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).