第四单元非金属及其化合物

第四单元非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅第1课时二氧化硅和硅酸★讲义摘录一、硅1．硅元素的存在硅元素在地壳中的含量仅次于氧元素，居第二位，硅酸盐及二氧化硅构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。2.硅的原子结构示意图：其原子既不易失去电子也不易得到电子，主要形成四价化合物。注意：①在地壳中的元素含量排前五位是“氧硅铝铁钙”②硅元素虽然比较稳定，但因为其为亲氧元素，故自然界中只有化合态无游离态。二、二氧化硅(SiO2)1.SiO2的存在（阅读课本P74）SiO2主要以晶体和无定形两大形态存在，统称硅石。沙子、石英、玛瑙和水晶的主要成分是结晶的SiO2。2.SiO2的结构SiO2晶体是有Si和O按1：2的比例所组成的立体结构，基本结构单元为(正四面体)。每个Si周围结合4个O，每个O周围结合2个Si，因此SiO2晶体中不存在单个的二氧化硅分子。3.SiO2的物理性质熔点高、硬度大、不溶于水的固体4.SiO2的化学性质⑴不与水、一般的酸反应。⑵具有酸性氧化物的通性：①与CaO反应的化学方程式为：SiO2+CaO高温CaSiO3；②与强碱反应的化学方程式为：SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O；注意：①虽然SiO2是酸性氧化物，但是不能与水直接化合成硅酸：②粗糙的SiO2可与NaOH反应，故不能用带玻璃塞的玻璃试剂瓶保存⑶特性：与氢氟酸反应：SiO2+4HFSiF4↑+2H2O；(可用于雕玻璃)高沸点制低沸点：Na2CO3+SiO2CO2++Na2SiO35.用途⑴沙子是基本的建筑材料。⑵纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制成光导纤维。⑶实验室中的石英坩埚⑷石英、玛瑙和水晶可以制作饰物和工艺品三、硅酸（H2SiO3））284+141．硅酸的性质⑴硅酸（H2SiO3）是一种难溶于水、很弱的酸，酸性比碳酸弱。向Na2SiO3）溶液中通入CO2,反应的化学方程式为CO2+H2O+Na2SiO3=Na2CO3+H2SiO3↓；⑵不稳定受热易分解:H2SiO3高温SiO2+H2O⑶硅酸在水中易聚合成胶体溶液或白色悬浊液。浓度小时，形成胶体溶液；浓度大时，形成硅酸凝胶。干燥脱水，形成硅胶，可做干燥剂2.硅酸的制备：原理：强酸制弱酸。⑴CO2+H2O+Na2SiO3=Na2CO3+H2SiO3↓⑵2HCl+Na2SiO3=2NaCl+H2SiO3↓注意：原硅酸（H4SiO4）也为不溶于水的弱酸，H2SiO3和H4SiO4的酸酐都是SiO2★典型例题【例1】下列说法正确的是（）Ａ.二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应.Ｂ．CO2气体通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸.Ｃ．根据反应SiO2+CaCO3高温CO2+CaSiO3可推知硅酸酸性比碳酸强.Ｄ．SiO2能跟水反应生成酸.【例2】在硅酸钠溶液中通入足量的CO2气体，充分反应后加热、蒸发、灼烧，最后得到的固体物质为（）Ａ．SiO2与NaHCO3Ｂ．Na2CO3与SiO2Ｃ．SiO2Ｄ．NaHCO3【例3】下列离子方程式书写正确的是（）Ａ．往澄清的石灰水中通入过量的二氧化碳：CO2+Ca2++2OH-=H2O+CaCO3↓Ｂ．往碳酸钠溶液中加入二氧化硅：SiO2+CO32-=CO2+SiO32-Ｃ．二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2+2OH-=SiO32-+H2↑Ｄ．硅酸与烧碱溶液中和：2OH-+H2SiO3=SiO32-+2H2O【★强化练习1．下列物质中主要成分不是二氧化硅的是（）A．硅胶B．水晶C．玛瑙D．硅石2．NaOH、KOH等碱性溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中（）A．具有玻璃塞的细口瓶B．具有玻璃塞的广口瓶C．带滴管的滴瓶D．具有橡胶塞的细口瓶3．