1第四章、非金属及其化合物第一节、无机非金属材料的主角——硅知识概要：一、二氧化硅和硅酸1.硅在自然界中的存在：（1）含量：在地壳中，硅的含量在所有元素中局第二位，仅次于氧2）存在形式：自然界中无游离态的硅硅是一种亲氧元素，自然界中以 SiO2 和硅酸盐的形式存在3）硅原子结构特点：最外层 4 个电子2.二氧化硅硅石：天然二氧化硅（1） 存在： 石英：结晶二氧化硅水晶：无色透明的晶体玛瑙：具有彩色环带状或层状沙子：含有小粒的石英晶体（2）SiO2 晶体结构：SiO2 晶体是由 Si 和 O 按 1：2 的比例所组成的立体网状结构的晶体SiO2 的网状结构决定了 SiO2 是不溶于水的固体，熔沸点高，硬度大，且化学性质稳定这里充分体现了物质结构决定性质的思想）（3）化学性质：①与氢氟酸反应 SiO2+4HF= SiF4↑+2H2O （氢氟酸可雕刻玻璃）补充：SiO2 是酸性氧化物；SiO2 很稳定，除氢氟酸外一般不与其他酸反应高温②与碱性氧化物反应 SiO2+CaO==CaSiO3③与强碱反应 SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O (盛碱的试剂瓶用橡皮塞不能用玻璃塞)高温④与焦炭反应 SiO2+2C=== Si+2CO（4）用途：①信息高速公路的骨架——石英光导纤维②石英坩埚、石英玻璃、石英钟表等③电子工业的重要部件、光学仪器④工艺饰品3.硅酸（1）物理性质：硅酸是一种白色固体，在水中溶解度很小 （2）化学性质：硅酸是一种很弱的酸（比碳酸还弱）具有酸的通性，硅酸加热△H2SiO3=== SiO2+H2O（3）制法：硅酸一般由可溶性硅酸盐与其他酸反应制得。
如 Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（胶体）Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3（胶体）2它们都符合强酸制弱酸（4）硅胶的用途——干燥剂①由 Na2SiO3 制得 H2SiO3②生成的 H2SiO3 逐渐聚合成胶体溶液③H2SiO3 浓度较大时，形成透明的、胶冻状——硅酸凝胶④硅酸凝胶干燥脱水后形成——“硅胶” 硅胶是多孔状，吸附水分能力强，常用作干燥剂，也可作催化剂的载体二、硅酸盐1.硅酸盐及其产品（1）概念：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称2）硅酸钠（Na2SiO3）：溶于水，其水溶液俗称水玻璃，可用作肥皂填料、防火剂及黏胶剂等3）硅酸盐的化学性质：①硅酸盐有很强的热稳定性，即能耐高温②硅酸盐易跟酸发生反应Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3（胶体）SiO3 2ˉ +CO2+H2O=CO3 2ˉ +H2SiO3（胶体）Na2SiO3+2CO2+2H2O=2NaHCO3+H2SiO3（胶体）SiO3 2ˉ+2CO2+2H2O=2HCO3ˉ+H2SiO3（胶体）Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（胶体）SiO3 2ˉ+2HCl=2Cl ˉ+H2SiO3（胶体）补充说明：①盛 Na2SiO3 的试剂瓶应密封，否则吸收空气中 CO2 和 H2O 会变质；②盛 Na2SiO3 的试剂瓶不能用玻璃塞，因为本身是一种玻璃粘胶剂；③SiO3 2ˉ与 H+不能大量共存。
4）硅酸钠的耐热性：Na2SiO3 能耐高温，不能燃烧5）硅酸盐的产品人类创造出的三大传统硅酸盐产品有陶瓷、玻璃、水泥三种常见的硅酸盐产品硅酸盐产品 主要原料 主要设备水泥 黏土、石灰水 水泥回转窑玻璃 纯碱、石灰水、石英 玻璃窑陶瓷 黏土 ——2.新型陶瓷品种 主要性能 主要用途高温结构陶瓷 耐高温 耐高温材料，洲际导弹的弹头，火箭发动机的尾管，汽车发动机，喷气发动机压电陶瓷 实现机械能与电能的相互转化电波滤波器，通话器，声呐探伤器，点火器3透明陶瓷 （1）优异的光学性能（2）耐高温（3）绝缘性好制高亚纳灯的灯管，防弹“玻璃”超导陶瓷 超导性 超导材料三、硅单质1.