%% 高中化学·金属与非金属 详细框架图 mindmap root((金属与非金属·高中化学)) 金属通性 物理 导电 导热 延展性 金属光泽 合金概念 化学 失电子 → 还原剂 与酸置换氢 与盐置换金属 与非金属反应 与水反应 金属活动顺序表 "K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au" 前置金属置换后置金属离子 与酸/水反应难易 电池正负极判断 金属腐蚀快慢 典型金属 IA族 碱金属 Na 2Na+2H₂O→2NaOH+H₂↑（浮熔游响） 2Na+Cl₂→2NaCl 2Na₂O₂+2CO₂→2Na₂CO₃+O₂（供氧剂） 焰色反应 黄色 K 2K+2H₂O→2KOH+H₂↑（爆炸） 焰色反应 紫色 IIA族 碱土金属 Mg Mg+2H₂O(g)→Mg(OH)₂+H₂↑ 2Mg+CO₂→2MgO+C（耀眼白光） Ca Ca+2H₂O→Ca(OH)₂+H₂↑ Al 2Al+2NaOH+2H₂O→2NaAlO₂+3H₂↑（两性） 2Al+Fe₂O₃→2Fe+Al₂O₃（铝热反应） 阳极氧化 → 钝化 过渡金属 Fe Fe+S→FeS 3Fe+4H₂O(g)→Fe₃O₄+4H₂↑ 2FeCl₂+Cl₂→2FeCl₃（Fe²⁺→Fe³⁺） 2FeCl₃+Fe→3FeCl₂（Fe³⁺→Fe²⁺） Fe³⁺+SCN⁻→[FeSCN]²⁺（血红色检验） Cu Cu+4HNO₃(浓)→Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O Cu+2AgNO₃→Cu(NO₃)₂+2Ag↓ Cu²⁺+2OH⁻→Cu(OH)₂↓（蓝↓） Cu²⁺+4NH₃→[Cu(NH₃)₄]²⁺（深蓝） 金属冶炼 电解法 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂↑（冰晶石助熔） 热还原法 Fe₂O₃+3CO → 2Fe+3CO₂（高炉） 热分解法 2HgO → 2Hg + O₂↑ 非金属通性 物理 多为绝缘体 无延展性 同素异形体 化学 得电子 → 氧化剂 与金属反应 与氢反应 与氧反应 典型非金属 卤素 F₂ 2F₂+2H₂O→4HF+O₂（最剧烈） Cl₂ Cl₂+H₂→2HCl（光照爆炸） Cl₂+2NaOH→NaCl+NaClO+H₂O（漂白液） 实验室制法：MnO₂+4HCl(浓)→MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O Br₂ & I₂ 氧化性：F₂>Cl₂>Br₂>I₂ 置换：Cl₂+2Br⁻→2Cl⁻+Br₂ 氧族 O₂ 2Mg+O₂→2MgO C+O₂→CO₂ O₃ O₃→O₂+O（强氧化，漂白杀菌） S H₂+S→H₂S（臭鸡蛋味） 2H₂S+SO₂→3S↓+2H₂O SO₂+H₂O⇌H₂SO₃ 2SO₂+O₂⇌2SO₃（V₂O₅催化） SO₃+H₂O→H₂SO₄ 氮族 N₂ N₂+3H₂⇌2NH₃（哈伯法，Fe催化） NH₃ NH₃+H₂O⇌NH₄⁺+OH⁻（弱碱） NH₃+HCl→NH₄Cl（白烟） 4NH₃+5O₂→4NO+6H₂O（Pt催化） HNO₃ Cu+4HNO₃(浓)→Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O 3Cu+8HNO₃(稀)→3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O 钝化：Al/Fe遇冷浓HNO₃ 碳族 C C+O₂→CO₂ C+CO₂→2CO（高炉） 2C+O₂→2CO（水煤气） CO CO+CuO→Cu+CO₂（还原） CO₂ CO₂+Ca(OH)₂→CaCO₃↓+H₂O Si Si+2NaOH+H₂O→Na₂SiO₃+2H₂↑ SiO₂ SiO₂+2NaOH→Na₂SiO₃+H₂O（玻璃腐蚀） SiO₂+4HF→SiF₄↑+2H₂O（刻玻璃） 化合物转化主线 金属链 单质 → 氧化物 → 氢氧化物 → 盐 非金属链 单质 → 氢化物 → 氧化物 → 含氧酸 → 盐 实验与工业 离子检验 Fe³⁺+SCN⁻→血红色 NH₄⁺+OH⁻→↑使红石蕊变蓝 Ag⁺+Cl⁻→白色沉淀 实验室制法 H₂：Zn+H₂SO₄(稀) Cl₂：MnO₂+4HCl(浓) NH₃：Ca(OH)₂+NH₄Cl CO₂：CaCO₃+2HCl 工业流程 铝电解槽 接触法制硫酸 合成氨 氯碱工业
时间: 2025-08-05 11:02:17 浏览: 10