可以用来制取半导体材料（如大规模集成电路）的是（）A．二氧化硅B．粗硅C．高纯硅D．硅酸盐4．下列不是水玻璃用途的是（）A．肥皂填料B．木材防火剂C．纸板黏胶剂D．建筑装饰材料5．下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（）A．CO2→H2CO3B．SiO2→Na2SiO3C．Na2O2→Na2CO3D．SiO2→H2SiO36．普通玻璃的主要成分为二氧化硅，其化学性质很稳定。但与某些物质能够发生反应，可对玻璃进行蚀刻的物质是（）A．浓盐酸B．硫酸C．硝酸D．氢氟酸7．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（）A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀8．二氧化硅属于酸性氧化物，理由是（）A．Si是非金属元素B．SiO2对应的水化物是可溶性弱酸C．SiO2与强碱反应生成盐和水D．SiO2不能与酸反应9．下列物质中，能够与NaOH溶液反应的是（）A．碳酸钠B．硅酸钠C．二氧化硅D．氢氧化镁10．30gSiO2与足量的碳在高温下发生反应：SiO2+3CSiC+2CO↑。下列说法正确的是（）A．氧化剂和还原剂的质量比为1∶2B．SiO2发生氧化反应C．反应中有12g的碳被还原D．反应中生成14g11．物质A是一种高熔点化合物，不溶于H2SO4、硝酸，却溶于氢氟酸；C是一种气体；D是白色胶状沉淀；E是白色固体。A、B、C、D、E之间的转化如右图，试推断：A．________；B．_______；C．_______；D．________；E．________。第2课时硅酸盐和硅★讲义摘录一、硅酸盐1．概念：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。2．硅酸盐的组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形成表示组成。例如Na2SiO3可表示为Na2O·SiO2；高岭石[AI2(Si2O5)(OH)4]可表示为；正长石(KAISi3O8)可表示为。注意书写时的规律：⑴氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水(价态不变)⑵氧化物之间以“·”隔开⑶各元素原子总个数比符合原来的组成⑷化学计量数配置出现分数应化为整数3.硅酸盐的性质硅酸盐是一类结构复杂的固体物质，大多数不溶于水，化学性质很稳定。4.常见的硅酸盐—Na2SiO3Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，能制备硅胶、木材防火剂、粘胶剂等。5.三种常见的硅酸盐产品人类创造出的三大传统硅酸盐产品有陶瓷、水泥和玻璃。二、硅单质单质硅有晶体和无定形两类（与碳相似），其结构与金刚石相似。1.硅的性质⑴晶体硅是一种灰黑色、具有金属光泽的固体，硬度大、熔沸点高、有脆性，是良好的半导体材料。⑵硅的化学性质很稳定，常温下除F2、HF、强碱外，一般不与其他物质反应，加热时可与O2、Cl2等反应。2Si+2NaOH+2H2O=Na2SiO3+2H2↑2.硅的用途它在元素周期表中处于金属与非金属的过渡位置，故可做半导体，如硅芯片，光电池，太阳能板等。3.硅的制备SiO2+2CSi(粗硅)+2CO↑三、硅及其化合物的特性1.非金属单质一般为非导体，但Si为半导体硅酸盐产品主要原料主要设备陶瓷黏土—水泥黏土、石灰石水泥回转窑玻璃纯碱、石灰石、石英玻璃窑2.SiO2是酸性氧化物，但它不溶于水，不能直接与H2O反应制备H2SiO33.非金属氧化物熔沸点一般较低，但SiO2却很高4.酸性氧化物不与酸反应，但SiO2能与HF反应5.无机酸一般易溶于水，H2SiO3却难溶于水6.非金属单质与强碱一般不生成H2，而硅可生成H2★典型例题【例1】下列关于硅及其化合物的说法中不正确的是（）Ａ.硅的单质可用做半导体材料Ｂ．硅的氧化物可用做光导纤维的材料Ｃ．碳化硅可用做砂纸、砂轮的磨料Ｄ．水玻璃可用做半导体材料及耐火材料【例2】月球上有丰富的绿柱石（绿宝石）矿藏，其主要化学成分为BenAl2Si6O18，也可用氧化物形式表示为nBeO·Al2O3·6SiO2，其n值为（）Ａ．1Ｂ．2Ｃ．3Ｄ．