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1、第四章 非金属及其化合物第一章 无机非金属材料的主角硅一、硅1.含量与存在：地球上元素存在居第二位，以化合态存在。2.性质：物理：有金属光泽的灰黑色固体，熔沸点较高、硬度大、有脆性，半导体。结构与金刚石类似化学：常温性质不活泼，只与氟气、氢氟酸、强碱反应 加热时能和O2、Cl2反应3.工业制法：从硅的氧化物中制得粗硅 然后提纯粗硅制得高纯硅： 4.用途：制硅芯片、半导体、硅太阳能电池等二、二氧化硅1.存在：晶体（石英、水晶、玛瑙）和无定形（硅藻）2.结构：空间网状结构，与金刚石相似，由原子构成3.物理性质：熔点沸点高，硬度大，不导电，难溶于常见溶剂4.与CO2的性质比较：（两者都是酸性氧化物）
2、CO2：无色无味气体，能溶于水，密度比空气大与水反应生成碳酸，与碱反应生成碳酸盐和水，与CaO反应生成碳酸钙，与氢氟酸不反应SiO2：固态、难溶于水、硬度大、熔点高与水不反应，与碱反应生成硅酸盐和水，与CaO高温下反应生成硅酸钙，与氢氟酸反应生成SiF4和水。5.用途：制耐热容器、光导纤维等（注：实验室NaOH试剂瓶要用橡皮塞不能用玻璃塞，玻璃中有SiO2）三、硅酸1.物理性质：白色胶状，难溶于水2.化学性质：弱酸性：Na2SiO3+CO2+H2O= H2SiO3+Na2CO3（此反应证明碳酸酸性比硅酸强） 不稳定性： （加热会分解） 脱水形成硅胶（硅胶作用：疏松多孔，用作干燥剂和催化剂的载体
3、）3.制备：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（可溶性硅酸盐与酸反应，强酸换弱酸） SiO3 2+ 2H = H2SiO3四、硅酸盐1.定义：是指由硅、氧和金属组成的化合物的总称2.性质：硅酸盐是一类结构复杂的物质，除K+、Na+、NH4+的硅酸盐外，其余硅酸盐一般不溶于水。 硅酸盐化学性质很稳定，可溶性硅酸盐均能与酸（如盐酸、碳酸等）反应产生H2SiO3沉淀 硅酸钠溶液呈碱性，硅酸钠水溶液俗称水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。3.组成表示：由于硅酸盐种类繁多，结构复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成例：高岭土Al2Si2O5(OH)4Al2O32SiO2
4、2H2O硅酸钠（Na2SiO3）Na2OSiO2表示式：nMxOymSiO2PH2O (活泼金属氧化物在前)4.硅酸盐工业：五、硅及其化合物的转化关系： 六新型无机非金属材料碳化硅陶瓷硬度大作磨料超导陶瓷作高温超导材料透明陶瓷(氧化铝陶瓷)耐高温光学性能好高温结构陶瓷(氮化硅陶瓷)耐高温耐氧化七、碳和硅的差异1.存在：C既有游离态又有化合态，而Si只有化合态2.与氧气的反应产物: C和O2反应产物有CO、CO2。而Si只有SiO23.与碱反应：CO2和碱反应生成正盐或酸式盐，而SiO2只生成正盐4. CO32-、HCO3-、SiO32-的检验CO32-:CaCl2白色沉淀稀盐酸沉淀溶解无色无味
5、气体HCO3-:CaCl2无现象稀盐酸无色无味气体SiO32-:稀盐酸白色胶冻状沉淀第二章 富集在海水中的元素氯一、氯1.氯气的发现与结构：氯气是瑞典化学家舍勒发现的（实验室制法） （氯气是双原子分子，17号元素，最外层电子数是7，容易得到一个电子，致使它有很强的氧化性）2.性质：物理：氯气是黄绿色有剧烈的刺激性气味有毒气体，易液化，能溶于水，易溶于有机溶剂难溶于饱和食盐水，密度比空气大。化学：氯气与金属发生反应生成相应的氯盐（一定条件下与除Pt、Au外所有金属反应）例：与Na反应：（剧烈燃烧，大量白烟，黄色火焰，水溶液无色） 与Fe反应：（剧烈燃烧，棕褐色烟，水溶液呈棕黄色） 与Cu反应：（
6、剧烈燃烧，棕色烟，水溶液呈蓝绿色） 注：变价金属会生成高价金属氧化物，且常温干燥条件与铁不反应，可用钢瓶储运液氯 氯气与非金属反应生成相应的氯化物例：与H2反应：H2在Cl2中燃烧：安静燃烧，发出苍白色火焰，瓶口出现白雾 H2 和 Cl2的混合光照：发生爆炸，塑料片向上弹起注：HCl有刺激性气味，极易溶于水， 工业上用H2与Cl2燃烧制盐酸与其它非金属反应：磷在氯气中燃烧：（足量氯气生成三氯化磷，过量氯气生成五氯化磷） 注：实验证明，在一定条件下，氯气还能与硫、碳等非金属直接化合【通过上述实验可知，燃烧的实质是任何剧烈的发热发光的氧化还原反应，不一定要有氧气参与】 氯气与水反应：氯气与水反应会
7、生成盐酸和次氯酸【关于氯酸又分高氯酸（+7）、氯酸（+5）、亚氯酸(+3)、次氯酸(+1),酸性递减，氧化性递增】补充：次氯酸的性质：弱酸性，酸性比碳酸还要弱 不稳定性：见光易分解为盐酸和氧气 强氧化性：可用于自来水杀菌消毒，可用做漂白剂 氯气与碱反应：例：与NaOH溶液反应：反应：Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O 原理：Cl2 + H2O = HCl +HclO NaOH+HCl = NaCl +H2O NaOH+HClO = NaClO+H2O与Ca(OH)2溶液反应工业上制得漂白粉反应：2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O（氯