<think>嗯，用户需要高中化学金属与非金属的知识结构图，涵盖物理化学性质、典型反应、化合物转化和实验工业应用。这个需求很系统化，需要构建一个清晰的框架。
金属部分的核心是钠铝铁铜，非金属重点在卤素氧硫氮硅。物理性质要突出金属的通性（导电导热延展性）和非金属的多样性状态；化学性质需强调金属的还原性和非金属的氧化还原双重性。
典型反应必须包含方程式和现象描述，比如钠与水的剧烈反应、氯气的黄绿色褪色现象。化合物转化网络要体现铝的两性、硫的价态变化等关键转化路径。
实验安全细节不能遗漏：钠的煤油保存、氯气尾气处理。工业应用要联系实际，比如侯氏制碱法的循环原理。
最后设计相关问题时要延伸知识链：从金属冶炼方法到非金属材料应用，再到实验探究题，帮助用户形成完整知识体系。特别注意相关问题的标号必须用阿拉伯数字，严格遵循格式要求。</think>以下是高中化学金属与非金属知识结构图，整合了物理化学性质、典型元素反应、化合物转化及实验工业应用：
### 一、金属通性（以Na/Al/Fe/Cu为代表）
**物理性质**
导电导热性、延展性、金属光泽；密度/熔点递变规律（如Na低密度、W高熔点）
**化学性质**
- 还原性：$ \ce{2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 ^} $（剧烈反应）
- 与酸：$ \ce{Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2 ^} $
- 与盐溶液：$ \ce{Cu + 2Ag+ -> Cu2+ + 2Ag} $
### 二、非金属通性（以Cl/O/S/N/Si为代表）
**物理性质**
气体（Cl₂/O₂）、固体（S/I₂）、液体（Br₂）；同素异形体（O₂/O₃、金刚石/石墨）
**化学性质**
- 氧化性：$ \ce{Cl2 + 2KI -> 2KCl + I2} $（淀粉变蓝）
- 还原性：$ \ce{S + O2 ->[\Delta] SO2} $（蓝紫色火焰）
- 歧化：$ \ce{3Cl2 + 6NaOH -> 5NaCl + NaClO3 + 3H2O} $
### 三、化合物转化网络
```mermaid
graph LR
Na --> Na2O2(过氧化钠) --> O2
Al --> Al2O3 --> Na[Al(OH)4]-(偏铝酸钠)
Fe --> FeCl2 -->|Cl2| FeCl3 --> Fe(OH)3(红褐色沉淀)
S --> SO2 -->|催化剂| SO3 --> H2SO4
N2 --> NH3 -->|Ostwald| HNO3
```
### 四、核心实验与工业应用
1. **金属冶炼**
- 电解法：$ \ce{2Al2O3(l) ->[电解][冰晶石] 4Al + 3O2 ^} $（阴极反应）
- 热还原：$ \ce{Fe2O3 + 3CO ->[\Delta] 2Fe + 3CO2} $
2. **非金属制备**
- 氯气：$ \ce{MnO2 + 4HCl(浓) -> MnCl2 + Cl2 ^ + 2H2O} $（向上排空气法收集）
- 氨气：$ \ce{2NH4Cl + Ca(OH)2 ->[\Delta] CaCl2 + 2NH3 ^ + 2H2O} $（湿润红石蕊试纸检验）
3. **工业流程**
- 接触法制硫酸：硫铁矿($\ce{FeS2}$) → $\ce{SO2}$ → $\ce{SO3}$ → 浓$\ce{H2SO4}$
- 侯氏制碱：$ \ce{NaCl + CO2 + NH3 + H2O -> NaHCO3 v + NH4Cl} $
### 五、特性反应归纳
| 元素 | 特征现象 | 应用 |
|-------|-----------|------|
| $\ce{Na}$ | 黄色火焰 | 焰色试验 |
| $\ce{Fe^{3+}}$ | 血红色溶液 | $\ce{SCN-}$检验 |
| $\ce{Al}$ | 强光下燃烧 | 照明弹 |
| $\ce{Cl2}$ | 湿润淀粉-KI试纸变蓝 | 泄漏检测 |
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要使用这些静态和动态标识工具，首先需要获取并安装它们。从给定信息中了解到，可以通过克隆仓库或下载压缩包并解压到本地系统中。之后，根据需要针对不同的容器编排环境（如Dockerfile、ECS、Kubernetes）编写配置，以集成和使用这些检测工具。
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