第四章 非金属及其化合物学案.docx

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第四章非金属及其化合物学案

第四章非金属及其化合物学案

第一节无机非金属材料的主角------硅

第一课时

[学习目标]

1、了解硅在自然界中的含量、存在、用途

2、了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质

[学习重点]

二氧化硅的性质（尤其是作为酸性氧化物的性质）

[学习难点]

二氧化硅的存在等STS

关注的拓展性学习内容

[学习过程]

［思考与交流］画出C、Si的原子结构简图，并由此分析：

硅的化学性质活不活泼，为什么？

硅的化合价主要是多少？

［思考］常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有，说明了什么？

一、二氧化硅和硅酸

1、二氧化硅（SiO2）

（1）存在

（2）用途

（3）物理性质

熔点_____，硬度______的固体、_______溶于水，纯净的SiO2晶体无色透明

［思考］为什么SiO2与CO2的性质上有着这么大的差别呢？

（4）结构

（5）化学性质：

具有______氧化物的性质：

（不溶于水且不和水反应）

与强碱反应：

与碱性氧化物反应：

与HF的反应：

弱氧化性：

SiO2+2C

Si+2CO↑（工业上制粗硅）

与某些盐反应：

Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑

CaCO3+SiO2

CaSiO3+CO2↑（工业上制玻璃的主要反应）

［思考与交流］1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？

2、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？

2、硅酸（H2SiO3）

（1）硅酸是一种____酸，它____溶于水，______能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。

（2）制备硅酸

（3）硅酸加热，其可以分解生成SiO2

［自我评价］

1、制造光导纤维的主要原料是（）

A.晶体硅B.二氧化硅C.石墨D.硅酸钠

2、下列说法正确的是（　　）

A．SiO2溶于水显酸性

B．CO2通入水玻璃（硅酸钠的水溶液）可得硅酸

C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸

D．SiO2晶体中不存在单个SiO2分子

3、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是（）

A.烧碱溶液B.浓硫酸C.氢氟酸D.碳酸钠溶液

4、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（）

A.纯碱溶液B

盐酸C硫酸D苛性钠溶液

5、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（

）

A.石英坩埚B.普通玻璃坩埚C.铁坩埚D.陶瓷坩埚

6、CO2通入下列各溶液中,不可能产生沉淀的是（）

A石灰水B饱和碳酸钠溶液

C硅酸钠溶液D氯化钙溶液

P803、4P1075

第二课时

[学习目标]

1、了解硅酸盐、硅的主要性质

2、认识硅酸盐、硅等在生产、信息技术、材料科学等领域的应用

[学习重点]

硅、硅酸盐的丰富性和多样性

[学习难点]

通过学习，掌握研究非金属元素单质及化合物的一般方法

[学习过程]

<复习>

CO2

SiO2

物理性质

____色____味气体，熔沸点都很低，微溶于水，存在于空气中

灰黑色固体，熔沸点都很___，不溶于水，存在于岩石中，俗名硅石、石英、水晶，纤维、玻璃、硅藻土中都大量含有

化学性质

和碱性氧化物

CO2+CaO==

SiO2+CO2

和碱

CO2+2NaOH==

SiO2+2NaOH==

和酸

--------

SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O

和水

CO2+H2O===H2

CO3

--------

二、硅酸盐

1、定义：

硅酸盐结构________，一般_____溶于水，性质很_______。

最简单的硅酸盐是__________

2、硅酸钠

（1）物理性质：

白色固体，_______溶于水，水溶液俗称_________或泡花碱，是一种泡花碱

（2）化学性质：

相对稳定，________燃烧，__________被腐蚀，热稳定性________

3、表示方法：

原则：

金属氧化物（较活泼------较不活泼）

方法：

找组成元素

写成氧化物的形式

原子个数比不变

检查有无遗漏

顺序:

活泼金属氧化物----较活泼金属氧化物----SiO2-----H2O

例、请用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成：

硅酸钠（Na2SiO3）————————————

镁橄榄石（Mg2SiO4）————————————

高岭土{Al2（Si2O5）（OH）4}————————————

4.传统硅酸盐材料：

（1）陶瓷：

日用器皿、建筑饰材、卫生洁具等都是以____________为原料,经_____________而成的.

（2）玻璃是以______________________________为原料,经_________________,在_________中熔融制得的.

（3）水泥：

以_________和__________为主要原料,经_________|__________在____________中煅烧,再加入适量_________,研成细粉就得到普通水泥.