4【例3】下列关于硅酸盐的说法中正确的是（）Ａ．硅酸盐中的阴离子都是SiO32-Ｂ．硅酸盐都是难溶于水Ｃ．通常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的Ｄ．Na2SiO3是一种最简单的硅酸盐，其水溶液可用做粘合剂★强化练习1．下列说法正确的是（）A．硅单质熔沸点高、硬度小B．硅酸具有多孔结构，又称硅胶，可用做干燥剂或催化剂的载体C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO2不导电，能与盐酸和氢氧化钠溶液反应2．只用一种试剂就能将Na2SiO3、Na2CO3、MgCl2、Ca（HCO3）2四种无色溶液区别开来，则这种试剂是（）A．氢氧化钠溶液B．澄清的石灰水C．2mol·L-1盐酸D．2mol·L-1硫酸3．假设原子晶体SiO2中Si原子被Al原子取代，不足的价数由K原子补充，当有25%的Si原子被Al原子取代时可形成正长石，则正长石的化学组成为（）A．KAlSi2O6B．KAlSiO4C．KAlSi4O10D．KAlSi3O84．下面关于硅的叙述中，正确的是（）A．硅的非金属性比碳强，只有在高温下才能跟氢气起化合反应B．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位C．硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在D．硅在电子工业中，是重要的半导体材料5．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是（）A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解6．下列不属于传统硅酸盐产品的是（）A．玻璃B．水泥C．光导纤维D．陶瓷7．请将下列复杂的硅酸盐改写成氧化物形式KAlSi3O8；Al2Si2O5(OH)4；Mg2Si3O8·nH2O8．用多种方法鉴别下列两组白色粉末物质(注：①能够写化学方程式的写出化学反应方程式；②鉴别方法可以不用填满，若序号不够也可以自己再添)。（1）Na2CO3和SiO2①②③（2）CaCO3和Na2SiO3①②③9．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与烧碱溶液反应生成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在高温下与碳酸钙反应生成D和一种气体；（5）C在高温下与碳反应生成单质B。A:；B:；C:；D:；10．把26g含有SiO2的CaCO3固体在高温灼烧至质量不再改变为止，冷却后称得其质量为17.2g。求：⑴生成的气体在标准状况下的体积为多少？⑵原物质中含有SiO2为多少？第二节富集在海水中的元素——氯第1课时活泼的黄绿色气体——氯气★讲义摘录一、活泼的黄绿色气体——氯气1．氯的原子结构及存在（1）原子结构氯的原子结构示意图：其原子容易得到一个电子形成Cl-，表现为典型的氧化性。（2）存在氯在自然界中以化合态存在，主要以NaCl的形式存在2．氯气的物理性质通常情况下，氯气是一种黄绿色刺激性气味的有毒气体，密度比空气重，易液化，1体积水约溶解2体积Cl2。3．氯气的化学性质Cl2的化学性质很活泼，具有很强的氧化性。（1）与金属的反应Cu+Cl2点燃CuCl2现象；棕黄色的烟2Fe+3Cl2点燃2FeCl3现象；棕黄色的烟,液氯可保存在钢瓶中2Na+Cl2点燃2NaCl现象；白烟（2）与非金属的反应H2+Cl2点燃2HCl现象；氢气在氯气中安静的燃烧，发出苍白色的火焰，瓶口有大量的白雾H2+Cl2点燃2HCl现象；可能发生爆炸287+172P+3Cl2光照2PCl3现象；大量的白色烟雾2P+5Cl2点燃2PCl5注意：燃烧——任何发光发热的剧烈化学反应（不一定有O2参加）（3）与水反应①氯水（Cl2的水溶液）部分Cl2和H2O反应：Cl2+H2O=HCl+HClO(次氯酸)②次氯酸a.弱酸性：比碳酸酸性弱b.不稳定性：光照下易分解放出O2，反应的化学方程式为：2HClO2HCl+O2↑c.强氧化性：能杀菌、消毒，具有漂白性，可做漂白剂。如湿润的蓝色石蕊试液先变红后褪色③氯水的成分及性质a.氯水的成分：