2022年化学必修一第四单元非金属及其化合物知识点总结.docx
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1、第四单元 非金属及其化合物一、硅及其化合物硅元素在地壳中的含量排其次,在自然界中没有游离态的硅,只有以化合态存在的硅,常见的是二氧化硅、硅酸盐等;硅原子最外层有 4 个电子,既不易失去电子又不易得到电子,主要形成四价的化合物;1、单质硅( Si): 物理性质:有金属光泽的灰黑色固体,熔点高,硬度大; 化学性质:常温下化学性质不活泼,只能跟F2、HF 和 NaOH 溶液反应;Si 2F2SiF 4Si 4HF SiF 4 2H 2Si 2NaOH H2O Na2SiO 3 2H 2在高温条件下,单质硅能与O2 和 Cl 2 等非金属单质反应;高温高温Si O2SiO 2Si 2Cl 2SiCl
2、4 用途:太阳能电池、运算机芯片以及半导体材料等; 硅的制备:工业上,用C 在高温下仍原 SiO2 可制得粗硅;SiO 2 2C Si粗 2COSi粗2Cl 2 SiCl 4SiCl 4 2H2 Si纯 4HCl2、二氧化硅( SiO 2): SiO 2 的空间结构:立体网状结构,SiO 2 直接由原子构成,不存在单个SiO 2 分子; 物理性质:熔点高,硬度大,不溶于水; 化学性质: SiO2 常温下化学性质很不活泼,不与水、酸反应(氢氟酸除外),能与强碱溶液、氢氟酸反应,高温条件下可以与碱性氧化物反应: 与强碱反应: SiO 2 2NaOH Na2SiO3 H2O(生成的硅酸钠具有粘性,所
3、以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放 NaOH 溶液和 Na2 SiO3 溶液,防止 Na2SiO3 将瓶塞和试剂瓶粘住, 打不开, 应用橡皮塞) ;与氢氟酸反应 SiO 2 的特性 : SiO 2 4HF SiF4 +2H 2O(利用此反应,氢氟酸能雕刻玻璃;氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放,应用塑料瓶);高温高温下与碱性氧化物反应:SiO2CaOCaSiO3 用途:光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等;3、硅酸( H2SiO 3): 物理性质:不溶于水的白色胶状物,能形成硅胶,吸附水分才能强; 化学性质: H2SiO3 是一种弱酸,酸性比碳酸仍要弱,其酸酐为SiO
4、2 ,但 SiO2 不溶于水,故不能直接由SiO 2 溶于水制得,而用可溶性硅酸盐与酸反应制取:(强酸制弱酸原理)Na2SiO 3 2HCl 2NaCl H 2SiO 3 Na 2SiO 3 CO 2H 2O H2SiO 3 Na2CO 3(此方程式证明酸性: H2SiO 3 H2CO3) 用途:硅胶作干燥剂、催化剂的载体;4、硅酸盐硅酸盐:硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称;硅酸盐种类很多,大多数难溶于水,最常见的可 溶性硅酸盐是 Na2SiO3, Na2SiO 3 的水溶液俗称水玻璃,又称泡花碱,是一种无色粘稠的液体,可以作黏胶剂和木材防火剂;硅酸钠水溶液久置在空气中简单变质:N
5、a 2SiO 3 CO2H2O Na2CO3 H2SiO 3(有白色沉淀生成)硅酸盐由于组成比较复杂,常用氧化物的形式表示: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就:除氧元素外其他元素按配置前后原子个数守恒原就配置系数;硅酸钠: Na 2SiO3Na 2O SiO 2硅酸钙: CaSiO3CaO SiO 2高岭石: Al 2Si2 O5OH 4Al 2O3 2SiO 2 2H2O正长石: KAlSiO 3 不能写成K 2OAl 2O3 3SiO 2,应写成 K 2O Al 2 O3 6SiO 2 传统硅酸盐工业三大产品有:玻璃、陶瓷、水泥;一般玻璃 :原料:碳酸钠、石灰石
6、和石英;高温主要反应: SiO2 + Na 2CO 3Na2SiO 3 + CO 2 ,高温SiO 2 + CaCO3CaSiO3 + CO 2(原理:难挥发性酸酸酐制易挥发性酸酸酐);主要成分: Na2OCaOSiO 2 ;工业生产中依据需要制成各种特制玻璃;如钢化玻璃、有色玻璃、光学玻璃、防弹玻璃等;水泥 :原料:黏土,石灰石;一般硅酸盐水泥的主要成分:2CaO SiO 2,3CaO SiO2 ,3CaO Al 2O3;二、氯及其化合物(一)氯气 Cl 2依据氯原子结构示意图,氯原子最外电子层上有7 个电子,在化学反应中很简单得到1 个电子形成Cl ,化学性质活泼,在自然界中没游离态的氯,
7、氯只以化合态存在(主要以氯化物和氯酸盐);1、氯气( Cl 2): 物理性质:黄绿色有刺激性气味有毒的气体,密度比空气大,易液化成液氯,易溶于水;(氯气收集方法向上排空气法或者排饱和食盐水;液氯为纯洁物) 化学性质:氯气化学性质特别活泼,很简单得到电子,作强氧化剂,能与金属、非金属、水以及碱反应;与金属反应(将金属氧化成最高正价)点燃点燃点燃Na Cl 2= 2NaClCu Cl 2= CuCl 22Fe 3Cl 2= 2FeCl 3(氯气与金属铁反应只生成FeCl3,而不生成 FeCl2;)(摸索:怎样制备 FeCl2? Fe 2HCl FeCl2 H2,铁跟盐酸反应生成 FeCl2,而铁跟
8、氯气反应生成FeCl3,这说明 Cl 2 的氧化性强于盐酸,是强氧化剂;)与非金属反应点燃Cl 2 H2 =2HCl (氢气在氯气中燃烧现象:寂静地燃烧,发出惨白色火焰)将 H2 和 Cl 2 混合后在点燃或光照条件下发生爆炸;燃烧定义:全部发光发热的猛烈化学反应都叫做燃烧,不肯定要有氧气参与; Cl 2 与水反应Cl 2 H2 O HCl HClO离子方程式: Cl 2 H 2O H Cl HClO22将氯气溶于水得到氯水 (浅黄绿色) ,氯水含多种微粒, 其中有 H O、Cl 、HClO 、Cl 、ClO , H +、OH 极少量, 水柔弱电离出来的 ;氯水的性质取决于其组成的微粒:1)
9、强氧化性: Cl2 是新制氯水的主要成分,试验室常用氯水代替氯气,如氯水中的氯气能与KI , KBr 、FeCl2、SO2、Na2SO3 等物质反应;2) 漂白、消毒性:氯水中的Cl 2 和 HClO 均有强氧化性,一般在应用其漂白和消毒时,应考虑HClO ,HClO 的强氧化性将有色物质氧化成无色物质,不行逆;3) 酸性:氯水中含有HCl 和 HClO ,故可被 NaOH 中和,盐酸仍可与NaHCO 3, CaCO3 等反应;4) 不稳固性: HClO 不稳固光照易分解;,因此久置氯水 浅黄绿色 会变成稀盐酸 无色 失去漂白性;5) 沉淀反应:加入AgNO 3 溶液有白色沉淀生成(氯水中有C
10、l);自来水也用氯水杀菌消毒, 所以用自来水配制以下溶液如KI 、 KBr 、FeCl2 、Na 2SO3、Na2CO 3、NaHCO 3、AgNO 3、NaOH 等溶液会变质; Cl 2 与碱液反应:与 NaOH 反应: Cl 22NaOH NaCl NaClO H2OCl 2 2OH Cl ClO H 2O与 CaOH 2 溶液反应: 2Cl2 2CaOH 2 CaClO 2CaCl 2 2H 2O此反应用来制漂白粉,漂白粉的主要成分为CaClO 2 和 CaCl 2,有效成分为 CaClO 2;漂白粉之所以具有漂白性,缘由是:CaClO 2CO 2 H2O=CaCO 3 +2HClO生成
11、的 HClO 具有漂白性;同样, 氯水也具有漂白性, 由于氯水含 HClO ;NaClO 同样具有漂白性, 发生反应 2NaClO CO 2 H2 O=Na 2CO 3+2HClO ; 干燥的氯气不能使红纸褪色,由于不能生成 HClO ,湿的氯气能使红纸褪色, 由于氯气发生以下反应Cl 2 H2O HCl HClO漂白粉久置空气会失效(涉及两个反应) : CaClO 2 CO2 H2O CaCO3 2HClO ,漂白粉变质会有 CaCO3 存在,外观上会结块,久置空气中的漂白粉加入浓盐酸会有 CO2 气体生成,含 CO 2 和 HCl 杂质气体;氯气的用途:制漂白粉、自来水杀菌消毒、农药和某些
12、有机物的原料等;2、Cl的检验:原理:依据 Cl与 Ag反应生成不溶于酸的AgCl 沉淀来检验 Cl存在;3方法:先加稀硝酸酸化溶液(排除CO2 干扰)再滴加AgNO3 溶液,如有白色沉淀生成,就说明有Cl存在;3、氯气的制法( 1)氯气的工业制法:原料:氯化钠、水;原理:电解饱和食盐水;通电装置:阳离子隔膜电解槽;反应式:2NaCl + 2H 2O2NaOH + H 2 + Cl 22 氯气的试验室制法原理:利用氧化剂氧化浓盐酸中的Cl -;常用的氧化剂有: MnO 2、KMnO 4、KClO 3 等;反应式: MnO 2 + 4HCl 浓MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2O2KMnO
