高中化学第二册课本.pdf

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1、高 中 化 学 第 二.册 照 也（弟 丁 册目 录 第 一 章 硅.51 碳 族 元 素.62 硅 及 其 重 要 的 化 合 物.83 硅 酸 盐 工 业 简 述.124 内 容 提 要.155 单 元 小 结.176 教 材 分 析.18第 二 章 镁 铝.197 金 属 的 物 理 性 质.208 镁 和 铝 的 性 质.219 镁 和 铝 的 重 要 化 合 物.2510 硬 水 及 其 软 化.2811 实 验 铝 和 氢 氧 化 铝 的 化 学 性 质.3112 镁 铝 内 容 提 要.3213 镁 铝 单 元 小 结.3414 教 材 分 析.35第 三 章 铁.3615 铁

2、和 铁 的 化 合 物.3716 炼 铁 和 炼 钢.4217 铁 内 容 提 要.4818 铁 单 元 小 结.5019 重 点 难 点 提 示.5220 教 材 分 析.53第 四 章 煌.5421 有 机 物.5522 甲 烷.5723 烷 燃 同 系 物.6224 乙 烯.6825 烯 煌.7226 乙 块 山 快 烧.7527 苯 芳 香 烧.7928 石 油 和 石 油 产 品 概 述.8429 煤 和 煤 的 综 合 利 用.8930 实 验 乙 烯、乙 快 的 制 取 和 性 质.9231 实 验 乙 醇 和 苯 酚 的 性 质.9432 实 验 乙 醛 的 性 质.9533

3、实 验 苯 和 甲 苯 的 性 质.9634 煌 内 容 提 要.9735 煌 单 元 小 结.9836 重 点 难 点 提 示.9937 教 材 分 析.100第 五 章 煌 的 衍 生 物.10238 乙 醇.10339 苯 酚.10840 醛.11141 乙 酸.11542 酯.12043 油 脂.12244 实 验 酚 醛 树 脂 的 制 取.12645 实 验 实 验 习 题.12746 实 验 乙 酸 乙 酯 的 制 取.12847 选 学 内 容 合 成 材 料.12948 附 录 酸、碱 和 盐 的 溶 解 性 表（20）.13849 内 容 提 要.13950 重 点 难 点

4、 提 示.14051 教 材 分 析.141第 一 章 硅1 碳 族 元 素 碳 族 元 素 属 于 元 素 周 期 表 的 第 IV主 族，包 括 碳（C）、硅（Si）、倍（Ge）、锡（Sn）、铅（Ph）五 种 元 素。第 IV主 族 元 素 位 于 周 期 表 里 容 易 失 去 电 子 的 主 族 元 素 和 容 易 得 到 电 子 的 主 族 元 素 的 中 间 位 置，容 易 生 成 共 价 化 合 物。碳 族 元 素 原 子 的 最 外 电 子 层 上 有 4个 电 子，随 着 电 子 层 的 增 加，碳 族 元 素 的 性 质 呈 规 律 性 的 变 化。表 1-1列 出 了 碳

5、 族 元 素 的 一 些 重 要 性 质。*14*维 元 金 的 一 11室 安 餐 元 原 子 半 径 扛 s t MA蟹 X：a 0.77 42,4 41 5 1 2 2 5 CTO3552 W 7（*）4827427L17 232 2J4 1410 1355元 原 子 半 径 ttftC1UE）蟹 10-1Qm122*4 植 6stt n s 937.4 100 1 J 4I*2 44 7JB 2319 2 M1.75*2*4 UJ4 127、mo 除 金 刚 石、石 墨 外，近 年 来 又 发 现 一 些 新 的 单 质 形 态 的 碳。其 中 较 重 要 的 一 种 是 Cg分 子，

6、这 是 一 种 由 60个 碳 原 子 构 成 的 分 子，形 似 足 球，球 面 由 12个 五 边 形 和 20个 六 边 形 构 成。这 种 分 子 很 稳 定。金 刚 石 石 墨 碳 族 元 素 随 着 电 子 层 和 核 电 荷 数 的 增 加，它 们 的 一 些 重 要 物 理 性 质 和 化 学 性 质 都 发 生 规 律 性 的 变 化。它 们 从 上 到 下 的 非 金 属 性 向 金 属 性 递 变 的 趋 势 比 氮 族 元 素 更 为 明 显。碳 是 明 显的 非 金 属；硅 虽 然 外 貌 像 金 属，但 在 化 学 反 应 中 更 多 地 显 非 金 属 性，通 常

7、 被 认 为 是 非 金 属；铭 的 金 属 性 比 非 金 属 性 强；锡 和 铅 都 是 金 属。碳 族 元 素 的 化 合 价 主 要 有+4价 和+2价。碳、硅、楮、锡 的+4价 化 合 物 是 稳 定 的，而 铅 的+2价 化 合 物 是 稳 定 的。在 初 中 我 们 曾 学 习 过 碳 元 素。下 面 着 重 介 绍 硅 及 其 重 要 化 合 物。2 硅 及 其 重 要 的 化 合 物 一、硅 我 们 已 经 知 道，在 地 壳 里，硅 的 含 量 在 所 有 元 素 中 居 第 二 位，仅 次 于 氧。在 自 然 界 里，没 有 以 单 质 形 式 即 游 离 态 存 在 的

