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2021-04-101560
高中化学必修一知识点(第四章)
第四章非金属及其化合物
第一节无机非金属的主角—硅
一.硅元素的性质有哪些?
无机非金属材料中的主角,在地壳中含量26.3%,次于氧。是一种亲氧元素,以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中,占地壳质量90%以上。位于第3周期,第ⅣA族碳的下方。
Si 对比C
最外层有4个电子,主要形成四价的化合物。
二.二氧化硅(SiO2)的性质有哪些?
(1)存在形式:天然存在的二氧化硅称为硅石,包括结晶形和无定形。石英是常见的结晶形二氧化硅,其中无色透明的就是水晶,具有彩色环带状或层状的是玛瑙。二氧化硅晶体为立体网状结构,基本单元是[SiO4],因此有良好的物理和化学性质被广泛应用。(玛瑙饰物,石英坩埚,光导纤维)
(2)物理性质:熔点高、硬度大、不溶于水、洁净的SiO2无色透光性好。
(3)化学性质:化学稳定性好,除HF外一般不与其他酸反应,可以与强碱(NaOH)反应,属于酸性氧化物,在一定的条件下能与碱性氧化物反应。
①常温与氢氟酸(HF)反应(SiO2很不活泼,HF是唯一能跟其反应的酸)
SiO2+4HF == SiF4 ↑+2H2O
②酸性氧化物:不溶于水,也不与水反应。
与强碱反应:SiO2+2NaOH == Na2SiO3+H2O
与碱性氧化物反应:SiO2+CaO ===高温CaSiO3
所以不能用玻璃瓶装HF,装碱性溶液的试剂瓶应用木塞或胶塞。
注:
a、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?
NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3,Na2SiO3的水溶液俗称“水玻璃”,是一种黏合剂,使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞或木塞。
b、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸?
HF能腐蚀玻璃,因此,盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。
c、某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,推断SiO2为两性氧化物,是否正确?
不正确。因为二氧化硅只跟氢氟酸反应,不跟其它酸反应,而是属于酸性氧化物。
③在高温下与碳酸盐的反应
SiO2 + Na2CO3===高温CO2↑ + Na2SiO3
SiO2+ CaCO3===高温CO2↑ + CaSiO3
④弱氧化性
SiO2+2C ===高温Si + 2CO↑
(4)用途
主要用作装饰、石英坩埚、光导纤维。
三.硅酸(H2SiO3)的性质有哪些?
(1)物理性质:硅酸是一种白色固体,溶解度很小,而且是一种弱酸,酸性比H2CO3还弱。
(2)制备(强酸制弱酸):由于SiO2不溶于水,硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。
Na2SiO3+2HCl == H2SiO3↓+2NaClSiO32-+ 2H+== H2SiO3↓
Na2SiO3+H2O+CO2==H2SiO3↓+Na2CO3SiO32-+H2O+CO2==H2SiO3↓+CO32-
硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶,称为“硅胶”。
H2SiO3H2O+SiO2
(3)用途
硅胶多孔,吸附水分能力强,常用作实验室和袋装食品,瓶装药品等的干燥剂,也可以用作催化剂的载体。
四.硅酸盐的定义、性质、用途以及表示方法是什么?
(1)定义:硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。
(2)性质:分布广,结构复杂化学性质稳定。一般不溶于水(Na2SiO3、K2SiO3除外)。
(3)用途:最典型的代表是硅酸钠Na2SiO3 :可溶,其水溶液称作水玻璃和泡花碱,可作肥皂填料、木材防火剂和黏胶剂。硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊。因为发生下列反应:
Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓
常用硅酸盐产品:玻璃、陶瓷、水泥。
(4)表示方法:
①化学式法:
适用于简单的硅酸盐如:Na2SiO3,K2SiO3、CaSiO3等。
②氧化物法:
活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系数配置原则:除氧元素外,其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。
硅酸钠:Na2SiO3Na2O·SiO2
硅酸钙:CaSiO3CaO·SiO2
高岭石:Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3·2SiO2·2H2O
正长石:KAlSi3O8K2O·Al2O3·6SiO2
(5)硅酸盐产品简介:
产品 |
主要原料 |
主要设备 |
反应条件 |
主要反应或主要成分 |
水泥 |
粘土、石灰石、(石膏)适量 |
水泥回转窑 |
高温 |
硅酸三钙:3CaO·SiO2 硅酸二钙:2CaO·SiO2 铝酸三钙:3CaO·Al2O3 |
玻璃 |
纯碱、石灰石 石英 |
玻璃窑 |
高温 |
Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑ 成分:Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 |
陶瓷 |
黏土 |
陶瓷窑 |
高温 |
四.硅单质的物理性质有哪些?
(1)物理性质:与碳相似,有晶体和无定形两种。晶体硅结构类似于金刚石,有金属光泽的灰黑色固体,熔点高(1410℃),硬度大,较脆,常温下化学性质不活泼,是良好的半导体。
(2)化学性质:常温下,硅的化学性质不活泼,除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质如:氧气、氯气、硫酸等起反应,但在加热情况下,硅也能跟一些非金属反应。
Si+2NaOH+H2O == Na2SiO3+2H2↑
(3)制备:SiO2+2C ===高温Si + 2CO↑(得到的只是粗硅,还要进一步提纯)
(4)应用:半导体晶体管及芯片、光电池。
第二节富集在海水中的元素—氯
一.氯元素在元素周期表中的位置?
