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④石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料

要点诠释：

（1）由于玻璃的成分中含有SiO2，故实验室盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。

（2）未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀的。

（3）因为氢氟酸腐蚀玻璃，与玻璃中的SiO2反应，所以氢氟酸不能用玻璃瓶保存，而应保存在塑料瓶或铅皿中。

2．二氧化硅的用途

常被用作石英表中的压电材料，高性能的现代通讯材料——光导纤维。

3．二氧化硅的结构特点

在SiO2晶体中，每个Si周围结合4个O，Si在中心，O在4个顶角；

许多这样的四面体又通过顶角的O相连接，每个O为两个四面体所共有，即每个O与2个Si相结合。

实际上，SiO2晶体是由Si和O按1∶2的比例所组成的立体网状结构的晶体。

由结构可知，二氧化硅的化学性质很稳定。

要点二、硅酸（H2SiO3）

1．硅酸的性质

硅酸是一种白色胶状物质，不溶于水，能形成胶体。

硅酸经干燥脱水形成硅酸干凝胶——“硅胶”。

硅酸的酸性很弱，比碳酸的酸性还弱，在与碱反应时只能与强碱反应。

如：

H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O。

硅酸的热稳定性很差，受热分解为SiO2和H2O。

2．硅酸的制取

由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得的。

Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl，

Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3（证明酸性：

H2CO3＞H2SiO3）。

要点三、硅酸盐

1．硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。

一般不溶于水，稳定性高。

它是构成岩石和土壤的主要成分，硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常用氧化物的形式来表示其组成。

