高三化学一轮复习第四章非金属及其化合物教案Word下载.docx

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③一般情况，较强氧化剂＋较强还原剂===较弱氧化剂＋较弱还原剂，而碳却还原出比它更强的还原剂：

SiO2＋2C=Si＋2CO↑，FeO＋C=Fe＋CO↑。

④硅为非金属，却可以和强碱反应，放出氢气：

Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。

⑤一般情况，较活泼金属＋酸===盐＋氢气，然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：

Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。

⑥一般情况，碱性氧化物＋酸===盐＋水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：

SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。

⑦一般情况，非常活泼金属（Na、K等）才能够置换出H2O中的氢，但C＋H2O（g）=CO+H2↑。

⑧一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2＋H2O=H2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。

4．硅与铝的相似性及区别

（1）与强碱溶液反应时相似

①Si、Al均与NaOH溶液反应生成盐和H2。

②SiO2、Al2O3、H2SiO3、H3AlO3［Al（OH）3］均与NaOH溶液反应生成盐和水。

③Na2SiO3、NaAlO2溶液通入过量CO2均生成白色沉淀。

（2）区别

①除氢氟酸外，Si、SiO2、H2SiO3不与其它酸反应。

②Al2O3、Al（OH）3属两性化合物。

③Na2SiO3溶液、NaAlO2溶液与过量盐酸反应时现象不同。

二、CO2和SiO2的比较

物质

二氧化硅

二氧化碳

化学式

SiO2

CO2

晶体类型

原子晶体

分子晶体

主要物理性质

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

与水反应

不反应

CO2＋H2O=H2CO3

SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O

SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O

（盛碱液的试剂瓶用橡皮塞）

CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O

CO2＋NaOH=NaHCO3

与盐反应

SiO2＋Na2CO3=Na2SiO3＋CO2↑

Ca（ClO）2＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO

CO2＋Na2CO3＋H2O=2NaHCO3

与碱性氧化物反应

SiO2＋CaO=CaSiO3

CO2＋Na2O===Na2CO3

三、硅酸和硅酸盐

1．硅酸

（1）溶解性：

溶解度很小。

（2）化学性质——弱酸性：

酸性比碳酸还弱。

Na2SiO3＋CO2+H2O==Na2CO3＋H2SiO3↓。

（3）制备：

可用硅酸钠与盐酸反应制得：

Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓

2．硅酸盐

（1）硅酸盐：

是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。

（2）硅酸钠

：

硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。

（3）硅酸盐组成的表示

通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：

如硅酸钠（Na2SiO3）可表示为Na2O·

SiO2，长石（KAlSi3O8）可表示为：

K2O·

Al2O3·

6SiO2。

【注意事项】

氧化物的顺序：

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。

①氧化物之间以“·

”隔开；

②系数配置出现分数应化为整数。

例如：

长石：

KAlSi3O8不能写成K2O·

Al2O3·

3SiO2，应写成K2O·

6SiO2。

四、传统无机非金属材料

（1）普通玻璃

①主要原料：

纯碱、石灰石、石英。

②主要成分：

Na2SiO3、CaSiO3、SiO2。

（2）普通硅酸盐水泥

①主要原料：

石灰石、黏土。

②主

要成分（写出名称和化学式）：

硅酸三钙（3CaO·

SiO2）、硅酸二钙（2CaO·

SiO2）、铝酸三钙（3CaO·

Al2O3）

【例2、3】

例题精讲：

（2008年全国卷Ⅱ）对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是（　　）

A．SiO2和CO2中Si和O，C和O之间都是共价键

B．C、Si、Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8

C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应

D．该族元素的主要化合价是＋4和＋2

〖解析〗ⅣA族元素最外层电子数都是4，但C原子的次外层只有2个电子，Ge原子的次外层有18个电子。

SiO2和CO2都是共价化合物，且都是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。

答案为B。

〖答案〗B

【例2】下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是（）

A.传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料

B.新型无机非金属材料虽然克服了

传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差

C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点

D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同

〖解析〗无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。

传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；

新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。

新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能,如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应、具有生物功能等。

