前20号元素的性质(常用的)
氢气(H2)
物理性质
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无,密度比空气小的气体,难溶于水,可以用排水集气法收集氢气。在101千帕压强下,温度-252.87℃时,氢气可转变成无的液体;-259.1℃时,变成雪状固体。
化学性质
a. 可燃性:
氢气燃烧时是无声的,同时会产生蓝的火焰,氢气在空气里的燃烧,实际上是与空气里的氧气发生反应,生成水;2H2汽车报警系统+O2=2H2O 不纯的H2点燃时会发生爆炸。当空气中所含氢气的体积占混合体积的4%-74.2%时,点燃都会产生爆炸,这个体积分数范围叫爆炸极限。用试管收集一试管氢气,然后用燃着木条放到试管口,如果听到轻微的“噗”声,表明氢气是纯净的。如果听到尖锐的爆鸣声,表 明氢气不纯。
b. 还原性:
氢气夺取氧化铜中的氧生成水,使氧化铜变为红的金属铜;CuO+H2=Cu+H2O
在这个反应中,氧化铜失去氧变成铜,氧化铜被还原了,即氧化铜发生了还原反应。这种含氧化合物失去氧的反应,叫做还原反应。能夺取含氧化物里的氧,使它发生还原反应是的物质,叫做还原剂。还原剂具有还原性。 根据氢气所具有的燃烧性质,它可以作为燃料,可以应用与航天、焊接、航天、军事等方面;根据它的还原性,还可以用于冶炼某些金属材料等方面。
碳(C)
物理性质
具有吸附能力,活性炭是一种非极性吸附剂,主要成分除碳以外,还含有少量的氧、氢、硫等元素,以及水分、灰分,具有良好的吸附性能和稳定的化学性质,可耐强酸、强碱,
能经受水侵、高温、高压而作用不被破坏。活性炭具有巨大的比表面积和特别发达的微孔,它以物理吸附为主,但由于表面氧化物的存在,也进行一些化学选择性吸附。
化学性质:
碳的单质都由碳元素组成,因而都表现出相同的碳元素的化学性质。 在常温下非常稳定,受日光照射或与水分接触,都不起变化,也不与一般化学试剂发生反应。但高温时,它的化学活泼性大大增强,表现为它的可燃性和还原性。
(1) 可燃性:
a. 在氧气中或空气中完全燃烧:生成二氧化碳并放出大量的热。
b.空气不足,燃烧不完全:除生成二氧化碳外,还会产生一氧化碳,并放热。
(2) 还原性:
a.干燥木炭粉和氧化铜均匀混合,加强热。
b.炽热的碳可使二氧化碳还原成一氧化碳。
c.炽热的碳可使水蒸汽还原。
氮(N)
物理性质
氮气为无、无味的气体,熔点-209.86°C,沸点-195.8°C
化学性质
氮分子是由两个氮原子组成(N≡N),含有三个共价键,所以特别稳定,它对许多反应试剂是惰性的。在高温、高压并有催化剂存在的情况下,氮和氢作用生成氨。空气中的单质氮和氧在雷电的作用下,可生成氧化氮。
氧气(O2)
物理性质
无无味的气体,不易溶于水。标准状况下,密度为1.429克/升,密度比空气大(空气密度1.293克/升)。加压.降温条件下为淡蓝液体、淡蓝雪花状固体。
化学性质
具有助燃性,具有氧化性
1、碳的燃烧
化学方程式 :C + O2 === CO2
2. 硫的燃烧
化学方程式:S + O2 === SO2
3. 磷的燃烧
化学方程式:4P + 5O2 === 2P2O5
4.铁丝的燃烧
化学方程式:3Fe+ 2O2 ==== Fe3O4
5、铜.铝也可以燃烧
6、石蜡的燃烧
化学方程式 :石蜡+氧气---二氧化碳+水
3实验室制备
反应原理:
2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2
实验仪器:
铁架台,硬质试管,试管夹,单孔橡皮塞,橡皮管,玻璃导管,集气瓶,水槽,酒精灯,玻璃片,酒精灯
收集方法: 排水法收集
注意事项:
(1)加热前先预热
(2)试管口略向下倾斜
(3)试管口塞一团棉花
(4)导管从水槽中拿出后再停止加热,防止倒吸
氟气(F2)
物理性质
淡黄,有特殊难闻的臭味,剧毒。
化学性质
腐蚀性非常强,化学性质十分活泼,具有很强的氧化性。
把氟通入水中,它会把水中的氢夺走,放出氧气(2F2+2H2O=4HF+O2)
氟最重要的化合物是氟化氢。氟化氢很易溶解于水,水溶液叫,要储存在塑料瓶里。不能装在玻璃瓶里,因为它能强烈地腐蚀玻璃(4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O)。人
液压集成块设计们便利用它的这一特性,先在玻璃上涂一层石蜡,再用刀子划破蜡层刻成花纹,涂上。过了一会儿,洗去残余的,刮掉蜡层,玻璃上便出现美丽的花纹。玻璃杯上的刻花、玻璃仪器上的刻度,都是用“刻”成的。
钠(Na)
物理性质:
1.银白金属。
2.质软。
3.密度比水小,能浮在水面上。
4.熔点底,小于100度。
5.能导电导热。
化学性质:
钠原子的最外层只有1个电子,很容易失去。因此,钠的化学性质非常活泼。
1.钠跟氧气的反应
观察演示实验:钠与氧反应
在常温时 4Na+O2=2Na2O
在点燃时 2Na+O2==Na2O2(淡黄)
2.钠跟硫等非金属的反应
钠除了能跟Cl2直接化合外,还能跟很多其它非金属直接化合,如跟硫化合时甚至发生爆炸。
2Na+S=Na2S (硫化钠)
3.钠跟水的反应
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
钠的化学性质很活泼,所以它在自然界里不能以游离态存在,因此,在实验室中通常将钠保存在煤油里。
镁(Mg)
物理性质
质软,熔点较低,成银白。镁是一种柔软有光泽的金属 化学性质
1.与非金属单质的反应:2Mg+O2==2MgO 3Mg+N2=Mg3N2
2.与水的反应:Mg+2H2O加热==Mg(OH)2+H2
3.与酸的反应:Mg+2HCl==MgCl2+H2
4.与氧化物的反应:2Mg+CO2高温==2MgO+C
铝(Al)
银白的轻金属,较软,密度2.7g/cm3,熔点660.4℃,沸点2467℃,它有良好的导电性和传热性.