例如：

硅酸钠Na2SiO3（Na2O·

SiO2），高岭石Al2Si2O5（OH）4（Al2O3·

2SiO2·

2H2O）。

书写顺序为：

活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。

注意事项：

（1）氧化物之间以“·

”隔开；

（2）计量数配置出现分数应化为整数。

例如：

钾长石KAlSi3O8不能写成

K2O·

Al2O3·

3SiO2，应写成K2O·

6SiO2。

2．常用的硅酸盐是硅酸钠，其水溶液俗称水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。

3．无机非金属材料。

（1）传统无机非金属材料：

陶瓷、玻璃、水泥。

（2）新型无机非金属材料：

高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。

要点四、硅的单质

1．硅的化学性质。

在常温下，硅的化学性质不活泼。

不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等反应。

但可与氟气、氢氟酸和强碱反应。

（1）硅和氟气反应：

Si+2F2==SiF4。

（2）硅和氢氟酸反应：

Si+4HF==SiF4↑+2H2↑。

（3）硅和氢氧化钠溶液反应：

Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑。

（4）硅在氧气中加热：

Si+O2

SiO2。

规律总结：

硅与烧碱溶液反应的实质是：

Si+3H2O

H2SiO3+2H2↑，

H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O。

从分步反应看，起氧化作用的只是H2O，而NaOH既不是氧化剂又不是还原剂，仅为反应物。

其电子转移情况为：

2．硅的工业制法。

3．晶体硅的用途。

用来制造半导体器件，制成太阳能电池、芯片和耐酸设备等。

【典型例题】

类型一、SiO2的性质和用途

例1、在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（　）

　　①焦炭　②纯碱　③碳酸钙　④氢氟酸　⑤浓硝酸　⑥烧碱溶液　⑦氧化钙　⑧氮气

　　A．③⑤⑦⑧　B．⑤⑦⑧　C．⑤⑧　D．⑤

【变式1】不能用磨口玻璃塞的试剂瓶贮存的一组物质是（　）

　　A．溴水、氯水、碘水　　B．氢溴酸、盐酸、氢硫酸

　　C．浓硝酸、浓硫酸、高氯酸　　D．NaOH溶液、KOH溶液、Na2SiO3溶液

【变式2】赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种对玻璃进行刻蚀而成的。

这种物质是（　）

　　A．盐酸　B．氢氟酸　C．烧碱　D．纯碱

【变式3】地壳中含量位于第一、二位的元素之间形成的化合物不具有的性质是（）。

A．常温下与苛性钠反应B．常温下与水反应C．常温下与氢氟酸反应D．高温下与氧化钙反应

【变式4】下列关于二氧化硅的叙述不正确的是（）。

（双选）

A．二氧化硅晶体是由SiO2分子构成的，它的熔点高、硬度大B．不可用石英坩埚熔融烧碱

C．二氧化硅可用于制造石英钟表的压电材料和光导纤维

D．二氧化硅能溶于氢氟酸中，这是由它的晶体结构决定的

类型二、硅酸的性质和制备

例2、写出以SiO2为原料制备H2SiO3的化学反应方程式________。

【变式1】下列离子方程式不正确的是（）。

A．石英与烧碱溶液反应：

SiO2+2OH－==SiO32－+H2O

B．向氢氧化钠溶液中通入过量CO2：

CO2+2OH－==CO32－+H2O

C．向硅酸钠溶液中加入盐酸：

2H++SiO32－==H2SiO3↓

D．向碳酸钙上滴稀硝酸：

CO32－+2H+==H2O+CO2↑

【变式2】下列变化中，不可能通过一步反应实现的是（　）

　　A．Na2SiO3→H2SiO3　　B．SiO2→Na2SiO3　　C．H2SiO3→SiO2　　　D．SiO2→H2SiO3

【变式3】下列过程中，生成物的化学成分相同的是（　）

（1）纯碱晶体置于空气中，会生成白色粉末状物质

（2）盛澄清石灰水的烧杯内壁内附着白色物质

　　（3）生石灰久置于空气中，会生成白色固体物质

　　（4）Na2SiO3的水溶液置于敞口容器中，溶液中出现白色浑浊

　　A．

（1）（4）　B．

（2）（3）　C．

（1）

（2）　D．（3）（4）

【变式4】能证明碳酸比硅酸的酸性强的实验事实是（　）

　　A．CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成

　　B．干冰（CO2）是由分子组成的，而SiO2是由原子直接组成的

　　C．高温下能发生反应：

Na2CO3+SiO2

　　D．CO2溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水

类型三、硅酸盐的性质及其表示方法

例3、用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是（）。

A．钙沸石[Ca（Al2Si3O10）·

3H2O]，表示为3SiO2·

CaO·

3H2O

B．镁橄榄石（Mg2SiO4），表示为MgO·

C．钾云母（K2Al6Si6H4O24），表示为K2O·

2H2O·

3Al2O3·

6SiO2

D．高岭石[Al2（Si2O5）（OH）4]，表示为Al2O3·

2H2O

【变式1】正长石（KAlSi3O8）风化生成高岭土[Al2S2O5（OH）4]时反应的离子方程式为：

2KAlSi3O8+2H2CO3+5H2O==2K++2H2CO3+4H2SiO3+Al2Si2O5（OH）4

（1）将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式：

①KAlSi3O8____________；

②Al2Si2O5（OH）4____________。

（2）上述反应能够发生的原因是____________。

【变式2】高岭土是制造瓷器的主要原料，其组成可以表示为Al2Si2Ox（OH）y。

其中x、y的数值分别是（　）

　　A．7、2　　　B．5、4　　　C．6、3　　　D．3、6

　　【变式3】用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，不正确的是（　）

　　A．钙沸石[Ca（Al2Si3O10·

3H2O）]　CaO·

3SiO2·

　　B．镁橄榄石[Mg2SiO4]2MgO·

　　C．正长石[KAlSi3O8]K2O·

3SiO2

　　D．高岭石[Al2（Si2O5）（OH）4]　Al2O3·

类型四、单质硅

　例4、下列关于硅的说法不正确的是（　）

　　A．硅是非金属，但它的单质是灰黑色且有金属光泽的固体

　　B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料

　　C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应

　　D．当加热到一定温度时，硅能与氧气、氯气等非金属反应

【变式1】可以用来做半导体材料的是（　）

　　A．二氧化硅　B．粗硅　C．高纯硅　D．硅酸盐

【变式2】硅在太阳能发电过程中具有重要作用，有关硅的说法中不正确的是（　）

　　A．硅的化学性质稳定，常温下不与酸、碱反应

　　B．自然界中硅贮量丰富，易于开采

　　C．高纯度的硅可被用于制造计算机芯片

　　D．自然界中硅主要以二氧化硅的形式存在，SiO2是光导纤维的主要成分

【变式3】有A、B、C、D四种含硅元素的物质，它们能发生如下反应：

（1）C与烧碱反应生成A和水；

（2）A溶液与钙盐溶液反应生成白色沉淀D；

（3）B在空气中燃烧生成C；

（4）C在高温下与碳反应生成单质B。

根据上述变化，写出A、B、C、D的化学式：

A________，B________，C________，D________。

【变式4】硅单质及其化合物应用范围很广，请回答下列问题：

（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。

SiHCl3还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：

石英砂

粗硅

SiHCl3（粗）

SiHCl3（纯）

高纯硅

①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式________。

②整个制备过程必须严格控制无水无氧，SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式________；

