无机非金属材料的主角硅 富集在海水中的元素氯.docx

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无机非金属材料的主角硅富集在海水中的元素氯

第一节无机非金属材料的主角——硅

【学习目标】

1．了解硅在自然界的含量、存在、用途、了解硅的重要用途，了解硅单质的物理性质。

2．了解二氧化硅的物理性质和用途、掌握二氧化硅的化学性质。

3．了解硅酸的性质和制备。

4．了解硅酸盐的重要用途及组成、掌握Na2SiO3的化学性质。

【学习重点】二氧化硅的化学性质、Na2SiO3的化学性质

一、基础梳理

一、硅在自然界中的存在

（1）含量：

在地壳中的含量居第_____位，仅次于______。

（2）存在：

硅是构成________与______________的基本元素

在自然界中都以________态存在，主要以______和___________的形式存在。

【思考】为什么自然界中硅的含量会低于氧？

______________________________

二、硅的原子结构

【思考】试根据硅的原子结构示意图分析硅的主要化合价。

原子结构示意图_________________主要化合价_____________

三、硅的化合物

1．二氧化硅

（1）存在形态：

其存在形态有__________和__________两大类，统称硅石

（2）用途________________________________________________________________________________

（3）结构【科学视野，了解】

SiO2晶体是由硅原子和氧原子按照_______的比例所组成的________________结构的晶体，每个硅原子周围与_____个氧原子结合，每个氧原子周围与________个硅原子结合。