8、化钙和次氯酸钙又叫漂粉精或漂白粉）有效成分：Ca(ClO)2漂白原理：强酸换弱酸 日常：Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HclO（保存要密封） 工业：Ca(ClO)2+2HCl=CaCl2+2HClO 二、氯水1.成分：分子有：H2O Cl2 HclO 离子有：H+ Cl- ClO- OH-(极少)2.性质：强氧化性（由Cl2体现）杀菌消毒、漂白性（由HClO体现）3.新制氯水与久置氯水的区别：久置氯水中HClO分解生成盐酸和氧气，不显漂白性，酸性增强三、氯离子的检验1.试剂：AgNO3溶液、稀硝酸2.方法与结论：取样(溶解)后加入AgNO3溶液，生成白色沉淀，然后加入稀硝酸（
9、不能用盐酸），沉淀不溶解，表明原样品中含有氯离子。3.稀硝酸作用：排除CO32-等的干扰（2Ag+CO3 2- =Ag2CO3）（Ag2CO3+2H+=2Ag+H2O+CO2）四、氯的存在和氯气的用途1.存在：均以化合态存在2.用途：制盐酸农药 杀菌消毒 制漂白剂五、氯气的实验室制法1.原理：利用氧化剂将HCl氧化为Cl22.药品：二氧化锰和浓盐酸3.反应：4.反应全套装置：（如右图）发生装置：固液加热型净化装置：先用饱和食盐水去除挥发的HCl 再用浓硫酸吸收气体中的水蒸气收集装置：向上排空气法（要求干燥）或排饱和食盐水（无具体要求）尾气处理装置：NaOH溶液（利用氯气能与碱发生反应的性质）检
10、查装置气密性：导气管浸入装水的烧杯中，微热烧瓶，管口有气泡，停止加热，烧杯中的导管形成一段稳定的水柱。验满：装置充满黄绿色气体六、成盐元素卤素1.种类：氟、氯、溴、碘、砹（相似点：最外层电子数相同 不同点：电子层数递增）2.性质：物理：相似性：单质都是双原子分子（X2）,单质都有毒有颜色，在水中溶解度小，在有机溶剂中溶解度大递变性：原子半径：电子层数增多，原子半径增大，熔沸点由低到高，密度由小到大特性：Br2：唯一常温下呈液态的非金属单质，易挥发，加水液封减少挥发， Br2蒸气红棕色I2：易升华，固态气态，可利用升华将I2和其它固体分开，蒸气呈紫色化学：电子层数增多，原子半径增大，原子核对外层
11、电子的引力减弱，得电子能力减弱，氧化性减弱 和金属反应生成相应的盐 和H2反应都能生成相应的氢化物（F2条件阴冷，Br2条件加热，I2条件高温） 与水反应：2F2 + 2H2 =HF + O2（F是最活泼、氧化性最强的非金属单质） 卤素单质间的置换反应（强换弱） Cl2 2Br =2ClBr2 / Cl2 2I = 2ClI2注：单质氧化性逐渐减弱，离子还原性逐渐增强 碘的特性：I2单质遇淀粉变蓝色，利用此可鉴别I2或淀粉注：I淀粉试纸需要遇到碘单质，故若如氯气氧化性强的非金单能把I-置换成碘单质显蓝色3.卤离子的检验：试剂：AgNO3溶液、稀硝酸 反应生成相应沉淀（AgBr浅黄色 AgI黄色
12、）4.卤化物的用途：NaF含氟牙膏，防龋齿 AgI 人工降雨 2AgI = 2Ag + I2 （条件光照）第三节 硫和氮的氧化物一、硫1.存在：游离态和化合态游离态的硫是黄色粉末，俗称硫磺，质脆，不溶于水，易溶于CS2 (二硫化碳)化合态的硫以氢化物、氧化物、硫化物、硫酸盐等形式存在补充：黑火药的成分：木炭、硫磺、硝酸钾补充：硫酸盐代表：石膏（CaSO42H2O）芒硝（Na2SO410H2O） 二、二氧化硫1.性质：物理：无色，有刺激性气味有毒气体，比空气重，易溶于水，易液化，用向上排空气法收集。补充：常见气体的物理性质小结：（1）常温常压下有刺激性气味的气体：F2、Cl2、HF、HCl、NH
13、3、NO2、O3、SO2、H2S（2）易液化的气体(可作制冷剂)：Cl2、SO2、NH3（3）常温常压下，1体积水中气体的溶解性极易溶：NH3(1:700)、HCl(1:500) 易溶： SO2(1:40)能溶：H2S(1:2.6)、Cl2(1:2)、CO2(1:1) 难溶：H2、O2、N2、CO、NO、CH4(4)与水反应气体 易反应: F2、NO2 能反应: CO2 、Cl2、SO2、NH3化学性质：（1）与水反应酸性氧化物(亚硫酸酐)例：可逆反应：SO2 + H2O H2SO3 关于可逆反应：在同一条件下既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。得到的是反应物和产物的混合物 例子：CO2、Cl2和H2O的反应关于亚硫酸的酸性比较：H2SO3 醋酸 碳酸 次氯酸 硅酸（2）SO2与碱性氧化物反应生成盐例：SO2 + Na2O = Na2SO3 SO2 +