存在形式：硅以晶体硅和无定形硅两种形式存在2.晶体硅的结构：硅原子与硅原子互相连接成空间网状结构与金刚石的结构相似3.物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体、熔点、沸点很高，硬度大晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料4.硅的用途：依据其半导体性质及丰富的来源，硅成为信息技术的关键材料|（半导体材料中硅占 95%以上） 半导体晶体管和硅芯片的发展应用，促进了信息技术革命，硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料，如高纯硅可以制成光电池（将光能直接转换为电能） ，可以用作计算器、人造卫星、登月车、火星探测器、太阳能电动汽车等的动力设备，是极有发展景的新型能源材料。
四、硅酸盐的表示方法硅酸盐由于组成比较复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成，改写时的规律为：书写形式：（1）氧化物的排列顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物（2）二氧化硅→水（3）氧化物之间以“· ”隔开化学计量数：（1）配置原则：各元素原子总个数比符合原来的组成（2）若出现分数应化为整数例如：钠长石 NaAlSi3O8 不能写成 1/2Na2O·1/2Al2O3·3SiO2，应写成Na2O·Al2O3·6SiO2补充说明：（1）写成氧化物形式，是为了简化对硅酸盐组成的表示方法，实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的2）在改写时，各元素的化合价不能改变3）硅酸盐与酸反应时，只考虑酸与氧化物的反应第二节 富集在海水中的元素——氯知识概要：一、活泼的黄绿色气体——氯气1.氯元素的存在及其原子结构（1）氯元素的存在自然界中氯以化合态形式存在，主要以 NaCl 的形式存在于海水和陆地的盐矿中，海洋是氯的巨大的资源宝库2）氯的原子结构氯位于第三周期第 VIIA 族，氯原子最外层七个电子易得到一个电子而形成氯离子（Clˉ） ，是活泼的非金属元素2.氯气的发现和确认1774 年，瑞典化学家舍勒在研究软锰矿（主要成分是 MnO2）的过程中，将它与浓盐4酸混合加热，产生了一种黄绿色的气体，有强烈的刺鼻气味，使人非常难受，但舍勒当时没有确认这种气体的真面目，以为它是一种氧化物。
后来英国化学家戴维以大量实验事实为依据，确认它是一种新元素组成的单质——后来被译为“氯气” 3.氯气的物理性质通常情况下，氯气是黄绿色有刺激性气味的气体，密度比空气大，有毒，易液化，能溶于水4.氯气的化学性质（1）与金属单质反应点燃与 Na 反应：2Na+Cl2===2NaCl点燃与 Fe 反应：2Fe+3Cl2===2FeCl3点燃与 Cu 反应：Cu+Cl2=== CuCl2补充：Cl2 与变价金属反应时，生成高价金属氧化物如 Fe 与 Cl2 生成 FeCl3，而不是FeCl2.（2）与非金属单质反应点燃H2+Cl2===2HCl（3）与水反应光照Cl2+H2O=HCl+HClO(次氯酸) 2HClO===2HCl+O2↑补充说明：①Cl2 可使湿润的有色布条褪色，不能使干燥的有色布条褪色，说明 Cl2 没有漂白性，而是 HClO 其漂白作用，HClO 是一种强氧化剂，能漂白、杀菌②Cl2 可使湿润石蕊试纸先变红，后褪色，其原因是 Cl2 与水作用生成的酸使石蕊变红，HClO 强氧化性使变色后的石蕊氧化褪色③光照氯水，黄绿色逐渐褪去，溶液 PH 逐渐减小（HClO 能变成强酸 HCl） 。