思考：

结合生活实际，根据SiO2的存在和应用，分析SiO2的物理性质及化学稳定性。

（4）物理性质

熔点_______、硬度________、________导电、_______溶于水。

（5）化学性质

与HF的反应_________________________________

酸性氧化物

CaO____________________________________________

NaOH__________________________________________

【思考】

（1）SiO2为什么不能与水反应？

___________

（2）实验室在存放强碱溶液时试剂瓶塞是___________塞，为什么__________________________

（3）HF酸为什么保存在塑料瓶中？

____________________________________

2．硅酸

（1）物质类别：

酸性比碳酸_______（强或弱）

（2）制备：

用可溶性____________与________反应制得

（3）在水中溶解度_________，易聚合形成__________。

（4）硅胶的用途：

常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的______剂，也可用作催化剂的载体。

3．硅酸盐

（1）概念：

硅酸盐是由_______、________和_________组成的化合物的总称。

（2）性质：

硅酸盐是一类结构复杂的固态，大多_____溶于水，化学性质______________。

（3）硅酸钠

①溶解性：

_______溶于水，水溶液俗称_____________，呈_______性。

②用途：

制备____________和木材___________等的原料。

（4）硅酸盐组成的表示：

常用_____________和______________形式表示。

如硅酸钠（Na2SiO3）：

________________________________

钾长石（K2Al2Si6O16）：

______________________________________

蛇纹石（Mg3H4Si2O9）：

_______________________________________

高岭石（Al2H4Si2O9）：

________________________________________

（5）常见的硅酸盐产品

硅酸盐产品

原料

制造过程

玻璃

水泥

陶瓷

黏土

（6）其他含硅物质

性质

用途

SiC

俗称__________，具有_________结构，硬度________。

含4%硅的硅钢

有很高的_________性

硅橡胶

具有很好的____________性和______________性

人工制造的分子筛

具有_______________结构，表面积大，具有吸附性

四、硅单质

1．硅单质的分类：

分为______________和______________两种。

2．晶体硅的结构：

类似于__________结构。

3．晶体硅物理性质：

____________色，有_________光泽的_____体，熔点_____，硬度_____，有_________，是良好的_____________材料。

4．硅的用途（了解）____________________________________________________________

二、课堂同步练习

一、选择题

1．下列说法正确的是（　　）

　　　　A．SiO2溶于水显酸性

　　　　B．CO2通入水玻璃可得硅酸

　　　　C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸

　　　　D．SiO2晶体中不存在单个SiO2分子

　　2．下列关于碳和硅的叙述中不正确的是（　　）

　　　　A．金刚石和晶体硅都是原子晶体

　　　　B．地壳中硅元素比碳元素含量多

　　　　C．自然界里碳元素化合物比硅元素化合物种类多

　　　　D．碳和硅的氧化物都是分子晶体

　3．下列说法正确的是（　　）

　　　　A．SiO2溶于水显酸性

　　　　B．CO2通入水玻璃中可得到原硅酸

　　　　C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸

　　　　D．因高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强

　　4．10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂质是（　　）

　　　　A．KHCO3和MgCO3　　　　　　B．MgCO3和SiO2

　　　　C．K2CO3和SiO2　　　　　　　　D．无法确定

　　5．下列物质中不与二氧化硅反应的是（　　）

　　　　A．烧碱　　　　B．氢氟酸　　　　C．硝酸　　　　D．生石灰

　　6．石墨炸弹爆炸时，能在方圆几百米范围内撒下大量的石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏。

这是由于石墨（　　）

　　　　A．有剧毒　　　B．易燃、易爆　　C．能导电　　　D．有放射性

　　7．下列关于二氧化硅的说法中，错误的是（　　）

　　　　A．二氧化硅也叫硅酐

　　　　B．二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成

　　　　C．不能用二氧化硅跟水直接作用制取硅酸

　　　　D．二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与烧碱反应，所以它是两性氧化物

　　8．纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余的固体物质质量为原试样质量一半时，碳酸氢钙的分解率是（　　）

　　　　A．50％　　　　B．75％　　　　　C．92.7％　　　D．100％

　　9．二氧化硅是酸酐的原因是（　　）

　　　　A．它溶于水得相应的酸

　　　　B．它对应的水化物是可溶性强酸

　　　　C．它与强碱溶液反应只生成盐和水

　　　　D．它是非金属氧化物

　　10．下面关于硅的叙述中，正确的是（　　）

　　　　A．硅的非金属性比碳强，只有在高温下才能跟氢气起化合反应

　　　　B．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位

　　　　C．硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在

　　　　D．硅在电子工业中，是重要的半导体材料

　11．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是（　　）

　　　　A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出

　　　　B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解

　　　　C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成

　　　　D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解

二、填空题：

12．实验室中盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞，是因为（用化学方程式表示）___________________________。

　　13．物质A是一种高熔点化合物，不溶于H2SO4、硝酸，却溶于氢氟酸；C是一种气体；D是白色胶状沉淀；E是白色固体。

A、B、C、D、E之间的转化如右图，试推断：

　　A．________；B．_______；C．_______；D．________；E．________。

　14．有A、B、C、D四种含硅元素的物质，它们能发生如下反应：

（1）C与烧碱溶液反应生成A和水；

（2）A溶液与钙盐溶液反应生成白色沉淀D；（3）B在空气中燃烧生成C;（4）C在高温下与碳酸钙反应生成D和一种气体；（5）C在高温下与碳反应生成单质B。

　　根据上述变化，写出A、B、C、D的化学式。

15．写出以SiO2为原料制备H2SiO3的化学方程式___________________________。

三、简答题：

（5分）

16．下列两个反应的反应原理是否存在矛盾?

为什么?

　　①Na2SiO3＋CO2＋H2O

H2SiO3↓＋Na2CO3

　　②siO2＋Na2CO3

Na2SiO3＋CO2↑

1．BD2．D3．B4．B5．C6．C7．BD8．D9．C10．D11．D12．2NaOH＋SiO2

Na2SiO3＋H2O

13．SiO2　　Na2SiO3　　CO2　　H4SiO4　　H2SiO3

14．Na2SiO3　　Si　　SiO2　　CaSiO3

15．

16．SiO2＋2NaOH

Na2SiO3＋H2O

　　Na2SiO3＋2HCl

2NaCl＋H2SiO3↓

　　或Na2SiO3＋CO2＋H2O

Na2CO3＋H2SiO3↓

Na2SiO3＋2CO2＋2H2O

2NaHCO3＋H2SiO3↓

第2节富集在海水中的元素——氯

1、基础知识梳理

一、氯气的物理性质

氯气（Cl2）在通常情况下呈色，是一种气味的有气体；氯气（Cl2）的密度比空气，易液化，液态的氯气（Cl2）称为,是纯净物。

二、Cl2的化学性质

1.Cl2与金属单质反应（注意：

与变价金属反应时生成高价金属氯化物）

氯气具有很强的性。

能与大多数金属发生化合反应。

完成如下化学反应及现象：

Fe+Cl2——现象水溶液颜色

Cu+Cl2——现象水溶液颜色

2．Cl2与非金属单质反应

H2在Cl2的燃烧的现象为：

______________，化学方程式为_________。

将H2和Cl2混合均匀在强光照射下会发生

3．Cl2与水的反应

常温下，溶于水中的部分氯气会与水反应，反应的化学方程式为___________，离子方程式为_______，氧化剂为______，还原剂为______，标电子转移方向及数目。

