1、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Error!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 A 族 第三周期 A 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 Na2SiO3Na 2OSiO24特殊的性质：(1)Si 与 NaOH 溶液的反应：Si2NaOH H2O=Na2S
2、iO32H 2(2)SiO2 能溶于氢氟酸：SiO24HF =SiF42H 2O(3)H2CO3 的酸性强于 H2SiO3：Na2SiO3H 2OCO 2=Na2CO3H 2SiO3(4)粗硅的制备：SiO22C Si2CO = = = = =高 温 第 2 页 共 29 页石墨：层状结构 间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：c，a，e，b，d(2)碳、硅的化学性质：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：2CO 2 2CO；O 2 充足：C O 2 CO2。
3、= = = = =点 燃 = = = = =点 燃 b与其他物质的反应(用化学方程式表示)：与 CuO 反应：2CuO C 2CuCO 2(可用于金属的冶炼) ；= = = = =高 温 与 CO2 反应：CO 2C 2CO；= = = = =高 温 与水蒸气反应：CH 2O(g) COH 2(制水煤气)；= = = = =高 温 与浓硫酸反应：C2H 2SO4(浓) CO22SO 22H 2O。= = = = 硅的化学性质a与氢氟酸反应的化学方程式：Si4HF= =SiF42H 2；b与 NaOH 溶液反应的化学方程式：Si2NaOHH 2O=Na2SiO32H 2；c与 O2 反应： Si
4、O 2 SiO2。= = = = 3二氧化硅与二氧化碳的比较(1)物理性质：第 3 页 共 29 页熔、沸点：SiO 2 的熔、沸点比 CO2 的熔、沸点高。溶解性：CO 2 可溶于水，SiO 2 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 CO2H 2OH2CO3与酸反应只与氢氟酸反应： SiO24HF =SiF42H2O不反应与碱(NaOH)溶液反应 SiO22NaOH= =Na2SiO3H 2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2 少量： CO22NaOH= =Na2CO3H 2O CO2 足量： CO2NaOH= =NaHCO3与盐反应如与 Na2CO3 反应： Si
5、O2Na 2CO3Na2SiO3= = = = =高 温 CO2如与 Ca(ClO)2 反应： Ca(ClO)2CO 2H 2O=CaCO32HClO与碱性氧化物反应如与 CaO 反应： SiO2CaOCaSiO3= = = = =高 温 如与 Na2O 反应：CO2Na 2O= Na2CO3 10 (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：SiO 22C 高温,Si 2CO。(2)非金属单质与碱液作用一般无 H2 放出
6、，但 Si 与碱液作用却放出H2：Si2NaOH H 2O=Na2SiO32H 2。(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= =SiF42H 2。(4)非金属单质大多为绝缘体，但 Si 为半导体。2含硅化合物的特性第 4 页 共 29 页物质 一般规律 含硅化合物的特性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SiO2酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应 SiO2HF= =SiF42H 2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H 2CO3 酸性强于 H2SiO3 Na2SiO3CO 2H 2O=Na2CO3H 2SiO3以下
7、反应不能说明酸性的强弱Na2CO3SiO 2 = = = = =高 温 Na2SiO3CO 2CaCO3SiO 2 = = = = =高 温 CaSiO3CO 2H2SiO3无机酸一般易溶于水 硅酸难溶于水考点二Error!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(Na 2SiO3)可表示为Na2OSiO2，长石 (KAlSi3O8)可表示为 K2OAl2O36SiO2。(3)硅酸钠：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
8、。与酸性较硅酸强的酸反应：a与盐酸反应的化学方程式：Na 2SiO32HCl =2NaClH 2SiO3。b与 CO2 水溶液反应的化学方程式：Na 2SiO3H 2OCO 2=Na2CO3H 2SiO3。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。常见硅酸盐材料比较水泥 玻璃 陶瓷第 5 页 共 29 页生产原料 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 陶瓷窑玻璃生产中的两个重要反应：Na 2CO3SiO 2 高温,Na 2SiO3CO 2；CaCO 3SiO 2 高温,CaSiO3CO 2 。
9、(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
