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第四章非金属及其化合物一、硅元素：无机非金属材料中的主角，在地壳中含量26.3％，次于氧。是一种亲氧元素，以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中，占地壳质量90％以上。位于第3周期，第ⅣA族碳的下方。Si对比C：最外层有4个电子，主要形成四价的化合物。二、二氧化硅（SiO2）天然存在的二氧化硅称为硅石，包括结晶形和无定形。石英是常见的结晶形二氧化硅，其中无色透明的就是水晶，具有彩色环带状或层状的是玛瑙。二氧化硅晶体为立体网状结构，基本单元是[SiO4]，因此有良好的物理和化学性质被广泛应用。（玛瑙饰物，石英坩埚，光导纤维）物理性质：熔点高、硬度大、不溶于水、洁净的SiO2无色透光性好化学性质：化学稳定性好、除HF外一般不与其他酸反应，可以与强碱（NaOH）反应，是酸性氧化物，在一定的条件下能与碱性氧化物反应SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2OSiO2＋CaO===(高温)CaSiO3SiO2＋2NaOH==Na2SiO3＋H2O不能用玻璃瓶装HF，装碱性溶液的试剂瓶应用木塞或胶塞。三、硅酸（H2SiO3）酸性很弱（弱于碳酸）溶解度很小，由于SiO2不溶于水，硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。Na2SiO3＋2HCl==H2SiO3↓＋2NaCl硅胶多孔疏松，可作干燥剂，催化剂的载体。四、硅酸盐硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称，分布广，结构复杂化学性质稳定。一般不溶于水。（Na2SiO3、K2SiO3除外）最典型的代表是硅酸钠Na2SiO3：可溶，其水溶液称作水玻璃和泡花碱，可作肥皂填料、木材防火剂和黏胶剂。常用硅酸盐产品：玻璃、陶瓷、水泥五、硅单质与碳相似，有晶体和无定形两种。晶体硅结构类似于金刚石，有金属光泽的灰黑色固体，熔点高（1410℃），硬度大，较脆，常温下化学性质不活泼。是良好的半导体应用：半导体晶体管及芯片、光电池、六、氯元素位于第三周期第ⅦA族，原子结构：容易得到一个电子形成氯离子Cl－,为典型的非金属元素，在自然界中以化合态存在。七、氯气物理性质：黄绿色气体，有刺激性气味、可溶于水、加压和降温条件下可变为液态(液氯)和固态。制法:MnO2＋4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O闻法:用手在瓶口轻轻扇动,使少量氯气进入鼻孔。化学性质：很活泼，有毒，有氧化性，能与大多数金属化合生成金属氯化物（盐）。也能与非金属反应：△2Na＋Cl2===(点燃)2NaCl2Fe＋3Cl2===(点燃)2FeCl3Cu＋Cl2===(点燃)CuCl2Cl2＋H2===(点燃)2HCl现象：发出苍白色火焰，生成大量白雾。燃烧不一定有氧气参加，物质并不是只有在氧气中才可以燃烧。燃烧的本质是剧烈的氧化还原反应，所有发光放热的剧烈化学反应都称为燃烧。Cl2的用途：①自来水杀菌消毒Cl2＋H2O==HCl＋HClO2HClO===(光照)2HCl＋O2↑1体积的水溶解2体积的氯气形成的溶液为氯水，为浅黄绿色。其中次氯酸HClO有强氧化性和漂泊性，起主要的消毒漂白作用。次氯酸有弱酸性，不稳定，光照或加热分解，因此久置氯水会失效。②制漂白液、漂白粉和漂粉精制漂白液Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，其有效成分NaClO比HClO稳定多,可长期存放制漂白粉(有效氯35％)和漂粉精(充分反应有效氯70％)2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O③与有机物反应，是重要的化学工业物质。