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1、非金属及其化合物专题,1.非金属单质及化合物,一、硅 Si,硅的原子结构示意图：,其原子既不易失去又不易得到电子，但由于硅是一种亲氧元素，可以形成四价化合物。,存在：,硅元素在地壳中的含量居第二位。没有游离态，只有化合态。(如：二氧化硅和硅酸盐)最常见的沙子中，就含有硅的氧化物。,晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆、熔沸点高的固体。单质硅是良好的半导体材料。,硅有晶体硅和无定形硅 两种同素异形体,晶体硅的物理性质:,人工制造出来的单质硅（晶体硅）,晶体管、集成电路、硅整流器、太阳能电池、硅合金等。,硅的用途,晶体管,集成电路,太阳能电池,二、二氧化硅,存在：广泛存在于自然界中，也叫硅石，代表物
2、为石英晶体水晶,物理性质：,难溶于水，熔沸点高,化学性质：稳定，不活泼,氢氟酸是唯一可以与之反应的酸,（1）与HF反应：SiO2+4HFSiF4+2H2O,玻璃中含有SiO2，可用HF来刻蚀玻璃。,不与水反应SiO2+H2OH2SiO3,酸性氧化物,二氧化硅,SiO2+CaO=CaSiO3,（2）与碱性氧化物反应,高温,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,比较：CO2+NaOH=Na2CO3+H2O,SiO2+Ca（OH）2=CaSiO3+H2O,比较：CO2+Ca（OH）2= CaCO3+H2O,（3）与碱反应：,思考：实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶而橡皮塞而不用玻璃塞？,因为玻璃
3、的主要成分是SiO2， NaOH可以跟发生反应，生成有粘性的硅酸钠，使瓶和塞粘合。,硅酸钠，水溶液俗 名“水玻璃”，具有粘性,其用途很广，制备硅胶和木材防火剂等,三、硅酸（H2SiO3）,（1）制取：可溶性的硅酸盐与酸的反应,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3,白色胶状,强酸制弱酸,（2）性质：, 白色胶状，难溶, 弱酸性（酸性 H2SiO3 HClO,（4）氯气与碱溶液的反应,Cl2 + 2OH- = Cl- + ClO- + H2O,Cl22NaOH=NaClNaClOH2O 2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O,漂白粉的制取、成分、原理：,2Ca(
4、OH)2 + 2Cl2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O,漂白粉的成分：,漂白粉的有效成分：,CaCl2 和 Ca(ClO)2的混合物,Ca(ClO)2,Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO,漂白原理：,(反应原理：强酸制取弱酸）,比较：,气态,液态,液态,Cl2分子,纯净物,纯净物,混合物,Cl2分子,无,无,有,H2O、 Cl2、HClO,Cl-、 H+、 ClO-,混合物,液态,H2O、 Cl-、 H+,无,硫在氧气中燃烧：,实验现象是：,生成明亮的蓝紫色火焰。,硫是黄色粉末,化学方程式是：,五、硫,六、二氧化硫物理性质：无色、有刺激性气味的有毒的气
5、体，密度比空气大，易液化 ，,易溶于水(140) 。,化学性质:,(1) 与H2O的反应,SO2 + H2O = H2SO3,（亚硫酸）,(2)与碱反应生成盐和水,SO2 + 2 NaOH = Na2SO3 + H2O,SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O,(3)既有氧化性，又有还原性,SO2 + 2 H2S = 3 S + 2 H2O,(4)漂白性：暂时性漂白，可逆,用途：它可以用来漂白纸浆、毛、丝、草编制品等。,SO2,+4,S,SO3,0,+6,漂白性物质小结,化学性质:,(1) 与H2O的反应,（硫酸）,(2)与碱反应生成盐和水,SO3 + 2 NaOH = Na2S
6、O4 + H2O,七、SO3 无色固体，酸性氧化物,SO3 + H2O = H2SO4,SO3 + Ca(OH)2 = CaSO4 + H2O,(3)与碱性氧化物反应生成盐,SO3 + CaO = CaSO4,1、在放电或高温下： N2 O2 2 NO （无色） 一氧化氮2、在常温下： 2 NO O2 2 NO2 （红棕色） 二氧化氮*比较NO和NO2的性质： NO：无色无味、不溶于水(不与水反应)、不稳定（易氧化） NO2：红棕色有刺激性气味、易溶于水、稳定、有毒性3、 NO2 易溶于水： 3 NO2 H2O 2HNO3 NO,放电,八、NO2和NO,或高温,二氧化硫和二氧化氮对大气的污染,
7、1、空气中 SO2和NO2的来源：（1）煤、石油等含硫燃料的燃烧；（2）火山爆发、工厂尾气；（3）汽车尾气。,2、SO2和NO2的危害性：,形成酸雨,酸雨的形成：,石油,煤 金属矿物,酸雨,燃 烧,SO2,NOx,雨水. 霜. 雹. 露 等,物理性质:,九、NH3,无色有刺激性气味的气体，比空气轻、极易溶于水(1:700) ，易液化。,化学性质：,1、氨与水反应,NH3 + H2O,大部分,小部分约1%,NH3 H2O,NH4+ + OH,NH3.H2O不稳定，受热分解为氨和水：,2、氨与酸反应,生成铵盐,现象：,产生大量的白烟,NH3 + HCl = NH4Cl,NH3的实验室制法,反应原理