8、 硅，而 只 有 以 化 合 物 形 式 即 化 合 态 存 在 的 硅。化 合 态 的 硅 儿 乎 全 部 是 二 氧 化 硅 和 硅 酸 盐，它 们 广 泛 地 存 在 于 地 壳 的 各 种 矿 物 和 岩 石 里。硅 是 构 成 矿 物 和 岩 石 的 主 要 元 素。1.物 理 性 质 硅 是 灰 黑 色 有 金 属 光 泽、硬 而 脆 的 固 体。硅 原 子 最 外 电 子 层 有 4 个 价 电 子。硅 晶 体 的 结 构 与 金 刚 石 晶 体 的 结 构 相 似，都 是 原 子 晶 体，这 就 决 定 了 硅 的 硬 度 较 大，熔 点 和 沸 点 较 高（见 表 1-1）0

9、硅 的 导 电 性 能 介 于 金 属 和 绝 缘 体 之 间。硅 是 良 好 的 半 导 体 材 料，可 用 来 制 造 半 导 体 器 件，如 硅 整 流 器、晶 体 管 和 集 成 电 路 等。楮 和 硅 相 似，也 是 重 要 的 半 导 体 材 料。2.化 学 性 质 硅 是 非 金 属 元 素，硅 的 许 多 化 学 性 质 和 碳 相 似，它 跟 其 它 元 素 化 合 时 形 成 共 价 键。硅 的 化 学 性 质 不 活 泼。在 常 温 下，除 氟 气、氢 氟 酸 和 强 碱 溶 液 外，其 它 物 质 如 氧 气、氯 气、硫 酸 和 硝 酸 等 都 不 跟 硅 起 反 应。

10、在 加 热 条 件 下，硅 能 跟 一 些 非 金 属 起 反 应。例 如，把 硅 研 细 后 加 热，它 就 燃 烧 生 成 二 氧 化 硅，同 时 放 出 大 量 的 热。Si+O2=S iO2硅 只 有 在 高 温 下 才 能 跟 氢 气 起 反 应。硅 的 氢 化 物 常 用 间 接 的 方 法 制 得。硅 可 以 用 来 制 造 合 金。含 硅 4%的 钢 有 导 磁 性，可 以 用 来 制 造 变 压 器 的 铁 芯；含 硅 15%左 右 的 钢 有 耐 酸 性，可 以 用 来 制 造 耐 酸 设 备。工 业 上，硅 是 在 电 炉 里 用 碳 还 原 二 氧 化 硅 而 制 得

11、的。S1O2+2 C S 1+2C 0 t这 样 制 得 的 硅 是 含 少 量 杂 质 的 粗 硅。粗 硅 提 纯 后，可 制 得 作 为 半 导 体 材 料 的 高 纯 硅。二、二 氧 化 硅 1.物 理 性 质 二 氧 化 硅(SiO2)是 一 种 坚 硬 难 熔 的 固 体，它 同 其 它 矿 物 构 成 了 多 种 岩 石，广 泛 地 分 布 在 自 然 界 里。天 然 的 二 氧 化 硅 分 为 晶 体 和 无 定 形 两 大 类。石 英 的 主 要 成 分 就 是 二 氧 化 硅。自 然 界 透 明 的 六 方 柱 状 石 英 晶 体，就 是 我 们 常 说 的 水 晶。硅 藻

12、土 含 有 无 定 形 二 氧 化 硅，它 是 死 去 的 硅 藻 3 及 其 它 微 小 生 物 的 遗 体 经 沉 积 胶 结 而 成 的 多 孔、质 轻、松 软 的 固 体 物 质。它 的 表 面 积 很 大，吸 附 能 力 较 强，可 作 吸 附 剂 和 催 化 剂 的 载 体，以 及 保 温 材 料 等。二 氧 化 硅 和 二 氧 化 碳 在 物 理 性 质 上 有 很 大 差 别。例 如，二 氧 化 硅 的 熔 点 高、硬 度 大；而 二 氧 化 碳 在 通 常 状 况 下 是 气 体，固 体 二 氧 化 碳 的 熔 点 很 低，等 等。二 氧 化 硅 和 二 氧 化 碳 的 这

13、些 差 别 是 由 它 们 的 不 同 结 构 决 定 的。我 们 已 经 知 道 固 体 二 氧 化 碳 是 一 种 分 子 晶 体。分 子 间 只 有 较 小 的 分 子 间 引 力，所 以，它 的 熔 点 很 低。但 是 二 氧 化 硅 却 不 是 由 单 个 的“SiO 的 分 子 所 组 成 的 分 子 晶 体，而 是 一 种 原 子 晶 体。如 图 1T 所 示，1个 Si原 子 跟 4 个。原 子 形 成 了 4 个 共 价 键，这 样，每 1个 Si原 子 周 围 结 合 4 个 0 原 子；同 时，每 个 0 原 子 跟 两 个 Si原 子 相 结 合。实 际 上，二 氧 化

14、 硅 晶 体 是 由 硅 原 子 和 氧 原 子 按 1：2 的 比 率 所 组 成 的 立 体 网 状 的 原 子 晶 体，我 们 通 常 用“SiO 的 式 子 表 示 二 氧 化 硅 的 组 成。在 二 氧 化 硅 的 晶 体 里，SiO 键 的 键 长 为 L 62X10%,键 能 为 369kJ/mol。由 于 二 氧 化 硅 晶 体 里 Si0 键 的 键 能 很 高，并 形 成 了 一 种 立 体 网 状 的 原 子 晶 体，所 以，要 使 它 熔 融，也 就 是 说 要 破 坏 二 氧 化 硅 的 晶 体，必 须 消 耗 较 多 的 能 量，因 此，二 氧 化 硅 的 熔 点

15、很 高，硬 度 也 很 大。I I I Si 0 Si 0 SiI I I0 0 0I I I Si 0 Si 0 Si-I I Io o oI I I S io Si 0 SiI I I图 1-1二 氧 化 硅 晶 体 平 面 示 意 图 2.化 学 性 质 由 于 二 氧 化 硅 的 Si0 键 能 很 大，因 而 它 的 化 学 性 质 十 分 稳 定，不 能 跟 酸(除 氢 氟 酸 外)发 生 反 应。二 氧 化 硅 是 一 种 酸 性 氧 化 物。但 是，二 氧 化 硅 不 溶 于 水，它 不 能 跟 水 起 反 应 生 成酸。二 氧 化 硅 能 跟 碱 性 氧 化 物 或 强 碱

16、反 应 生 成 盐。SiOz+CaO=CaSiO：iSi02+2NaOH=Na2s i 03+H20玻 璃 中 含 有 SiOz，因 而 它 能 够 被 碱 溶 液 腐 蚀。实 验 室 里 盛 放 碱 溶 液 的 试 剂 瓶 常 用 橡 皮 塞，而 不 用 玻 璃 塞，就 是 为 了 防 止 玻 璃 受 碱 溶 液 腐 蚀 生 成 N%SiO3,而 使 瓶 口 和 塞 子 粘 结 在 一 起。3.用 途 二 氧 化 硅 的 用 途 很 广。自 然 界 里 比 较 稀 少 的 水 晶 可 用 以 制 造 电 子 工 业 的 重 要 部 件、光 学 仪 器 和 工 艺 品。二 氧 化 硅 是 制

17、造 光 导 纤 维 的 重 要 原 料。一 般 较 纯 净 的 石 英，可 用 来 制 造 石 英 玻 璃。石 英 玻 璃 膨 胀 系 数 很 小，相 当 于 普 通 玻 璃 的 1/18,能 经 受 温 度 的 剧 变，耐 酸 性 能 好(除 HF外)，因 此，石 英 玻 璃 常 用 来 制 造 耐 高 温 的 化 学 仪 器。石 英 砂 常 用 作 玻 璃 原 料 和 建 筑 材 料 三、硅 酸 硅 酸 盐 1.硅 酸 虽 然 二 氧 化 硅 是 酸 性 氧 化 物，但 不 能 用 二 氧 化 硅 跟 水 直 接 作 用 制 得 硅 酸，而 只 能 用 相 应 的 可 溶 性 的 硅 酸

18、盐 跟 酸 作 用 来 制 硅 酸。硅 酸 钠(NaAiOs)的 水 溶 液 跟 盐 酸 起 反 应 生 成 白 色 胶 状 沉 淀。这 种 白 色 胶 状 沉 淀 叫 做 原 硅 酸，通 常 用 H,SiO,来 表 示 它 的 组 成。原 硅 酸 儿 乎 不 溶 于 水，是 一 种 弱 酸，很 不 稳 定。这 种 白 色 胶 状 物 在 空 气 里 干 燥，失 去 一 部 分 水 后，变 成 白 色 粉 末。这 种 物 质 是 硅 酸，通 常 用 HBi。,来 表 示 它 的 组 成(可 以 认 为 是 HBiQ尸 HRiOs+HzO)。硅 酸 不 溶 于 水，也 是 一 种 弱 酸，它 的

19、 酸 性 比 碳 酸 还 弱。2.硅 酸 盐 硅 酸、原 硅 酸 和 由 它 们 缩 水 结 合 而 成 的 各 种 酸 所 对 应 的 盐，统 称 硅 酸 盐，如 硅 酸 钠(Na2SiO3)镁 橄 榄 石(MgzSiOO、高 岭 石 Ab(Si205)(OH)/等 都 是 硅 酸 盐。硅 酸 盐 种 类 很 多，结 构 也 很 复 杂，它 是 构 成 地 壳 岩 石 的 最 主 要 成 分。我 们 可 以 用 二 氧 化 硅 和 金 属 氧 化 物 的 形 式 表 示 硅 酸 盐 的 组 成。例 如：硅 酸 钠 Na,SiO3(Na,0 Si02)镁 橄 榄 石 Mg2SiO4(2MgO

