高中化学必修一非金属及其化合物

第1页共29页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]考点一|碳、硅单质及其氧化物的性质基础送分型——自主学习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：空间网状结构晶体硅：与金刚石类似的空间1．特殊的存在形式：C——金刚石、石墨、C602．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·SiO24．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＋2C=====高温Si＋2CO↑第2页共29页石墨：层状结构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＋O2=====点燃2CO；O2充足：C＋O2=====点燃CO2。b．与其他物质的反应(用化学方程式表示)：与CuO反应：2CuO＋C=====高温2Cu＋CO2↑(可用于金属的冶炼)；与CO2反应：CO2＋C=====高温2CO；与水蒸气反应：C＋H2O(g)=====高温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＋O2====△SiO2。3．二氧化硅与二氧化碳的比较(1)物理性质：第3页共29页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＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋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＋CaO=====高温CaSiO3如与Na2O反应：□10CO2＋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，不与水反应第4页共29页酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应SiO2＋HF===SiF4↑＋2H2OH2SiO3“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H2CO3酸性强于H2SiO3Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓以下反应不能说明酸性的强弱Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑无机酸一般易溶于水硅酸难溶于水考点二|硅酸、硅酸盐、无机非金属材料基础送分型——自主学习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第5页共29页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。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。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12K2O·12Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。常用的“碳三角”转化关系①2C＋O2=====点燃2CO；②2CO＋O2=====点燃2CO2③C＋CO2=====高温2CO；④C＋O2=====点燃CO2⑤2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C[知能存储][易错警示][探规寻律]第6页共29页含硅化合物间的重要转化关系①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O②Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓(或SiO2－3＋2H＋===H2SiO3↓)③H2SiO3=====△H2O＋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第7页共29页(4)Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl(5)MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O考点一|氯单质及其化合物的性质重点保分型——师生共研[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＋3Cl2=====点燃2FeCl3。②与铜反应：Cu＋Cl2=====点燃CuCl2。(2)与非金属反应与H2反应：H2＋Cl2========点燃或光照2HCl。(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．次氯酸第8页共29页(1)不稳定性：次氯酸分解反应的化学方程式为2HClO=====光照2HCl＋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＋＋CO2－3===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Cl2SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO2－4石蕊溶液先变红后褪色H＋、HClO酸性和漂白性第9页共29页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－、SO2－3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－＋SO2－3===CaSO4↓＋Cl－。考点二|卤素的性质及卤素离子的检验重点保分型——师生共研[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＋3Br2=====△2FeBr3Fe＋I2=====△FeI2(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)反应：X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(F2例外)2．卤素单质的递变性颜色熔、沸点―――――――――――→气体气体液体固体逐渐升高密度――――――→逐渐增大水溶性――――――――――――――→反应溶解溶解微溶逐渐减小氧化性――――――――――――→与氢气化合或与水反应由易到难逐渐减弱还原性(X－)――――――→逐渐增强氯、溴、碘单质氧化性强弱顺序是：Cl2Br2I2；阴离子还原性由强到弱顺序是：I－Br－Cl－；Cl2能从Br－的溶液中置换出Br2，离子方程式为2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2;Br2能从I－的溶液中置换出I2，离子方程式为2I－＋Br2===2Br－＋I2。3．卤素离子的检验方法——沉淀法第10页共29页未知液生成