一、對(duì)高中化學(xué)非金屬元素的簡(jiǎn)要分析
高一化學(xué)教材中,C、Si、Cl、O、S、N是要求同學(xué)們必須重點(diǎn)掌握的非金屬元素,在元素周期表中,這些元素多處于右上部位,下表顯示了它們的具體排布方式:
在同一行中,按從左到右的順序,元素的非金屬性越來越強(qiáng),金屬性越來越弱,而在同一列中,從上到下,元素活潑性越來越弱。若兩種元素位于對(duì)角位置,其性質(zhì)較為類似,若元素較為靠右,則其活潑性將更強(qiáng);谝陨戏治隹芍篛與Cl,N與S,C與Si的性質(zhì)較為類似,但若進(jìn)行比較,則Cl、S更為活潑。
二、高中化學(xué)非金屬單質(zhì)及其氧化物學(xué)習(xí)策略的優(yōu)化
(一)C和Si的比較
在周期表中,C和Si的位置比較居中,它們的穩(wěn)定性較強(qiáng),金屬性及非金屬性均不太明顯,原子在各類化學(xué)反應(yīng)中均不易得到電子或失去電子,且在最終形成的化合物中多呈四價(jià)。同時(shí),C位于Si的上方,金屬性較弱,因此,Si不同于C,它可和O化合。不過C也有還原性,這樣就使得其可以和O2發(fā)生氧化反應(yīng),并根據(jù)程度的差異,生成CO或CO2。此外,C的非金屬性更強(qiáng),若在Na2SiO3溶液中通入CO2,將發(fā)生反應(yīng)CO2+H2O+Na2SiO3Na2CO3+H2SiO3,其中,H2SiO3呈膠體。經(jīng)分析可知,H2SiO3的酸性弱于H2CO3的。
(二)O2和Cl2的比較
O和Cl因在周期表的位置上呈對(duì)角關(guān)系,因此它們具有較為相似的性質(zhì)。具體來說,Cl和O均具有較強(qiáng)的非金屬性,因此,都可以與金屬反應(yīng)。①若為活潑金屬,兩者都可與其發(fā)生反應(yīng),且過程較為劇烈。比如,與Na反應(yīng),即4Na+O22Na2O,并且有Na2O2生成;而若為Cl2,則會(huì)發(fā)生更劇烈的反應(yīng)2Na+Cl22NaCl。②若為中等活潑金屬,兩者皆能與其反應(yīng)。比如,若為Cu,O2和Cl2均可與其反應(yīng),并分別生成CuO和CuCl2。③若為不活潑金屬,兩者皆可與其發(fā)生反應(yīng),比如,若為Fe,則O2和Cl2均能與之反應(yīng),并分別生成Fe3O4和FeCl3。④將兩者的氧化能力進(jìn)行對(duì)比可知,在與Fe的反應(yīng)中,O2無法將Fe氧化至+3價(jià),而Cl2可以。此外,若對(duì)反應(yīng)過程進(jìn)行觀察,可發(fā)現(xiàn)Cl2和Fe的反應(yīng)更為劇烈。因此可得出:若某金屬能夠與O2發(fā)生反應(yīng),則其能夠與Cl2發(fā)生反應(yīng)的可能性會(huì)更大,且反應(yīng)劇烈程度將更高,所以,O2的氧化性弱于Cl2。
(三)N與S的對(duì)比
在穩(wěn)定性上S比N2要弱,比如,在與O2的反應(yīng)中,S會(huì)更容易,其并不會(huì)像N2一樣要滿足較高的條件,它們最終會(huì)生成不同的氧化物。若從規(guī)律上分析可知:這些氧化物既有相異點(diǎn),又有共同點(diǎn):均可溶解于H2O中,并有酸生成,溶解性有NO2>NO,SO3>NO2,SO2>NO,其中,NO的水溶性極低,而SO2會(huì)與H2O反應(yīng)生成H2SO3。同時(shí),類似于SO2,NO也具有還原性,且兩者均可與氧氣反應(yīng),并有NO2、SO3這樣較高價(jià)態(tài)的氧化物生成。
(四)N2、NO、NO2的對(duì)比
、貼O的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化:第一,在大自然中,空氣中的N2與O2會(huì)在閃電作用下生成NO,NO又會(huì)被氧化為NO2;此外,一些硝酸鹽存于土壤中,它們會(huì)在細(xì)菌的分解作用下生成N2O、NO2、NO。第二,在人類社會(huì)中,特別是交通運(yùn)輸?shù)然顒?dòng)中,也會(huì)生成各類氮氧化物。②以下反應(yīng)比較多見:O2+N22NO(在高溫或放電條件下),NO有毒、無味、無色、溶水性差,且其往往會(huì)在空氣中與O2發(fā)生反應(yīng),生成NO2。因此說,NO2無法在N2和O2的一次性反應(yīng)中生成。
作者單位:江蘇省白蒲高級(jí)中學(xué)