高中化学必修一第四章非金属及其性质

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1、化学必修一第四章非金属及其化合物（课件版）第一节 无机非金属材料的主角硅1.地壳中含量最多的元素是氧,其次是硅;空气中含量最多的元素是氮,其次是氧。人体生理必需的食用盐是 Nacl。人类活动所产生的影响大气质量的气态物质SO2、CO、NO 2 等属于非金属氧化物类别。2.硅的含量：地壳中排第二位（硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的 90%以上） 。3. Si 原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以硅的化学性质不活泼。主要通过共用电子对的形式形成四价的化合物。4.原子结构图：5.碳元素与硅元素的比较：6. 常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，

2、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？答：单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。1.天然的二氧化硅硅石有结晶形（石英晶体）无定形硅藻土 水晶玛瑙C Si存 在 形 式化 学 性 质物 理 性 质结 构 特 点 SiC金 刚 石正 四 面 体 单 晶 硅正 四 面 体单 质 、 石 灰 岩 和 碳酸 盐 、 CO2、 有 机 物 氧 化 物 、 硅 酸 盐金 刚 石 硬 度 大 ， 熔沸 点 高 单

3、质 是 有 金 属 光泽 的 黑 色 固 体 ， 硬 度大 ， 熔 沸 点 高单 质 常 温 下 性 质 稳 定 单 质 常 温 下 性 质 稳 定2.二氧化硅的结构立体网状结构总结：SiO 4正四面体；空间网状结构；硅氧比例：1:2 ；没有 SiO2 分子存在，只存在硅氧原子。3.结构决定性质：物理性质：熔点高，是硬度大的固体，不溶于水，纯净的 SiO2 晶体无色透明；化学性质：很稳定（即化学性质很不活泼） 、酸性氧化物、具有酸性氧化物的特性（常温下，二氧化硅的化学性质不活泼不与水、酸（HF 除外）反应，能与碱性氧化物或强碱反应生成盐） 、同时也具有自己独特的个性（CO 2H 2OH 2CO

4、3 ，但是 SiO2 不能与水直接化合成 H2SiO3） 。4.【详讲】二氧化硅的化学性质：跟强碱反应SiO22NaOHNa 2SiO3H 2O （应用：制水玻璃；解释：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？答：NaOH 溶液能与玻璃中的 SiO2 反应生成 Na2SiO3，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。 ）比较：CO 22NaOHNa 2CO3H 2O跟碱性氧化物反应高温SiO2CaO CaSiO 3比较：CO 2CaOCaCO 3（条件的不同说明什么问题？） 与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H 2O（注

5、意：玻璃中含有 SiO2，所以可以用 HF 来刻蚀玻璃；解释：实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？答：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；补充：该实验在铅皿中进行。 ）高温下与某些盐反应高温Na2CO3 +SiO2 = Na2SiO3 + CO2每 1个 Si原 子 周 围 结 合 4个 O原子 ， Si在 中 心 ,O在 四 个 顶 角 .同 时 每 1个 O原 子 周 围 结 合 2个Si原 子 相 结 合 。二 氧 化 硅 中 氧 原 子 与 硅 原 子个 数 比 为 2:1,通 常 用 SiO2来 表 示二 氧 化 硅 的 组 成 .SiO2的 SiO4四 面

6、 体 结 构 高温CaCO3 +SiO2 =CaSiO3 + CO2（应用：制玻璃） 5.二氧化碳与二氧化硅的化学性质比较：6.二氧化硅的用途石英：耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、高级工艺品和眼镜片玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品光导纤维光导纤维：【拓展】1964 年 8 月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被誉为“纤维光学之父” 。比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送 3 万门电话且中继距离长达 2050Km，保密性能好。7.经典范题：下列几种物质其主要成分不是二氧化硅的是（） 。红宝石 玛瑙 钻石 石英晶体硅石 水晶 大理石 金刚砂 硅

7、藻土 光导纤维思考：SiO 2 不能直接和水化合成 H2SiO3，那怎样制备 H2SiO3 呢？1. 实验 41：在试管中加入 1ml 饱和 Na2SiO3 溶液，用 78 滴水稀释，再滴入 12 滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象。化学方程式：Na 2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3现象：加入酚酞后，溶液变红，再加入盐酸，红色变浅逐渐消失，产生白色胶状沉淀。 （所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶” 。

8、硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。 ）结论：结论：Na 2SiO3 的水溶液呈碱性；Na 2SiO3 和盐酸反应生成硅酸。原理： 强酸制弱酸。【拓展】Na 2SiO3+2HCl+H2O=2NaCl+H4SiO4 （原硅酸）2.硅酸难溶于水，属于弱酸，其酸性比碳酸弱：Na 2SiO3+CO2+H2O = Na2CO3+H2SiO3与 碱 性 氧 化物 反 应与 碱 反 应与 水 反 应物 质 分 类二 氧 化 硅 SiO2二 氧 化 碳 CO2CO2 CaO CaCO3 CaO SiO2 CaSiO3高 温CO2 2NaOHNa2CO3