【实验探究1】课本P84实验4-4和4-5

实验操作

实验现象

结论

【合作探究1】次氯酸具有的性质

a.弱酸性：

很弱的酸，酸性比碳酸弱。

b.不稳定性：

化学方程式___________________________。

c.强氧化性：

能杀菌消毒，具有漂白作用（漂白指使有顔色的有机化合物退色的现象）。

液氯

新新制氯水

久置氯水

成分（粒子种类）

分类（混合物或纯净物）

颜色

性质

【合作探究2】液氯、新新制氯水、久置氯水的对比

4．Cl2与碱的反应：

游泳馆是怎样给水消毒的？

是直接用氯气消毒的吗？

完成下列化学反应方程式及离子方程式

漂白粉的制备：

Cl2+Ca（OH）2（溶液）——++H2O

（漂白粉的主要成份：

，有效成份：

）

离子方程式：

Cl2+NaOH（溶液）——

离子方程式：

漂白粉的漂白原理：

Ca（ClO）2+H2O+CO2——

离子方程式

说明酸性：

H2CO3HClO（填＞＝＜）

【合作探究3】如何保存漂白粉?

为什么?

【合作探究4】比较次氯酸、过氧化钠、活性炭、Ca（ClO）2的漂白作用

物质

HClO（氯水）

Na2O2（H2O2）

漂白粉（次氯酸盐）

活性炭

漂白原理

三．氯离子（Cl-）的检验

Cl-的检验方法。

加入稀硝酸的作用是

总结：

氯离子的检验方法：

四、Cl2的实验室制法：

根据下列装置完成下列空格

1.药品：

MnO2固体和浓盐酸。

2.原理：

MnO2＋4HCl（浓）

离子反应：

3.净化：

饱和食盐水以除去挥发出来的气体

4.干燥：

浓硫酸以除去Cl2中混有的

5．收集：

用排空气法收集干燥氯气或用排饱和的方法收集Cl2

6．氯气的检验：

用湿润的淀粉碘化钾试纸

7．现象：

干燥的有色布条说明

潮湿的有色布条说明

8．尾气处理：

氢氧化钠溶液以吸收多余的氯气，发生的化学反应方程式为

离子方程式为

二、课堂同步训练

一、选择题：

1．下列气体中，既有颜色又有毒性的是（　　）

　　　　A．N2　　　　　B．CO　　　　　C．Cl2　　　　　D．CO2

　　2．下列叙述中能证明次氯酸是一种弱酸的是（　　）

　　　　A．次氯酸不稳定，易分解

　　　　B．次氯酸是一种强氧化剂

　　　　C．次氯酸钙能与碳酸作用生成碳酸钙和次氯酸

　　　　D．次氯酸能使染料和有机色质褪色

　　3．下列说法中正确的是（　　）

　　　　A．用鼻子对着盛有氯气的瓶口，就可以嗅到氯气的气味

　　　　B．用排水集气法便可以收集到纯净的氯气

　　　　C．氯气有漂白性

　　　　D．自来水常用氯气来杀菌、消毒

　　4．下列物质中，既含有氯分子，又含有氯离子的是（　　）

　　　　A．氯化钠溶液　　　　　　　　　B．新制氯水

　　　　C．漂白粉　　　　　　　　　　　D．液氯

　　5．下列关于液氯和氯水的叙述中正确的是（　　）

　　　　A．液氯是纯净物，而氯水是混合物

　　　　B．液氯无酸性，氯水有酸性

　　　　C．液氯较氯水的漂白作用更强

　　　　D．液氯无色，氯水呈黄绿色

　　6．下列物质中能使干燥的有色布条褪色的是（　　）

　　　　A．氯水　　　　B．液氯　　　　　C．氯气　　　　D．次氯酸

　　7．Cl2可用来消灭田鼠，使用时可将Cl2通过管子灌入洞中，这是利用Cl2下列性质中的（　　）

　　　　A．黄绿色　　　　　　　　　　　B．密度比空气大

　　　　C．有毒　　　　　　　　　　　　D．较易液化

　　8．将一盛满Cl2的试管倒立在水槽中，当日光照射相当一段时间后，试管中最后剩余的气体约占试管容积的（　　）

　　　　A．2/3　　　　　B．1/2　　　　　C．1/3　　　　　D．1/4

　9．用自来水养金鱼时，通常先将自来水经日晒一段时间后，再注入鱼缸，其目的是（　　）

