高考化学考点必练专题06非金属及其化合物知识点讲解.docx

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高考化学考点必练专题06非金属及其化合物知识点讲解

考点六非金属及其化合物知识点讲解

硅及其化合物

一、硅

1．硅的存在和物理性质

⑴存在：

只以化合态存在，主要以SiO2和硅酸盐的形式存在于地壳岩层里，在地壳中含量居第二位。

⑵物理性质：

晶体硅是一种灰黑色固体，具有金属光泽，硬而脆的固体，熔沸点较高，能导电，是良好的半导体材料。

2.硅的化学性质

⑴与单质（O2、F2）反应　Si+O2SiO2Si+2F2==SiF4

⑵与酸（HF）反应　Si+4HF=SiF4↑+2H2↑

⑶与强碱（如NaOH）溶液反应Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑

3．用途：

制造半导体、计算机芯片、太阳能电池。

二、CO2和SiO2的比较

物质

二氧化硅

二氧化碳

晶体类型

原子晶体

分子晶体

物理性质

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

化

学

性

质

①与水反应

不反应

CO2+H2OH2CO3

②与酸反应

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

不反应

③与碱反应

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

高温

盛碱液的试剂瓶用橡皮塞

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O或

CO2+NaOH=2NaHCO3

④与盐反应

高温

SiO2+Na2CO3＝Na2SiO3+CO2↑

SiO2+CaCO3＝CaSiO3+CO2↑

Ca（ClO）2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO

CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3

⑤与碱性氧化物反应

SiO2+CaO＝CaSiO3

CO2+Na2O＝Na2CO3

⑥与碳反应

SiO2+2C2CO↑+Si

CO2+C2CO

主要用途

制光学仪器、石英玻璃。

水晶可制作饰品，常用来制造通讯材料光导纤维。

化工原料、灭火剂。

干冰用作制冷剂，人工降雨。

三、硅酸及硅酸盐

1.硅酸

⑴　物理性质：

与一般的无机含氧酸不同，硅酸难溶于水。

⑵　化学性质：

①.弱酸性：

是二元弱酸，酸性比碳酸弱，与NaOH溶液反应的化学方程式为：

H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O。

②.不稳定性：

受热易分解，化学方程式为：

H2SiO3H2O+SiO2。

⑶制备：

通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如Na2SiO3溶液与盐酸反应：

Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl

⑷　用途：

硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。

2.硅酸盐

定义：

硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。

⑴硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，性质很稳定。

通常用氧化物的形式来表示其组成。

例如：

硅酸钠Na2SiO3（Na2O·SiO2），高岭石Al2Si2O5（OH）4（Al2O3·2SiO2·2H2O）。

书写顺序为：

活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。

注意事项：

①氧化物之间以“·”隔开；②计量数配置出现分数应化为整数。

例如：

钾长石KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。

⑵硅酸钠：

Na2SiO3，其水溶液俗名水玻璃，是一种无色粘稠液体，是一种矿物胶，用作黏合剂和木材防火剂。

四、常见无极非金属材料及其主要用途

传统的无极非金属材料

硅酸盐产品

水泥

玻璃

陶瓷

原料

石灰石、黏土

纯碱、石灰石、石英

黏土

反应原理

发生复杂的物理化学变化

SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑

SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑

发生复杂物理化学变化

主要设备

水泥回转窑

玻璃窑

陶瓷窑

主要成分

3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3

Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

反应条件

高温

高温

高温

【总结提升】

1．硅

（1）硅的非金属性弱于碳，但碳在自然界中既有游离态又有化合态，而硅却只有化合态。

（2）硅的还原性强于碳，但碳能还原SiO2：

SiO2+2C2CO↑+Si。

（3）非金属单质跟碱溶液作用一般无H2产生，但Si能跟碱溶液作用放出H2：

Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑。

（4）非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但硅能跟氢氟酸反应。

（5）非金属单质一般为非导体，但硅为半导体。

2.二氧化硅

（1）非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔点却很高。

（2）酸性氧化物一般不跟酸反应，但SiO2能跟氢氟酸反应。

3.硅酸

（1）无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。

（2）H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以有Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3↓+Na2CO3，但在高温下Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑能发生是因为生成的CO2容易挥发。

典例1（2019届安徽省阜阳三中高三第一学期第二次模拟考试）高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。

它可以按下列方法制备如下所示，下列说法正确的是

A．步骤①的化学方程式为：

SiO2＋CSi＋CO2↑

B．灼烧熔融的Na2CO3固体，可用石英坩埚

C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应

D．SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量的SiCl4（沸点67.6℃），通过蒸馏（或分馏）可提纯SiHCl3

【答案】D

C.硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，故C错误；

D、沸点相差30℃以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离，所以D选项是正确的。

典例2（2019届齐鲁名校教科研协作体湖北、山东部分重点中学高三第一次联考）碳族元素包括碳、硅、锗（Ge）、锡（Sn）、铅等，它们的单质及化合物广泛应用于我们生活的各个领域。

锗和锡以前曾被用于半导体材料，铅被用来制造蓄电池。

碳族元素在化合物中只有铅以低价形式存在时较稳定，其它元素在化合物中都是以高价形式存在比较稳定，回答下列问题：

I．

（1）高岭土的成分中含Al2（Si2O5）（OH）4，请改写成氧化物的形式_________________.

（2）实验室用单质锡粉制取少量二氯化锡溶液，制取和保存的方法是（用文字叙述）________________。

（3）铅有多种氧化物，写出四氧化三铅与浓盐酸反应的离子方程式_____________________.二氧化铅在空气中强热会得到一系列铅的其它氧化物。

若把239g二氧化铅强热，当质量变为231g时，写出反应的化学方程式____________________________.

II．CH4–CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。

回答下列问题：

CH4–CO2催化重整反应为：

CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）

已知：

C（s）+2H2（g）=CH4（g）  ΔH=–75kJ·mol−1①

C（s）+O2（g）=CO2（g）   ΔH=–394kJ·mol−1②

2C（s）+O2（g）=2CO（g）  ΔH=–222kJ·mol−1③

（1）有利于提高CH4平衡转化率的条件是____（填标号）。

A．高温低压   B．低温高压    C．高温高压    D．低温低压

（2）若该反应在容积不变的绝热容器中进行，能够判断该反应已达到平衡的是____（填标号）。

A．c（CO2）/c（H2）不再发生变化    

B．气体的密度不再发生变化       

C．气体的平均摩尔质量不再发生变化       

D．每有8molC-H键生成的同时有4molH-H键的断裂E．容器的温度不再发生变化

（3）T℃时，在体积为10L的容器中加入10molCH4、5molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，此温度下，该反应的化学平衡常数K=_______。

【答案】Al2O3∙2SiO2∙2H2O用过量的锡粉与盐酸反应，保存时过量的锡粉留在溶液中Pb3O4＋8H＋+2Cl―=3Pb2+＋Cl2↑+4H2O4PbO22Pb2O3+O2↑AACE1/3

【解析】I．

（1）硅酸盐用氧化物表示：

活泼金属氧化物在前，水在最后；根据原子守恒，高岭土的成分中含Al2（Si2O5）（OH）4，用氧化物的形式表示：

Al2O3∙2SiO2∙2H2O；正确答案：

Al2O3∙2SiO2∙2H2O。

II．

（1）根据盖斯定律，重整反应为：

③-①-②，所以ΔH=-222+394+75=247kJ·mol−1，所以该反应为吸热反应，提高甲烷的转化率的方法是高温低压，使平衡正向移动，A项正确；正确选项A。

（2）A.CO2为反应物，H2为生成物，当c（CO2）/c（H2）不再发生变化时，反应达到平衡状态，A正确；

B．反应前后气体的总质量不变，容器的体积不变，所以根据ρ=m/V可知，反应进行到任何时候，气体的密度都不再发生变化，不能判定反应是否达到平衡状态，B错误；   

C．反应前后气体的总质量不变，反应后气体的总量增大，根据M=m/n可知，当气体的平均摩尔质量不再发生变化，反应达到平衡状态，C正确；

 D．每有8molC-H键生成，属于v（逆），有4molH-H键的断裂，属于v（逆），速率同向，不能判定反应是否达到平衡状态，D错误；

E．若该反应在容积不变的绝热容器中进行，当容器的温度不再发生变化，各物质的浓度也不再发生变化，反应达到平衡状态，E正确；

正确选项ACE。

（3）已知c（CH4）=10/10=1mol/L，c（CO2）=5/10=0.5mol/L；根据以下步骤计算：

CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）

起始浓度10.500

变化浓度0.250.5×50%0.50.5

平衡浓度0.750.250.50.5

此温度下，该反应的化学平衡常数K=c2（CO）c2（H2）/c（CH4）c（CO2）=（0.52×0.52）/（0.75×0.25）=1/3；正确答案：

1/3。

氯及其化合物

一、氯气Cl2

1．物理性质：

常温、常压下，氯气是是黄绿色、有刺激性气味的气体；有毒，密度比空气大；常温、常压下的溶解度为1:

2，易液化。

2．化学性质：

（1）与金属单质反应：

a．与Na反应：

2Na＋Cl22NaCl,现象：

产生白烟。

b．与Cu反应：

Cu＋Cl2CuCl2，现象：

产生棕黄色的烟。

c．与Fe反应：

2Fe＋3Cl22FeCl3，现象：

产生棕色的烟。

注：

常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应，所以液氯通常储存在钢瓶中

（2）与非金属单质反应：

a.与氢气反应：

：

H2＋Cl22HCl，现象：

发出苍白色火焰，瓶口有白雾生成。

注：

H2＋Cl22HCl（会发生爆炸）——不可用于工业制盐酸

（3）与水反应

溶于水的氯气部分与水反应Cl2+H2OHCl+HClO

（Cl2＋H2OH++Cl-＋HClO）

（4）与碱反应：

a.与氢氧化钠反应：

Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

（Cl2+2OH–=Cl–+ClO–+H2O）

b.与氢氧化钙反应：

2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

（Cl2+2OH–=Cl–+ClO–+H2O）

漂白粉的成分是