④用于提纯Si、Ge、Ti等半导体和钛⑤有机化工：合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品八、氯离子的检验使用硝酸银溶液，并用稀硝酸排除干扰离子（CO32－、SO32－）HCl＋AgNO3==AgCl↓＋HNO3NaCl＋AgNO3==AgCl↓＋NaNO3Na2CO3＋2AgNO3==Ag2CO3↓＋2NaNO3Ag2CO3＋2HNO3==2AgNO3＋CO2↑＋H2OCl－＋Ag＋==AgCl↓九、二氧化硫制法（形成）：硫黄或含硫的燃料燃烧得到（硫俗称硫磺，是黄色粉末）S＋O2===(点燃)SO2物理性质：无色、刺激性气味、容易液化，易溶于水（1：40体积比）化学性质：有毒，溶于水与水反应生成亚硫酸H2SO3，形成的溶液酸性，有漂白作用，遇热会变回原来颜色。这是因为H2SO3不稳定，会分解回水和SO2SO2＋H2O=H2SO3因此这个化合和分解的过程可以同时进行，为可逆反应。可逆反应——在同一条件下，既可以往正反应方向发生，又可以向逆反应方向发生的化学反应称作可逆反应，用可逆箭头符号连接。十、一氧化氮和二氧化氮一氧化氮在自然界形成条件为高温或放电：N2＋O2===(高温或放电)2NO，生成的一氧化氮很不稳定，在常温下遇氧气即化合生成二氧化氮：2NO＋O2==2NO2一氧化氮的介绍：无色气体，是空气中的污染物，少量NO可以治疗心血管疾病。二氧化氮的介绍：红棕色气体、刺激性气味、有毒、易液化、易溶于水，并与水反应：3NO2＋H2O==2HNO3＋NO这是工业制硝酸的方法。十一、大气污染SO2、NO2溶于雨水形成酸雨。防治措施：①从燃料燃烧入手。②从立法管理入手。③从能源利用和开发入手。③从废气回收利用，化害为利入手。(2SO2＋O2=2SO3SO3＋H2O=H2SO4)十二、硫酸物理性质：无色粘稠油状液体，不挥发，沸点高，密度比水大。化学性质：具有酸的通性，浓硫酸具有脱水性、吸水性和强氧化性。是强氧化剂。C12H22O11===(浓H2SO4)12C＋11H2O放热2H2SO4(浓)＋C===CO2↑＋2H2O＋SO2↑还能氧化排在氢后面的金属，但不放出氢气。2H2SO4(浓)＋Cu===CuSO4＋2H2O＋SO2↑稀硫酸：与活泼金属反应放出H2，使酸碱指示剂紫色石蕊变红，与某些盐反应，与碱性氧化物反应，与碱中和十三、硝酸物理性质：无色液体，易挥发，沸点较低，密度比水大。化学性质：具有一般酸的通性，浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂。还能氧化排在氢后面的金属，但不放出氢气。4HNO3(浓)＋Cu==Cu(NO3)2＋2NO2↑＋4H2O8HNO3(稀)＋3Cu3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O反应条件不同，硝酸被还原得到的产物不同，可以有以下产物:NO2,HNO2,NO,N2O,N2,NH3△硫酸和硝酸：浓硫酸和浓硝酸都能钝化某些金属（如铁和铝）使表面生成一层致密的氧化保护膜，隔绝内层金属与酸，阻止反应进一步发生。因此，铁铝容器可以盛装冷的浓硫酸和浓硝酸。硝酸和硫酸都是重要的化工原料和实验室必备的重要试剂。可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。硫酸还用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸。十四、氨气及铵盐氨气的性质：无色气体，刺激性气味、密度小于空气、极易溶于水（且快）1：700体积比。溶于水发生以下反应使水溶液呈碱性：NH3＋H2O==NH3*H2O==NH4＋＋OH－可作红色喷泉实验。、生成的一水合氨NH3*H2O是一种弱碱，很不稳定，会分解，受热更不稳定：NH3*H2O===(△)NH3↑＋H2O浓氨水易挥发除氨气，有刺激难闻的气味。氨气能跟酸反应生成铵盐：NH3＋HCl==NH4Cl(晶体)氨是重要的化工产品，氮肥工业、有机合成工业及制造硝酸、铵盐和纯碱都离不开它。氨气容易液化为液氨，液氨气化时吸收大量的热，因此还可以用作制冷剂。铵盐的性质：易溶于水（很多化肥都是铵盐），受热易分解，放出氨气：NH4Cl===NH3↑＋HCl↑NH4HCO3l===NH3↑＋H2O↑＋CO2↑可以用于实验室制取氨气：（干燥铵盐与和碱固体混合加热）NH4NO3＋NaOHl===NaNO3＋H2O＋NH3↑2NH4Cl＋Ca(OH)2l===CaCl2＋2H2O＋2NH3↑用向下排空气法收集，红色石蕊试纸检验是否收集满。