20、SiO2)高 岭 石 Al2(Si205)(OH)4(Al203 2SiO2 2H20)许 多 硅 酸 盐 都 是 难 溶 于 水 的。可 溶 性 硅 酸 盐 中，最 常 见 的 是 NaSiO”它 的 水 溶 液 俗 名 水 玻 璃。水 玻 璃 是 无 色 粘 稠 的 液 体，是 一 种 矿 物 胶，它 既 不 能 燃 烧 又 不 受 腐 蚀，在 建 筑 工 业 上 可 用 作 粘 合 剂 等。木 材、织 物 浸 过 水 玻 璃 后，具 有 防 腐 性 能，且 不 易 着 火。水 玻 璃 还 可 用 作 耐 火 材 料。粘 土 的 成 分 也 是 硅 酸 盐。花 岗 岩 里 的 正 长 石(

21、KAlSiG)长 时 间 在 二 氧 化 碳 和 水 的 作 用 下，分 解 而 生 成 粘 土 等 物 质。粘 土 的 种 类 很 多，成 分 也 很 复 杂(主 要 是 高 岭 石)，它 是 土 壤 里 矿 物 质 的 主 要 部 分。常 见 的 有 高 岭 土 和 一 般 粘 土，前 者 含 杂 质 较 少，后 者 含 杂 质 较 多。1 硅 藻 是 单 细 胞 的 低 等 水 生 植 物。为 了 增 加 催 化 剂 的 有 效 面 积，一 般 使 催 化 剂 附 着 于 多 孔 的 物 体 表 面，这 种 多 孔 物 体 叫 做 载 体。图 1-1是 一 个 简 化 的 平 面 示 意

22、 图，实 际 上 二 氧 化 硅 晶 体 是 立 体 的 网 状 结 构。高 岭 土 又 叫 瓷 土，主 要 由 高 岭 石 的 微 细 晶 体 组 成，因 盛 产 于 我 国 江 西 景 德 镇 的 高 岭 而 得 名。3 硅 酸 盐 工 业 简 述 以 含 硅 物 质 为 原 料，经 过 加 热 制 成 硅 酸 盐 产 品 的 工 业，如 制 造 水 泥、玻 璃、陶 瓷 等 产 品 的 工 业，叫 做 硅 酸 盐 工 业。它 在 国 民 经 济 中 占 有 重 要 的 地 位。一、水 泥 水 泥 是 一 种 重 要 的 建 筑 材 料，主 要 以 石 灰 石 和 粘 土 为 原 料。生 产

23、 时，把 石 灰 石、粘 土 及 其 它 辅 助 原 料 按 一 定 比 率 混 合，磨 细 成 生 料。将 生 料 装 入 水 泥 窑 中 烧 至 部 分 熔 化，冷 却 后 成 为 硬 块，叫 做 熟 料。再 加 入 适 量 的 石 膏（调 节 水 泥 硬 化 速 度），磨 成 细 粉，这 就 是 制 得 的 水 泥。这 种 水 泥 叫 做 普 通 硅 酸 盐 水 泥。它 的 主 要 成 分 有：硅 酸 三 钙 3CaO SiO,硅 酸 二 钙 2CaO-SiO2铝 酸 三 钙 3CaO A12O3水 泥 实 际 上 是 上 述 主 要 成 分 的 混 合 物，水 泥 的 组 成 和 结

24、晶 形 态 的 不 同 直 接 影 响 到 它 的 各 种 主 要 性 能。水 泥 具 有 水 硬 性。水 泥 跟 水 拌 和 后，发 生 作 用，生 成 不 同 的 水 合 物，同 时 放 出 一 定 的 热 量。生 成 的 水 合 物 逐 步 形 成 胶 状 物，并 开 始 凝 聚，最 后，有 些 胶 状 物 转 变 为 晶 体，使 胶 状 物 和 晶 体 交 错 地 结 合 起 来，成 为 强 度 很 大 的 固 体。这 个 过 程 叫 做 水 泥 的 硬 化。水 泥 不 论 在 空 气 中 还 是 在 水 中 都 能 硬 化，所 以，它 不 仅 是 一 般 的 建 筑 材 料，而 且

25、是 水 下 工 程 必 不 可 少 的 建 筑 材 料。为 了 改 善 水 泥 的 性 能，扩 大 水 泥 的 使 用 范 围，可 在 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 里，掺 入 适 当 比 率 的 混 合 材 料 r 制 成 各 种 水 泥。例 如，矿 渣 硅 酸 盐 水 泥 就 是 在 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 里 加 入 一 定 量 的 高 炉 矿 渣（主 要 成 分 是 CaSiOs）；沸 石 岩 水 泥 就 是 在 水 泥 熟 料 里 掺 入 一 定 量 的 沸 石 岩。水 泥、沙 子 和 水 的 混 合 物 叫 做 水 泥 沙 浆，在 建 筑 上 用 作 粘 合 剂，能 把 砖、石

