第四章 非金属极其化合物.docx

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第四章非金属极其化合物

第四章第1讲　无机非金属材料的主角——硅

考点一　碳、硅单质的存在与性质

1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途

（1）碳在自然界既有________态又有________态。

碳的同素异形体有________、________、无定形碳、________等。

（2）硅在地壳中的含量占第____位，仅次于____，全部以________态存在，是一种亲____元素，单质硅有________和________形两种。

晶体硅是良好的________材料，在计算机等电子工业，可用作____________、大规模____________等。

硅是人类将________能转化为____能的常用材料，所以硅还用于制造________。

2．碳、硅单质的化学性质

碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。

与O2反应

高温

与强氧化

性酸反应

浓H2SO4：

浓HNO3：

C＋4HNO3（浓）

=====CO2↑＋4NO2↑＋2H2O）

O2（足量）：

O2（不足）：

与氧化

物反应

CuO：

　　　　　　　　　　（冶炼金属）

SiO2：

　　　　　　　　　　（制取粗硅）

（1）碳

H2O：

C＋H2O（g）=====CO＋H2（制取水煤气）

△

（2）Si

1．下列关于碳族元素的叙述，不正确的是（　　）

A．碳族元素的化合物主要是共价化合物B．碳族元素的单质都是导体或半导体

C．自然界中大量存在着碳族元素中某元素的气态氢化物

D．碳族元素形成的化合物多于其他族元素形成的化合物

2．下列关于硅的说法中，不正确的是（　　）

A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料

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

1．一氧化碳

（1）物理性质：

____色气体，____毒，____溶于水。

（2）化学性质

①燃烧：

____________________________，__________火焰；

②还原CuO：

_________________________________。

2．二氧化碳和二氧化硅的比较

物质

二氧化硅

二氧化碳

结构

__________结构，不存在单个分子

存在单个CO2分子

主要物理性质

硬度____，熔、沸点____，常温下为____体，不溶于水

熔、沸点____，常温下为气体，微溶于水

化学性质

①与水反应

不反应

②与酸反应

只与氢氟酸反应：

______________

不反应

③与碱（NaOH）液反应

（盛碱液的试剂瓶用____塞）

④与盐反应

如与Na2CO3反应：

__________

______                                         

如与Na2SiO3反应：

__________________或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2（足量）===H2SiO3↓＋2NaHCO3

⑤与碱性氧化物反应

如与CaO反应：

_____________

如与Na2O反应：

________________

用途

、光学仪器、电子部件

制饮料、制碳酸盐

3．除去下列气体中混有的杂质（括号内为杂质）可采取的方法：

（1）CO（CO2）：

______________________________________________________。

（2）CO2（CO）：

______________________________________________________。

（3）CO2（O2）：

______________________________________________________。

（4）CO2（SO2）：

_______________________________________________________________。

（5）CO2（HCl）：

______________________________________________________________。

4．下列关于碳和硅的氧化物说法正确的是。

①碳和硅的氧化物都是酸性氧化物　②二氧化硅分子由1个硅原子和2个氧原子构成　③二氧化硅不与水及任何酸反应　④CO2、CH4等气体都是温室气体　⑤CO常作还原剂，PbO2常作氧化剂　⑥碳在高温下与SiO2反应，作还原剂，但碳的非金属性比硅强

考点三　硅酸及硅酸盐

1．硅酸

硅酸____溶于水，其酸性比碳酸____，硅酸________（填“能”或“不能”）使紫色石蕊试液变红色。

（1）硅酸不稳定，受热易分解：

_________________________________________________。

（2）硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为______________________。

