高中化学必修一第四章非金属及其性质.docx
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高中化学必修一第四章非金属及其性质
化学必修一第四章非金属及其化合物(课件版)
第一节无机非金属材料的主角——硅
1.地壳中含量最多的元素是氧,其次是硅;空气中含量最多的元素是氮,其次是氧。
人体生理必需的食用盐是Nacl。
人类活动所产生的影响大气质量的气态物质SO2、CO、NO2等属于非金属氧化物类别。
2.硅的含量:
地壳中排第二位(硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上)。
3.Si原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以硅的化学性质不活泼。
主要通过共用电子对的形式形成四价的化合物。
4.原子结构图:
5.碳元素与硅元素的比较:
6.常温下,单质碳、硅的化学性质都不活泼,为什么碳在自然界中有稳定的单质(金刚石)存在,而硅却没有?
答:
单质硅的化学性质虽然稳定,但硅是一种亲氧元素,硅原子和氧原子的结合非常牢固,形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固,硅氧键一旦形成就很难被破坏,所以,自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在,没有游离态的硅。
1.天然的二氧化硅——硅石
2.二氧化硅的结构——立体网状结构
总结:
[SiO4]正四面体;空间网状结构;硅氧比例:
1:
2;没有SiO2分子存在,只存在硅氧原子。
3.结构决定性质:
物理性质:
熔点高,是硬度大的固体,不溶于水,纯净的SiO2晶体无色透明;
化学性质:
很稳定(即化学性质很不活泼)、酸性氧化物、具有酸性氧化物的特性(常温下,二氧化硅的化学性质不活泼不与水、酸(HF除外)反应,能与碱性氧化物或强碱反应生成盐)、同时也具有自己独特的个性(CO2+H2O=H2CO3,但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3)。
4.【详讲】二氧化硅的化学性质:
①跟强碱反应
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
(应用:
制水玻璃;解释:
实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞?
答:
NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3,使瓶塞部分粘结而无法打开。
因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。
)
比较:
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
②跟碱性氧化物反应
高温
SiO2+CaO=CaSiO3
比较:
CO2+CaO=CaCO3
(条件的不同说明什么问题?
)
③与氢氟酸反应
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
(注意:
玻璃中含有SiO2,所以可以用HF来刻蚀玻璃;解释:
实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸?
答:
HF能腐蚀玻璃,因此,盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶;补充:
该实验在铅皿中进行。
)
④高温下与某些盐反应
高温
Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑
高温
CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑
(应用:
制玻璃)
※5.二氧化碳与二氧化硅的化学性质比较:
6.二氧化硅的用途
石英:
耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟
水晶:
电子工业的重要部件、光学仪器、高级工艺品和眼镜片
玛瑙:
精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品光导纤维
光导纤维:
【拓展】1964年8月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线,被誉为“纤维光学之父”。
比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送3万门电话且中继距离长达20—50Km,保密性能好。
7.经典范题:
下列几种物质其主要成分不是二氧化硅的是(①③⑦⑧)。
①红宝石②玛瑙③钻石④石英晶体⑤硅石⑥水晶⑦大理石⑧金刚砂⑨硅藻土⑩光导纤维
——————————————————————————————————
思考:
SiO2不能直接和水化合成H2SiO3,那怎样制备H2SiO3呢?
