高中化学必修一非金属及其化合物.doc
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第四章 非金属及其化合物
[循着图示·想一想][特色特性·记一记]
1.特殊的存在形式:
C——金刚石、石墨、C60
2.特殊的用途:
Si——半导体材料、太阳能电池板
SiO2——光导纤维
H2SiO3——硅胶可作干燥剂
Na2SiO3(水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料
3.特殊的表示方法:
硅酸盐可以用氧化物的形式表示
如Na2SiO3→Na2O·SiO2
4.特殊的性质:
(1)Si与NaOH溶液的反应:
Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑
(2)SiO2能溶于氢氟酸:
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
(3)H2CO3的酸性强于H2SiO3:
Na2SiO3+H2O+CO2===Na2CO3+H2SiO3↓
(4)粗硅的制备:
SiO2+2CSi+2CO↑
考点一
1.碳、硅元素的原子结构与存在
碳
硅
原子结构示意图
在元素周期表中的位置
第二周期ⅣA族
第三周期ⅣA族
单质的结构
金刚石:
空间网状结构
石墨:
层状结构
晶体硅:
与金刚石类似的空间网状结构
元素在自然界中的存在形式
既有游离态又有化合态
只有化合态
2.碳、硅单质的性质
(1)碳、硅的物理性质和用途(用短线连接起来):
提示:
①—c,②—a,③—e,④—b,⑤—d
(2)碳、硅的化学性质:
①碳单质的化学性质
a.与O2的反应(用化学方程式表示):
O2不足:
2C+O22CO;O2充足:
C+O2CO2。
b.与其他物质的反应(用化学方程式表示):
与CuO反应:
2CuO+C2Cu+CO2↑(可用于金属的冶炼);
与CO2反应:
CO2+C2CO;
与水蒸气反应:
C+H2O(g)CO+H2(制水煤气);
与浓硫酸反应:
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。
②硅的化学性质
a.与氢氟酸反应的化学方程式:
Si+4HF===SiF4↑+2H2↑;
b.与NaOH溶液反应的化学方程式:
Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑;
c.与O2反应:
Si+O2SiO2。
3.二氧化硅与二氧化碳的比较
(1)物理性质:
①熔、沸点:
SiO2的熔、沸点比CO2的熔、沸点高。
②溶解性:
CO2可溶于水,SiO2不溶于水。
(2)化学性质:
物质
二氧化硅
二氧化碳
与水
反应
不反应
CO2+H2OH2CO3
与酸
反应
只与氢氟酸反应:
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
不反应
与碱(NaOH)
溶液反应
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
CO2少量:
CO2+2NaOH===Na2CO3+H2OCO2足量:
CO2+NaOH===NaHCO3
与盐
反应
如与Na2CO3反应:
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
如与Ca(ClO)2反应:
Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO
与碱
性氧化
物反应
如与CaO反应:
SiO2+CaOCaSiO3
如与Na2O反应:
CO2+Na2O===Na2CO3
(3)主要用途:
CO2:
制饮料、碳酸盐,干冰用作制冷剂。
SiO2:
作光导纤维,制光学仪器、电子部件,水晶可制作饰品。
[知能存储]
硅及其化合物的特性
1.硅单质的特性
(1)Si的还原性强于C,但C却在高温下还原出Si:
SiO2+2C高温,Si+2CO↑。
(2)非金属单质与碱液作用一般无H2放出,但Si与碱液作用却放出H2:
Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑。
(3)非金属单质一般不能与非氧化性酸作用,但Si能与HF作用:
Si+4HF===SiF4↑+2H2↑。
(4)非金属单质大多为绝缘体,但Si为半导体。
2.含硅化合物的特性
物质
一般规律
含硅化合物的特性
SiO2
酸性氧化物一般与水反应生成相应酸
SiO2不溶于水,不与水反应
酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应
SiO2+HF===SiF4↑+2H2O
H2SiO3
“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律,H2CO3酸性强于H2SiO3
Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓
以下反应不能说明酸性的强弱
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
无机酸一般易溶于水
硅酸难溶于水
考点二
1.硅酸
2.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,是构成地壳岩石的重要成分。
(2)硅酸盐组成的表示方法:
通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成,如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2,长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。
(3)硅酸钠:
①白色、可溶于水的粉末状固体,其水溶液俗称水玻璃,有黏性,水溶液显碱性。
②与酸性较硅酸强的酸反应:
a.与盐酸反应的化学方程式:
Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓。
b.与CO2水溶液反应的化学方程式:
Na2SiO3+H2O+CO2===Na2CO3+H2SiO3↓。
③用途:
黏合剂(矿物胶),耐火阻燃材料。
3.无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料,如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。
①常见硅酸盐材料比较
水泥
玻璃
陶瓷
生产原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石、石英
黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃熔窑
陶瓷窑
②玻璃生产中的两个重要反应:
Na2CO3+SiO2高温,Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2高温,CaSiO3+CO2↑。
(2)新型无机非金属材料,如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。
[易错警示]
硅及其化合物在常用物质中的易错点
(1)用作半导体材料的是晶体硅而不是SiO2,用于制作光导纤维的是SiO2而不是硅,计算机芯片的成分是晶体硅而不是SiO2。
(2)水晶、石英、玛瑙、硅石、沙子等主要成分是SiO2,而不是硅酸盐。
(3)传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。
[探规寻律]
硅酸盐改写成氧化物形式的方法
(1)氧化物的书写顺序:
活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。
(2)氧化物前计量数的配置原则:
除氧元素外,其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数,且不同氧化物间以“·”隔开。
(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。
如正长石:
KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2,应写成K2O·Al2O3·6SiO2。
[知能存储]
常用的“碳三角”转化关系
①2C+O22CO;
②2CO+O22CO2
③C+CO22CO;
④C+O2CO2
⑤2Mg+CO22MgO+C
含硅化合物间的重要转化关系
①SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
②Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓
(或SiO+2H+===H2SiO3↓)
③H2SiO3H2O+SiO2
上述转化关系是含硅化合物推断题的重要突破口。
[循着图示·想一想][特色特性·记一记]
1.特殊的颜色:
Cl2——黄绿色气体
Br2——红棕色液体
I2——紫黑色固体
2.特殊的成分:
新制氯水中含三分子(Cl2、HClO、H2O)、四离子(Cl-、ClO-、H+、OH-)
3.X-(卤素离子)的检验:
4.必记五反应:
(1)Cl2+H2OHCl+HClO
(2)2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(3)Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO
(4)Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl
(5)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
考点一
[基础自主落实]
1.氯气的物理性质
颜色
气味
毒性
密度
特性
黄绿色
强烈刺激性气味
有毒
比空气大
易液化
[注意] 闻氯气气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动,使极少量的Cl2飘进鼻孔。
2.从氯的原子结构认识氯气的化学性质
——氧化性
(1)与金属反应:
与变价金属反应生成高价金属氯化物。
①与铁反应:
2Fe+3Cl22FeCl3。
②与铜反应:
Cu+Cl2CuCl2。
(2)与非金属反应
与H2反应:
H2+Cl22HCl。
(3)与还原性无机化合物反应
①与碘化钾溶液反应:
Cl2+2KI===2KCl+I2。
②与SO2水溶液反应:
Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl。
③与FeCl2溶液反应:
2FeCl2+Cl2===2FeCl3。
3.从化合价的角度认识Cl2的化学性质
——歧化反应
氯气与水或碱反应,氯的化合价既有升高又有降低,因而氯气既表现氧化性又表现还原性。
(1)与水反应
氯气与水反应的化学方程式:
Cl2+H2OHCl+HClO。
(2)与碱(NaOH)反应
反应的化学方程式:
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
4.次氯酸
(1)不稳定性:
次氯酸分解反应的化学方程式为2HClO2HCl+O2↑。
氯水须现用现配,保存在棕色瓶,置于冷暗处。
(2)强氧化性
①能将有色物质氧化为无色物质,作漂白剂。
②杀菌、消毒。
(3)弱酸性
向NaClO溶液中通入少量CO2,化学方程式为2NaClO+CO2+H2O===Na2CO3+2HClO。
5.次氯酸盐
(1)漂白液
(2)漂白粉
①成分:
漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2,其中有效成分是Ca(ClO)2。
②制备原理:
化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
③漂白原理:
化学方程式为Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO。
[知能存储]
氯水成分的实验探究方法
新制氯水为浅黄绿色有刺激性气味的液体,由多种成分组成决定了它具有多重性质,在与不同的试剂反应时,起作用的微粒不同。
具体的探究过程见下表:
所加试剂
实验现象
参与反应的微粒
离子方程式或解释
AgNO3溶液
白色沉淀
Cl-
Cl-+Ag+===AgCl↓
Na2CO3固体
有气泡产生
H+
2H++CO===O2↑+H2O
有色布条
布条颜色褪去
HClO
发生氧化还原反应
SO2
黄绿色褪去
Cl2
SO2+Cl2+2H2O===4H++2Cl-+SO
石蕊溶液
先变红后褪色
H+、HClO
酸性和漂白性
次氯酸盐的强氧化性
ClO-不论是在酸性、碱性条件下都能跟亚铁盐、碘化物、硫化物、亚硫酸盐等发生氧化还原反应,即ClO-与I-、Fe2+、S2-、SO不论是在酸性环境还是在碱性环境中均不能大量共存。
如漂白粉遇到亚硫酸盐:
Ca2++ClO-+SO===CaSO4↓+Cl-。
考点二
[基础自主落实]
1.卤素单质的相似性
(1)都能与大多数金属反应:
2Fe+3Br22FeBr3
Fe+I2FeI2
(2)都能与H2反应:
H2+X2===2HX
(3)都能与水反应:
X2+H2OHX+HXO(F2除外)
(4)都能与碱液(如NaOH
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- 高中化学 必修 非金属 及其 化合物