〖答案〗B

【例3】下列表述正确的是（）

①人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅

②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐

③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料

④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛

⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能

A．①②③B．②④C．③④⑤D．③⑤

〖答案〗D

〖实验探究高纯硅的制取实验〗

单晶硅是信息产业中重要的基础材料。

通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度为450℃~500℃），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。

以下是实验室制备四氯化硅的装置图：

相关信息如下：

①四氯化硅遇水极易水解

②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物

③有关物质的物理常数见下表：

请回答下列问题：

（1）装置A中g管的作用是；

装置C中的试剂是。

（2）甲方案：

f接装置Ⅰ；

乙方案：

f接装置Ⅱ。

但是装置Ⅰ、Ⅱ都有不足之处，请你评价后填写下表。

方案

优点

缺点

甲

乙

（3）在上述

（2）的评价基础上，请你设计一个合理方案并用文字表述：

。

（4）SiCl4与H2反应的化学方程式为。

〖解析〗

（1）g管使分液漏斗与烧瓶连通，使浓盐酸顺利滴下。

由信息知，四氯化硅与水反应，故需除去氯气中的水。

B瓶装饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，C瓶装浓硫酸干燥氯气。

（2）四氯化硅在常温下易液化，如果收集产品的导管太细易堵塞导管；

制取的四氯化硅需要冷凝；

由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置。

（3）将甲、乙方案的优点集中在一起设计合理的方案。

〖答案〗

（1）平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下浓硫酸

（2）

①收集产品的导管粗，不会堵塞导管

②冷凝产品，减少产品损失

①空气中的水蒸气进入产品收集装置，使四氯化硅水解

②尾气没有处理，污染环境

①有尾气处理装置，注重环保②避免空气中的水蒸气进入装置

①产品易堵塞导管

②没有冷凝装置，产品易损失

（3）在装置Ⅰ的i处接干燥管j

（4）SiCl4+2H2=Si+4HCl

第二课时富集在海水中的元素——氯

1、掌握氯及其化合物的物理、化学性质。

2、掌握卤族元素的相似性和递变性。

3、理解海水资源的综合开发利用以及氯碱工业。

一、氯气

【思考】并回答下列问题：

（1）Cl2为什么易液化？

常见的易液化的气体还有哪几种？

（2）用什么现象说明Cl2溶于水时只有少量Cl2与水发生了反应？

（3）将Cl2通入石蕊试液中的现象是什么？

（4）常见的有特殊颜色的气体有哪些？

各显什么颜色？

（5）你知道的具有漂白性的物质有哪些？

漂白原理有什么不同？

1、物理性质

通常情况下，氯气是黄绿色、有刺激性气味的气体。

密度比空气大，有毒，易液化，能溶于水，通常1体积水约溶解2体积氯气，其水溶液称为氯水。

实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是：

用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量气体飘进鼻孔。

2、化学性质

Cl的最外层有7个电子，易得到1个e-，具有很强的氧化性，能跟很多具有还原性的物质发生反应，如金属、非金属单质、化合物等。

