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文檔簡介
1、湖南省新田一中2014高中化學(xué) 第四章非金屬及其化合物學(xué)案 新人教版必修1地殼中含量最高的兩種元素分別是氧和硅。硅是一種親氧元素,在自然界中它總是與氧相互化合,硅主要以熔點(diǎn)很高的氧化物及硅酸鹽的形式存在。硅原子結(jié)構(gòu)和碳原子結(jié)構(gòu)相似。硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素,碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素。1硅單質(zhì)硅是一種重要的非金屬單質(zhì),用途非常廣泛,作為良好的半導(dǎo)體材料,硅可用來制造集成電路、晶體管、硅整流器、半導(dǎo)體器件。硅還可制成太陽能電池。工業(yè)上用碳在高溫下還原二氧化硅可得粗硅:SiO2+2CSi+2CO粗硅提純后可以用作半導(dǎo)體材料等。2二氧化硅和硅酸天然二氧化硅也叫硅石,它的硬度大,熔點(diǎn)高,它有多種
2、晶體形態(tài)。新型無機(jī)非金屬材料中的光電導(dǎo)纖維的成分是二氧化硅。二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,不與水反應(yīng)。氫氧酸(HF)是惟一可以與它發(fā)生反應(yīng)的酸:SiO2+4HF=SiF4+2H2O,玻璃中含有SiO2,可以用HF來刻蝕玻璃。二氧化硅是酸性氧化物,能與堿性氧化物或強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽:SiO2+CaOCaSiO3 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+ H2O所以實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液等堿液的試劑瓶用橡皮塞,而不用玻璃塞(玻璃塞中含有SiO2)。硅酸是一種溶解度很小的弱酸,只能通過可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)制取:Na2SiO3+ 2HCl=H2SiO3+2NaCl硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到的多孔的硅酸干凝膠,稱為
3、“硅膠”常用作干燥劑及催化劑的載體。3硅酸鹽硅酸鈉(Na2SiO3)是最簡單的硅酸鹽,其水溶液叫水玻璃,是制取硅膠和木材防火劑等的原料。傳統(tǒng)的硅酸鹽材料包括陶瓷、玻璃、水泥等,是使用量很大的無機(jī)非金屬材料。二、富集在海水中的元素氯氯原子很容易得到一個(gè)電子而形成氯離子(Cl),表現(xiàn)為典型的非金屬性,氯元素在自然界中主要以NaCl形式存在與海水和鹽礦中。海水中含鹽3%左右。1氯氣氯氣在通常情況下呈黃綠色,是一種有強(qiáng)烈的刺激性氣味的有毒氣體。氯氣是很活潑的非金屬單質(zhì),具有強(qiáng)氧化性。能與大多數(shù)金屬化合,生成金屬氯化物(鹽)。如:2Na+Cl22NaCl 2Fe+3Cl22FeCl3 Cu+ Cl2Cu
4、Cl2氯氣也能與許多非金屬化合。如:點(diǎn)燃的氫氣在氯氣瓶中繼續(xù)燃燒,產(chǎn)生蒼白色火焰,瓶口有大量的霧(HCl氣體和空氣中的水形成鹽酸酸霧):H2+ Cl22HCl燃燒是發(fā)光發(fā)熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng),不僅僅只有氧氣才能支持燃燒。2氯水、次氯酸及次氯酸鹽氯氣的水溶液稱為氯水,溶液中部分Cl2與水發(fā)生反應(yīng):Cl2+H2O=HCl+HClO新制的氯水有消毒、殺菌及漂白作用的原因是氯水中的次氯酸具有強(qiáng)氧化性。次氯酸是光照很弱的酸,不穩(wěn)定,光照容易分解:2 HClO=2HCl+O2新制氯水可以表現(xiàn)出多重性質(zhì),如下表:實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反應(yīng)的化學(xué)方程式解釋起作用成分表現(xiàn)的性質(zhì)加入FeCl2溶液溶液變黃色2 FeCl2+Cl2
