必修一第四章第一二节硅和氯的学案.docx
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必修一第四章第一二节硅和氯的学案
第一节无机非金属材料的主角——硅
第一课时二氧化硅和硅酸
【自主学习】
1.画出碳和硅的原子结构示意图..
2.完成下列化学方程式:
(1)碳在氧气中燃烧
(2)CO2与烧碱溶液反应
3.硅是一种亲元素,主要以熔点很高的的形式存在。
而碳在地壳中主要形成等矿物。
【探求新知】
一、二氧化硅
1.存在
地球上存在的二氧化硅叫,约占地壳总质量的;其存在形态有
和 两大类。
2.结构
(1)SiO2晶体的基本结构单元呈形,每个Si原子周围结合个O,每个O
原子跟个Si相结合,Si与O原子按的比例组成的晶体。
(2)石英晶体是结晶的,石英中无色透明的晶体叫,具有彩色环带状或层状的称为,沙子中含有小粒的晶体。
3.物理性质:
SiO2溶于水,熔点,硬度。
4.化学性质
(1)不活泼性:
常温下,与水不反应,氢氟酸是惟一可以与之反应的酸,化学方程式:
玻璃中含SiO2,所以可以用来雕刻玻璃,氢氟酸必须用瓶盛装。
(2)具有性氧化物的通性:
①与生石灰反应:
②与烧碱溶液反应:
盛NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因:
(3)弱氧化性:
2C+SiO2
5.用途
(1)沙子是基本的材料。
(2)是现代光学和光纤制品的基本原料。
(3)和制作饰物和工艺品。
【跟踪练习】
1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是()
A.熔点很高B.与水反应生成对应的酸
C.可与烧碱反应生成盐D.坚硬
2.下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是()
A.烧碱溶液B.浓硫酸C.氢氟酸D.碳酸钠溶液
3.要除去SiO2中混有的少量CaO杂质,最适宜的试剂是()
A.纯碱溶液B.盐酸C.硫酸D.苛性钠溶液
4.下列物质中,主要成分不是SiO2的是()
A.金刚砂B.玛瑙C.水晶D.石英
二、硅酸
实验4—1
实验操作
实验现象
结论
滴加酚酞试液后溶液呈
色,滴加稀盐酸后溶液变为无色,有
生成。
Na2SiO3溶液呈性,硅酸盐与反应可以制得硅酸。
1.硅酸的性质
(1)是一种很弱的酸,酸性:
H2SiO3(填“﹥”“﹤”)H2CO3。
(2)不稳定(比H2CO3稳定)受热易分解:
(3)硅酸在水中的溶解度。
2.硅酸的制备
(1)硅酸的酸酐为 ,因其不溶于水也不与水反应,所以一般不能直接用SiO2制备硅酸。
(2)可通过制得,硅酸凝胶干燥脱水——硅酸干凝胶,又称为,吸附水分能力强,常用作 ,也用作 的载体。
Na2SiO3溶液与盐酸和反应的化学方程式:
;
Na2SiO3溶液与CO2反应的化学方程式:
;
【跟踪练习】
1.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是()
A.CO2溶于水形成碳酸,SiO2难溶于水。
B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C.SiO2常温下是固体,CO2常温下是气体
D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体,通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
2.下列物质的变化,不能通过一步化学反应完成的是()
A.CO2→H2CO3B.SiO2→Na2SiO3C.Na2O2→Na2CO3D.SiO2→H2SiO3
巩固练习
1.下列物质中能与SiO2起化学反应的是()
①浓H2SO4②H2O③盐酸④HF⑤KOH溶液⑥氧化钙
A.①②⑥B.②④C.④⑤⑥D.③④⑤⑥
2.下列除去杂质可用加热法的是()
A.除去Na2CO3固体中的NaHCO3B.除去MnO2固体中的KMnO4
C.除去SiO2固体中的Na2SiO3 D.除去SiO2固体中的CaCO3
4.下列离子方程式,书写不正确的是()
A.大理石与盐酸反应:
CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
B.水玻璃中加入稀H2SO4:
Na2SiO3+2H+=H2SiO3↓+2Na+
C.硅酸酐与苛性钠溶液反应:
SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
D.澄清石灰水中通入过量CO2的总反应:
CO2+OH-=HCO3-
5.下列溶液中,能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是()
A.浓H2SO4B.水玻璃C.氢氟酸D.苛性钾溶液
6.工业上用碳还原SiO2制取单质硅时会发生如下副反应:
SiO2+3C
SiC+2CO该反应中氧化剂与还原剂的质量比为
A.36∶60B.60∶36C.1∶2D.1∶3
7.已知硅能与NaOH溶液反应生成硅酸钠和H2,有一铝、铁、硅组成的合金,取等量的两份合金分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应,结果收集到等体积的气体,此合金中铝、铁、硅的质量比为
A.27∶56∶28B.3∶4∶1C.1∶2∶1D.27∶4∶1
8.下列说法正确的是()
A.SiO2是硅酸的酸酐,SiO2溶于水显酸性,将SiO2固体溶于水即得硅酸胶体
B..碳酸的酸性弱于硅酸的酸性,CO2通入Na2SiO3溶液中可得硅酸
C.已知高温下CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑,故硅酸的酸性比碳酸强
D.CO2是碳酸的酸酐,将CO2气体溶于水即是碳酸溶液
9.除去下列粉末中的杂质(括号内为杂质)。
填上选用的试剂和操作方法:
试剂:
A盐酸 B.烧碱溶液 C.氧气 D.水 E.CO2 F.不用任何试剂
操作:
①加热燃烧②加热熔化③高温灼烧④过滤⑤干馏⑥结晶
粉末
试剂
操作
SiO2(CaO)
Al2O3(SiO2)
NaCl(H2SiO3)
10.(实验题)为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱,某学生设计了如图所示的装置,一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。
请据此回答:
(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液,分液漏斗所盛试剂应为____________。
(2)装置B所盛的试剂是___________________,其作用是______________________。
(3)装置C所盛试剂是________________________________________________,
C中反应的离子方程式是_______________________________________________。
(4)由此可得出的结论是:
酸性________>__________>________。
11.A是一种天然透明晶体,B是一种常见的无色无味的气体,可使澄清石灰水变浑浊。
A虽不能溶于强酸,但却能溶于氢氟酸,并生成气体C,A和烧碱溶液反应生成D的水溶液,
当气体B通入D的水溶液中,能生成白色胶状沉淀E,E加热后重新生成A。
(1)写出化学式A、B、C、D、E。
(2)写出有关反应的化学方程式。
第二课时硅酸盐和硅单质
【自主学习】
一、硅酸盐
1、硅酸盐的概念和性质
(1)概念:
硅酸盐是有、和组成的化合物。
(2)性质:
是一类结构复杂的固态物质,大多于水,化学性质很。
2、硅酸盐的表示方法
组成简单的硅酸盐可用化学式法表示,如:
硅酸钠、硅酸钙。
3、硅酸钠
实验4-2
放入蒸馏水
放入Na2SiO3饱和溶液
现象
结论
(1)物理性质:
Na2SiO3是色固体,溶于水,水溶液俗称。
(2)化学性质:
化学性质相对稳定,不能燃烧,不易腐蚀,热稳定性强,Na2SiO3(aq)中滴加酚酞试液呈红色。
Na2SiO3+CO2+H2O=
Na2SiO3+HCl=
(3)用途:
作填料、木材剂、剂。
4.常见的硅酸盐产品——无机非金属材料
硅酸盐产品
原料
主要设备
水泥
黏土和石灰石、少量石膏
水泥回转窑
玻璃
玻璃窑
陶瓷
黏土
5.特殊功能的含硅物质
(1)金刚砂(SiC)具有类似金刚石的结构,硬度很大,可用作砂纸、砂轮磨料。
(2)硅钢(含Si4%)具有很高的导磁性,主要用作变压器铁芯。
(3)硅橡胶,既耐高温又耐低温,用于制造火箭、导弹的零件。
(4)人工制造的分子筛(具有均匀微孔结构的铝硅酸盐),主要用作吸附剂和催化剂。
【跟踪练习】
1.下列能用于鉴别Na2CO3、Na2SiO3、Na2SO4三种溶液的一种试剂是()
A.CaCl2溶液B.Ba(OH)2溶液C.NaOH溶液D.稀盐酸
2.硅酸钠的水溶液俗称水玻璃。
下列关于水玻璃的说法正确的是()
A.水玻璃是一种纯净物
B.水玻璃可作木材防火剂
C.水玻璃跟盐酸反应所得的白色胶状沉淀是二氧化硅
D.滴有酚酞试液的水玻璃呈红色,说明水玻璃与食盐水一样呈中性
3.久置在空气里不易变质的物质是()
A.纯碱B.烧碱C.水玻璃D.金属钠
4.水泥的成分主要有Ca2SiOx、Ca3SiOy、Ca3Al2Oz,则x=,y=,z=。
【探究新知】
二、硅单质
1、单质硅有和两种,晶体硅结构类似,是带有的
固体,熔点,硬度,有性,常温下化学性质。
2、硅元素在周期表中处于位置,其单质导电性介于和之间,是良好的材料。
3、化学性质:
(1)常温下,Si化学性质稳定,但可发生下列反应:
Si+2NaOH+H2O= 。
(2)加热和高温下,Si能与一些非金属反应,与C相似:
Si+O2
4、硅的制法
(1)粗硅的制取方法是将石英砂(SiO2)和焦碳在电炉中高温反应生成粗硅和一氧化碳,化学方程式为:
(2)粗硅转变为纯硅:
Si(粗)+2Cl2
SiCl4+2H2
5、硅的用途
(1)材料,如硅芯片等。
(2)新型,硅是人类将太阳能转化为能的材料,如制成。
【跟踪练习】
1.下列关于硅的说法不正确的是()
A.硅是非金属元素,但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B.硅的导电性能介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料
C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质起反应
D.当加热到一定温度时,硅能与氧气等非金属反应
2.碳和硅的比较,正确的是()
A.碳是非金属,而硅是金属
B.碳和硅的最高正价都是+4价
C.硅元素在地壳中的含量占第二位,碳占第一位
D.碳和硅在自然界存在形式都是既有游离态也有化合态
3.下列物质中,导电性介于导体和绝缘体之间的是①晶体硅②金属铝③石墨④金刚石
A.只有①B.只有④C.②和③D.①和④
4.下列变化需加入氧化剂才能实现的是()
A.SiO2→SiO32-B.Si→SiO32-C.SiO2→SiD.SiCl4→Si
5.下列反应中,硅元素被氧化的反应是()
A.Si+O2=SiO2B.SiO2+CaO=CaSiO3
C.SiO2+2C=Si+2CO↑D.SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
[小结]
第一节无机非金属材料的主角—硅
一:
选择题
1.下列不是水玻璃用途的是()
A.肥皂填料B.木材防火剂C.纸板黏胶剂D.建筑装饰材料
2.下列不属于传统硅酸盐产品的是()
A.玻璃B.水泥C.光导纤维D.陶瓷
3:
下列属于同种物质的是()
A.干冰和冰 B.石英和水晶C.玻璃与二氧化硅D.水玻璃和玻璃
4:
根据下列事实:
(1)在醋酸钠中加入磷酸溶液有醋酸气味产生
(2)在无水碳酸钠固体上滴上醋酸会出现气泡
(3)硅酸钠溶液通入CO2气体有白色胶状沉淀产生.判断四种酸的酸性由强到弱的顺序是
5.下列物质中属于纯净物的是
A.Na2CO3·10H2O B.水泥 C.纯净的盐酸 D.普通玻璃
6.在无色的强酸性溶液中,能大量共存的是()
A.Na+、Al3+、NO3-、Cl- B.K+、Na+、Cl-、SiO32-
C.Fe2+、K+、SO42-、Cl- D.Na+、HCO3-、K+、NO3-
7.下列离子方程式不正确的是()
A.石英与烧碱溶液反应:
SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
B.向小苏打溶液中加入过量的澄清石灰水:
Ca2++OH++HCO3-=CaCO3↓+H2O
C.向氢氧化钠溶液中通入过量CO2:
CO2+2OH-=CO32-+H2O
D.晶体硅与NaOH溶液反应:
Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑
8.某无色溶液中加入过量盐酸有沉淀产生,过滤后向滤液中加入过量氨水又有沉淀产生,下列溶液中符合此条件的是()
A.Ag+、Al3+、K+B.SiO32、AlO2、K+
C.Ag+、Cu2+、Na+D.Ag+、Ba2+、Na+
9.下列离子方程式,正确的是()
A.澄清石灰水中通入过量二氧化碳:
Ca2++2OH+CO2===CaCO3↓+H2O
B.碳酸钠溶液中加入二氧化硅:
CO32+SiO2==SiO32+CO2↑
C.二氧化硅与烧碱溶液反应:
SiO2+2OH===SiO32+H2O↑
D.硅酸与烧碱溶液中和:
H2SiO3+2OH===SiO32+2H2O
10.下列说法中,错误的是()
A.硅酸是不挥发性酸,它与食盐反应生成氯化氢
B.氢氟酸能和玻璃发生化学反应,所以氢氟酸要存放在塑料瓶中
C.水玻璃有粘性,所以要存放在带橡胶塞的试剂瓶中
D.烧碱液能腐蚀玻璃并生成硅酸钠,所以烧碱液要存放在带橡胶塞的玻璃瓶中
11.下列离子反应方程式书写正确的是()
B.往硅酸钠水溶液中滴加稀盐酸:
D.往碳酸氢钠溶液中加硫酸氢钠溶液:
12.A、B、C、D、E五种物质的关系如表
试回答:
1.写出A~E五种物质的化学式:
A______,B______,C______,D______,E_______。
2.写出有关反应的化学方程式。
创新提升
13.有一天然透明晶体A是高熔点,高硬度的物质,A在纯氧中不能燃烧,但在高温时既能和石灰石,又能和纯碱反应都放出气体B,A虽不能溶于强酸,但却能溶于氢氟酸,并生成气体C,A和烧碱溶液反应生成D的水溶液,当气体B通入溶液中去,能生成不稳定的白色胶状沉淀E,在干燥的空气中,E失去部分水,得到白色粉末F,F加热后重新生成A。
(1)试推断出A、B、C、D、E、F各是什么物质?