26、等 物 粘 结 起 来。水 泥、沙 子 和 碎 石 按 一 定 比 率 的 混 合 物 硬 化 后，叫 做 混 凝 土，常 用 来 建 造 桥 梁、厂 房 等 巨 大 建 筑 物。水 泥 的 热 膨 胀 系 数 几 乎 跟 铁 一 样，所 以 用 混 凝 土 建 造 建 筑 物 常 用 钢 筋 作 结 构，使 建 筑 物 更 加 坚 固，这 叫 做 钢 筋 混 凝 土。二、玻 璃 制 造 普 通 玻 璃 的 主 要 原 料 是 纯 碱（Na2c0?）、石 灰 石（CaCO?）和 石 英（Si02）有 些 特 种 玻 璃 原 料 中 还 包 含 氧 化 铅（PbO）和 硼 砂（Na/BQ?10H

27、 Q）。生 产 玻 璃 时，把 原 料 粉 碎，按 适 当 比 率 混 合 以 后，放 入 玻 璃 熔 炉 里，加 强 热。原 料 熔 融 后 发 生 了 比 较 复 杂 的 物 理、化 学 变 化，其 中 主 要 的 反 应 是 二 氧 化 硅 跟 碳 酸 钠 和 碳 酸 钙 起 反 应 生 成 硅 酸 盐 和 二 氧 化 碳：Na2CO3+SiO2=2 1 N a2SiO3+CO2 tCaCO3+SiO2=2C aSiO3+C O2 t在 原 料 里，石 英 的 用 量 较 多，所 以，普 通 玻 璃 是 Na?SiO3、CaSiO?和 Si。?熔 化 在 一 起 所 得 到 的 物 质。

28、这 种 物 质 不 是 晶 体，称 作 玻 璃 态 物 质，它 没 有 一 定 的 熔 点，而 是 在 某 一 温 度 范 围 内 逐 渐 软 化。在 软 化 状 态 时，玻 璃 可 以 制 成 任 何 形 状 的 制 品。玻 璃 的 种 类 很 多，除 上 述 普 通 玻 璃 外，还 有 硼 酸 盐 玻 璃，它 的 膨 胀 系 数 小，能 够 耐 骤 冷、骤 热，化 学 稳 定 性 好，能 耐 酸、碱 的 腐 蚀，可 用 于 制 造 化 学 仪 器。铅 玻 璃 折 光 率 强，常 用 于 制 作 光 学 仪 器 等。制 造 有 色 玻 璃，一 般 是 在 原 料 里 加 入 某 些 金 属

29、氧 化 物，金 属 氧 化 物 均 匀 地 分 散 到 玻 璃 态 的 物 质 里，使 玻 璃 呈 现 出 特 征 颜 色。例 如，加 氧 化 钻（C 0 Q P 呈 蓝 色，加 氧 化 亚 铜（Cu20）呈 红 色，等 等。把 普 通 玻 璃 放 入 电 炉 里 加 热，使 它 软 化，然 后 急 速 冷 却，得 到 钢 化 玻 璃。钢 化 玻 璃 的 机 械 强 度 比 普 通 玻 璃 大 4 6 倍，不 易 破 碎。破 碎 时 碎 块 没 有 尖 锐 的 棱 角，不 易 伤 人，可 用 来 制 造 汽 车 或 火 车 的 车 窗 等。4 内 容 提 要 一、碳 族 元 素 碳 族 元 素

30、 属 于 元 素 周 期 表 的 第 IV主 族，包 括 碳、硅、铭、锡、铅 五 种 元 素。碳 族 元 素 的 最 外 电 子 层 都 有 4 个 电 子。碳 族 元 素 位 于 元 素 周 期 表 里 容 易 失 去 电 子 的 主 族 元 素 和 容 易 得 到 电 子 的 主 族 元 素 的 中 间 位 置。碳 族 元 素 除+4价 外，还 有+2价。二、硅 及 其 重 要 化 合 物 1.硅 硅 的 原 子 序 数 为 14,原 子 结 构 示 意 图 为 硅 原 子 有 4 个 价 电 子，能 够 形 成 4 个 共 价 键。硅 的 晶 体 结 构 跟 金 刚 石 的 结 构 相

31、似，也 是 一 种 原 子 晶 体。硅 和 楮 是 良 好 的 半 导 体。硅 的 化 学 性 质 不 活 泼，在 常 温 下，除 氟 气、氢 氟 酸 和 强 碱 溶 液 外，其 它 物 质 如 氧 气、氯 气、硫 酸 和 硝 酸 等 都 不 跟 硅 起 反 应。但 在 加 热 条 件 下，硅 能 跟 氧 气 起 反 应。2.二 氧 化 硅 天 然 的 二 氧 化 硅 分 为 晶 体 和 无 定 形 两 大 类。二 氧 化 硅 的 晶 体 是 由 硅 原 子 和 氧 原 子 组 成 的 原 子 晶 体，可 用“SiO 来 表 示 它 的 组 成。二 氧 化 硅 不 溶 于 水，是 一 种 酸

