高中化学 第四章 非金属及其化合物 讲义与练习题.docx
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高中化学第四章非金属及其化合物讲义与练习题
第四章非金属及其化合物
【学习目标】
1.通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属单质及其重要化合物的主要性质,认识其在生产中的应用和对环境的影响。
2.通过实验事实了解氧化还原反应的本质是电子的转移,举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应。
3.溶液中
、Cl-、
的检验。
4.掌握相关实验操作技能。
第一节无机非金属材料主角—硅
在已经发现的一百多种元素中,除稀有气体外,非金属元素只有______种,它们大都位于元素周期表的______部分。
地壳中含量最多的前两种元素是______和______。
空气中含量最多的元素是______和______。
人类活动所产生的影响大气质量的气态氧化物主要是______,如______、______和______等。
二氧化硅和硅酸
【学习导引】
碳元素和硅元素的原子最外层均有4个电子,它们的性质有相似和不同之处,进行联系和对比,有利于你对新问题的认识和把握。
一、硅
硅是地壳的基本骨干元素,在材料科学和信息技术等领域有广泛的用途。
它的含量在所有元素中仅次于氧,硅元素的亲氧能力较强,主要以______态存在于地球。
1.填写下表:
比较碳和硅
项目
碳
硅
在自然界中的存在
原子结构示意图
结构特点
元素的主要化合价
二、二氧化硅
1.填写下表,比较SiO2、CO2在物理化学性质上异同(化学性质用方程式表示)
CO2
SiO2
物质分类
物理性质
化
学
性
质
与碳反应
制粗硅:
与水反应
与氢氟酸反应
与NaOH溶液反应
少量CO2
足量CO2
与CaO反应
用途
2.SiO2晶体中硅原子和氧原于的个数比______。
3.思考:
为什么实验室不用带玻璃塞的试剂瓶盛放NaOH溶液?
一般用什么材料的塞子?
三、硅酸
(1)试设计实验探究硅酸、碳酸酸性的相对强弱。
(2)SiO2不溶于水,如何由SiO2制取H2SiO3?
用化学方程式表示。
【同步训练】
1.光纤通讯是光作为信息的载体,让光在光导纤维中传输,制造光导纤维的基本原料是()
A.铜B.钢C.石英D.铝
2.下列说法正确的是()
A.SiO2溶于水显酸性
B.稀盐酸加入水玻璃中可得到硅酸
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
3.能说明二氧化硅为酸酐的原因是()
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
4.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
5.下列关于二氧化硅的说法中,错误的是()
A.二氧化硅也叫硅酸酐
B.二氧化硅中硅原子与氧原子个数比为1∶2
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
6.和空气接触可发生非氧化还原反应的物质组合是()
①Na②Na2SiO3溶液③Na2O2④烧碱溶液⑤石灰水⑥Fe(OH)2
A.①③④B.②④⑤C.②③⑥D.①④⑤
7.NaOH、KOH等碱性溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中()
A.具有玻璃塞的细口瓶B.具有玻璃塞的广口瓶
C.带滴管的滴瓶D.具有橡胶塞的细口瓶
8.除去SiO2固体中混有的CaCO3固体,方法正确的是()
A.加水,过滤B.加热
C.加盐酸,过滤,干燥D.加NaOH溶液,过滤
9.下列变化中,很难通过一步化学反应实现的是()
A.SiO2→Na2SiO3B.H2SiO3→SiO2
C.CuSO4→CuCl2D.Cu(OH)2→Cu
10.现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末,只用一种试剂就可以将它们鉴别开,该试剂是()
A.纯水B.盐酸C.硝酸银溶液D.碳酸钠溶液
11.有一类物质可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O,这类物质是一种()
A.混合物B.含氧酸C.硅酸盐D.铝酸盐
12.下列离子在水溶液中能大量共存的是()
A.H+、K+、
、Ca2+B.OH-、Na+、Mg2+、
C.Na+、H+、Cl-、
D.Na+、
、H+、Cl-
13.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:
+SiO2
+CO2↑
C.二氧化硅与烧碱溶液反应:
SiO2+2OH-
+H2↑
D.硅酸与烧碱溶液反应:
H2SiO3+2OH-
+2H2O
14.下列关于碳和硅的叙述中,不正确的是()
A.+4价氧化物都与氢氧化钠溶液反应
B.单质在加热时都能与氧气反应
C.氧化物都能溶于水生成相应的酸
D.碳和硅两种元素都有能导电的单质
15.人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料。
它类似于人骨和天然牙的性质和结构。
人造骨可以依靠从人体液中补充某些离子形成新骨,可在骨骼接合界面产生分解、吸收、析出等反应,实现与骨骼牢固结合。
人造骨植入人体内需要吸收()离子形成新骨。
A.Ca2+B.Cl-C.Na+D.Cl-
16.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)
________________________________________________________________________。
17.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之间的转化如图,试推断:
A.______;B.______;C.______;D.______;E.______。
硅酸盐与硅单质
【学习导引】
一、认识一些硅酸盐:
1.最简单又常用的硅酸盐是硅酸钠(Na2SiO3),其水溶液的俗称为_____________________
____________________。
(1)物理性质__________________________________________________。
(2)主要用途__________________________________________________。
(3)化学性质:
可以用硅酸钠跟酸反应制得硅酸。
请用化学方程式表示。
①把CO2通入到Na2SiO3溶液中____________________________________。
②将稀盐酸滴入到Na2SiO3溶液中__________________________________。
2.一些组成比较复杂的硅酸盐,常用氧化物的形式表示。
表示顺序为:
活泼金属氧化
物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水。
例如:
硅酸钠(Na2SiO3)改写为氧化物形式为:
______;钠长石:
(NaAlSi3O8)改写为氧化物形式为________________________。
3.最常见的硅酸盐产品是陶瓷、玻璃、水泥。
它们是最重要的无机非金属材料。
硅酸盐产品化学性质稳定,除第一主族元素的硅酸盐能溶于水外,其它大都难溶于水。
(1)陶瓷:
陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料。
你知道哪些新型陶瓷?