1.[实验4-1]:
在试管中加入1ml饱和Na2SiO3溶液,用7~8滴水稀释,再滴入1~2滴酚酞溶液,再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸,边加边振荡,至溶液红色变浅并接近消失时停止。
静置。
仔细观察变化过程及其现象。
①化学方程式:
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
②现象:
加入酚酞后,溶液变红,再加入盐酸,红色变浅逐渐消失,产生白色胶状沉淀。
(所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体-硅酸溶胶,硅酸浓度较大时,则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。
硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶,称为“硅胶”。
硅胶多孔,吸附水分能力强,常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂,也可以用作催化剂的载体。
)
③结论:
结论:
Na2SiO3的水溶液呈碱性;Na2SiO3和盐酸反应生成硅酸。
④原理:
强酸制弱酸。
【拓展】Na2SiO3+2HCl+H2O=2NaCl+H4SiO4↓(原硅酸)
2.硅酸难溶于水,属于弱酸,其酸性比碳酸弱:
Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3
——————————————————————————————————1.硅酸盐:
硅酸盐是一种结构复杂的物质,一般由硅、氧、金属元素组成的化合物,一般不溶于水,基本组成单元还是[SiO4]四面体,导致硅酸盐熔点高,化学性质很稳定,不活泼。
2.Na2SiO3的应用:
肥皂填料、木材防火、黏胶剂等。
※3.硅酸盐化学式拆分原则
要领:
化合价不变
格式:
金属氧化物、二氧化硅、水
顺序:
金属按活动顺序表
-练一练-
4.【拓展】硅酸盐岩石→土壤胶体、负电。
硅酸盐跟硅酸类似,形成胶体。
特殊含硅化合物——碳化硅SiC,俗名金刚砂(碳,二氧化硅高温制得),具有空间网状结构,硬度大,熔点高。
5.硅酸盐材料:
①结构特点:
都含有硅氧四面体[SiO4]4-的稳定结构;
②特性:
稳定性强,硬度高,熔点高,难溶于水,绝缘,耐腐蚀等;
③实例:
玻璃、陶瓷、水泥。
6.经典范例:
——————————————————————————————————
1.硅单质(Si):
硅有晶体硅和无定形硅
2.物理性质:
①灰黑色,有金属光泽,硬而脆的固体;②熔、沸点高、硬度大;③晶体硅是良好的半导体。
3.化学性质:
在常温下,化学性质不活泼,只与强碱、氟化氢、氟气反应。
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
Si+2F2=SiF4
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑
加热时,Si可以和O2、Cl2等反应。
4.存在:
在自然界中,没游离态的硅。
5.用途:
集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料(为高纯硅),还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。
6.单质硅的制备(工业上):
第二节富集在海水中的元素-氯
1.氯气的结构特点(自绘原子结构):
得电子能力强,非金属性强。
2.化合价:
-1,0,1,+3,+5,+7
3.氯气的发现:
1774年瑞典化学家舍勒发现氯气。
4.氯气的物理性质:
①氯气是黄绿色;
②有刺激性气味,有毒的气体;
③易液化——加压液化,贮存在钢瓶中(注:
干燥的氯气常温不与铁反应);
④密度比空气大——向上排空气法收集(注:
不能用排水法收集,可用排饱和食盐水法收集;
⑤能溶于水(1体积水可溶解2体积氯气)。
5.闻氯气的方法是:
用手轻轻地在瓶口扇动,仅使极少量的氯气飘进鼻孔。
(注:
这是闻各种气体气味的方法。
)
6.氯气的化学性质:
①氯气与金属反应:
Cl2有很强的氧化性,能与多数金属反应生成相应的金属氯化物,尤其要注意的是:
它和变价金属反应时,生成高价的金属氯化物,如:
CuCl2、FeCl3。
②氯气与某些非金属反应:
氯气与氢气反应(氯气与金属反应时,是实实在在的得电子,而在与非金属(如H2)反应时,氯原子和氢原子都想得电子,最后双方为了达到稳定,形成共用电子对。
即使这样,形成的共用电子对还是偏向氯,偏离氢,从而使氯显-1价。
)
③氯气与水反应:
实验室中使用的氯水只能现配现用,并盛放在棕色试剂瓶中。
总结:
新制氯水:
H+、Cl-、ClO-、HClO、Cl2、H2O,有强氧化性。
久置氯水:
盐酸溶液,无强氧化性。
④氯气与碱反应:
⑤氯气与盐溶液反应:
经典范例:
Ø氯气的用途:
Ø杀菌消毒;
Ø制漂白粉(液);
Ø作制高纯硅、锗和钛的中间物质;
Ø合成塑料、橡胶、农药、药品等。
【突破重点】
成盐元素—卤素:
第三节硫和氮的氧化物
二氧化硫二氧化碳的比较:
[ps:
第四节 氨 硝酸 硫酸详见《教材完全解析·王后雄》O(∩_∩)O]
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- 高中化学 必修 第四 非金属 及其 性质