32、性 氧 化 物，能 跟 碱 性 氧 化 物 或 碱 起 反 应 生 成 盐。3.硅 酸 和 硅 酸 盐 硅 酸 有 原 硅 酸（HqSiOD、硅 酸（H2SQ3）等。它 们 都 是 弱 酸，它 们 的 酸 性 比 碳 酸 还 要 弱。可 用 硅 酸 钠 跟 盐 酸 起 反 应 制 得 硅 酸。硅 酸、原 硅 酸 以 及 由 它 们 缩 水 而 成 的 各 种 酸 所 对 应 的 盐，统 称 硅 酸 盐。如 硅 酸 钠(Na2SiO3),高 岭 石 Ab(Si2O5)(O H)/等。可 溶 性 硅 酸 盐 中，最 常 见 的 是 硅 酸 钠，其 水 溶 液 俗 名 水 玻 璃。4.硅 酸 盐 工

33、 业 用 石 灰 石 和 粘 土 作 主 要 原 料 可 制 造 水 泥。用 纯 碱、石 灰 石 和 石 英 作 原 料 可 制 造 普 通 玻 璃。5 单 元 小 结 硅 及 其 重 要 化 合 物 的 性 质 与 碳 及 其 重 要 化 合 物 的 性 质 既 有 相 似 之 处 乂 有 不 同 的 地 方，两 者 还 有 密 切 的 联 系，这 可 以 用 图 1-1概 括。NaOH或 的 叫 高 温-H2SiO3-M U H2SO或 A l/胧/，F/H F CCV H C 1SiF4 4SiONaOH、。3图 1-1 碳、硅 及 三 重 要 化 合 物 的 相 互 关 系6 教 材

34、分 析 本 章 内 容 由 两 部 分 组 成。第 一 部 分 包 括 第 一、：节，主 要 是 运 用 所 学 的 物 质 结 构 和 元 素 周 期 律 等 理 论，讨 论 碳 族 元 素 的 通 性 和 性 质 的 递 变 规 律，然 后 分 别 介 绍 单 质 硅、二 氧 化 硅、硅 酸 和 硅 酸 盐 的 性 质 等 知 识。第 二 部 分 包 括 第 三 节，主 要 是 简 要 地 介 绍 了 水 泥、玻 璃 等 硅 酸 盐 工 业 知 识。本 章 安 排 在 物 质 结 构、元 素 周 期 律 等 理 论 和 卤 族、碱 金 属、氧 族、氮 族 之 后。通 过 本 章 教 学，可

35、 以 进 一 步 发 挥 理 论 对 学 习 元 素 及 其 化 合 物 知 识 的 指 导 作 用，也 有 利 于 复 习 巩 固 学 生 所 学 的 理 论 知 识，发 展 学 生 智 力，培 养 自 学 能 力。碳 族 是 中 学 化 学 学 习 的 最 后 一 个 非 金 属 元 素 族。在 元 素 周 期 表 中，碳 族 处 在 从 活 泼 金 属 向 活 泼 非 金 属 过 渡 的 中 间 位 置。碳 族 包 括 两 种 非 金 属、两 种 金 属、一 种 介 于 金 属 和 非 金 属 之 间 的 元 素 偌（有 人 称 错 为 半 金 属）。碳 族 元 素 从 非 金 属 性

36、向 金 属 性 变 化 的 规 律 相 当 典 型，这 对 复 习 巩 固 元 素 周 期 律 和 物 质 结 构 理 论 有 重 要 作 用。硅 是 重 要 的 半 导 体 材 料，硅 及 其 化 合 物 在 电 子 工 业 和 冶 金 工 业 上 有 广 泛 的 用 途，而 硅 酸 盐 工 业 在 国 民 经 济 中 占 有 重 要 地 位。SiO2具 有 酸 性 氧 化 物 的 共 性，能 与 碱、碱 性 氧 化 物 起 反 应；SiO2又 有 其 特 性，如 它 不 能 直 接 与 水 化 合 生 成 硅 酸，一 般 要 在 高 温 条 件 下 才 能 与 碱 性 氧 化 物 发 生

37、反 应 等。学 习 这 些 知 识 有 助 于 扩 大 学 生 对 非 金 属 和 酸 性 氧 化 物 的 认 识。由 于 硅 酸 盐 工 业 的 生 产 原 理 较 复 杂，教 材 只 简 单 介 绍 了 生 产 玻 璃 的 原 料 和 化 学 反 应 原 理，对 水 泥 则 只 讲 了 原 料、成 分 及 简 单 的 生 产 过 程 和 水 泥 的 硬 化。本 章 重 点：硅 及 其 化 合 物 的 性 质。第 二 章 镁 铝 在 已 发 现 的 一 百 多 种 元 素 里，大 约 有 五 分 之 四 是 金 属 元 素。金 属 有 不 同 的 分 类 方 法。在 冶 金 工 业 上，人