(2)普通玻璃:
是以____________________________________________为基本原料制成。
(3)水泥:
水泥是重要的建筑材料,普通水泥以________________________为主要原料。
二、硅单质
1.硅的物理性质
单质硅有晶体硅和无定形硅两种。
晶体硅是______色、有______光泽、脆而硬的固体,是良好的______材料。
2.硅的化学性质
(1)常温下硅的化学性质稳定,但能和氟(F2)、氢氟酸(HF)、强碱(NaOH)发生反应。
如硅与NaOH溶液作用生成硅酸钠,反应的化学方程式为:
________________________
______________________________。
(2)在加热条件下,硅能和某些非金属单质发生反应。
如硅与氧气在加热时反应生成二氧化硅的方程式为:
__________________________________;硅和Cl2在加热条件下反应生成四氯化硅的化学方程式为:
______________________________________。
3.硅的制取:
工业上,用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。
反应的化学方程式为__________________________________________。
在该反应中,还原剂是____
____________。
4.硅主要的用途:
硅可以用来制造______、______、______、______等。
三、硅及其化合物的特性
1.Si的还原性大于C,但C却能在高温下还原出Si:
SiO2+2C=Si+2CO↑
2.非金属与碱反应一般无氢气放出,但Si可以:
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
3.非金属单质一般为非导体,但Si可以作为半导体。
4.SiO2是硅酸的酸酐,不能直接与水作用生成硅酸。
5.非金属的氧化物的熔点一般较低,但二氧化硅的熔点很高。
6.酸性氧化物一般不与酸反应,但SiO2可以与HF酸作用:
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
7.硅酸不溶于水
四、了解大自然对我们的馈赠:
自然界中:
硅酸盐岩石→黏土→土壤胶体→吸收
、K+→供给生物吸收。
【同步训练】
1.可以直接用来制造半导体材料(如大规模集成电路)的是()
A.二氧化硅B.粗硅C.高纯硅D.硅酸盐
2.下列物质属于纯净物的是()
A.陶瓷B.玻璃C.二氧化硅D.水泥
3.下列说法摘自某科普杂志,你认为无科学性错误的是()
A.铅笔芯的原料是重金属铅,儿童在使用时不能用嘴吮咬铅笔,以免引起铅中毒
B.一氧化碳有毒,生有煤炉的居室,可放置数盆清水,这样可有效地吸收一氧化碳,防止煤气中毒
C.“汽水”浇灌植物有一定的道理,其中二氧化碳的缓释,有利于作物的呼吸作用
D.硅的提纯与应用,促进了半导体元件与集成芯片业的发展,可以说“硅是信息技术革命的催化剂”
4.下列关于硅的说法中不正确的是()
A.硅是非金属元素,它的单质晶体是灰黑色有金属光泽的固体
B.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间,是良好的半导体
C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应
D.加热到一定温度时,硅能与氯气、氧气等非金属反应
5.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
6.在室温下,下列物质不能与晶体硅反应的是()
A.F2B.HF(酸)C.KOH溶液D.Cl2
7.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
8.熔融烧碱应选用的器皿是()
A.石英坩埚B.玻璃坩埚
C.生铁坩埚D.陶瓷坩埚
9.下列离子方程式正确的是()
A.水玻璃加盐酸:
+H+=H2SiO3↓
B.小苏打和烧碱溶液:
+OH-=
+H2O
C.石灰石溶于盐酸:
+2H+=H2O+CO2↑
D.石英溶于NaOH溶液:
Si4++2O2-+2OH-=
+H2O
10.向下列溶液滴加稀盐酸,生成白色沉淀,继续滴加稀盐酸,沉淀又溶解的是()
A.Na2SiO3B.BaCl2C.AgNO3D.NaAlO2
11.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.高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体,而通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
12.用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置,足见化学对现代物质文明的重要作用。
例如:
(1)计算机芯片的主要成分是__________________;
(2)光导纤维的主要成分是______________________:
(3)目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是__________________;