位于第三周期第ⅦA族,原子结构:容易得到一个电子形成氯离子Cl-,为典型的非金属元素,在自然界中以化合态存在。
二.氯气
1.物理性质物理性质有哪些?
黄绿色气体,有刺激性气味的有毒气体,
可溶于水(1体积水大约溶解2体积的氯气),易液化,
加压和降温条件下可变为液态(液氯)和固态。
2.化学性质有哪些?
(1)与金属反应
①钠与氯气反应
现象:金属钠在氯气中剧烈燃烧,黄色火焰,产生大量的白烟,生成白色固体
2Na+Cl22NaCl
②铁与氯气反应
现象:红热的铁丝在氯气中剧烈燃烧,产生棕黄色的烟;溶于水后溶液呈黄色。
2Fe+3Cl22FeCl3
规律:氯气与变价金属(如Fe、Cu)发生反应,把变价金属氧化成高价的金属氯化物。
③铜与氯气反应
现象:金属铜在氯气中燃烧,产生大量的棕黄色的烟,加水溶解得蓝绿色溶液。
Cu+Cl2CuCl2
(2)与非金属反应
现象:氢气在氯气中安静燃烧,发出苍白色火焰,瓶口呈白雾状。
生成的HCl极易溶于水,与空气中的水蒸气结合形成的盐酸(氢氯酸)小液滴。
H2+Cl22HCl
在点燃(或光照)下氯气均能与氢气反应
实验证明,在一定条件下,Cl2还能与P、S、C等非金属直接化合。
2P+3Cl22PCl3 2P+5Cl22PCl5
燃烧:燃烧不一定有氧气参加,物质并不是只有在氧气中才可以燃烧。燃烧的本质是剧烈的氧化还原反应,所有发光放热的剧烈化学反应都称为燃烧。
(3)氯气与水的反应
Cl2+H2O == HCl+HClO
在该反应中,Cl2既是氧化剂于是还原剂,转移的电子数为e-。
1体积的水溶解2体积的氯气形成的溶液为氯水,为浅黄绿色。其中次氯酸HClO有强氧化性和漂泊性,起主要的消毒漂白作用。次氯酸有弱酸性(酸性比碳酸还弱),
不稳定,光照或加热分解,因此久置氯水会失效。2HClO ===光照2HCl+O2 ↑
新制氯水和久置氯水的区别?
新制氯水:3分子:Cl2,HClO,H2O4离子:H+,OH-,Cl-,ClO-
久置氯水:分子:H2O离子:H+,Cl-
(4)氯气与碱的反应
漂白液的制取:2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O
漂白液的主要成分是NaClO+NaCl,有效成分是NaClO
漂白粉和漂粉精的制取:2 Ca(OH)2+2Cl2==Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
漂白粉和漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2+CaCl2,有效成分是Ca(ClO)2
漂白粉的漂白原理:
Ca(ClO)2+CO2+H2O==CaCO3↓+2HClO
漂白粉失效原理
2HClO 2HCl + O2↑
(5)氯气的实验室制法
MnO2+4HCl (浓) ===△MnCl2+2H2O+Cl2(氯气在饱和食盐水里的溶解度非常小)
制取氯气吸收氯气收集氯气干燥氯气除去氯化氢
仪器连接顺序:E→C→D→A→B→H→G→F
知识拓展
1、根据具体化学反应实例判断
(1)常见的放热du反应:所有可燃物zhi的燃烧、所有金属与酸的反dao应、所有中和反应、绝大多数化合反应、少数分解反应、多数置换反应、某些复分解反应。
(2)常见的吸热反应:极个别的化合反应(CO?和C的反应)、绝大多数的分解反应、少数置换反应[C+H?O(g)、Fe+H?O(g)]、某些复分解反应(铵盐与强碱的反应)。
2、根据反应物和生成物的相对稳定性判断:由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应,反之为释放能量的反应。
3、根据反应条件判断,凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应,反之,一般为释放能量的反应。
4、根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断,若反应物的总能量大于生成物的总能量,反应时释放能量,否则吸收能量。
高中化学怎么能学会
高中化学既有文科的性质,需要背诵很多的公式以及知识点,还有理科的属性,需要计算大量的内容,化学的一个特点就是知识点多而且杂。很多人之所以学不好化学,没有其他原因,无非是初中基础没打好,高中又觉得化学简单,懒得背,轻视了化学这科,结果反倒折在了化学上。
化学要想学好,就得从头学,上课跟住老师的思路,认真听会每一个知识点,课前也要做好预习,课后还要及时复习,通过做题去巩固。化学知识点很多,比较细碎,需要一步一步来,不能急躁,它不像物理只要会几个公式就能把题目做出来,化学要会很多的公式以及掌握大量知识点,所以要注意细节问题。
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