　　　　A．利用紫外线杀死水中的细菌

　　　　B．提高水温，有利于金鱼生长

　　　　C．增加水中氧气的含量

　　　　D．促使水中的次氯酸分解

　　10．标准状况下有22.4L氯气和氢气的混合气体，在一密闭容器中使其充分反应，冷却后将此气体与1L1mol·L－1的NaOH溶液充分反应，最后此溶液（　　）

　　　　A．一定显酸性B．一定显碱性

　　　　C．可能显酸性，可能显碱性，也可能显中性

　　　　D．以上都不正确

　　11．在未知液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉淀部分溶解，有无色无味的气体生成，将气体通人澄清石灰水，石灰水变浑浊，由此判断水溶液中含有（　　）

　　　　A．Cl－，SO

　　　　　　　　　B．Cl－，NO

　　　　C．Cl－，CO

　　　　　　　　　D．Cl－，OH－

　　12．浓盐酸和Ca（ClO）2能发生如下反应：

Ca（ClO）2＋4HCl（浓）

CaCl2＋2Cl2↑十2H2O

　　用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中，可能含有的杂质气体是（　　）

　　①CO2　②HCl　③H2O　④O2

　　　　A．①②③　　　　B．②③④　　　C．②③　　　　D．①④

　　13．具有漂白作用的物质有①氯气②二氧化硫③活性炭④过氧化钠，其漂白原理相同的是（　　）

　　　　A．①③　　　　B．②③　　　　　C．①④　　　　D．②④

二、填空题：

14．今有H2、Cl2混合气100mL（标况），其中一种气体体积为45mL。

光照使两种气体发生反应后恢复到标况，气体体积为______mL。

为了说明反应后气体中H2或Cl2有剩余，使气体通过10mL水，并使剩余气体干燥后恢复到标况，若

（1）剩余________mL，证明有________剩余；理由___________________。

（2）溶液有________性质，证明有________剩余；理由是____________________________。

　15．化工厂生产盐酸的主要过程是：

　　其中关键的一步为如图4－2所示的氯气和氢气在燃烧管口燃烧生成HCl。

氯气有毒，为此通人气体的合理方式是：

（1）A处通入________，B处通入________，同时应采取的措施是________。

（2）合成盐酸厂要求合成气中的HCl的含量要大于97％，试用最简便的方法进行分析是否含量大于97％________。

　16．向盛有氯气的三个集气瓶中，分别注入约五分之一的下列液体并振荡，观察下图所记录的现象，判断各瓶注入的液体是什么，将注入液体的编码填入图下方相应的括号中。

　　A．AgNO3溶液B．NaOH溶液C．水

三、简答题：

（12分）

17．在某NaOH溶液里加入几滴酚酞试液，溶液显红色，向其中逐滴加入新制的饱和氯水，当滴到最后一滴时，红色突然褪去。

回答下列问题：

（1）产生该现象的原因可能有：

　　①__________________________；

　　②__________________________。

（2）简述怎样用实验证明红色褪色的原因是①或者是②。

　　____________________________________。

答案及详解：

1．C2．C3．D4．B5．AB6．AD7．BC8．B9．D10．C11．C12．A13．C

14．100　

（1）10　H2　H2不溶于水

（2）漂白　Cl2Cl2　溶于水生成有漂白性的HclO

15．

（1）H2Cl2通入过量的H2

（2）用一个100mL有刻度的容器收集满该合成气体倒置于水中，如水沿器壁上升到97mL刻度以上。

即合乎要求。

16．①B　②A　③C