)的鐵。

(5)另有部分同學(xué)認(rèn)為只要證明紅褐色溶液中含有可判斷猜想Ⅱ正確，因此設(shè)計(jì)方案為_(kāi)____________，觀察到有白色沉淀生成_____________。

【解釋結(jié)論】綜合(4)(5)考慮，F(xiàn)e³⁺與的反應(yīng)類(lèi)型為_(kāi)____________。

【實(shí)驗(yàn)反思】某學(xué)同認(rèn)為(5)中來(lái)源不一定是被Fe³⁺氧化得到的，因此不能推斷猜想Ⅱ正確。你是否贊成該同學(xué)的觀點(diǎn)_____________(填“是”或“否”)。如果贊成，你對(duì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的建議_____________(如果不贊成，該問(wèn)不必作答)。

【拓展探究】鑒于Na₂CO₃在組成上與Na₂SO₃相似，某同學(xué)在FeCl₃溶液中加入Na₂CO₃溶液，馬上觀察到紅褐色沉淀并且產(chǎn)生無(wú)色氣體，該反應(yīng)的離子方程式是_____________；同學(xué)們交流后認(rèn)為二者水溶液與氯化鐵溶液反應(yīng)的現(xiàn)象差別很大，除有較強(qiáng)的還原性而沒(méi)有還原性的原因外，還可能有的原因是__________________________。