13、 4 + 16HCl 浓 2KCl + 2MnCl 2 + 10Cl 2 + 8H 2 O KClO 3 + 6HCl (浓)= KCl + 3Cl 2 + 3H 2O装置:发生装置由圆底烧瓶、分液漏斗、双孔塞、导管、铁架台、石棉网、酒精灯等组成;收集:用向上排空气法或用排饱和食盐水或排饱和氯水的方法;验满:用潮湿的淀粉碘化钾试纸;尾气吸取:用氢氧化钠溶液吸取;除杂:用饱和食盐水除去HCl杂质;干燥:用浓 H 2SO4 ;( 3)中学试验室制 H 2、O2、Cl 2 的发生装置的比较气体反应物的状态反应条件装置或主要仪器可适用的气体H2固体和液体反应不加热启普发生器或简易装置H2S、CO 2、
14、SO2 等O2固体或固体混合物加热大试管、铁架台、导管等NH 3、CH 4 等Cl2固体和液体或液体和液体加热圆底烧瓶、分液漏斗、双孔塞、导管、铁架台、石棉网、酒精灯HCl 、HBr 、HI 等二 氯、溴、碘1. Cl 2、Br 2、 I 2 的物理性质的比较气体物理性质Cl2黄绿色有刺激性气味的有毒气体,能溶于水(1:2),易液化,密度比空气大;Br 2深红棕色液体,易挥发,有刺激性气味,有毒,在水中溶解度不大,但在有机溶剂中溶解度较大,储存时要加水,水封,以防止挥发;I 2紫黑色固体,有光泽,易升华,在水中溶解度不大,但在有机溶剂中溶解度较大;2. Cl 2、Br 2、 I 2 在不同溶剂
15、中的颜色比较Cl2水黄绿色(新制)酒精黄绿色苯黄绿色汽油黄绿色四氯化碳黄绿色Br2黄橙橙橙红橙橙红橙橙红橙橙红I2深黄褐色棕深棕浅紫紫紫深紫浅紫红紫红3. Cl 2、Br 2、 I 2 的化学性质的比较与金属反应点燃点燃点燃2Na + Cl 22NaCl,Cu + Cl 2CuCl 2,2Fe + 3Cl 22FeCl3,2Fe + 3Br 22FeBr 3,Fe + I 2FeI2;与氢气反应反应物反应方程式反应条件反应现象H 2 与 F2H2 + F2 = 2HF冷、暗爆炸H 2 与 Cl 2H2 + Cl 2 2HCl光照爆炸H2 与 Br 2H2 + Br 2 2 HBr加热反应H2
16、与 I 2H2 + I 2 .2HI连续加热可逆反应与水的反应:2F2 + 2H 2O = 4HF + O 2X 2 + H 2OHX + HXO X:Cl、Br 、I Cl 2、Br 2、I 2 相互置换:氧化性Cl2Br 2I 2,所以 Cl 2 可以将 Br 2、I 2 置换出, Br2 可以将 I 2 置换出;如 :Cl 2 +2NaBr= 2NaCl + Br 2.4. Cl -、 Br -、I -的检验 AgNO 3 HNO 3 法离子选用试剂试验现象及离子方程式Cl-AgNO3的稀 HNO3溶液Ag+ + Cl- = AgCl 白色沉淀Br-AgNO3的稀 HNO3溶液Ag+ +
17、 Br- = AgBr 浅黄色沉淀I-AgNO3的稀 HNO3溶液Ag+ + I- = AgI 黄色沉淀 Br - 、I- 可以用氯水反应后加CCl 4 萃取的方法;5. AgBr 、AgI 的感光性它们都见光分解, AgBr 用于感光底片的感光材料;AgI 用于人工降雨;三、硫及其化合物(一)硫1、硫元素的存在: 硫元素最外层电子数为6 个,化学性质较活泼,简单得到 2 个电子呈 2 价或者与其他非金属元素结合成呈 4 价、 6 价化合物;硫元素在自然界中既有游离态又有化合态;(如火山口中的硫就以单质存在)2、硫单质: 物质性质:单质硫是黄色固体,俗称硫磺,难溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化
18、碳(CS2),熔点 112.8,沸点 444.6;自然界中的火山喷口和岩石夹缝中有游离态的硫;自然界中也存在很多化合态的硫;硫粉对某些疾病有防治作用; 化学性质:点燃可燃性: S+O 2=SO2(空气中点燃淡蓝色火焰,纯氧中蓝紫色)与氢气反应: H2 + SH2S ;与金属反应: 2Na + S = Na 2S,Fe + SFeS,2Cu + SCu 2S;与碱溶液反应: 3S + 6NaOH (热) = 2Na 2 S + Na2SO3 + 3H 2O(用于试验室中清洗有S 残留的仪器) ;与浓硫酸反应: S + 2H 2SO4浓3SO2 + 2H 2O;(二)二氧化硫( SO2) 物理性质
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- 2022 化学 必修 第四 单元 非金属 及其 化合物 知识点 总结
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