Химические свойства неметаллов
1. Галогены (более подробно)
1) С кислородом из галогенов реагирует только фтор:
F2 + O2 → O2F2 (или OF2)
Cl2 + O2 → реакция не идет.
2) С водой реагируют все галогены, но по-разному: фтор окисляет воду, другие галогены диспропорционируют в ней:
2F2 + 2H2O → 4HF + O2
Cl2 + H2O → HCl + HClO
3) Все галогены взаимодействуют с водородом:
H2(г) + F2(г) → 2HF(г) +Q
(со взрывом в темноте)
H2(г) + Cl2(г) → 2HCl(г) +Q
(необходимо жесткое излучение или нагрев)
H2(г) + Br2(ж) <=> 2HBr(г) +Q
(необходимо нагревание)
H2(г) + I2(кр) <=> 2HI(г) -Q
(необходимо нагревание)
4) Из солей галогены реагируют: 1) с галогенидами (если галоген в простом веществе является более сильным окислителем, чем галоген в соли) и 2) с сульфидами:
Cl2 + CaBr2 → CaCl2 + Br2
Cl2 + CaF2 → реакция не идет, так как Cl2 обладает менее выраженными окислительными свойствами, чем F2.
С сульфидами:
Br2 + Na2S → 2NaBr + S.
Если можем окислить металл:
Cl2 + 2FeCl2 → 2FeCl3
5) Все галогены реагируют с металлами:
3F2 + 2Fe → 2FeF3
3Br2(изб) + 2Fe → 2FeBr3
3Cl2 + 2Fe → 2FeCl3
Cl2 + Cu → CuCl2
Окислительный свойства йода выражены слабее, чем у других галогенов, поэтому с такими металлами, как Fe и Cu, он взаимодействует по-другому:
I2 + Fe → FeI2
I2 + 2Cu → 2CuI
6) Галогены - сильные окислители, окисляют такие сложные вещества, как H2S, H2O2, NH3, SO2 и др:
Br2 + H2S → S + 2HBr
H2O2 + Cl2 → 2HCl + O2
3Cl2 + 8NH3 → N2 + 6NH4Cl
Cl2 + 2FeCl2 → 2FeCl3
7) Реагируют с Si:
Si + 2F2 → SiF4 (аналогично с Cl2, Br2 и I2).
8) Не реагируют с оксидами, азотом, углеродом
С углеродом в незначительной степени реагирует только F2.
9) Не реагируют с кислотами за исключением одной реакции (только I2 и только с концентрированной азотной кислотой):
10HNO3(конц.) + I2 → 2HIO3 + 10NO2 + 4H2O (t)
10) Диспропорционируют в растворах щелочей:
2F2 + 2NaOH → OF2 + 2NaF + H2O (продукты этой реакции на ЕГЭ не проверяются, но необходимо знать, что реакция протекает)
Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O (аналогично для Br2, I2)
3Cl2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO3 + 3H2O (при нагревании, аналогично для Br2, I2).
2. Сера (более подробно)
Желтое вещество, плавает на поверхности воды, не смачиваясь ею.
1) реагирует с кислородом:
S + O2 → SO2
2) Реагирует с водородом:
S + H2 <=> H2S
3) Реагирует с металлами
S + Fe → FeS (t)
2Na + S → Na2S
4) Реагирует со всеми неметаллами, кроме N2, I2 и благородных газов:
S + N2 → реакция не идет
S + I2 → реакция не идет
5S + 2P → P2S5
2S + C → CS2
S + 3F2 → SF6
S + Br2 → SBr2
5) Реагирует с кислотами-окислителями:
S + 6HNO3(конц.) → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
S + 2HNO3(разб.) → H2SO4 + 2NO
S + H2SO4(конц.) → 3SO2 + 2H2O (t)
6) Взаимодействует с некоторыми солями:
S + KNO3(расплав) → 2KNO2 + SO2
S + K2Cr2O7 → Cr2O3 + K2SO4
S + Na2SO3 → Na2S2O3
7) Окисляется оксидами азота:
S + 2N2O → SO2 + 2N2
2S + 2NO2 → 2SO2 + N2
3. Азот (более подробно)
Реагирует только с O2, H2, F2 (со фтором реакции на ЕГЭ не встречаются) и металлами.