38、们 常 把 金 属 分 为 黑 色 金 属（包 括 铁、铝、镒）和 有 色 金 属（铁、铝、镒 以 外 的 金 属）两 大 类。人 们 也 常 按 照 密 度 大 小 来 把 金 属 分 类，把 密 度 小 于 4.5 g/c n?的 叫 做 轻 金 属（如 钾、钠、钙、镁、铝 等）；把 密 度 大 于 4.5g/cm?的 叫 做 重 金 属（如 铜、银、锡、铅 等）。此 外，还 可 把 金 属 分 为 常 见 金 属（如 铁、铝 等）和 稀 有 金 属（如 钻、船、银、钥 等）。这 一 章 主 要 学 习 两 种 重 要 的 轻 金 属 镁 和 铝。7 金 属 的 物 理 性 质 金 属 有

39、 许 多 共 同 性 质，像 有 金 属 光 泽、不 透 明、容 易 导 电、导 热、有 延 展 性 等。怎 样 解 释 金 属 的 这 些 共 同 性 质 呢？图 2-1 一 种 金 属 的 结 构 示 意 图 金 属（除 汞 外）在 常 温 下 一 般 都 是 晶 体。用 X 射 线 进 行 研 究 发 现，在 晶 体 中，金 属 原 子 好 像 硬 球，层 一 层 地 紧 密 堆 积 着。金 属 原 子 的 价 电 子 比 较 少，容 易 失 去 价 电 子 变 成 金 属 离 子。这 些 释 出 的 价 电 子 在 整 个 晶 体 里 可 以 自 由 地 运 动，这 些 电 子 叫 做

40、 自 由 电 子。金 属 离 子 跟 自 由 电 子 之 间 存 在 着 较 强 的 作 用，因 而 使 许 多 金 属 离 子 相 互 结 合 在 一 起 形 成 晶 体。在 通 常 情 况 下，金 属 里 自 由 电 子 的 运 动 是 没 有 一 定 方 向 的。但 在 外 加 电 场 的 条 件 下，自 由 电 子 在 金 属 里 就 会 发 生 走 向 运 动，因 而 形 成 电 流。这 就 是 金 属 容 易 导 电 的 原 因。金 属 的 导 热 性 也 跟 自 由 电 子 的 运 动 有 关。自 由 电 子 在 运 动 时 经 常 跟 金 属 离 子 相 碰 撞，从 而 引 起

41、 两 者 能 量 的 交 换。当 金 属 某 一 部 分 受 热 时，在 那 个 区 域 里 的 自 由 电 子 的 能 量 增 加，运 动 速 率 也 随 之 加 快，于 是，通 过 碰 撞，自 由 电 子 就 能 把 能 量 传 给 其 他 金 属 离 子。金 属 就 是 借 着 自 由 电 子 的 运 动 把 能 量 从 温 度 高 的 部 分 传 到 温 度 低 的 部 分，从 而 使 整 块 金 属 达 到 同 样 的 温 度。金 属 的 延 展 性 也 可 以 从 金 属 的 结 构 特 点 加 以 说 明。当 金 属 受 外 力 作 用 时，各 层 之 间 就 发 生 了 相 对

42、 的 滑 动（图 2-2）,但 是 由 于 金 属 离 子 跟 自 由 电 子 之 间 的 较 强 作 用 仍 然 存 在，因 此 金 属 虽 然 发 生 了 形 变，但 不 致 断 裂，所 以 金 属 一 般 地 说 有 不 同 程 度 的 延 展 性。图 2-2金 雇 延 展 性 示 意 图8 镁 和 铝 的 性 质 镁 和 铝 都 是 第 三 周 期 的 金 属 元 素，它 们 原 子 的 价 电 子 数 都 比 较 少，因 而 性 质 有 类 似 的 地 方。但 是 由 于 结 构 不 同，所 以 它 们 的 性 质 又 有 许 多 差 异。为 了 便 于 比 较，我 们 把 镁 和

43、铝 的 性 质 并 列 介 绍。一、物 理 性 质 表 2-1表 示 了 镁 和 铝 的 原 子 和 单 质 的 一 些 性 质。褰，1!事 的 子 单 的 一 魅 性 居 原 子 半 径 优 合 看 MA磨 点 35r-沸 点 vatlQ-1 0m!J S 0 同 3 IM 1 0 9 0Al 1.4 3 3 3 210 ML4 2KI从 表 2/可 以 知 道，镁 和 铝 都 是 密 度 较 小、熔 点 较 低、硬 度 较 小 的 银 白 色 金 属。但 镁 和 铝 比 较，铝 的 硬 度 比 镁 的 稍 大，熔 点 和 沸 点 都 比 镁 的 高。纯 铝 的 导 电 性 很 好，在 电

44、力 工 业 上 它 可 以 代 替 部 分 铜 作 导 线 和 电 缆。铝 有 很 大 的 延 展 性，能 够 抽 成 细 丝，也 能 压 成 薄 片 成 为 铝 箔，铝 箔 可 以 用 来 包 装 胶 卷、糖 果 等。铝 粉 跟 某 些 油 料 混 合，可 以 制 银 白 色 防 锈 油 漆。铝 的 更 重 要 的 用 途 是 可 以 跟 许 多 元 素 形 成 合 金。所 谓 合 金 就 是 两 种 或 两 种 以 上 的 金 属（或 金 属 跟 非 金 属）熔 合 而 成 的 具 有 金 属 特 性 的 物 质。合 金 比 它 的 成 分 金 属 具 有 许 多 良 好 的 物 理 的、