10、配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi 3O8 不能写成 K2O Al2O33SiO2，应写成12 12K2OAl2O36SiO2。常用的“碳三角”转化关系2CO 2 2CO；= = = = =点 燃 2COO 2 2CO2= = = = =点 燃 CCO 2 2CO；= = = = =高 温 CO 2 CO2= = = = =点 燃 2MgCO 2 2MgOC= = = = =点 燃 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SiO 2 2NaOH= =Na2SiO3H 2ONa 2SiO3CO 2H 2O=Na2CO3H 2SiO3(或 SiO 2
11、H =H2SiO3)23H 2SiO3 H2OSiO 2= = = = = 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：Cl 2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、H 2O)、四离子(Cl 、ClO 、H 、OH )3X (卤素离子)的检验：4必记五反应：(1)Cl2H 2OHClHClO(2)2Cl22Ca(OH) 2=CaCl2Ca(ClO)22H 2O(3)Ca(ClO)2H 2OCO 2=CaCO3 2HClO第 7 页 共 29 页(4)Cl2SO 22H 2O=H2SO42HCl(
12、5)MnO24HCl(浓)MnCl2Cl 22H 2O= = = = = 考点一Error!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。与铁反应：2Fe3Cl 2 2FeCl3。= = = = =点 燃 与铜反应：CuCl 2 CuCl2。= = = = =点 燃 (2)与非金属反应与 H2 反应：H 2Cl 2 2HCl。= = = = = = = =点 燃 或 光 照
13、(3)与还原性无机化合物反应与碘化钾溶液反应：Cl 22KI= =2KClI 2。与 SO2 水溶液反应：Cl 2SO 22H 2O=H2SO42HCl。与 FeCl2 溶液反应： 2FeCl2Cl 2=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：Cl 2H 2OHClHClO。(2)与碱(NaOH)反应反应的化学方程式：Cl 22NaOH =NaClNaClOH 2O。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
14、 2HClO 2。氯水须现用现配，保= = = = =光 照 存在棕色瓶，置于冷暗处。(2)强氧化性能将有色物质氧化为无色物质，作漂白剂。杀菌、消毒。(3)弱酸性向 NaClO 溶液中通入少量 CO2，化学方程式为 2NaClOCO 2H 2O=Na2CO32HClO 。5次氯酸盐(1)漂白液(2)漂白粉成分：漂白粉的主要成分是 Ca(ClO)2、CaCl 2，其中有效成分是 Ca(ClO)2。制备原理：化学方程式为 2Cl22Ca(OH) 2=CaCl2 Ca(ClO)22H 2O。漂白原理：化学方程式为 Ca(ClO)2H 2OCO 2=CaCO32HClO 。知能存储氯水成分的实验探究方
15、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 =AgClNa2CO3 固体 有气泡产生 H 2H CO = O2H 2O23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 Cl2SO2Cl 22H 2O=4H 2Cl SO24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
16、盐等发生氧化还原反应，即 ClO 与 I 、Fe 2 、S 2 、 SO 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23亚硫酸盐：Ca 2 ClO SO =CaSO4Cl 。23考点二Error!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：2Fe3Br 2 2FeBr3= = = = = Fe I2 FeI2= = = = = (2)都能与 H2 反应：H2X 2=2HX(3)都能与水反应：X2H 2OHXHXO(F 2 除外)(4)都能与碱液(如 NaOH)反应：X22NaOH= =NaXNaXO H 2O(F2 例外)2卤素单质的递变性颜色熔、沸点 气 体
17、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：Cl 2Br2I2；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 Cl 2=2Cl Br 2; Br2 能从 I 的溶液中置换出 I2，离子方程式为 2I Br 2=2Br I 2。3卤素离子的检验方法沉淀法未知液 生成Error!第 10 页 共 29 页(1)Br 2 在常
18、温下呈液态，是唯一的液态非金属单质。液态 Br2 有剧毒，易挥发，故保存Br2 时在试剂瓶中 Br2 液面上需用水封，磨口的玻璃塞用蜡封。(2)I2 遇淀粉显蓝色，这是碘单质的特殊性质 ，该性质可用于检验 Cl2。Cl 2 可使湿润的淀粉 KI 试纸变蓝，其实质是 Cl22I =2Cl I 2。此外碘单质易升华，是常温下固体单质中唯一的双原子分子。卤素离子的其他检验方法1.置换萃取法：未知液 加 适 量 新 制 饱 和 氯 水 振 荡 加 入 CCl4下 层 或 汽 油 上 层 振 荡有机层呈Error!2.氧化淀粉法检验 I ：未知液 蓝色溶液，表明有 I 加 入 适 量 新 制 饱 和 氯 水 或 双 氧 水 振 荡 淀 粉 溶 液 振 荡考点三Error!基础自主落实1氯气的实验室制备2验满方法(1)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛 Cl2 的瓶口，观察到试纸立即变 蓝，则证明已集满。(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛 Cl2 的瓶口，观察到试纸立即发生先 变红后褪色的变化，则证明已集满。知能存储