（1）与金属反应

铜、铁在氯气中燃烧的化学方程式为：

Cu+Cl2=CuCl2（棕黄色烟）

2Fe+3Cl2=2FeCl3（棕褐色烟）

（2）与非金属反应

氢气在氯气中燃烧的化学方程式为：

H2+Cl2=2HCl（苍白色火焰）

★（3）与水反应

氯气与水反应的化学

方程式：

Cl2+H2O=HCl+HClO。

A、氯水与次氯酸

氯气的水溶液叫氯水，呈黄绿色，溶于水的部分氯气与水反应生成盐酸和次氯酸。

Cl2＋H2O

HCl＋HClO

次氯酸（HClO）具有三个性质：

（1）弱酸性，其酸性比碳酸还弱，即HClO

H＋＋ClO－。

（2）不稳定性：

次氯酸不稳定，见光容易分解放出氧气。

化学方程式是2HClO=2HCl＋O2↑。

（3）强氧化性：

次氯酸是一种强氧化剂，能杀死水里的病菌，故自来水常用氯气来杀菌消毒。

次氯酸的强氧化性，能使某些有机色质褪色，可用作漂白剂。

B、物质的漂白

（1）褪色：

是指有色物质变为无色物质。

有物理变化也有化学变化。

把木炭投入NO2气体的集气瓶中，塞紧瓶塞摇动瓶子，集气瓶内的气体变为无色。

在CuSO4溶液中加入氢氧化钠溶液，溶液由蓝色变为无色，前者是物理变化，后者是化学变化。

（2）漂白，特指染料（有机物）或有机色质变为无色物质，它是化学变化，发生物理变化的有机物褪色不是漂白，如把木炭投入

盛有红墨水的锥形瓶中，轻轻振荡溶液变为无色。

发生化学变化的有：

二氧化硫能使品红溶液褪色，是因为发生了化学变化生成了不稳定的无色物质，加热后，恢复品红的颜色。

过氧化钠和氯水漂白，是利用了两者的强氧化性，生成了稳定的无色物质。

与二氧化硫漂白原理不同。

C、新制氯水、久置氯水、液氯的区别

新制氯水

久置氯水

液氯

类别

混合物

纯净物

微粒

H2O、Cl2、HClO、H＋、Cl－、ClO－、OH－

H2O、H＋、Cl－

Cl2

主要性质

呈黄绿色、导电、具有酸性、氧化性、漂白性

无色、导电、具有酸性、无氧化性、无漂白性

黄绿色、不导电、具有氧化性

保存

棕色瓶盛装，置于阴暗处

低温密封

D、氯水中的平衡移动化学方程式是Cl2＋H2O

H＋＋Cl－＋HClO

向氯水中加入的物质

浓度变化

移动的方向

应用

可溶性的氯化物

c（Cl－）增大

左移

用饱和食盐水除去氯气中氯化氢

稀酸

c（H＋）增大

次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2

NaOH

c（H＋）减小

右移

用氢氧化钠吸收多余Cl2

Ca（OH）2

制取漂白粉

CaCO3

制高浓度次氯酸溶液

光照

c（HClO）减小

氯水避光保存或现用现配

E、氯水的性质

氯水的多种成分决定了它具有多重性质：

①Cl2的强氧化性；

②HCl的强酸性；

③HClO的强氧化性、弱酸性；

④Cl－的性质。

在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：

参与反应的微粒

所加试剂

实验现象

离子方程式或解释

Cl－

AgNO3溶液

白色沉淀

Cl－＋Ag＋=AgCl↓

H＋

Na2CO3固体

有气泡产生

2H＋＋CO

=CO2↑＋H2O

HClO

有色布条

布条颜色褪去

发生氧化还原反应

FeCl2溶液

溶液变棕黄色

2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－

Cl2、H2O

SO2

黄绿色褪去

SO2＋Cl2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SO

HClO、H＋

石蕊溶液

先变红后褪色

酸性和漂白性

Cl2、H＋

镁粉

氯水的颜色褪去并有气泡产生

Mg＋Cl2=Mg2＋＋2Cl－

Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑

【例2】

（4）与碱反应（完成下列化学方程式）

①与烧碱反应:

Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，

②制取漂白粉：

2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O。

漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca（ClO）2，有效成分是Ca（ClO）2。

【思考】漂白粉的漂白原理是什么？

为什么要密封保存？

漂白粉的漂白原理是：

Ca（ClO）2+2HCl=CaCl2+2HClO

Ca（ClO）2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO

产生的HClO具有漂白性和强氧化性。

由于HClO见光易分解，所以漂白粉应密封保存。

【例3】

（5）跟还原性物质反应（完成下列化学方程式）

①氯气与KI溶液：

2KI+Cl2=2KCl+I2。

②氯气与FeCl2溶液：

2FeCl2+Cl2=2FeCl3。

③向氯水中通入SO2：

SO2+2H2O+Cl2=H2SO4+2HCl。

二、氯气的制备与性质实验

1、反应的原理：

用强氧化性物质（如MnO2、KMnO4等）和浓盐酸反应。

ＭnO2+4HCl（浓）=MnCl2+Cl2↑+2H2O

【注意】稀盐酸与MnO2作用不能制取Cl2。

若没有浓盐酸时，也可用NaCl和浓H2SO4与MnO2共热制取Cl2：

MnO2+2NaCl+3H2SO4（浓）=MnSO4+Cl2↑+2NaHSO4+2H2O

2、制气类型：

固+液→气（注意：

KMnO4与浓盐酸的反应不需加热）。

3、收集装置：

向上排空气法或排饱和食盐水法（Cl2在饱和食盐水中的溶解度最小）。

4、净化装置：

用饱和食盐水或水洗气法除去HCl，再用浓H2SO4干燥。

5、尾气吸收装置：

用强碱溶液吸收多余的Cl2，防止污染大气。

6、验满方法

（1）将湿润的淀粉-碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。

（2）将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。

（3）实验室制取Cl2时，常常根据氯气的颜色判断是否收集满。

7、注意事项

（1）为了减少制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，减少HCl挥发。

（2）必须用浓盐酸，稀盐酸不与MnO2作用生成Cl2。

（3）实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2。

再拆卸装置，避免污染空气。

（4）尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中含Ca（OH）2量少，吸收不完全。

【例4】

三、卤族元素

1、卤族元素原子结构的比较

（1）相似性：

卤素原子最外层上均有7个电子，最高正价为+7价（F无正价），负价为-1价。

（2）递变性：

从F→I，原子核外电子层数依次增大，原子半径依次增大。

2、元素的性质

均为活泼非金属，最低负化合价：

-1，最高正价：

+7（F除外）；

随着原子序数的递增，获得电子的能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。

3、单质的物理性质（从F2→I2）

（1）颜色由浅到深。

（2）状态：

F2、Cl2呈气态，Br2为液态（易挥发），I2为固态（易升华）。

（3）熔、沸点：

依次增大。

（4）密度：

（5）溶解性：

在水中的溶解度逐渐减小，在有机溶剂中的溶解性大于（填“大于”或“小于”）在水中的溶解性。

4、化学性质

（1）卤素单质的相似性：

均具有强氧化性，均能与H2、H2O、金属反应，较活泼的卤素单质能将不活泼的卤素从其卤化物中置换出来。

（2）卤族元素氢化物的递变性

①稳定性由强至弱的顺序为:

HF>

HCl>

HBr>

HI。

②沸点由高至低的顺序为：

HF>

HI>

HCl。

HF沸点反常的原因是：

分子间存在氢键。

③还原性由强至弱的顺序为：

HI>

HF。

④水溶液酸性由强至弱的顺序为:

5、卤素离子（Cl-、Br-、I-）的检验

（1）未知液，据沉淀颜色判断。

AgCl为白色，AgBr为浅黄色，AgI为黄色。

（2）未知液有机层呈橙色或橙红色，表明有Br-紫色或浅紫、紫红色，表明有I-

6、特性

（1）氟及其化合物

①无正价和含氧酸，非金属性最强，F-的还原性最弱。

②与H2反应在暗处即爆炸。

③2F2+2H2O=4HF+O2。

④HF是弱酸；

能腐蚀玻璃，保存在铝制器皿或塑料瓶中；

有毒；

在HX中沸点最高。

（2）溴及其化合物

①Br2是深红棕色液体，易挥发。

②Br2易溶于有机溶剂。

③盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴不能用橡胶塞。

（3）碘及其化合物

①I2遇淀粉变蓝色。

②I2加热时易升华。

③I2易溶于有机溶剂。

④食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大。

（4）卤化银

①AgF易溶于水，AgCl白色不溶于水，AgBr淡黄色不溶于水，AgI黄色不溶于水。

AgCl、AgBr、AgI也不溶于稀硝酸。

②除AgF外，均有感光性，其中AgBr作感光材料，可用于照相。

③AgI可进行人工降雨。

④I2与Fe反应产生FeI2，其他卤素单质生成FeX3。

（5）使溴水褪色的物质

①因萃取作用而使溴水褪色的物质：

苯、CCl4、直馏汽油等有机溶剂。

②能与溴发生氧化还原反应的还原性无机化合物：

H2S、SO2、Na2S、Na2SO3等。

③能与溴水发生反应的金属，如Na、Mg、Al、Zn等。

④能与溴发生加成反应的不饱和烃及其衍生物，如烯烃、炔烃等。

⑤能被溴水氧化的，含有醛基的化合物。

⑥能与溴水发生反应的碱性物质，如NaOH、Na2CO3等。

⑦加入活性炭等吸附剂，使溴水褪色。

（2010上海卷）18．右图是模拟氯碱工业生产中检查氯气是否泄漏的装置，下列有关说法错误的是

A．烧瓶中立即出现白烟

B．烧瓶中立即出现红棕色

C．烧瓶中发生的反应表明常温下氨气有还原性

D．烧杯中的溶液是为了吸收有害气体

〖解析〗此题考查化学实验、元素化合物的性质等知识。

分析装置图，可知氨气和氯气接触时发生反应：

4NH3+6Cl2=2NH4Cl+4HCl+N2，烧瓶中出现白烟，A对；

不能出现红棕色气体，B错；

该反应中氨气中的氮元素化合价升高，表现还原性，C对；

烧杯中的氢氧化钠可以吸收多余的有害气体，D对。

【例2】下列实验现象，与新制氯水中的某些成分（括号内物质）没有直接关系的是（）

A．将NaHCO3固体加入新制的氯水中，有气泡产生（H+）

B．新制氯水使红玫瑰变为白玫瑰（Cl2）

C．将AgNO3溶液滴加到新制氯水中，有白色沉淀产生（Cl—）

D．新制氯水使KI-淀粉试纸变蓝（Cl2）

【例3】漂白粉是Ca（ClO）2、CaCl2、Ca（OH）2、H2O和CaO的混合物。

漂白粉放出的氯气具有漂白作用，叫有效氯。

通常用有效氯表示漂白粉的纯度。

漂白粉中的有效氯含量常用滴定碘法进行测定，即在一定量的漂白粉中加入过量的KI，加H2SO4酸化，有效氯与I－作用析出等量的I2，析出的I2以淀粉指示剂立即用Na2S2O3标准溶液滴定。

若测定漂白粉中有效氯时用盐酸酸化，则盐酸的浓度最好小于mol/L，测定的有效氯将（“偏高”、“偏低”或“不变”）。

〖答案〗2.5

mol/L不变

【例4】NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质（见图4）。

下列说法正确的是

A.25 

℃，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大

B.石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂

C.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存，所以Cl2不与铁反应

D.图4所示转化反应都是氧化还原反应

【例5】为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器已略去，气密性已检验）。

实验过程：

Ⅰ．打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。

Ⅱ．.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。

Ⅲ．.当B中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞a。

Ⅳ.……

（1）A中产生黄绿色气体，其电子式是。

（2）验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是。

（3）B中溶液发生反应的离子方程式是。

（4）为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是。

（5）过程Ⅲ实验的目的是。

（6）氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减北的原因：

同主族元素从上到下，得电子能力逐渐减弱。

〖答案〗

（1）

（1）淀粉KI试纸变蓝（1分）

（2）Cl2+2Br—=2Cl—+Br2（2分）

（3）打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b,取下D振荡。

静置后CCl4层溶液变为紫红色。

（2）

（4）确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰。

（1分）

（5）原子半径逐渐增大。