5.具有特殊功能的含硅物质：

三、硅单质

1、存在形态：

有_______硅和_________硅两种同素异形体

2、晶体结构：

正四面体形

3、物理性质：

______色具有金属光泽的固体、熔点____、硬度_____、质脆、导电性介于____________________之间，是好的__________材料。

4、化学性质

（1）常温下的反应：

Si+2F2==SiF4

Si+4HF==SiF4↑+2H2↑

Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑

（2）高温下的反应：

Si+O2

SiO2

Si+2Cl2

SiCl4

5.硅的用途

5、硅的制备

（1）工业上制粗硅

SiO2+2C

Si+2CO↑

石英砂焦炭电炉中粗硅

（2）由粗硅制纯硅

Si+2Cl2

SiCl4

SiCl4+2H2

Si+4HCl

［自我评价］

1、下列关于硅的说法不正确的是（）

A、硅是非金属元素，它的单质是灰黑色，有金属光泽的固体

B、硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，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，硅能与氧气、氯气等非金属反应

2、下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是（）

A、氧化物都能与氢氧化钠溶液反应

B、单质在加热时都能跟氧气反应

C、氧化物溶于水都生成相应的酸

D、碳和硅两种元素都有同素异型体

P801、5、7、8、9、11

第二节富集在海水中的元素------氯

第一课时

[学习目标]

1、了解氯元素的存在，初步掌握氯气的化学性质，并从氯原子结构特点和氯气跟金属、非金属的反应。

2、了解氯气是一种化学性质非常活泼的非金属

3、了解氯气的主要物理性质，掌握氯气与水、碱反应及相关的生活生产应用。

4、认识燃烧现象的本质。

[学习重点]

氯气的化学性质

[学习难点]

氯气的强氧化性

[学习过程]

<学生活动>请画出17号氯元素的原子结构示意图，分析氯元素的非金属性强弱。

自然界中有没有游离态的氯?

如果没有，人们是怎样制得氯气的呢？

氯气的实验室制法

［思考与交流］1、从氯气的发现到确认为一种新的元素，时间长达三十多年。

你从这一史实中得到什么启示？

2、舍勒发现氯气的方法至今还是实验室制取氯气的主要方法之一。

请写出舍勒发现氯气的化学反应方程式

一、氯气

1、物理性质：

通常情况下，_____色、气体、有剧烈的_______气味、能溶于水、有___、密度比空气______；易_________。

2、化学性质

（1）与金属反应：

2Na＋Cl2

（产生大量白烟）

Cu＋Cl2

（产生棕色的烟，溶于水后，溶液呈蓝绿色）

2Fe＋3Cl2

（实验现象：

剧烈燃烧，生成棕色的烟）

［思考］比较一下Cl2与HCl的氧化性强弱

［点击试题］实验事实证明，在一定条件下，氯气可跟多种金属直接化合。

写出氯气跟下列金属反应的化学方程式：

1.跟铝反应：

.

2.跟镁反应：

（2）与某些非金属反应

H2＋Cl2

2HCl

现象:

［讨论］1.比较Cu在Cl2中燃烧与H2在Cl2中燃烧现象的共同点。

2.燃烧是否一定要有O2参加?

比较铁、硫、木炭在O2中燃烧与Cu、H2等在Cl2中燃烧的现象，找出共同特点，并由此推论什么叫燃烧。

［点击试题］实验证明，在一定条件下，Cl2还可跟P、S、C等非金属直接化合。

试写出下列反应的化学方程式：

1.P在Cl2（不足量）里燃烧生成PCl32.P在Cl2（过量）里燃烧生成PCl5

[讨论］金属、非金属跟Cl2化合时，氯元素的化合价如何变化?

表现了氯气的什么性质?

[交流探讨]打开自来水龙头，会闻到一股刺激性的气味，你想过什么原因么？

（3）氯气与水反应：

Cl2＋H2O=

HClO的性质:

［讨论］Cl2可以使湿润的有色布条褪色，不能使干燥的有色布条褪色，这个事实说明什么?

（4）与碱液反应

请同学们阅读课本中氯气与碱反应的有关内容。

阅读后用化学方程式回答下列问题：

1.Cl2跟NaOH溶液反应

2.工业上用Cl2与石灰乳作用制取漂粉精

3.漂粉精为什么具有漂白、消毒作用?

［总结］氯气与碱反应的规律：

氯气+碱==次氯酸盐+氯化物+水

［讨论］漂白液、漂白粉、漂白精有何区别？

漂白液（有效成分：

NaClO）、漂白粉（主要成分：

Ca（ClO）2、CaCl2，有效成分Ca（ClO）2））。

漂粉精（主要成分和有效成分都是Ca（ClO）2）。

［问］存放漂粉精时应注意哪些问题?

（5）与盐溶液反应：

2Fe2＋+Cl2==2Fe3＋+2Cl―（溶液由浅绿色变成棕黄色）

2Br―+Cl2==2Cl―+Br2

2I―+Cl2==I2+2Cl―（可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝）

2、氯气的用途

【自我评价］

1.下列叙述正确的是（）

A.氯原子和氯离子的化学性质相同。

B.氯离子比氯原子多一个电子。

C.氯气有毒，氯离子也有毒。

D.氯气和氯离子都呈黄绿色。

2.下列物质见光会分解的是（）

A.HClB.Ca（ClO）2C.HClOD.NaCl

3.用自来水养鱼，在将水注入鱼缸之前需把水在阳光下曝晒一段时间，目的是（）

A.增加水中含氧量。

B.利用阳光中紫外线杀菌。

C.使自来水中少量次氯酸分解。

D.通过日照提高水的温度。

4、如图所示，A处通入湿润的Cl2，关闭B阀时，C处的红布看不到明显现象，当打开B阀后，C处红布条逐渐褪色，则D中装的是（）

A．浓H2SO4B．NaOH溶液

C．H2OD．饱和NaCl溶液

5、漂白粉在空气中易失效的原因是（）

A、CaCl2易吸收空气中的水分B.Ca（ClO）2见光易分解

C.Ca（ClO）2与空气中的水分和二氧化碳作用，生成HClO

D.Ca（ClO）2易被空气中的氧气氧化

P871、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、14P1071、3

第二课时

[学习目标]

1、巩固氯气的化学性质，初步掌握Cl―的检验方法。

2、了解卤族元素的性质与氯的相似之处。

[学习重点]

Cl―的检验方法

[学习难点]

卤族元素单质的氧化性

[学习过程]

［复习提问］

1.灼热的铜丝伸入盛有氯气的集气瓶里，有何现象?

写出反应的化学方程式。

2.在空气中点燃氢气，然后伸入盛有氯气的集气瓶里，有何现象?

写出反应的化学方程式。

3.Fe、S、C在O2中燃烧，以及H2、Cu在Cl2中燃烧，有何共同特点?

二、氯离子（Cl-）的检验

［实验4-6］检验盐酸、NaCl溶液中的Cl-，并用Na2CO3溶液做对比实验，并填表。

检验Cl―的方法:

三、成盐元素—卤素

氟单质是淡黄绿色气体，氯气是黄绿色气体，溴是深红棕色液体，易挥发，用水封，溴水是橙红色。

碘是紫黑色固体，易升华，碘水是棕黄色，碘遇淀粉变蓝色。

1.与金属反应

3Br2+2Fe=2FeBr3　　　I2+Fe=FeI2

2、卤素单质与非金属的反应

H2+F2=2HF（黑暗、低温、剧烈反应发生爆炸）

H2+CI2=2HCI（光照）

H2+Br2=2HBr（加热500℃缓慢反应）

H2+I22HI（不断加热，缓慢进行，同时分解）

（1）卤素单质与H2化合的难易关系：

F2>Cl2>Br2>I2

（2）卤化氢的稳定性关系：

HF>HCl>HBr>HI

3、卤素与水的反应

2F2＋2H2O=4HF＋O2（特例）

通式：

X2＋H2O=HX＋HXO（X:

Cl、Br、I）

3、卤素单质间的置换反应

2NaBr+Cl2===2NaCl

+Br22KI+Cl2===2KCl+I2

2KI+Br2===2KBr+I2

氧化性：

Cl2＞Br2＞I2还原性：

Ｉ－＞Ｂｒ－＞Ｃｌ－

P8712、13

第三节硫和氮的氧化物

第一课时

[学习目标]

1、了解二氧化硫的物理性质和用途，掌握二氧化硫的化学性质

2、了解可逆反应的概念，知道SO2的漂白原理

[学习重点]

二氧化硫与水反应

[学习难点]

可逆反应

[学习过程]

一、二氧化硫和三氧化硫

（一）硫:

俗称硫磺

1、硫的物理性质：

_____色固体，____溶于水，可溶于____，易溶于____，熔沸点都很低。

［思考］用何种方法除去沾在试管上的硫单质？

2、硫的化学性质

①氧化性：

与绝大多数金属反应

Fe+S

Cu+S

（与变价金属生成低价金属）

2Na+S==（研磨并轻微爆炸）

Hg+S==（除去有毒的Hg的方法）

与非金属反应：

H2+S

H2S

②还原性：

与氧气发生反应

③自身氧化还原反应

3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3+3H2O

（二）二氧化硫

]1、物理性质：

二氧化硫是一种____色、有__________气味、有____、比空气_____、容易________、______溶于水的气体。

2、化学性质

（1）酸性氧化物

①二氧化硫与水反应：

可逆反应：

在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又

能向逆反应方向进行的反应，叫可逆反应。

[问]水电解产生氢气和氧气与氢气和氧气燃烧生成水，这二个反应是可逆反应吗？

②二氧化硫与碱的反应

SO2 +2NaOH==；SO2 +NaOH==

［思考与交流］1.能否与石灰水反应？

有什么现象？

方程式如何

2.能不能用澄清的石灰水来鉴别SO2 与CO2？

③与碱性氧化物反应SO2+CaO==

（2）二氧化硫的氧化性：

SO2+2H2S===3S↓+2H2O

（3）二氧化硫的还原性

①与卤素单质反应：

SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr

SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl

②与某些强氧化剂的反应：

2KMnO4+2H2O+5SO2===K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

③SO2的催化氧化

（4）漂白性

［小结］常见漂白剂及其原理比较

漂白剂

HClO、Na2O2、O3、H2O2

SO2

活性炭

原理

具有强氧化性，将有色物质氧化成无色

与某些有色物质化合成不稳定的无色物质

吸附有色物质

特点

不可逆，褪色后颜色不再复原

可逆，受热或放置一段时间可复原

-----

变化

化学

化学

物理

（5）用途：

制____________；作________剂；杀菌，消毒

［思考与交流］1.如何鉴别SO2和CO2呢？

2.如何除去CO2中的SO2呢？

（7）SO2的污染

SO2的主要危害是直接危害人体健康而且是________的主要成分

（三）三氧化硫

1、物理性质：

又名硫酸酐，是一种无色易挥发的晶体，溶沸点都很低。

2、

化学性质：

具有_________氧化物的通性，与水反应放出大量的热，具有较强的氧化性。

（1）与水反应：

SO3+H2O==（放出大量的热）

（2）与碱性氧化物反应：

SO3+CaO==

（3）与碱反应：

SO3+Ca（OH）2==

]（四）硫化氢

H2S的物理性质：

_______色、有__________气味的气体，有_________密度比空气_____，__________溶于水.

［自我评价］

1.用1L1.0mol/L的NaOH溶液吸收0.8molSO2，所得溶液中SO32―，HSO3―

物质的量浓度之比约为（　　）

A.2：

1　　B.1：

3C.3：

2　　D.2：

3

2.检验SO2气体中是否混有CO2气体，可采用的方法是（　　　）

A.通过品红溶液B.通过澄清石灰水

C.先通过氢氧化钠溶液，再通过澄清石灰水

D.先通过酸性高锰酸钾溶液，再通过澄清石灰水

3.能证明SO2具有漂白性的是（　　）

A.SO2气体通入紫色的酸性高锰酸钾溶液中，发现溶液紫色褪去

B.SO2气体通入品红溶液中，红色褪去

C.显红色的酚酞通入SO2后，红色褪去D.SO2气体通入溴水中，橙色褪去

P951、5、8、10

P1074、

第二课时

[学习目标]

1、了解一氧化氮和二氧化氮的部分物理性质

2、酸雨的形成与防治，自主探究分析空气污染的原因，自主探究雨水pH的测定。

[学习重点]

二氧化氮与水的反应，二氧化硫和二氧化氮对大气的污染

[学习难点]

二氧化氮与水的反应

[学习过程]

二、二氧化氮和一氧化氮

1、NO和NO2的生成

2、物理性质：

NO是一种_____色、_____味、_______溶于水的有毒气体。

NO2是一种______色、有_________味的有毒气体，密度比空气____，易液化，_____溶于水

［思考与交流］可用什么样的方法收集NO和NO2呢

3、化学性质

（1）NO与氧气反应：

（2）NO2的聚合反应：

2NO2

N2O4

（3）NO2的氧化性：

4NO2+2KI==2NO+2KNO3+I2

NO2+SO2+H2O==H2SO4+NO

（4）与碱反应：

NO＋NO2＋2NaOH==2NaNO2+H2O

2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O

（5）NO2与水反应

［思考与交流］俗话说“雷雨发庄稼”，请思考这其中的原理及涉及的可能反应。

［自我评价］

1、对于氮的氧化物的下列叙述中，正确的是（）

A、氮的氧化物都是无色气体

B、氮的氧化物都不溶于水

C、氮的氧化物都是酸性氧化物

D、氮的氧化物都是大气污染物

2、将5mLNO和15mLNO2混合气体通入倒置水槽中充满水的试管里，最后在试管中能收集到的气体体积为（）

A、20mLB、15mLC、10mLD、5mL

第四节氨硫酸硝酸

第一课时

[学习目标]

1、通过观察与实验了解氨气的物理性质；认识氨气、铵盐的化学性质，学会氨气的实验室制取、收集、检验的方法。

2、知道铵根离子的检验方法

3、认识氨在生产中的应用

[学习重点]

氨的化学性质和制取

[学习难点]

氨气的还原性

[学习过程]

氮的固定：

将游离的氮（N2）转变为氮的化合物的过程

合成氨工业：

一、氨

（一）氨的物理性质

新闻阅读：

据中国新闻网报道:

2004年4月20日上午10时，杭州市一制冷车间发生氨气泄漏事件，整个厂区是白茫茫的一片，方圆数百米，空气中弥漫着一股浓烈的刺激性气味，进入厂区呼吸都感到困难。

厂区内寒气逼人。

市消防中心接到报案后立即制定方案，出动上百名消防队员，十余量消防车……

［思考与交流］

1、为什么在氨气泄漏时工厂里会寒气逼人？

2、如何吸收弥漫在空气中的大量氨气？

3、被围困在污染区的群众怎样做才能保证不吸入氨气？

氨的物理性质

1、______色,有________________味的气体，密度比空气________。

2、氨水密度比水________

3、极易液化,液氨汽化时要________大量热

4、_________溶于水

［实验探究］喷泉实验

（二）氨的化学性质

1、与H2O反应

[思考]氨水为什么显碱性?

用离子方程式表示

NH3是中学化学中惟一能使红色石蕊试纸变蓝的气体，常用此法检验NH3

2、与酸反应

［演示实验］用两根玻璃棒分别在浓氨水和浓盐酸里沾一下，然后将这两根玻璃棒接近。

现象：

反应方程式:

_____________________________________________

NH3＋HNO3＝＝NH4NO3　（白烟）

2NH3＋H2SO4＝＝（NH4）2SO4　（吸收NH3的

方法）

NH3＋H2O＋CO2＝＝NH4HCO3　（俗称碳铵）

3、氨的催化氧化

4、氨气的还原性

（1）NH3还原氧化铜：

2NH3+3CuO

3Cu+N2+3H2O

（2）与纯氧的反应：

4NH3+3O2（纯）

2N2+6H2O

（3）与氯气的反应：

若NH3不足，则2NH3+3Cl2==6HCl+N2

若NH3充足，则8NH3+3Cl2==6NH4Cl+N2

（三）铵盐

1、物理性质：

______溶于水______色晶体。

2、化学性质

（1）铵盐受热易分解

［思考与交流］若NaCl晶体中混合NH4Cl，可如何除去？

（2）与碱反应

（3）NH4＋的检验

原理：

NH4＋＋OH―

NH3↑＋H2O

现象：

有刺激性气味气体产生，能使红色石蕊试纸变蓝。

（四）实验室制NH3　

1、实验原理：

2、干燥剂：

碱石灰

3、收集方法：

4、检验：

（1）

（2）

5、棉花团的作用：

防止试管内的NH3与管外空气形成对流

［自我评价］

1、为了简单地制取干燥的NH3，下列说法中适合的是（c）

A、N2+3H2

2NH3用NaOH进行干燥

B、加热NH4HCO3，气体用P2O5干燥

C、加热浓氨水，气体用碱石灰干燥

D、Mg3N2+6H2O==3Mg（OH）2+2NH3↑用CaCl2干燥

2、有关氨气的实验较多，下面对这些实验的实验原理的分析中，正确的是

A．氨气极易溶解于水的性质可以解释氨气的喷泉实验

B．氨气的还原性可以解释氨气与氯化氢的反应实验

C．铵盐的水溶性大是实验室中用NH4Cl和Ca（OH）2的混合物制取氨气的原因

D．NH3·H2O的热不稳定性可以解释实验室中用加热氨水的方法制取氨气

3、对于氨水的组成的叙述正确的是（）

A．只含有氨分子和水分子

B．只含