5、=2FeCl3Cl2強(qiáng)氧化性滴加紫色石蕊試液溶液先變紅后褪色Cl2+H2O=HCl+HClOH+HClO 酸性漂白性放入濕潤的紅布紅色褪去將紅色色素氧化成無色HClO漂白性加入CaCO3粉未有氣泡產(chǎn)生CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2OHCl酸性加入AgNO3溶液有白色沉淀Ag+Cl-=AgClCl-Ag+的沉淀劑氯氣和堿反應(yīng):Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O 2 Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O以NaClO為有效成分的漂白液及以Ca(ClO)2為有效成分的漂白粉(或漂白精)可用作漂白劑或消毒劑。3、氯離子的檢驗(yàn)在被檢物質(zhì)的溶液中,先滴入少
6、量的稀硝酸,將其酸化,排除CO32-等離子的干擾,然后再滴入硝酸銀溶液,如產(chǎn)生白色沉淀,則可判斷該溶液中含有Cl。 2一氧化氮和二氧化氮NO:無色氣體,難溶于水,很容易和空氣中氧氣化合:2NO+O2=2NO2NO2:紅棕色氣體,有刺激性氣味,是一種能污染大氣的有毒氣體,密度比空氣大,易液化,易溶于水,和水反應(yīng):3NO2+H2O=2HNO3+NO3氨實(shí)驗(yàn)室常用氯化銨和消石灰反應(yīng)制取氨氣:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O氨氣是無色有刺激性氣味的氣體,極易溶于水,常溫下,1體積水大約可溶解700體積氨氣。實(shí)驗(yàn)室可以用氨氣做噴泉實(shí)驗(yàn)。氨的水溶液是氨水,里面主要含有H2O、NH
7、3、NH3H2O(一水合氨),NH3H2O不穩(wěn)定。氨水顯堿性:NH3+H2ONH3H2ONH4+OH-氨與酸反應(yīng):將蘸有濃氨水和蘸有濃鹽酸的兩根玻璃棒靠近,可看到產(chǎn)生大量的煙:催化劑NH3+HCl=NH4Cl加熱在催化劑作用下氨氣可以氧化成一氧化氮。4NH3+5O2 4NO+6H2O 因此,氨經(jīng)一系列反應(yīng)可以得到硝酸:NH3NONO2HNO34銨鹽銨鹽都易溶于水,受熱易分解。NH4ClNH3+HCl NH4HCO3NH3+H2O+CO2銨鹽與堿反應(yīng)放出氨氣:NH4NO3+NaOHNaNO3+H2O+ NH35硝酸硝酸有強(qiáng)氧化性,和絕大多數(shù)金屬反應(yīng),但不產(chǎn)生氫氣:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu
8、(NO3)2+2NO+4H2OCu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O在常溫下,濃硝酸或濃硫酸可將鐵、鋁迅速氧化生成一層致密的氧化膜,阻止內(nèi)層金屬和酸繼續(xù)反應(yīng)(鈍化)。硝酸是一種重要的化工原料。四、硫及其重要化合物的主要性質(zhì)1硫單質(zhì)游離態(tài)的硫存在于火山噴口附近或地殼的巖層里。俗稱硫磺,是一種黃色晶體,硫不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳(CS2),硫或含硫物質(zhì)在空氣中燃燒生成二氧化硫:S+O2SO22二氧化硫和三氧化硫SO2:無色,有刺激性氣味的有毒氣體,密度比空氣大,容易液化,易溶于水。二氧化硫是形成酸雨的主要?dú)怏w,排放到大氣中有很大危害。二氧化硫是一種酸性氧化物,表現(xiàn)
9、的主要性質(zhì)有:SO2+H2OH2SO3 SO2+CaO=CaSO3 SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O二氧化硫有漂白性,它能與某些有色物質(zhì)化合生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)。這種無色物質(zhì)容易分解而使有色物質(zhì)恢復(fù)原來的顏色。因此,二氧化硫氣體可使品紅溶液褪色,加熱溶液又恢復(fù)紅色。二氧化硫可被氧化成三氧化硫:2SO2+O2 2SO3SO3:三氧化硫是一種酸性氧化物,表現(xiàn)的主要性質(zhì)有:SO3+H2O=H2SO4 SO3+CaO=CaSO4 SO3+Ca(OH)2=CaSO4+H2O3硫酸硫酸是一種強(qiáng)酸:H2SO4=2H+SO42-濃硫酸具有一些特性:吸水性,脫水性和強(qiáng)氧化性。濃硫酸能將大多數(shù)金屬(如C