所以铝常用来做导线,制造各种炊具. 铝对光的反射性能良好,反射紫外线比银还强,铝越纯,它的反射能力越好,
铝的化学性质
和氧气反应:铝粉可燃铙4Al+3O2==2Al2O3(发强白光)
和非金属反应:2Al+3S==Al2S3
和热水反应:2Al+6H2O==2Al(OH)3+3H2↑(反应缓慢)
和较不活动金属氧化物反应:3Fe3O4+8Al==9Fe+4Al2O3
和酸反应:在常温下浓硫酸和浓硝酸可使铝钝化。盐酸和稀硫酸可跟铝发生置换反应,生成盐并放出氢气。
2Al+6H2O=2AlCl3+3H2↑
2Al+3H2SO4(稀)=Al2(SO4)3+3H2↑
和碱溶液反应:主要和NaOH、KOH强碱溶液反应,可看做是碱溶液先溶解掉铝表面氧化铝保护膜 Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 然后再和铝反应:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
Al(OH)3溶解在强碱溶液中,
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
注:1.铝和不活动金属氧化物(主要是难熔金属氧化物如Cr2O3、V2O5以及Fe2O3等)的混合物,都叫铝热剂,在反应中铝做还原剂。反应过程放大量热,可将被还原的金属熔化成液态
2.铝在加热时可以跟浓硫酸或硝酸反应
硅(Si)
物理性质
存在:结晶形(水晶、玛瑙)、无定形(沙子)
(1)硅单质用途:半导体材料、太阳能电池。
化学性质:①具有酸性氧化物的通性(但不与水反应)为硅酸酐,与碱、碱性氧化物、盐等物质发生反应。
1.单质硅化学性质: Si+2F2====SiF4 Si+4HF=====SiF4+2H2↑
Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑ Si+O2 SiO2
2. SiO2的化学性质:①具有酸性氧化物的通性(但不与水反应)为硅酸酐,与碱、碱性氧化物、盐等物质发生反应。
SiO2+CaO CaSiO3 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑
②与(HF)发生反应:SiO2+4HF SiF4↑+2H2O
③与碳还原剂发生反应 :SiO2+3C SiC+2CO SiO2+2C Si+2CO
(3)用途:石英制耐火材料、石英玻璃等。水晶用于制光学仪器和工艺品
3. (1)硅酸钠(Na2SiO3):水溶液称之为水玻璃或泡花碱,粘合剂、防腐剂。
制取:SiO2+2NaOH=Na铱-1922SiO3+H2O
主要性质:
Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3 Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+美容灯2NaCl
(2) 硅酸盐产品:水泥(3CaO·SiO2 2CaO· SiO2 3CaO·Al2O3)、玻璃(Na2O·CaO· 6SiO2)、陶瓷。
磷(P)
物理性质
磷有多种同素异形体,常见的有白磷(P4)、红磷(P5)和黑磷。
纯白磷是无透明的晶体,遇光逐渐变为黄,所以又叫黄磷。黄磷有剧毒
白磷隔绝空气在673K加热数小时就可以转化为红磷。红磷是紫磷的无定形体,是一种暗红的粉末,不溶于水、碱和CS2中,没有毒性。
硫(S)
物理性质
通常为淡黄晶体,不溶于水,微溶于酒精
化学性质
⑴氧化性
与多数金属反应,生成—2价硫化物,如: 2Na+S=Na2S
注意:
①Cu2S、FeS都是金属的低价硫化物,硫单质氧化性弱,只能将金属氧化到较低价态低价态。CuS是通过其它方法制得的。
②硫与氢气反应也表现了硫的氧化性: H2 + S==H2S
⑵还原性:如 S+O2=SO2
⑶既表现氧化性,又表现出还原性。在加热条件下,硫能与强碱溶液发生反应,这是硫的自身氧化还原反应,硫既是氧化剂,也是还原剂。根据这个反应原理,可用NaOH溶液在加热条件下将残留在玻璃仪器内壁的硫除去
泥浆固液分离
用途:它主要被用在肥料中,也广泛地被用在火药、润滑剂、杀虫剂和抗真菌剂中。
注:如果有水银滴在地上,撒硫粉可除。
(Cl2)
物理性质
1.在通常情况下:是黄绿的气体、有毒、并有刺激性气味、密度比空气大、熔沸点较低、能溶于水易溶于有机溶剂、在压强为101kPa、温度为-34.6℃时易液化。如果将温度继续冷却到-101℃时,变成固态氯。1体积水在常温下可溶解2体积.
2.有毒,闻有毒气体气味的方法是(扇动法):用手轻轻在瓶口扇动,使极少量的气体飘进鼻孔.
化学性质
1.与金属反应
2Na+Cl2点燃=2NaCl (现象:剧烈燃烧,白烟)
Cu+Cl2点燃=CuCl2 (现象:剧烈燃烧,棕烟)
2Fe+3Cl2点燃=2FeCl2.