(4)用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为______的化合物;
【能力拓展】
1.不用任何其它试剂就可以将①Na2SiO3②Na2SO4③CuCl2④KCl⑤Ba(NO3)2五种溶液鉴别出来的顺序是()
A.③④⑤①②B.③①⑤②④C.①③④②⑤D.③②①④⑤
2.在反应SiO2+3C
SiC+2CO↑中,氧化剂和还原剂的质量比为()
A.1∶2B.2∶1C.1∶3D.5∶3
3.在①浓硝酸②水③盐酸④氢氟酸⑤氢氧化钾溶液中,常温时能与二氧化硅起化学反应的有()
A.①②B.②④C.④⑤D.③④
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MgCO3B.SiO2和MgCO3
C.K2CO3和SiO2D.KHCO3和SiO2
5.现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。
取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量),由此可以推知硬铝的组成为()
A.Al、Cu、Mg、Si、MnB.Al、Mg、Si、Zn
C.Al、Fe、C、CuD.Al、Si、Zn、Na
6.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。
①根据上述变化,写出下列物质的化学式。
A______、B______、C______、D______。
②写出反应的化学方程式:
C→A_____________________________;C→B______________________________。
7.已知CO和H2的混合气体称为水煤气,可由碳与水蒸气在高温下反应生成。
如下图:
已知:
单质E可作为半导体材料,化合物F是有毒的氧化物,C为液态。
据此,请填空:
(1)氧化物A是_______________;
(2)化合物F是_______________;
(3)反应②的化学方程式是__________________________________;
(4)反应③的化学方程式是__________________________________。
第二节富集在海水中的元素——氯
活泼的黄绿色气体—氯气
【学习导引】
一、氯元素在自然界的存在及其原子结构
1.存在:
在自然界中的主要存在形态:
______。
地球海洋中含盐______左右,主要为______、______。
2.结构:
氯的原子结构示意图为______,容易______电子,化合价为______,体现______(填“氧化”或“还原”)性。
二、氯气
1.氯气的实验室制法
舍勒发现氯气的化学反应方程式为_____________________________________。
2.氯气的性质
(1)氯气的物理性质:
_______________________________________________。
(2)氯气的化学性质:
①氯气与金属单质的反应:
项目
反应的化学方程式
现象
与钠
与铜
与铁
②氯气与氢气的反应:
化学方程式为___________________,反应现象为______________。
思考:
在初中我们是如何定义燃烧的?
现在通过氢气与氯气的燃烧实验,你有什么新的认识?
结论:
分析以上反应中氯元素价态的变化也可得知:
氯气是一种氧化性物质,常见氧化剂。
③氯气与水的反应:
氯气与水反应很微弱,且为可逆反应,其离子方程式为____________
________________________。
思考:
a.新制氯水的成分为①分子___________,②离子____________________,
(氯水参加反应时,能表现多种性质)。
b.氯水的保存方法__________________。
c.次氯酸的性质:
为一元(填“强”或“弱”)______酸、氧化性(填“强”或“弱”)______、不稳定(见光或受热易分解),化学方程式为__________________。
⑤氯气与碱的反应
a.漂白液的有效成分是______,将Cl2通入到NaOH溶液中,常用于除去多余氯气,反应方程式为____________________________________。
离子方程式为____________________________________。
b.漂白粉的制法(用化学方程式表示)_______________________________。
其有效成分为________________。
漂粉精的有效成分为________________。
c.漂白原理:
ClO-+H+=HClO(实际起漂白作用),请完成下列化学反应方程式:
Ca(ClO)2+______HCl(稀)=_________________________________________。
Ca(ClO)2+CO2+H2O=______________________________________________。
思考:
救灾过程中,防疫部门向灾民发放的漂白粉片或漂粉精用于饮用水消毒。
漂粉精为何要密封保存在阴暗处?