10、u)或非金屬(如C)氧化:失2e 被氧化失4e 被氧化Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2+2H2O C+2H2SO4(濃)CO2+2SO2+2H2O得2e 被還原得22e 被還原硫酸是一種重要的化工廠原料,用途很廣?!纠?】下列有關(guān)硅材料的說法不正確的是( )A傳統(tǒng)的硅酸鹽陶瓷主要是以粘土為原料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成BSiO2可用于制造光導(dǎo)纖維C普通玻璃是以純堿、石灰石和石英為原料制成的D鹽酸可以與硅反應(yīng),故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅。【例2】某課外活動(dòng)小組利用如圖所示裝置分別做如下實(shí)驗(yàn):在試管中注入某紅色溶液,加熱試管,溶液顏色變淺,冷卻后恢復(fù)紅色,則原溶液可能是_溶液;加熱時(shí)溶液由紅色逐漸
11、變淺的原因是:_。在試管中注入某無色溶液,加熱試管,溶液變?yōu)榧t色,冷卻后恢復(fù)無色, 則此溶液可能是_溶液;加熱時(shí)溶液由無色變?yōu)榧t色的原因是:_。練習(xí)A組1下列氣體中,不能用排水法收集的是( )AH2BNH3CO2DNO2下列物質(zhì)的主要成分不是二氧化硅的是( )A硅膠B水晶C瑪瑙D硅石3下列關(guān)于氯氣的敘述中正確的是( )A氯氣是一種黃綠色、有毒的氣體B氯氣在自然界中既有化合態(tài),也有游離態(tài)C氯氣不能溶于水,可以用排水法收集氯氣D氯氣、氯水、液氯是同一種物質(zhì),只是狀態(tài)不同,都屬于純凈物4在常溫常壓下,下列各種氣體不能大量共存的是( )AO2與SO2 BNO2和NOCO2與N2DNO與O25下列對二氧
12、化硫氣體的物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)描述正確的有( ) A無色、無味 B容易液化、難溶于水C有漂白性,能使品紅溶液褪色 D和水反應(yīng)生成硫酸6在氮的單質(zhì)和常見化合物中:(1)常用作保護(hù)氣(如填充燈泡、焊接保護(hù)等)的物質(zhì)是 ,原因是 。(2)常用作制冷劑的物質(zhì)是 ,原因是 。(3)能與酸反應(yīng)生成鹽,在常溫下為氣態(tài)的物質(zhì)是 ,寫出它與HCl等強(qiáng)酸反應(yīng)的離子方程式 。(4)在通常狀況下是晶體,易溶于水,可以作氮肥,遇堿會放出帶刺激性氣味氣體。寫出它們與NaOH等強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的離子方程式 B組7下列關(guān)于對燃燒現(xiàn)象的認(rèn)識中,不正確的是( )A燃燒一定是氧化還原反應(yīng) B燃燒一定發(fā)光放熱C燃燒一定是化學(xué)反應(yīng) D燃燒一
13、定有氧氣參與8下列酸與金屬發(fā)生反應(yīng)時(shí),硫元素或氮元素的化合價(jià)不發(fā)生變化的是( )A濃硫酸B稀硝酸C濃硝酸D稀硫酸9只用一種試劑(可加熱)就能將NH4Cl、(NH4)2SO4、NaCl、Na2SO4四種溶液區(qū)分開,這種試劑是( )ABa(OH)2溶液 BAgNO3溶液 CNaOH溶液DBaCl2溶液10檢驗(yàn)石灰中含有碳酸鈣和二氧化硅的方法是:取少許試樣,加入過量的 ,有 產(chǎn)生,說明石灰中含有 。充分振蕩后過濾,有濾渣存在說明含有 。11漂白粉的有效成分是 (填名稱),溶于水(含CO2)后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式為 ,干燥的液氯可貯存在鋼瓶里,而一旦液氯中混有水時(shí),則鋼瓶會很快被腐蝕,這是因?yàn)?C組12某無色混合氣體中可能會有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的兩種或多種,將此混合氣體通過品紅溶液后,溶液褪色,把剩余氣體排入空氣中,很快變?yōu)榧t棕色。對原混合氣體成分的判斷中正確的是( )A肯定有SO2和NO B肯定沒有Cl2、O2和NO2ADCBC可能有和Cl2 和O2D肯定只有NO13如圖所示,實(shí)驗(yàn)室用NH4Cl和Ca(OH)2制取NH3。試回答下列問題:(1)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式 (2)B處的藥品是 (3)檢驗(yàn)D處試管中NH3是否收集滿,除用濕紅色石蕊試紙外,還可用方法是 (4)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,收
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