H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是________。

（2）下列有关硅材料的说法正确的是________（填字母）。

A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥

B．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维

C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高

D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

二、富集在海水中的元素——氯

要点一、氯元素在自然界中的存在和氯气的物理性质

1．氯元素的存在

　　在自然界里，氯元素以化合态存在，游离态的氯只能通过人工方法而制得。

氯元素是最重要的“成盐元素”，主要以NaCl的形式存在于海水和陆地的盐矿中。

海洋中含盐3%，主要是NaCl，还含有MgCl2、MgSO4等盐类，致使海水既咸又苦，不能直接饮用。

　　人体体液中的Na+和Cl―对于调节体液的物理和化学特性，保证体内正常的生理活动和功能发挥着重要作用。

人体每天必须经过食物和食盐来补充人体所缺失的Na+和Cl－。

2．氯气的物理性质

氯气是一种黄绿色、具有强烈刺激性气味的有毒气体，在低温和加压情况下可以转化为液态（液氯）和固态。

氯气能溶于水，25°

C时，1体积的水可以溶解2体积的氯气，所得水溶液称为氯水。

在实验室闻氯气气味时，应该用手轻轻在瓶口扇动，仅使极少量的氯气飘过鼻孔，如右图所示，闻其他气体的气味时也应采用这种方法。

注意：

应注意气体溶解度的表示方法与固体不同，固体的溶解度是在一定温度下，溶液达到饱和状态时，100g溶剂（水）中溶解的溶质的质量（g）。

气体的溶解度用体积比表示，与温度、压强有关，如常温（25°

C）常压下，氯气可以１∶２溶解于水，应理解为1L水中可溶解2L的氯气或１体积水中可溶解２体积的氯气。

要点二、氯气的化学性质

要点诠释：

氯是第17号元素，其原子的最外层有７个电子，在化学反应过程中很容易得一个电子形成氯离子（Cl—）即达到８个电子的稳定结构，表现为典型的非金属性。

氯气是双原子分子，其分子虽已达到８电子稳定结构但不是最稳定状态，在一定条件下易与其他物质发生化学反应，通常做氧化剂，且是强氧化剂。

氯气非常活泼，因而在自然界中无游离态的氯存在，化合态的氯主要以-1价的氯化物形式存在于自然界中。

1．与金属的反应

大多数金属在点燃或灼热的条件下，都能与氯气发生反应生成氯化物。

对于有变价的金属元素和氯气发生反应时生成其高价氯化物。

如Fe与Cl2反应不管Fe是否过量都只能生成FeCl3。

Cl2+2Na

2NaCl

　　3Cl2+2Fe

2FeCl3

　　Cl2+Cu

CuCl2

但在常温下干燥的氯气不与铁反应，所以可以将液氯储存在钢瓶里。

2．与非金属反应

H2+Cl2

2HCl。

现象：

氢气在氯气中安静燃烧，发出苍白色火焰，瓶口上方有白雾。

（1）光照H2和Cl2的混合气体时，会发生爆炸，因此工业生产是用点燃的方法来生产盐酸，绝对不能用光照的方法。

（2）工业盐酸呈黄色是因其中混有FeCl3。

拓展延伸：

2P+3Cl2（少量）

2PCl3（白雾）

2P+5Cl2（足量）

2PCl5（白烟）

3．与水反应

（1）氯气与水反应的情况

在常温下，溶于水中的部分Cl2与水发生反应，生成盐酸（HCl）和次氯酸（HClO）：

Cl2+H2O==HCl+HClO。

Cl2既被氧化又被还原，氧化剂、还原剂都是Cl2。

（2）次氯酸的重要性质

①强氧化性：

HClO中+1价Cl表现出很强的得电子能力，得电子还原成Cl－，其氧化性比Cl2还强。

HClO以其强氧化性杀死水中的病菌，起到消毒的作用，还能使染料和有机物质褪色而具有漂白作用。

②弱酸性：

HClO是一元弱酸，酸性比碳酸还弱，在水中只有少部分发生电离：

HClO

H++ClO－。

③不稳定性：

HClO只存在于水溶液中，在光照下易分解放出氧气：

2HClO

2HCl+O2↑。

4．与碱反应

Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O（可作漂白液，有效成分为NaClO）。

2Cl2+2Ca（OH）2==CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O。