【同步训练】
1.下列关于对燃烧现象的认识中,不正确的是()
A.燃烧一定是氧化还原反应B.燃烧一定发光放热
C.燃烧一定是化学反应D.燃烧一定有氧气参与
2.下列氯化物,不能用金属和氯气直接反应制得的是()
A.CuCl2B.FeCl2C.MgCl2D.KCl
3.关于氯气的叙述中,下列正确的是()
A.氯气是一种黄绿色、有毒的气体
B.氯元素在自然界中既可以以化合态存在,也可以以游离态存在
C.氯气不能溶解于水,所以可用排水法收集氯气
D.氯气、氯水、液氯是同一种物质,只是状态不同,都属于纯净物
4.下列物质的制备不属于氯气的用途的是()
A.制造盐酸B.制造漂白粉
C.制造杀虫剂和杀菌剂D.制造食盐
5.下列物质能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色的是()
①氯气;②液氯;③新制氯水;④氯气的酒精溶液;⑤盐酸;⑥盐酸酸化的漂白粉溶液。
A.①②③B.①②③⑥C.③⑥D.③④⑥
6.可以证明次氯酸是弱酸的事实是()
A.次氯酸能和碱反应B.次氯酸具有漂白性
C.次氯酸不稳定、见光易分解D.次氯酸钙能和碳酸反应
7.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,不会引起药品明显变质的是()
A.NaOHB.Na2CO3C.FeCl2D.NaCl
8.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.氯气是无色有毒气体
D.自来水常用氯气来杀菌、消毒
9.下列关于氯水的叙述中,正确的是()
A.新制氯水中既有分子,又有离子
B.新制氯水在光照的条件下,可以产生气体,该气体是氯气
C.新制氯水中滴加硝酸银溶液,没有任何现象
D.新制氯水不能使干燥的布条褪色
10.制取漂白液的化学方程式是:
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为()
A.1∶1B.1∶2C.2∶1D.3∶2
11.有关漂白粉的下列说法,错误的是()
A.漂白粉是混合物,其有效成分是次氯酸钙
B.为了增强漂白粉漂白效果,使用时可加少量盐酸
C.漂白粉不能敞口放置
D.漂白粉可与CO2、H2O反应,由此可判断次氯酸的酸性强于碳酸
12.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
13.可以用于除去氯气中水蒸气的干燥剂是()
A.碱石灰B.生石灰C.无水氯化钙D.固体烧碱
14.漂白粉在社会生活、工业生产中用途广泛,漂白粉除了具有漂白作用外,还能杀菌消毒。
(1)1998年,我国长江流域和松花江流域都发生了百年不遇的特大洪水。
灾区人们的饮用水,必须用漂白粉等药品消毒后才能饮用,以防传染病发生,但瓶装漂白粉久置空气中会呈稀粥状而失效。
试用化学方程式表示漂白粉在空气中易失效的原因是①____________________________________________________________________:
②___________________________________________________________________。
(2)已知浓盐酸和次氯酸钙能发生如下反应:
Ca(ClO)2+4HCl(浓)
CaCl2+2Cl2↑+2H2O
用贮存很久的漂白粉与浓盐酸制得的氯气中,可能含有的杂质气体是()
①CO2②HCl③H2O④O2
A.①②③B.②③④C.②③D.①④
氯离子的检验
【学习导引】
1.氯离子的检验的原理:
在被检液中滴入少量______酸化,再滴入______溶液,若产生______,则可断定溶液中含有氯离子。
不可用盐酸酸化,酸化的目的是防止____________的影响。
2.写出下列离子方程式:
①稀盐酸和AgNO3溶液______________________________________,
②NaCl溶液和AgNO3溶液____________________________________,
③Na2CO3溶液和AgNO3溶液__________________________________。
【同步训练】
1.常温常压下,下列溶液中含有大量氯离子的是()
A.NaCl饱和溶液B.新制氯水
C.NaClO饱和溶液D.KClO3溶液
2.证明某白色固体中是否含有
和Cl-的正确操作方法是()
A.加入AgNO3溶液和稀硝酸,看是否有白色沉淀生成
B.溶于水后加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成
C.加入Ba(NO3)2溶液,看是否有白色沉淀生成
D.溶于水后先加入过量Ba(NO3)2溶液,看是否有白色沉淀生成,再加入AgNO3溶液和稀硝酸,看是否还有白色沉淀生成
3.已知某溶液中Cl-、Br-、I-离子的物质的量之比为1∶2∶3,现欲使溶液中的Cl-、Br-、I-离子的物质的量之比改为3∶2∶1。
要通入Cl2的物质的量与原溶液中I-的物质的量之比应为()
A.1∶3B.3∶1C.1∶2D.2∶1
4.甲、乙、丙3种溶液各含有一种X-(X-为Cl-、Br-或I-)离子,向甲中加入淀粉溶液和新制的氯水,溶液变为橙色,再加入丙溶液,颜色无明显变化,则甲、乙、丙依次为()
A.Br-