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－