漂白粉（或漂粉精）的有效成分均为Ca（ClO）2。

要点三、氯水的成分和性质

1．氯水及液氯的区别

液氯

新制氯水

久置氯水

成分

Cl2

Cl2、HClO、H2O、H+、Cl－、ClO－、OH－

H+、Cl－、H2O

分类

纯净物

混合物

颜色

黄绿色

无色

性质

氧化性

酸性、氧化性、漂白性

酸性

氯水久置，会因HClO的分解导致其中的Cl2全部与H2O反应，HClO完全分解成盐酸和O2，使溶液酸性增强，失去强氧化性而变质（久置氯水实为极稀的盐酸）。

2．氯水的性质

氯水的多种成分决定了它具有多重性质：

①Cl2的强氧化性；

②HCl的强酸性；

③HClO的强氧化性、弱酸性；

④Cl－的性质。

在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：

所加试剂

参与反应的微粒

实验现象

离子方程式或解释

AgNO3溶液

Cl－

白色沉淀

Cl－+Ag+==AgCl↓

Na2CO3固体

H+

有气泡产生

2H++CO32－==CO2↑+H2O

有色布条

布条颜色褪去

发生氧化还原反应

FeCl2溶液

溶液变棕黄色

2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl－

石蕊溶液

HClO、H+

先变红后褪色

酸性和漂白性

镁粉

Cl2、H+

氯水的颜色褪去并有气泡产生

Mg+Cl2==Mg2++2Cl－

Mg+2H+==Mg2++H2↑

要点四、氯气的实验室制法富集在海水中的元素——氯

1、原理：

MnO2+4HCl（浓）

MnCl2+Cl2↑+2H2O

或：

2KMnO4+16HCl（浓）==2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O

注：

若用KMnO4制Cl2，则不需加热。

2、发生装置：

固+液加热型

3、净化：

将气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶

4、干燥：

将气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶

5、收集：

用向上排空气法或排饱和食盐水法。

6、尾气吸收：

用NaOH溶液吸收多余的氯气，防止污染空气。

Ca（OH）2的溶解度太小，所以尾气吸收时不用石灰水，而用NaOH溶液。

7、验满方法

①将湿润的淀粉-KI试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。

②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。

要点五、氯离子的检验

　　1．试剂：

稀硝酸、AgNO3溶液。

2．操作：

取待测液2mL加入试管中，先滴入少量稀硝酸，然后再滴入AgNO3溶液。

3．现象及结论：

产生白色沉淀，该溶液中含有Cl－。

4．原理：

Ag++Cl－==AgCl↓。

（1）加稀硝酸的目的是排除CO32－的干扰，因为Ag2CO3是可以溶于稀硝酸的白色不溶物。

因此，鉴定时可以将加试剂的顺序颠倒，即可以先加AgNO3，再加稀硝酸。

若生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，同样可以证明溶液中有Cl－。

（2）不用稀盐酸、稀硫酸酸化，否则引入Cl－、SO42－产生干扰。

要点六、成盐元素——卤素

1．卤素的原子结构

在元素周期表中，与氯元素处于同一纵行——第ⅦA族的元素还有氟（F）、溴（Br）、碘（I）、砹（At，人工合成元素）。

与氯元素一样，这些元素原子的最外电子层都有7个电子，都是典型的非金属元素。

由于第ⅦA族元素都能与Na、K、Ca、Mg等金属化合生成盐，所以统称为卤素（成盐元素）。

2．物理性质

F2

Br2

I2

淡黄绿色

深红棕色

紫黑色

状态

气态

液态

固态

水中溶解性

反应

可溶

微溶

熔沸点

Cl2、Br2、I2易溶于苯、CCl4、汽油等有机溶剂。

注意：

从溴水中萃取出Br2，可向其中加入苯，振荡、静置，溶液分两层，上层橙红色，下层为水层，近乎无色；

从碘水中萃取I2，可向其中加入CCl4，振荡、静置，溶液分两层，上层（水层）近乎无色，下层为紫红色（已知苯的密度小于水的密度，CCl4的密度大于水的密度，且二者均不溶于水）。