保存氯水时，应避免光照或受热，实验室通常将氯水置于棕色试剂瓶密封保存4）与碱反应Cl2+NaOH=NaCl+NaClO+H2OCl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O补充说明：①物质 有效成分漂白液 NaClO漂白粉 Ca(ClO)2漂粉精 Ca(ClO)2 和 CaCl2②以上三种的漂白原理相同，在酸性条件下生产有漂白、消毒作用的次氯酸（HClO）Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO （碳酸的酸性比次氯酸强）NaClO+ HCl=NaCl+HClO5③以上三种长期露置于空气中会发生反应：Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO2NaClO+CO2+H2O=Na2CO3+2HClO光照2HClO===2HCl+O2↑因此，保存时应该密封存放于避光干燥处5.氯气的用途：（1）制消毒剂、漂白剂2）有机合成，有机化工，如合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料、药品等3）制盐酸二、Clˉ的检验检验方法：先在被检液中加稀 HNO3 酸化，再加 AgNO3 溶液，如产生白色沉淀，则可判断溶液中含有 Clˉ反应方程式：Ag+ + Clˉ =AgCl↓(不溶液稀 HNO3)注意：①用稀 HNO3 酸化，主要是排除 CO3 2ˉ的干扰；②不能用稀盐酸酸化，因为盐酸会引入 Clˉ。
③稀 HNO3 不能排除 SO4 2ˉ、SO3 2ˉ等离子的干扰，因此离子检验时要看具体情况设计实验方案三、成盐元素——卤素（1）概念：第 VIIA 族的元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I) 、砹(At) 都能与Na、K 、Ca、Mg 等金属化合生成盐，所以统称为卤素2）原子结构：①结构相似性：②结构与元素性质的递变性：从 F→I核电荷数逐渐增多电子层数逐渐增多原子半径逐渐增大得电子能力逐渐减弱非金属性逐渐减弱（3）卤素单质的化学性质及递变规律：①氧化性：F2＞Cl2 ＞Br2＞I2②与 H2 的反应：H2+X2=2HX氟气与 H2 在冷暗处即可剧烈化合并发生爆炸；氯气与 H2 混合强光照射或点燃时爆炸；溴加热时缓慢与 H2 化合；碘持续加热，与 H2 缓慢化合，同时又分解③与 H2O 的反应，依 F2→I2 逐渐减弱：F2：2F2+2H2O=4HF+O2(剧烈)Cl2: Cl2+H2O=HCl+HClOBr2、I2 与水的反应比较微弱：X2+H2O=HX+HXO(X=Br 或 I)④与碱溶液反应：X2+2NaOH=NaX+NaXO+H2O (X=Cl、Br、I，反应能力逐渐减弱)⑤卤素单质间的置换反应：6Cl2+2Brˉ = 2Clˉ+ Br2Cl2+2Iˉ =2Clˉ+I2Br2+2Iˉ=2Brˉ+I2氧化性：Cl2 〉Br2〉 I2 还原性：Clˉ〈Brˉ〈Iˉ（4）卤素单质的特性：①液溴易挥发，保存时应密闭保存，试剂瓶中的溴常加水液封，盛溴的试剂瓶不可选用橡胶塞。
②碘易升华，这是物理变化可用于分离、提纯 I2③溴和碘不易溶于水，易溶于酒精、汽油、四氯化碳等有机溶剂四、氯水的成分与性质1.氯水的成分Cl2+H2O==H+ + Clˉ +HClOHClO ⇌H+ + ClOˉ新制的氯水中，所含的分子有：Cl2、H2O、HClO；离子有：H+ ClˉClO ˉ OHˉ（少量）氯水与液氯的区别氯水 液氯物质类别 混合物 纯净物粒子种类 Cl2、H2O 、HClOH+ ClˉClOˉ OHˉ（少量）Cl2主要性质 黄绿色溶液，具有酸性、漂白性黄绿色液体，具有氯气的性质存在条件 常温常压下可存在，不宜久置，必须随用随配常温常压下变为气体保存方法 用棕色瓶盛装，放阴凉处 用特制耐压钢瓶盛装2.氯水化学性质的多样性Cl2 的强氧化性；HClO 的强氧化性、漂白性；H+的酸性；Cl ˉ的性质所加试剂 参与反应的微粒 实验现象 离子方程式或解释AgNO3 溶液 Clˉ 白色沉淀 Clˉ + Ag+ = AgCl↓Na2CO3 溶液 H+ 有气泡产生 2 H+ + CO3 2ˉ= H2O+CO2 ↑有色布条 HClO 布条颜色褪去 发生氧化还原反应FeCl2 溶液 Cl2 溶液变棕黄色 2Fe2+ Cl2=2 Fe3+ +2 Clˉ石蕊溶液 HClO H+ 先变红后褪色 酸性和漂白性镁粉 Cl2 H+ 氯水的颜色褪去并有气泡产生Mg + Cl2= Mg2+ + 2 ClˉMg + 2H+ = Mg2+ + H2。