高中化学 第四章 非金属及其化合物 讲义与练习题

第四章非金属及其化合物【学习目标】1．通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属单质及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对环境的影响。2．通过实验事实了解氧化还原反应的本质是电子的转移，举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应。3．溶液中23CO、Cl－、24SO的检验。4．掌握相关实验操作技能。第一节无机非金属材料主角—硅在已经发现的一百多种元素中，除稀有气体外，非金属元素只有______种，它们大都位于元素周期表的______部分。地壳中含量最多的前两种元素是______和______。空气中含量最多的元素是______和______。人类活动所产生的影响大气质量的气态氧化物主要是______，如______、______和______等。二氧化硅和硅酸【学习导引】碳元素和硅元素的原子最外层均有4个电子，它们的性质有相似和不同之处，进行联系和对比，有利于你对新问题的认识和把握。一、硅硅是地壳的基本骨干元素，在材料科学和信息技术等领域有广泛的用途。它的含量在所有元素中仅次于氧，硅元素的亲氧能力较强，主要以______态存在于地球。1．填写下表：比较碳和硅项目碳硅在自然界中的存在原子结构示意图结构特点元素的主要化合价二、二氧化硅1．填写下表，比较SiO2、CO2在物理化学性质上异同(化学性质用方程式表示)CO2SiO2物质分类物理性质化学性质与碳反应制粗硅：与水反应与氢氟酸反应与NaOH溶液反应少量CO2足量CO2与CaO反应用途2．SiO2晶体中硅原子和氧原于的个数比______。3．思考：为什么实验室不用带玻璃塞的试剂瓶盛放NaOH溶液？一般用什么材料的塞子？三、硅酸(1)试设计实验探究硅酸、碳酸酸性的相对强弱。(2)SiO2不溶于水，如何由SiO2制取H2SiO3？用化学方程式表示。【同步训练】1．光纤通讯是光作为信息的载体，让光在光导纤维中传输，制造光导纤维的基本原料是()A．铜B．钢C．石英D．铝2．下列说法正确的是()A．SiO2溶于水显酸性B．稀盐酸加入水玻璃中可得到硅酸C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．因高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强3．能说明二氧化硅为酸酐的原因是()A．它溶于水得相应的酸B．它对应的水化物是可溶性强酸C．它与强碱溶液反应只生成盐和水D．它是非金属氧化物4．下列物质中不与二氧化硅反应的是()A．烧碱B．氢氟酸C．硝酸D．生石灰5．下列关于二氧化硅的说法中，错误的是()A．二氧化硅也叫硅酸酐B．二氧化硅中硅原子与氧原子个数比为1∶2C．不能用二氧化硅跟水直接作用制取硅酸D．二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与烧碱反应，所以它是两性氧化物6．和空气接触可发生非氧化还原反应的物质组合是()①Na②Na2SiO3溶液③Na2O2④烧碱溶液⑤石灰水⑥Fe(OH)2A．①③④B．②④⑤C．②③⑥D．①④⑤7．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8．除去SiO2固体中混有的CaCO3固体，方法正确的是()A．加水，过滤B．加热C．加盐酸，过滤，干燥D．加NaOH溶液，过滤9．下列变化中，很难通过一步化学反应实现的是()A．SiO2→Na2SiO3B．H2SiO3→SiO2C．CuSO4→CuCl2D．Cu(OH)2→Cu10．现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末，只用一种试剂就可以将它们鉴别开，该试剂是()A．纯水B．盐酸C．硝酸银溶液D．碳酸钠溶液11．有一类物质可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，这类物质是一种()A．混合物B．含氧酸C．硅酸盐D．铝酸盐12．下列离子在水溶液中能大量共存的是()A．H＋、K＋、3HCO、Ca2＋B．OH－、Na＋、Mg2＋、3HCOC．Na＋、H＋、Cl－、3NOD．Na＋、23SiO、H＋、Cl－13．下列离子方程式，正确的是()A．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2＋＋2OH－＋CO2CaCO3↓＋H2OB．碳酸钠溶液中加入二氧化硅：23CO＋SiO223SiO＋CO2↑C．二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2＋2OH－23SiO＋H2↑D．硅酸与烧碱溶液反应：H2SiO3＋2OH－23SiO＋2H2O14．下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是()A．＋4价氧化物都与氢氧化钠溶液反应B．单质在加热时都能与氧气反应C．氧化物都能溶于水生成相应的酸D．碳和硅两种元素都有能导电的单质15．人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料。它类似于人骨和天然牙的性质和结构。人造骨可以依靠从人体液中补充某些离子形成新骨，可在骨骼接合界面产生分解、吸收、析出等反应，实现与骨骼牢固结合。人造骨植入人体内需要吸收()离子形成新骨。A．Ca2＋B．Cl－C．Na＋D．Cl－16．实验室中盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞，是因为(用化学方程式表示)________________________________________________________________________。17．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之间的转化如图，试推断：A.______；B.______；C.______；D．______；E．______。硅酸盐与硅单质【学习导引】一、认识一些硅酸盐：1．最简单又常用的硅酸盐是硅酸钠(Na2SiO3)，其水溶液的俗称为_________________________________________。(1)物理性质__________________________________________________。(2)主要用途__________________________________________________。