9、+H2OSiO2 2NaOHNa2SiO3+H2OCO2 H2O H2CO3 不 反 应均 属 于 酸 性 氧 化 物与 酸 反 应 不 反 应 SiO2+4HF=SiF4 +2H2O（ 用 于 雕 刻 玻 璃 ）（ 粘 性 ）1硅酸盐：硅酸盐是一种结构复杂的物质，一般由硅、氧、金属元素组成的化合物，一般不溶于水，基本组成单元还是SiO 4四面体，导致硅酸盐熔点高，化学性质很稳定，不活泼。2. Na2SiO3 的应用：肥皂填料、木材防火、黏胶剂等。3. 硅酸盐化学式拆分原则要领：化合价不变格式：金属氧化物、二氧化硅、水顺序：金属按活动顺序表-练一练-镁橄榄石:Mg 2SiO4钙长石:CaAl

10、2Si2O8高岭石:Al2(Si2O5)(OH)42MgO SiO2CaO Al2O3 2SiO2Al2O3 2SiO2 2H2O4.【拓展】硅酸盐岩石土壤胶体、负电。硅酸盐跟硅酸类似，形成胶体。特殊含硅化合物碳化硅 SiC，俗名金刚砂（碳，二氧化硅高温制得） ，具有空间网状结构，硬度大，熔点高。5.硅酸盐材料：结构特点：都含有硅氧四面体 SiO 44 的稳定结构；特性：稳定性强，硬度高，熔点高，难溶于水，绝缘，耐腐蚀等；实例：玻璃、陶瓷、水泥。6.经典范例： 1. 硅单质（Si）：硅有晶体硅和无定形硅2.物理性质：灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体；熔、沸点高、硬度大；晶体硅是良好的半导体。3

11、.化学性质：在常温下，化学性质不活泼，只与强碱、氟化氢、氟气反应。Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2Si+2F2 = SiF4Si+4HF = SiF4 +2H 21.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 各 组 物 质 有 关 性 质 关 系 的 比 较 ， 正 确 的 是 （ ）A.稳 定 性 ： CO2SiO2B.酸 性 ： H2SiO3 H2CO3C.熔 点 ： SiO2 CO2（ 干 冰 ） D.导 电 能 力 ： Si Cu3.下 列 物 质 中 ,不 能 用 玻 璃 瓶 来

12、 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B CCBC加热时，Si 可以和 O2、 Cl2 等反应。4.存在：在自然界中，没游离态的硅。5.用途：集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料（为高纯硅） ，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制

13、造变压器铁芯等。6.单质硅的制备（工业上）：第二节 富集在海水中的元素-氯1. 氯气的结构特点（自绘原子结构）：得电子能力强，非金属性强。2.化合价：-1，0，1，+3，+5 ，+73.氯气的发现：1774 年瑞典化学家舍勒发现氯气。4.氯气的物理性质：氯气是黄绿色；有刺激性气味，有毒的气体；易液化加压液化，贮存在钢瓶中（注：干燥的氯气常温不与铁反应） ；密度比空气大向上排空气法收集（注：不能用排水法收集，可用排饱和食盐水法收集；能溶于水（1 体积水可溶解 2 体积氯气） 。5.闻氯气的方法是：用手轻轻地在瓶口扇动，仅使极少量的氯气飘进鼻孔。 （注:这是闻各种气体气味的方法。 ）6.氯气的化学

14、性质：氯气与金属反应：Cl2 有很强的氧化性，能与多数金属反应生成相应的金属氯化物，尤其要注意的是：它和变价金SiO2 粗 硅 SiCl4 Si+C +Cl2 精 馏 +H2高 温 高 温 高 温SiO2+2C = 2CO+Si (含 杂 质 的 粗 硅 )Si+2Cl2= SiCl4生 成 的 液 态 SiCl4经 精 馏 、 除 硼 、 砷 等 ， 再 用 H2还 原SiCl4+2H2=4HCl+Si(纯 度 高 的 多 晶 硅 )高 温高 温高 温在 一 定 条 件 （ 点 燃 或 灼 热 ） 下 氯 气 能 否 与 金 属 反 应 ？ 金 属 的 价 态 有什 么 规 律 ？氯 气 与

15、 铜 反 应 铜 丝 在 氯 气 里 剧 烈 燃 烧 ， 产 生 棕 黄 色 的 烟 ，产 物 溶 于 水 后 ， 溶 液 呈 蓝 绿 色 。现 象Cu + Cl2= CuCl2点 燃铁 与 氯 气 反 应 现 象 铁 丝 剧 烈 燃 烧 ， 产 生 色 的 红 褐 色 烟钠 与 氯 气 反 应现 象剧 烈 燃 烧 ， 火 焰 呈 色 ， 生 成 晶 体2Na +Cl2 =2 NaCl灼 热2Fe +3 Cl2=2 FeCl3点 燃白 色反 应 规 律 ： 生 成 高 价 金 属 的 氯 化 物FeCl3和 CuCl2能 用 它 们 的 金 属 与 盐 酸 反 应 制 取 吗 ？氯 气 与 金 属 反 应属反应时，生成高价的金属氯化物，如：CuCl 2、FeCl 3 。氯气与某些非金属反应：氯气与氢气反应（氯气与金属反应时，是实实在在的得电子，而在与非金属（如 H2）反应时，氯原子和氢原子都想得电子，最后双方为了达到稳定，形成共用电子对。 即使这样，形成的共用电子对还是偏向氯，偏离氢，从而使氯显-1 价。 ）H2 + Cl2 = 2HCl点 燃或 光 照纯 净 的 氢 气 在 氯