高中化学 第四章 非金属及其化合物课堂笔记学案 新人教版必修1联系文档格式.docx
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⑶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:
①与强碱反应:
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(生成的硅酸钠具有粘性,所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液,避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住,打不开,应用橡皮塞)。
②与氢氟酸反应[SiO2的特性]:
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(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)。
③高温下与碱性氧化物反应:
SiO2+CaOCaSiO3
⑷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(H2SiO3):
不溶于水的白色胶状物,能形成硅胶,吸附水分能力强。
H2SiO3是一种弱酸,酸性比碳酸还要弱,其酸酐为SiO2,但SiO2不溶于水,故不能直接由SiO2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)
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3(此方程式证明酸性:
H2SiO3<H2CO3)
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,Na2SiO3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容易变质:
Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓(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则:
除氧元素外其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。
硅酸钠:
Na2SiO3Na2O·
SiO2硅酸钙:
CaSiO3CaO·
SiO2
高岭石:
Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3·
2SiO2·
2H2O
正长石:
KAlSiO3不能写成K2O·
Al2O3·
3SiO2,应写成K2O·
Al2O3·
6SiO2
⑴传统硅酸盐工业三大产品有:
玻璃、陶瓷、水泥。
普通玻璃:
原料:
碳酸钠、石灰石和石英。
主要反应:
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑,
SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑(原理:
难挥发性酸酸酐制易挥发性酸酸酐)。
主要成分:
Na2O·
CaO·
SiO2。
工业生产中根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:
黏土,石灰石。
普通硅酸盐水泥的主要成分:
2CaO·
SiO2,3CaO·
SiO2,3CaO·
Al2O3。
⑵信息材料――光导纤维:
它的主要成分是SiO2,是目前应用最广的信息材料,它有信息传输大,信号准确,便于铺设,耐磨耐腐蚀,试用寿命长等优点。
一条通常的光缆可以同时传输十亿门电话的信号。
⑶分子筛:
许多硅酸盐具有多孔的结构,孔的大小与一般分子的大小相当,而且组成不同的硅酸盐的孔径不同.因此这些硅酸盐具有筛分分子的作用,人们把它们称为分子筛(molecularsieve).
如组成为Na2O·
nH2O的铝硅酸盐,其中有许多笼状空穴和通道.这种结构使它很容易可逆地吸收或失去水及其他小分子,如二氧化碳、氨、甲醇、乙醇等,但它不能吸收那些大得不能进入空穴地分子。
因此它可用于吸水、分离气体、吸附有毒气体等作用。
分子筛常用于分离、提纯气体或液体混合物。
作干燥剂、离子交换剂、催化剂、催化剂载体、净化水、净化空气、防毒器械、食品保鲜、电子产品处理、石油化工等方面。
二、氯及其化合物
(一)氯气Cl2
氯原子结构示意图为,氯原子最外电子层上有7个电子,在化学反应中很容易得到1个电子形成Cl-,化学性质活泼,在自然界中没游离态的氯,氯只以化合态存在(主要以氯化物和氯酸盐)。
1、氯气(Cl2):
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;
液氯为纯净物)
氯气化学性质非常活泼,很容易得到电子,作强氧化剂,能与金属、非金属、水以及碱反应。
①与金属反应(将金属氧化成最高正价)
Na+Cl22NaClCu+Cl2CuCl22Fe+3Cl22FeCl3
(氯气与金属铁反应只生成FeCl3,而不生成FeCl2。
)(思考:
怎样制备FeCl2?
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑,铁跟盐酸反应生成FeCl2,而铁跟氯气反应生成FeCl3,这说明Cl2的氧化性强于盐酸,是强氧化剂。
)
②与非金属反应
Cl2+H22HCl(氢气在氯气中燃烧现象:
安静地燃烧,发出苍白色火焰)
将H2和Cl2混合后在点燃或光照条件下发生爆炸。
燃烧定义:
所有发光发热的剧烈化学反应都叫做燃烧,不一定要有氧气参加。
③Cl2与水反应
Cl2+H2O=HCl+HClO离子方程式:
Cl2+H2O=H++Cl—+HClO
将氯气溶于水得到氯水(浅黄绿色),氯水含多种微粒,其中有H2O、Cl2、HClO、Cl-、H+、OH-(极少量,水微弱电离出来的)。
氯水的性质取决于其组成的微粒:
1)强氧化性:
Cl2是新制氯水的主要成分,实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Cl2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,不可逆。
3)酸性:
氯水中含有HCl和HClO,故可被NaOH中和,盐酸还可与NaHCO3,CaCO3等反应。
4)不稳定性:
HClO不稳定光照易分解。
↑,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AgNO3溶液有白色沉淀生成(氯水中有Cl-)。
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、Na2SO3、Na2CO3、NaHCO3、AgNO3、NaOH等溶液会变质。
④Cl2与碱液反应:
与NaOH反应:
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2OCl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
与Ca(OH)2溶液反应:
2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
此反应用来制漂白粉,漂白粉的主要成分为Ca(ClO)2和CaCl2,有效成分为Ca(ClO)2。
漂白粉之所以具有漂白性,原因是:
Ca(ClO)2+CO2+H2O==CaCO3↓+2HClO生成的HClO具有漂白性;
同样,氯水也具有漂白性,因为氯水含HClO;
NaClO同样具有漂白性,发生反应2NaClO+CO2+H2O==Na2CO3+2HClO;
干燥的氯气不能使红纸褪色,因为不能生成HClO,湿的氯气能使红纸褪色,因为氯气发生下列反应Cl2+H2O=HCl+HClO
漂白粉久置空气会失效(涉及两个反应):
Ca(ClO)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CO2和HCl杂质气体。
⑤氯气的用途:
制漂白粉、自来水杀菌消毒、农药和某些有机物的原料等。
2、Cl-的检验:
原理:
根据Cl-与Ag+反应生成不溶于酸的AgCl沉淀来检验Cl-存在。
方法:
先加稀硝酸酸化溶液(排除CO32-干扰)再滴加AgNO3溶液,如有白色沉淀生成,则说明有Cl-存在。
3、氯气的制法
(1)氯气的工业制法:
氯化钠、水。
电解饱和食盐水。
装置:
阳离子隔膜电解槽。
反应式:
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2)氯气的实验室制法
利用氧化剂氧化浓盐酸中的Cl-。
常用的氧化剂有:
MnO2、KMnO4、KClO3等。
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+10Cl2↑+8H2O
KClO3+6HCl(浓)==KCl+3Cl2↑+3H2O
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:
看颜色或用湿润的淀粉碘化钾试纸。
尾气吸收:
用氢氧化钠溶液吸收。
除杂:
用饱和食盐水除去HCl杂质;
干燥:
用浓H2SO4。
(3)中学实验室制H2、O2、Cl2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、CO2、SO2等
O2
固体或固体混合物
加热
大试管、铁架台、导管等
NH3、CH4等
Cl2
固体和液体或液体和液体
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.Cl2、Br2、I2的物理性质的比较
物理性质
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。
Br2
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。
I2
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.Cl2、Br2、I2在不同溶剂中的颜色比较
水
酒精
苯
汽油
四氯化碳
黄绿色(新制)
黄绿色
黄――橙
橙――橙红
深黄――褐色
棕――深棕
浅紫――紫
紫――深紫
浅紫红-紫红
3.Cl2、Br2、I2的化学性质的比较
①与金属反应
2Na+Cl22NaCl,Cu+Cl2CuCl2,2Fe+3Cl22FeCl3,2Fe+3Br22FeBr3,Fe+I2FeI2。
②与氢气反应
反应物
反应方程式
反应现