（3）硅酸在水中易聚合形成胶体。

硅胶吸附水分能力强，常用作__________。

2．硅酸盐

（1）概念：

___________________________________________________________的总称，是构成地壳岩石的主要成分。

（2）硅酸钠（Na2SiO3）

①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称________，有黏性，水溶液显碱性。

②它能与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为

与盐酸反应：

_______________________________________________________________。

与CO2水溶液反应：

__________________________________________________________。

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、、等硅酸盐材料。

（2）新型无机非金属材料，如____________、__________、__________、________等。

5．能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是（　　）

A．CO2溶于水生成碳酸，SiO2不溶于水也不能跟水直接反应生成硅酸

B．在高温条件下，SiO2和Na2CO3能发生反应：

SiO2＋Na2CO3

Na2SiO3＋CO2↑

C．SiO2的熔点比CO2的高

D．CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所生成的H2SiO3逐渐聚合而形成硅酸溶胶

`

CO2与强碱溶液反应产物的判断方法

【例1】　在100mL1mol·L－1NaOH溶液中缓缓通入CO2气体。

（1）请写出通入CO2气体的过程中发生反应的离子方程式。

（2）讨论随CO2通入量的多少，反应产物的不同及量的多少。

【例2】　标准状况下，将3.36LCO2气体通入200mL1.00mol·L－1NaOH溶液中，充分反应后溶液中c（CO

）与c（HCO

）的比值为（不考虑CO

、HCO

的水解）（　　）

A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．1∶3

高考题组一　有关碳、硅及其化合物所参与的

离子反应

1．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）醋酸钠溶液中通入足量CO2：

2CH3COO－＋CO2＋H2O===2CH3COOH＋CO

（　　）

（2）向NaAlO2溶液中通入过量CO2：

2AlO

＋CO2＋3H2O===2Al（OH）3↓＋CO

（　　）

（3）Si和烧碱溶液反应，改变反应物用量，都可用同一离子方程式表示（　　）

（4）将足量CO2通入含K＋、SiO

、Cl－、NO

溶液中，离子将不能大量共存（　　）

（5）H＋、I－、NO

、SiO

不能大量共存（　　）

2．（2011·上海，2）从光合作用的反应原理6CO2＋6H2O

C6H12O6＋6O2可知碳是农作物生长的必需元素之一。

关于用二氧化碳生产肥料的评价正确的是（　　）

A．缓解地球温室效应，抑制农作物营养平衡B．加剧地球温室效应，促进农作物营养平衡

C．缓解地球温室效应，促进农作物营养平衡D．加剧地球温室效应，抑制农作物营养平衡

3、对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是（　　）

A．SiO2和CO2中，Si和O，C和O之间都是共价键

B．C、Si和Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8

C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应D．该族元素的主要化合价是＋4和＋2

4、判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应（　　）

（2）A.二氧化硅是生产光纤制品的基本原料（　　）

B．水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂（　　）

（3）可以用Si3N4、Al2O3制作高温结构陶瓷制品（　　）

（4）二氧化硅的分子式是SiO2（　　）

5．某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素

A．在自然界中只以化合态的形式存在B．单质常用作半导体材料和光导纤维

C．最高价氧化物不与酸反应D．气态氢化物比甲烷稳定

6．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（　　）

①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素　②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品　③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维　④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料

A．①②B．②③C．①④D．③④

7．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是（　　）

材料

主要化学成分

A

刚玉、金刚石

三氧化二铝

B

大理石、石灰石

碳酸钙

C

普通水泥、普通玻璃

硅酸盐

D

沙子、石英

二氧化硅

8、开发新材料是现代科技发展的方向之一。

下列有关材料的说法正确的是

A．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料B．C60属于原子晶体，用于制造纳米材料

C．纤维素乙酸酯属于天然高分子材料D．单晶硅常用于制造光导纤维

9．碳纳米管是近年来发展迅速的一种具有特殊结构及优异性能的纳米材料。

它是由碳原子形成的无缝、中空管体材料，主要由五边形、六边形的碳环组成，相当于石墨结构卷曲而成，结构如下。

（1）．写出一种与碳纳米管互为同素异形体的物质名称________________________________。

（2）．碳纳米管有许多独特的性质，如高机械强度和弹性，多孔结构能吸附气体分子。

因此碳纳米管可用作

①防弹衣材料　②防火材料　③储氢材料　④绝缘材料

A．①②B．③④C．①③D．②④

【巩固练习】

1．赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种对玻璃进行刻蚀而制成的。

这种物质是（　　）

A．盐酸B．氢氟酸C．烧碱D．纯碱

2．坩埚是实验室用于灼烧或熔融固体物质的常用仪器，材质种类很多，实验时应根据物质的性质加以选择。

熔融烧碱时，应选用下列哪种材质的坩埚（　　）

A．玻璃坩埚B．石英坩埚C．陶瓷坩埚D．铁坩埚

3．下列关于碳、硅的叙述正确的是（　　）

A．碳、硅都是ⅣA元素，它们在自然界中都以化合态形式存在B．二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似

C．二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成相应的盐

D．高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料

4．从硅的氧化物可以制取硅单质，主要化学反应如下：

粗硅的制取：

＋

＋2CO↑

由粗硅制纯硅（常用方法）：

Si（粗）＋2Cl2

SiCl4SiCl4＋2H2

Si（纯）＋4HCl

根据以上反应，回答下列问题：

（1）在制取粗硅的反应中，焦炭的作用是________（填“氧化剂”、“还原剂”或“既不是氧化剂也不是还原剂”）。

（2）在由粗硅制纯硅的反应中，①氯气（Cl2）与Si的反应类型是__________（基本反应类型）；②SiCl4与H2的反应类型是__________（基本反应类型），H2的作用是________。

5．下列关于碳和硅的叙述中，正确的是（　　）

A．其氧化物都能与NaOH溶液反应B．其单质在加热时都能跟O2反应

C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸D．碳和硅两种元素共有两种单质

6．向一定浓度的下列物质澄清溶液中通入过量的CO2气体，最后肯定没有沉淀生成的是（　　）

①Ca（OH）2　②Na2CO3　③CaCl2　④Ca（ClO）2

A．①③④B．②③④C．①②③D．①②③④

7．在①浓硝酸　②水　③浓硫酸　④氢氟酸　⑤氢氧化钾溶液中，能与单质硅起化学反应的是（　　）

A．①②B．②④C．④⑤D．③④

8．金刚砂（SiC）可由SiO2和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为SiO2＋3C

SiC＋2CO↑，下列有关制造金刚砂的说法中正确的是（　　）

A．该反应中的氧化剂是SiO2，还原剂为CB．该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2

C．该反应中转移的电子数为12e－

D．该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO，其物质的量之比为1∶2

9．将足量CO2气体通入水玻璃（Na2SiO3溶液）中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后所得的固体物质是

A．Na2SiO3B．Na2CO3、Na2SiO3C．Na2CO3、SiO2D．SiO2

10．下列关于碳族元素的叙述中错误的是（　　）

A．与其他元素化合时易形成共价化合物，难形成离子化合物B．碳族元素形成化合物时的最高价均为＋4价

C．碳的氧化物（CO2）和硅的氧化物（SiO2）都是酸性氧化物，均不能与酸反应

D．碳族元素是形成化合物最多的一族元素

第2讲　富集在海水中的元素

（一）——氯及其化合物

考点一　氯气

1．物理性质

颜色

状态

气味

密度

毒性

溶解性

气体

比空气

注意：

实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是。

2．氯气的化学性质（写出反应方程式和部分反应现象，指出在反应中表现氧化性还是还原性）

与Fe：

　　　　　　　　，产生　　色烟

与Cu：

　　　　　　　，产生,　　色烟

与H2：

　　　　　　　　，产生　　色火焰

与碱

与还

原剂

Cl2均表现　　　

与单质

氯

气

的

化

学

性

质

与H2O：

与NaOH：

与Ca（OH）2：

Cl2既表现　　　，又表现　　　

与FeCl2：

与SO2＋H2O：

与KI溶液：

Cl2表现　　　

1．如遇到氯气泄漏应如何自救？

2．下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应得到，又能由金属和盐酸反应制得的是（）

A．FeCl2B．AlCl3C．FeCl3D．CuCl2

3．把氯气通入下列各物质的溶液中，阴离子和阳离子都能被氧化的是（　　）

A．NaOHB．Na2SO3C．FeBr2D．FeSO4

考点二　几种含氯化合物

1．次氯酸（HClO）

（1）不稳定性：

化学方程式为_______________________________________。

（2）弱酸性：

比碳酸酸性____，电离方程式为_____________________________________。

（3）强氧化性：

具有________性。

2．Ca（ClO）2的主要化学性质

（1）Ca（ClO）2是________的有效成分，它的稳定性比HClO____。

（2）水解显____性，其水解离子方程式：

_________________________________________。

（3）与酸反应生成________，作为漂白或消毒剂的原理可用化学方程式表示为_______________________________

。

4．将Cl2通入石蕊试液中的现象是什么？

能用pH试纸测定氯水的pH值吗？

5．如何保存氯水、漂白粉？

说明原因。

6．工业上用Cl2和碱制漂白粉、漂粉精及漂白液。

请回答下面的问题：

（1）工业上将氯气制成漂粉精的主要目的是______________________________________，

制漂粉精的主要反应的化学方程式是___________________________________________。

（2）下列物质露置在空气中会变质，在变质过程中既有非氧化还原反应发生，又有氧化还原反应发生的是________。

A．生石灰B．漂白粉C．NaOHD．Na2SO3

（3）用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中，可能含有的杂质气体是________（填编号）。

①HCl　②O2　③CO2　④H2O（气）

7、氯气是一种重要的工业原料。

工业上利用反应3Cl2＋2NH3===N2＋6HCl检查氯气管道是否漏气。

下列说法错误的是（双选）（　　）

A．若管道漏气遇氨就会产生白烟B．该反应利用了Cl2的强氧化性

C．该反应属于复分解反应D．生成1molN2有3mol电子转移

氯水成分寻找方法及氯水性质的探究

1．氯水成分寻找方法

氯水中存在三个平衡关系：

（1）Cl2＋H2OHCl＋HclO

（2）HClOH＋＋ClO－（3）H2OH＋＋OH－

根据可逆反应的特点，即可得出氯水中存在的各种微粒。

2．氯水的多重性质

氯水的各种成分决定了它具有多重性质：

（1）Cl2的氧化性——与物质反应。

如：

FeCl2＋Cl2

SO2气体通入氯水中

（2）HCl——和的性质

向NaHCO3溶液中加入氯水，有什么现象？

向氯水中加入硝酸银溶液有何现象？

分别用离子方程式解释。

（3）HClO的氧化性

在解释、时，使用的是HClO的氧化性。

向氯水中滴加紫色石蕊溶液，先，后。

【例1】　某学习小组设计以下四个实验探究氯水的成分，请根据下表回答问题。

实验序号

实验方法

实验现象

结论

①

将氯水滴加到AgNO3溶液中

生成白色沉淀

②

将氯水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中

③

淀粉KI试纸变蓝色

氯水中含有Cl2

④

将足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中

氯水中含有H＋

（1）实验①得出的结论______________________________________________________。

（2）指出实验②和实验④中的“实验现象”：

②________________，④________________________________________________________________________。

（3）实验③中“实验方法”的具体操作过程是____________________________________。

（4）通过实验②的“实验现象”，同学们得出两个不同的结论。

这两个结论可能是a.________________________________________________________________________，

b．________________________________________________________________________。

请设计简单的实验证明哪一个是正确的________________________________________。

氯气的实验室制备中的绿色化学思想

化学是一门以实验为基础的学科，通过实验可以使学生观察到语言难以表达清晰的实验现象，在实验过程中除了培养学生的观察能力、实验能力外，还应培养绿色化学思想。

实验过程中必定会涉及有毒、有害物质，实验中要求用最少的药品获得最佳的实验效果、最大限度地减少废弃物及尾气排放，提高环保意识。

实验室制取Cl2的过程中，绿色化学思想得到了充分的体现。

其具体过程如下：

（1）反应原理：

。

（2）装置特点：

_______________。

（3）净化：

用_________除去Cl2中少量HCl，用_________干燥气体。

（4）收集和检验：

用________法或_________法收集，

（5）尾气吸收：

用吸收多余的氯气（写化学方程式）。

⑹Cl2验满方法：

【例2】　用50mL12mol·L－1的浓盐酸与足量的MnO2混合加热，并用排水法收集Cl2，结果在标准状况下收集到的Cl2的体积远小于3.36L，请分析可能的原因。

【例3】　某学习小组通过查阅资料发现用KClO3和浓盐酸反应也可以制备氯气。

为此该小组利用如图所示装置在实验室中制取Cl2并探究其相关性质：

（1）装置A中存在一处错误，请改正这处错误：

___________________________________。

（2）写出装置A中发生反应的化学方程式：

______________________________________。

（3）为了除去氯气中的氯化氢，需要在装置A、B之间添加装置E，装置E中所盛装的试剂为__________。

为了探究使有色布条褪色的是氯气还是氯气与水反应的生成物，需要在整套装置中添加装置E，其中加入浓硫酸，装置E在整套装置中的添加位置为________（填序号）。

a．A、B之间b．B、C之间c．C、D之间d．D之后

（4）取下集气瓶B，将铁丝加热至红热状态，伸入到集气瓶B中，可以观察到的现象是_________________________，

能检验该反应产物中铁元素价态的试剂是__________（填序号）。

a．氯水b．蒸馏水和铁粉c．氢氧化钠溶液d．KSCN溶液

（5）另外一个化学学习小组就环境保护方面指出了上述装置的缺陷，并给出了改进措施，该改进措施是________________________________。

高考题组一　有关Cl2及其化合物所参与的离子反应

1．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）将氯气溶于水制备次氯酸：

Cl2＋H2O===2H＋＋Cl－＋ClO－（　　）（2010·天津理综，5C）

（2）用惰性电极电解熔融氯化钠：

2Cl－＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2OH－（　　）（2010·江苏，3A）

（3）FeBr2溶液与等物质的量Cl2反应：

2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋4Cl－＋Br2（　　）

（4）向次氯酸钙溶液中通入过量CO2：

Ca2＋＋2ClO－＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO（）

（5）漂白粉在空气中失效：