8、：,铵盐的性质,铵盐受热易分解:,NH4NO3 + NaOH = NH3 + NaNO3 + H2O,NH4+的检验：,铵盐,OH-,有刺激性气味的气体产生,湿润的红色石蕊试纸变蓝,（1）H2SO4=2H+SO42 HCl = H+Cl HNO3 = H+NO3（2）稀硫酸和盐酸属于有弱氧化性，其氧化性实际上是H的氧化性，与金属反应时H被还原为H2；而浓硫酸和硝酸属于有强氧化性，与金属反应时是6价的S和5价的N被还原为SO2和NO或NO2等，无H2产生。,十、酸,酸的通性实质就是H的性质。,十一、 硫酸,1、物理性质：,浓硫酸无色、无味、粘稠的油状液体，密度大，沸点高，难挥发，与水任意比互溶。
9、,2、化学性质:1）稀硫酸具有酸的通性A、使石蕊溶液变红B、和碱反应C、和碱性氧化物反应D、和盐反应E、和金属反应,3、浓硫酸的特性：吸水性：可作干燥剂(不可干燥氨气) 脱水性 强氧化性,浓硫酸的强氧化性：, 加热时浓硫酸能与大多数金属(除Au、 Pt)反应，但不生成氢气。,现象：,加热能反应，产生的气体能使湿润的品红试纸褪色，溶液稀释后呈蓝色。,反应：,实验：Cu 与浓H2SO4的反应,钝化:,常温下，浓硫酸或浓硝酸能使Al、Fe等金属表面生成致密的氧化物保护膜，阻止内部金属继续反应。此现象称 “钝化”, 与某些非金属反应,硝酸,纯HNO3是 色、易 ,有 气味,物理性质:,能与水任意比互溶
10、.,的液体,挥发,刺激性,无,化学性质:,强氧化性,稀硝酸和浓硝酸都有强氧化性,硝酸能与大部分金属(除金和铂)反应:,硝酸虽具有强氧化性,但不能氧化金、铂。但王水能金、铂溶解。王水是浓HNO3和浓HCl按1:3的体积比混合成的氧化性更强的溶液.,王水,2.硅及其化合物,单质硅,二氧化硅,硅 酸,硅酸盐,硅知识总结,一、硅的结构,3、晶体结构,正四面体的空间网状结构,1、在周期表的位置,2、原子结构示意图,第IVA族第3周期。,硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体,4、硅单质形式,硅在地壳里的含量仅次于氧而居第二位，硅只以化合态形式存在于自然界。（硅酸盐和二氧化硅）,二、硅的存在,三、物理性质,硅
11、是灰黑色有金属光泽的固体，硬而脆，熔、沸点较高，是重要的半导体材料,四、化学性质：,常温下：,加热条件下：,与F2,与HF,与强碱（如NaOH）,Si + 2F2 =SiF4,Si + 4HF2=SiF4 + 2H2,Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 +2H2 ,与氧气,与氢气,与氯气,在常温下，硅的化学性质不活泼，,（2）与氯反应： Si 2Cl2 SiCl4 (温度为400500),5、硅的制备,注：SiCl4沸点为57.6,6、用途,高纯硅：半导体材料。,合金,变压器铁芯（含硅4%的钢有导磁性）,耐酸设备（含硅15%左右的钢有耐 酸性）,返回,1、SiO2晶体结构,空
12、间网状结构，原子晶体。,天然的 SiO2 硅石,坚硬难熔的固体，不溶于水。熔沸点高.,2、物理性质,3、存在形式,广泛存在于自然界中的矿物和岩石里,坚硬难熔俗名硅石、脉石。,4、化学性质:,酸性氧化物的通性(硅酸和原硅酸共同的酸酐),a. SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,注玻璃的主成分是SiO2,鉴于SiO2上述性质,NaOH,Ca(OH)2等碱性药品的存放不能用玻璃塞,但可以用玻璃瓶,注在用铁矿石炼铁的过程中,炼铁高炉的底部会沉积大量的SiO2,这时向炉中加入生石灰CaO,可以降低铁中杂质含量,同时又可以制成水泥渣砖,变废为宝,与氢氟酸反应,SiO2 + 4HF =
13、 SiF4 + 2H2O,注氢氟酸的保存:塑料瓶中,不能保存在玻璃瓶中;氢氟酸的制备:在衬铅的器皿中进行;用氢氟酸在玻璃上雕刻或写字能够得到花纹,与Na2CO3 、CaCO3高温反应,注该反应用于玻璃制造工业；必须注意的是：这个反应之所以能够发生并不是因为酸性H2SiO3 H2CO3，也不是弱酸制强酸的特例,5、用途,光导纤维石英：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,CO2与SiO2的比较,SiO2,CO2,原子晶体,分子晶体,硬度大熔沸点高常温下为固体不溶于水,熔沸点低常温下为气体微溶于水,不反应,CO2+H2O=H2CO3,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,不反应,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O或CO2+NaOH=NaHCO3,Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO Na2CO3+CO2+H2O= 2NaHCO3,