45、化 学 的 或 机 械 的 等 方 面 的 性 能，一 般 地 说，合 金 的 熔 点 比 它 的 各 成 分 金 属 的 熔 点 都 低。例 如，铝 硅 合 金（含 S i质 量 分 数 为 13.5%）的 熔 点 为 5 6 4 C,比 纯 铝 或 硅 的 熔 点 低，而 且 它 在 凝 固 时 收 缩 率 又 很 小。因 而，这 种 合 金 适 合 铸 造。又 如，硬 铝（含 C u 4%、Mg 0.5%,M n0.5%、Si 0.7%）（均 为 质 量 分 数）的 强 度 和 硬 度 都 比 纯 铝 大，几 乎 相 当 于 钢 材，且 密 度 较 小。铝 合 金 的 种 类 很 多，它

46、 们 在 汽 车、船 舶、飞 机 等 制 造 业 上 以 及 在 日 常 生 活 里 的 用 途 很 广。镁 的 主 要 用 途 也 是 制 造 各 种 轻 合 金。例 如，镁 跟 铝、铜、锡、镒、钛、镀 等 金 属 元 素 形 成 的 多 种 合 金（约 含 镁 质 量 分 数 为 80%）,密 度 只 有 L 8 g/c n?左 右，但 硬 度 和 强 度 都 较 大。因 此，镁 合 金 也 是 汽 车、飞 机 制 造 业 的 重 要 材 料。二、化 学 性 质 镁 或 铝 原 子 的 最 外 层 分 别 有 2 个 或 3 个 电 子，它 们 都 容 易 失 去 最 外 层 电 子 成

47、为 阳 离 子。Mg2e-*Mg2A l-3 e-A l3+镁 和 铝 是 比 较 活 泼 的 金 属，能 跟 非 金 属、酸 等 起 反 应。1.跟 非 金 属 的 反 应 在 常 温 下，镁 和 铝 在 空 气 里 都 能 跟 氧 气 起 反 应，生 成 一 层 致 密 而 坚 固 的 氧 化 物 薄 膜，从 而 使 金 属 失 去 光 泽。但 是，这 层 氧 化 物 薄 膜 能 够 阻 止 金 属 的 继 续 氧 化，所 以 镁 和 铝 都 有 抗 腐 蚀 的 性 能。镁 在 空 气 里 点 燃 可 以 燃 烧，放 出 大 量 的 热 并 发 出 耀 眼 的 白 光。我 们 利 用 镁

48、的 这 种 性 质 来 制 造 照 明 弹 等。2M g+0?述 l=2M gO+热 量 铝 跟 氧 气 起 反 应 没 有 镁 那 样 容 易，可 是 把 铝 粉 或 铝 箔 放 在 氧 气 里 加 热，铝 也 能 燃 烧，放 出 大 量 的 热，同 时 发 出 耀 眼 的 白 光。但 是，在 空 气 里，只 是 在 高 温 下，铝 才 能 发 生 这 样 剧 烈 的 变 化。4A1+3O2 A 2A bO 3+热 量 镁、铝 除 能 跟 氧 气 起 反 应 外，还 能 跟 其 他 非 金 属 如 硫、卤 素 等 起 反 应。2.跟 酸 的 反 应 镁 和 铝 都 能 跟 稀 盐 酸 或 稀

49、 硫 酸 起 反 应 生 成 氢 气。在 常 温 下，铝 在 浓 硝 酸 里 表 面 被 钝 化,生 成 坚 固 的 氧 化 膜，能 阻 止 反 应 继 续 进 行，因 此，可 以 用 铝 制 的 容 器 来 贮 运 浓 硝 酸。3.跟 碱 的 反 应 镁 不 能 跟 碱 起 反 应，但 铝 能 跟 强 碱 溶 液 起 反 应，生 成 氢 气 和 偏 铝 酸 盐。2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 t4.跟 某 些 氧 化 物 的 反 应 镁 不 仅 能 跟 空 气 中 的 氧 气 起 反 应，而 且 能 够 跟 二 氧 化 碳 起 反 应，夺 取 其 中 的 氧，析 出 游

50、 离 态 的 碳。实 验 2-1 如 图 2-3所 示，点 燃 镁 条，放 入 盛 有 二 氧 化 碳 的 集 气 瓶 里，镁 条 剧 烈 燃 烧,生 成 氧 化 镁，析 出 的 碳 附 着 在 集 气 瓶 内 壁 上。图 2-3铁 条 在 二 氧 化 碳 里 燃 烧 反 应 的 化 学 方 程 式 如 下:2M g+CO2电 l=2M gO+C铝 在 一 定 条 件 下 能 跟 氧 化 铁 发 生 氧 化 还 原 反 应。实 验 2-2 用 两 张 圆 形 滤 纸 分 别 折 叠 成 漏 斗 状，套 在 一 起 使 四 周 都 有 四 层。把 内 层 的 纸 漏 斗 取 出，在 底 部 剪