3．卤素的化学性质

氯是第ⅦA族中的代表性元素。

氟、溴、碘的单质的化学性质与氯气相似，都具有氧化性，并随元素原子核电荷数的增大而逐渐减弱。

（1）与H2的反应：

H2+X2==2HX

氟气在冷暗处即可剧烈化合爆炸；

氯气受光照或混合点燃时反应；

溴加热时缓慢与H2化合；

碘持续加热，缓慢化合，同时又分解。

（2）与H2O的反应，从F2→I2逐渐减弱：

F2：

2F2+2H2O===4HF+O2（剧烈）

Cl2：

Cl2+H2O===HCl+HClO

X2+H2O

HX+HXO（X为Br或I）

（3）与碱溶液反应：

X2+2NaOH==NaX+NaXO+H2O（X为Cl、Br、I，反应能力逐渐减弱）

（4）与金属反应，从F2→I2反应能力逐渐减弱。

常见金属Na、K、Mg、Al、Fe、Cu、Zn等均能与卤素单质反应。

2Fe+3Br2==2FeBr3，Fe+I2

FeI2（I2的氧化性不强，与变价金属反应得低价盐）。

（5）卤素单质间的置换反应：

Cl2+2Br－==2Cl－+Br2；

Cl2+2I－==2Cl－+I2；

Br2+2I－==2Br－+I2。

氧化性：

Cl2＞Br2＞I2；

还原性：

Cl－＜Br－＜I－。

类型一、氯气的物理性质

　例1、下列说法正确的是（　）

　　A．液氯的成分是氯分子和水　　B．可用鼻子直接靠在集气瓶口闻氯气的气味

　　C．可用向上排空气法收集氯气　　D．实验中，可用水吸收剩余的氯气

【变式1】下列关于液氯和氯气的说法正确的是（）。

A．液氯和氯气不是同种物质B．标准状况下Cl2的密度约为3.17g·

L－1

C．液氯不导电，是非电解质，氯气能导电，是电解质D．液氯是混合物，氯气是纯净物

【变式2】关于氯气的叙述中，下列正确的是（）

　　A．氯气是一种黄绿色、有毒的气体

　　B．氯气在自然界中既可以以化合态存在，也可以以游离态存在

　　C．氯气不能溶解于水，所以可用排水法收集氯气

　　D．氯气、氯水、液氯是同一种物质，只是状态不同，都属于纯净物

类型二、氯气的化学性质

例2、下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应制得，又能由金属和盐酸反应制得的是（　）

　　A．CuCl2　　B．FeCl2　　C．FeCl3　　D．AlCl3

【变式1】氯气跟下列物质反应时，能产生白雾的是（　）；

能产生白烟的是（　）；

产物溶于水后，溶液呈蓝色的是（　）

　　A．Na　　　B．Cu　　　C．H2　　　D．Fe

【变式2】氯气是一种重要的工业原料。

工业上利用反应3Cl2+2NH3==N2+6HCl检查氯气管道是否漏气。

下列说法错误的是（）。

A．若管道漏气遇NH3就会产生白烟B．该反应利用了Cl2的强氧化性

C．该反应属于复分解反应D．生成1molN2有6mol电子转移

类型三、氯水性质的多重性

例3、下列关于氯水的叙述，正确的是（）。

A．新制氯水中只含Cl2和H2O分子

B．新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色

C．光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2

D．氯水久置后，由于Cl2挥发，酸性减弱

【变式1】新制氯水中存在H2O、Cl2、HClO、HCl，其中能起杀菌消毒作用的是________，能与锌反应生成氢气的是________，能与硝酸酸化的硝酸银溶液作用生成白色沉淀的是________，能使染料和有机物质褪色的是________，能与FeCl2反应的是________。

【变式2】在某NaOH溶液中加入几滴酚酞试液，溶液显红色，向其中逐滴加入新制的饱和氯水，当滴到最后一滴时，红色突然褪去。

回答下列问题：

（1）产生该现象的原因可能有两个：

　　　　①_______________________________；

②_______________________________。

（2）请设计实验证明褪色的原因是①还是②。

类型四、氯气的实验室制法

例4、实验室用二氧化锰和浓盐酸加热来制取氯气，反应的