(3)化学性质：可以用硅酸钠跟酸反应制得硅酸。请用化学方程式表示。①把CO2通入到Na2SiO3溶液中____________________________________。②将稀盐酸滴入到Na2SiO3溶液中__________________________________。2．一些组成比较复杂的硅酸盐，常用氧化物的形式表示。表示顺序为：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水。例如：硅酸钠(Na2SiO3)改写为氧化物形式为：______；钠长石：(NaAlSi3O8)改写为氧化物形式为________________________。3．最常见的硅酸盐产品是陶瓷、玻璃、水泥。它们是最重要的无机非金属材料。硅酸盐产品化学性质稳定，除第一主族元素的硅酸盐能溶于水外，其它大都难溶于水。(1)陶瓷：陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料。你知道哪些新型陶瓷？(2)普通玻璃：是以____________________________________________为基本原料制成。(3)水泥：水泥是重要的建筑材料，普通水泥以________________________为主要原料。二、硅单质1．硅的物理性质单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是______色、有______光泽、脆而硬的固体，是良好的______材料。2．硅的化学性质(1)常温下硅的化学性质稳定，但能和氟(F2)、氢氟酸(HF)、强碱(NaOH)发生反应。如硅与NaOH溶液作用生成硅酸钠，反应的化学方程式为：______________________________________________________。(2)在加热条件下，硅能和某些非金属单质发生反应。如硅与氧气在加热时反应生成二氧化硅的方程式为：__________________________________；硅和Cl2在加热条件下反应生成四氯化硅的化学方程式为：______________________________________。3．硅的制取：工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。反应的化学方程式为__________________________________________。在该反应中，还原剂是________________。4．硅主要的用途：硅可以用来制造______、______、______、______等。三、硅及其化合物的特性1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2C＝Si＋2CO↑2．非金属与碱反应一般无氢气放出，但Si可以：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑3．非金属单质一般为非导体，但Si可以作为半导体。4．SiO2是硅酸的酸酐，不能直接与水作用生成硅酸。5．非金属的氧化物的熔点一般较低，但二氧化硅的熔点很高。6．酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2可以与HF酸作用：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O7．硅酸不溶于水四、了解大自然对我们的馈赠：自然界中：硅酸盐岩石→黏土→土壤胶体→吸收4NH、K＋→供给生物吸收。【同步训练】1．可以直接用来制造半导体材料(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2．下列物质属于纯净物的是()A．陶瓷B．玻璃C．二氧化硅D．水泥3．下列说法摘自某科普杂志，你认为无科学性错误的是()A．铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不能用嘴吮咬铅笔，以免引起铅中毒B．一氧化碳有毒，生有煤炉的居室，可放置数盆清水，这样可有效地吸收一氧化碳，防止煤气中毒C.“汽水”浇灌植物有一定的道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的呼吸作用D．硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”4．下列关于硅的说法中不正确的是()A．硅是非金属元素，它的单质晶体是灰黑色有金属光泽的固体B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应5．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6．在室温下，下列物质不能与晶体硅反应的是()A．F2B．HF(酸)C．KOH溶液D．Cl27．下列关于碳和硅的叙述中不正确的是()A．金刚石和晶体硅都是原子晶体B．地壳中硅元素比碳元素含量多C．自然界里碳元素化合物比硅元素化合物种类多D．碳和硅的氧化物都是分子晶体8．熔融烧碱应选用的器皿是()A．石英坩埚B．玻璃坩埚C．生铁坩埚D．陶瓷坩埚9．下列离子方程式正确的是()A．水玻璃加盐酸：23SiO＋H＋＝H2SiO3↓B．小苏打和烧碱溶液：3HCO＋OH－＝23CO＋H2OC．石灰石溶于盐酸：23CO＋2H＋＝H2O＋CO2↑D．石英溶于NaOH溶液：Si4＋＋2O2－＋2OH－＝23SiO＋H2O10．向下列溶液滴加稀盐酸，生成白色沉淀，继续滴加稀盐酸，沉淀又溶解的是()A．Na2SiO3B．BaCl2C．AgNO3D．NaAlO211．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，而通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀12．用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：(1)计算机芯片的主要成分是__________________；(2)光导纤维的主要成分是______________________：(3)目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是__________________；(4)用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为______的化合物；【能力拓展】1．不用任何其它试剂就可以将①Na2SiO3②Na2SO4③CuCl2④KCl⑤Ba(NO3)2五种溶液鉴别出来的顺序是()A．③④⑤①②B．③①⑤②④