1) Реагирует с кислородом (электрический разряд или 2000ºС)
N2 + O2 → 2NO
2) Реагирует с водородом (обратимая, экзотермическая реакция):
N2 + 3H2 <=> 2NH3
3) Реагирует с металлами с образованием нитридов (с Li без нагревания, с остальными - только при нагревании):
N2 + 2Al → 2AlN (t)
N2 + 3Mg → Mg3N2 (t)
4) Не реагирует с H2O, кислотами, оксидами, солями.
N2 + H2O → реакция не идет
N2 + кислоты, соли, основания → реакция не идет.
4. Фосфор (более подробно)
Основные аллотропные модификации: красный (атомная кристаллическая решетка) и белый (P4, молекулярная кристаллическая решетка). Белый фосфор - ядовитое вещество, самовоспламеняется на воздухе. Красный фосфор стабилен и ядовитым не является.
1) Реагирует с кислородом:
4P + 3O2 → 2P2O3 (недостаток O2)
4P + 5O2 → 2P2O5 (избыток O2)
2) Не реагирует с водородом:
P + H2 → реакция не идет.
3) Диспропорционирует в растворах щелочей:
P4 + 3NaOH + 3H2O → PH3 + 3NaH2PO2 (t°, гипофосфит натрия)
4) Реагирует с кислотами-окислителями:
2P + 5H2SO4(конц.) → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O (t)
5HNO3(конц.) + P → H3PO4 + 5NO2 + H2O
5HNO3(разб.) + 3P +2H2O → 3H3PO4 + 5NO
5) Окисляется сильными окислителями до ст. ок. +5:
6P + 5KClO3 → 3P2O5 + 5KCl
2P + 5N2O → P2O5 + 5N2
8P + 10NO2 → 4P2O5 + 5N2.
6) Реагирует с металлами с образованием фосфидов:
P + Na → Na3P
2P + 3Ca → Ca3P2
7) Реагирует с серой, галогенами:
2P + 3Cl2 → 2PCl3 (недостаток Cl2)
2P + 5Cl2 → 2PCl5 (избыток Cl2)
2P + 3I2 → 2PI3 (с I2 возможно только образованием PI3, PI5 не образуется)
8) Реагирует с соединениями P+5:
3PCl5 + 2P → 5PCl3
5. Углерод (более подробно)
1) Реагирует с кислородом:
C + O2 → CO2
2) Реагирует с водородом:
С + 2H2 → CH4
3) Не взаимодействует с щелочами
C + NaOH → реакция не идет
4) Не взаимодействует с кислотами-неокислителями:
C + HCl → реакция не идет
C + H2SO4(разб.) → реакция не идет.
5) Реагирует с концентрированными растворами кислот-окислителей:
C + H2SO4(конц.) → CO2 + 2SO2 + 2H2O (t)
C + 4HNO3(конц.) → CO2 + 4NO2 + 2H2O (t)
C + 4HNO3(разб.) → реакция не идет.
6) Окисляется некоторыми солями и оксидами азота:
C + 2KNO3(расплав) → 2KNO2 + CO2
7) Восстанавливает неметаллы и некоторые металлы (слабые и металлы средней активности) из их оксидов:
C + 2NO → CO2 + N2
C + 2N2O → CO2 + 2N2
C + SO2 → S + CO2
5C + 2P2O5 → 4P + 5CO2
2C + SiO2 → Si + 2CO или
3C + SiO2 → SiC + 2CO
C + CuO → Cu + CO
C + ZnO → Zn + CO
C + FeO → Fe + CO
3C + Fe2O3 → 2Fe + 3CO
8) Восстановление активных металлов (до Al включительно) приводит к образованию карбидов, а не свободного металла:
CaO + 3C → CaC2 + 3CO
2Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO
9) Восстанавливает сульфаты до сульфидов (при нагревании):
BaSO4 + 4C → BaS + 4CO
10) Используется при получении фосфора:
Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 → 5CO + 2P + 3CaSiO3
6. Кремний (более подробно)
1) При нагревании реагирует с кислородом, серой, углеродом, галогенами:
Si + O2 → SiO2 (кварц, песок)
Si + 2Cl2 → SiCl4
Si + 2S → SiS2
Si + C → SiC
2) При нагревании реагируетс с металлами и оксидами некоторых металлов:
Si + 2Mg → Mg2Si (силицид магния)
Si + 2MgO → SiO2 + Mg
3) Растворяется в щелочах:
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2
4) Не реагирует с водородом:
Si + H2 → реакция не идет.
5) Не реагирует с растворами кислот, так как покрыт прочной оксидной пленкой. Реагирует только с HF:
Si + 4HF → SiF4 + 2H2 (t).