写出其化学式。
(2)写出有关反应的化学方程式。
14.有可能含有Na2CO3、CuCl2、Na2SiO3、NaCl中某几种物质的混合物,混合物能溶于水并得无色透明溶液。
向溶液中加入过量盐酸,产生无色气体和沉淀。
再加入过量的NaOH溶液,沉淀全部消失。
试判断原混合物中肯定有______;肯定无______;可能有______。
15.(热点题)氮化硅高温陶瓷材料是现代重要的结构陶瓷,因其有硬度大、熔点高、化学性质稳定等特点而受到广泛关注。
工业上普遍用下列流程进行生产:
(1)SiO2和C反应除了得到粗硅外,还有可能得到一种硬度也很大的物质,是生成粗硅还是生成该物质主要是由________决定的。
(2)反应①的条件是___________________________________________________。
(3)写出反应②的化学方程式:
_____________________________________________。
(4)A中可能的杂质有_____________________________________________________。
(5)现在是用四氯化硅、氮气、氢气在稀有气体保护下加强热,得到纯度较高的氮化硅,其反应化学方程式为______________________________________________________
________________________________________________________________________。
16.(12分)根据下图A、B、D、E的转化关系,回答下列问题:
(1)写出A、D的名称:
A________,D________。
(2)写出B→A的化学方程式:
__________________________________________。
(3)写出下列反应的离子方程式:
A→E:
________________________;E→D:
________________________。
第二节富集在海水中的元素——氯
第一课时氯气
一、复习巩固:
完成下列化学方程式,指出氧化剂、氧化产物和还原剂、还原产物:
(1)Na在Cl2中燃烧:
.
(2)氯水滴入FeCl2(aq)中:
.
二、探求新知
知识点一:
氯的存在和结构
1.氯元素主要以Cl-的形式存在于海水中
(1)自然界中,只有的氯,没有的氯
(2)盐类很多,但人类必须加补食用的只有.
2.氯原子的结构
氯原子的原子结构示意图:
。
氯原子最外层有个电子,很容易获得个电子变为.氯元素是典型的元素.
知识点二:
氯气的物理性质
实验步骤
实验现象
结论及解释
展示
集气瓶口向放置,气体呈色.
氯气的密度空气
嗅闻气体
有性气味
水溶性实验,加水震荡
集气瓶内气体颜色,水变为色液体.
氯气溶于水
另外:
氯气有,易化.
知识点三:
化学性质
(1)与金属反应
氯气是活泼的非金属单质,具有很强的性.能与大多数金属化合,生成金属氯化物。
如:
(2)与非金属反应
实验:
H2在Cl2中燃烧
实验操作
实验现象
化学方程式
H2在Cl2中燃烧
H2在Cl2中安静的燃烧,发出色火焰,集气瓶口有产生
H2和Cl2的混合气体光照
燃烧产物HCl气体易溶于水,溶于水得到的溶液即为.
[思考与交流]
通过H2在Cl2中燃烧的实验,你对燃烧的条件及其本质有什么新的认识?
(3).与水的反应
实验:
氯水的漂白作用
实验操作
实验现象
结论
有色布条、氯水
有色布条
氯水有作用
有色布条、干燥的氯气
有色布条
干燥的氯气漂白作用
①.Cl2的水溶液叫,该水溶液的颜色为,这说明其中含有
②写除Cl2与水的反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目:
该反应中,氧化剂是,还原剂是,该反应的离子方程式
③氯水中含有的粒子主要有,其中包括种分子,种离子
④次氯酸的性质
A.弱酸性:
HClO的酸性比碳酸的酸性,
B.不稳定性:
不稳定,在光照下分解,化学方程式
离子方程式
C.强氧化性:
(1)漂白性:
实验操作
实验现象
结论
有色布条
干燥的Cl2漂白作用
有色布条
氯水有漂白作用,起漂白作用的是
(2)杀菌、消毒。
三、知识拓展:
1.氯水的成分
(1)氯水中的化学反应及物质的电离:
Cl2+H2O===H++Cl-+HClO,
2HClO
2HCl+O2↑。
(2)氯水的成分:
①三分子:
Cl2、HClO、H2O;
②四离子:
H+、Cl-、ClO-、OH-。
2.氯水的性质
氯水成分的多样性决定了其性质的多重性:
练一练:
1.下列叙述中不正确的是()
A.氯气的化学性质很活泼,它是一种活泼的非金属单质
B.任何发光发热的剧烈的化学反应都可以叫做燃烧
C.CuCl2溶解在水里,浓溶液呈现绿色,稀溶液呈现蓝色
D.Cl-和Cl2都易与金属单质反应
2.下列氯化物中,不能直接用金属与氯气反应制得的是()
A.CuCl2B.MgCl2C.FeCl2D.NaCl
3下列含氯元素的物质中属于纯净物的是()
A.液氯B.氯水C.盐酸D.海水
巩固提高
1.下列关于氯水的说法正确的是()
A.氯水中只含Cl2和H2O分子
B.光照氯水有气泡逸出,该气体是Cl2
C.新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色
D.氯水久置数天后溶液酸性增强
2.0.1mol某元素的单质与Cl2反应后,质量增加7.1g,这种元素是()
A.NaB.MgC.FeD.Cu
3.现有盐酸、氯化钠、氢氧化钠和氯水四种溶液,可用来鉴别它们的剂是()
A.AgNO3B.酚酞试液C.紫色石蕊试液D.饱和食盐水
4.下列说法正确的是()
A.Cl-和Cl2都为黄绿色B.Cl-和Cl2均有毒
C.Cl-和Cl2都有氧化性D.Cl-比Cl2稳定
5.自来水可用氯气消毒,某学生用这种自来水配制下列物质的溶液,不产生明显变质的是()
A.NaHCO3B.AgNO3C.FeCl2D.AlCl3
6.下列说法正确的是()
A.氯化氢是纯净物,盐酸是混合物
B.氯化氢和盐酸都导电
C.液态氯化氢的成分与盐酸相同
D.打开盛浓盐酸的细口瓶,在瓶口上方看到的白雾是氯化氢
7.下列有关氯气的叙述错误的是()
A.氯气与液氯的组成相同
B.Cl2与H2O反应生成的HClO具有强氧化性,可杀灭水中的细菌,所以Cl2常用来消毒生活用水
C.点燃是使Cl2跟H2化合的唯一条件
D.Cl2跟变价金属反应生成高价金属氯化物
8.为了防止贮存氯气的钢筒被腐蚀,钢筒在装氯气之前必须()
A.清洗干净B.充入惰性气体C.除去铁锈D.彻底干燥
9.下列对氯气的描述中,不正确的是()
A.在标准状况下,氯气的密度为3.17g/L
B.实验室不能用排水法收集氯气
C.液氯不导电是非电解质,氯水能导电是强电解质
D.只有湿润的氯气才显示其漂白性
10.下列物质间的反应不能称为燃烧的是()
A.铁丝在纯氧中加热B.将氢气在空气中点燃后伸入氯气中
C.金属钠露置在空气中D.将铜丝在空气中加热后伸入氯气中
11.下列氯化物既可由金属和氯气直接反应制得,也可由金属和盐酸反应制得的是()
A.CuCl2B.FeCl3C.FeCl2D.AlCl3
12.检验氯化氢气体中是否混有Cl2,可采用的方法是()
A.用干燥的蓝色石蕊试纸B.用干燥的有色布条
C.将气体通入硝酸银溶液D.用湿润的有色布条
13.下列物质中同时含有氯分子和氯离子的是()
A.液氯B.新制氯水C.次氯酸D.CaCl2溶液
14.根据下列要求各写一个化学方程式:
(1)反应中氯元素被还原:
。
(2)反应中氯元素既被氧化,又被还原:
。
(3)反应中氯元素既不被氧化,又不被还原。
15.将氯水分别加到下列溶液中:
A.紫色石蕊试液;B.FeCl2溶液;C.Na2CO3溶液;
D.AgNO3溶液。
观察有何现象?
写出有关的离子方程式
A:
;;
B: