高中化学必修一第四章 非金属及其性质.docx

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高中化学必修一第四章非金属及其性质

化学必修一第四章非金属及其化合物（课件版）

第一节无机非金属材料的主角——硅

1.地壳中含量最多的元素是氧,其次是硅;空气中含量最多的元素是氮,其次是氧。

人体生理必需的食用盐是Nacl。

人类活动所产生的影响大气质量的气态物质SO2、CO、NO2等属于非金属氧化物类别。

2.硅的含量：

地壳中排第二位（硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上）。

3.Si原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以硅的化学性质不活泼。

主要通过共用电子对的形式形成四价的化合物。

4.原子结构图：

5.碳元素与硅元素的比较：

6.常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有？

答：

单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。

1.天然的二氧化硅——硅石

2.二氧化硅的结构——立体网状结构

总结：

[SiO4]正四面体；空间网状结构；硅氧比例：

1:

2；没有SiO2分子存在，只存在硅氧原子。

3.结构决定性质：

物理性质：

熔点高，是硬度大的固体，不溶于水，纯净的SiO2晶体无色透明；

化学性质：

很稳定（即化学性质很不活泼）、酸性氧化物、具有酸性氧化物的特性（常温下，二氧化硅的化学性质不活泼不与水、酸（HF除外）反应，能与碱性氧化物或强碱反应生成盐）、同时也具有自己独特的个性（CO2＋H2O＝H2CO3，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3）。

4.【详讲】二氧化硅的化学性质：

①跟强碱反应

SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O

（应用：

制水玻璃；解释：

实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？

答：

NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。

因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。

）

比较：

CO2＋2NaOH＝Na2CO3＋H2O

②跟碱性氧化物反应

高温

SiO2＋CaO＝CaSiO3

比较：

CO2＋CaO＝CaCO3

（条件的不同说明什么问题？

）

③与氢氟酸反应

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

（注意：

玻璃中含有SiO2，所以可以用HF来刻蚀玻璃；解释：

实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？

答：

HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶；补充：

该实验在铅皿中进行。

）

④高温下与某些盐反应

高温

Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑

高温

CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑

（应用：

制玻璃）

※5.二氧化碳与二氧化硅的化学性质比较：

6.二氧化硅的用途

石英：

耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟

水晶：

电子工业的重要部件、光学仪器、高级工艺品和眼镜片

玛瑙：

精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品光导纤维

光导纤维：

【拓展】1964年8月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被誉为“纤维光学之父”。

比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送3万门电话且中继距离长达20—50Km，保密性能好。

7.经典范题：

下列几种物质其主要成分不是二氧化硅的是（①③⑦⑧）。

①红宝石②玛瑙③钻石④石英晶体⑤硅石⑥水晶⑦大理石⑧金刚砂⑨硅藻土⑩光导纤维

——————————————————————————————————

思考：

SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？

1.[实验4－1]：

在试管中加入1ml饱和Na2SiO3溶液，用7～8滴水稀释，再滴入1～2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。

静置。

仔细观察变化过程及其现象。

①化学方程式：

Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓

②现象：

加入酚酞后，溶液变红，再加入盐酸，红色变浅逐渐消失，产生白色胶状沉淀。

（所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体－硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。

硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。

硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。

）

③结论：

结论：

Na2SiO3的水溶液呈碱性；Na2SiO3和盐酸反应生成硅酸。

④原理：

强酸制弱酸。

【拓展】Na2SiO3+2HCl+H2O=2NaCl+H4SiO4↓（原硅酸）

2.硅酸难溶于水，属于弱酸，其酸性比碳酸弱：

Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3

——————————————————————————————————1．硅酸盐：

硅酸盐是一种结构复杂的物质，一般由硅、氧、金属元素组成的化合物，一般不溶于水，基本组成单元还是[SiO4]四面体，导致硅酸盐熔点高，化学性质很稳定，不活泼。

2.Na2SiO3的应用：

肥皂填料、木材防火、黏胶剂等。

※3.硅酸盐化学式拆分原则

要领：

化合价不变

格式：

金属氧化物、二氧化硅、水

顺序：

金属按活动顺序表

-练一练-

4.【拓展】硅酸盐岩石→土壤胶体、负电。

硅酸盐跟硅酸类似，形成胶体。

特殊含硅化合物——碳化硅SiC，俗名金刚砂（碳，二氧化硅高温制得），具有空间网状结构，硬度大，熔点高。

5.硅酸盐材料：

①结构特点：

都含有硅氧四面体[SiO4]4－的稳定结构；

②特性：

稳定性强，硬度高，熔点高，难溶于水，绝缘，耐腐蚀等；

③实例：

玻璃、陶瓷、水泥。

6.经典范例：

——————————————————————————————————

1.硅单质（Si）：

硅有晶体硅和无定形硅

2.物理性质：

①灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体；②熔、沸点高、硬度大；③晶体硅是良好的半导体。

3.化学性质：

在常温下，化学性质不活泼，只与强碱、氟化氢、氟气反应。

Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑

Si+2F2=SiF4

Si+4HF=SiF4↑+2H2↑

加热时，Si可以和O2、Cl2等反应。

4.存在：

在自然界中，没游离态的硅。

5.用途：

集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料（为高纯硅），还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。

6.单质硅的制备（工业上）：

第二节富集在海水中的元素-氯

1.氯气的结构特点（自绘原子结构）：

得电子能力强，非金属性强。

2.化合价：

-1，0，1，+3，+5，+7

3.氯气的发现：

1774年瑞典化学家舍勒发现氯气。

4.氯气的物理性质：

①氯气是黄绿色；

②有刺激性气味，有毒的气体；

③易液化——加压液化，贮存在钢瓶中（注：

干燥的氯气常温不与铁反应）；

④密度比空气大——向上排空气法收集（注：

不能用排水法收集，可用排饱和食盐水法收集；

⑤能溶于水（1体积水可溶解2体积氯气）。

5.闻氯气的方法是：

用手轻轻地在瓶口扇动，仅使极少量的氯气飘进鼻孔。

（注:

这是闻各种气体气味的方法。

）

6.氯气的化学性质：

①氯气与金属反应：

Cl2有很强的氧化性，能与多数金属反应生成相应的金属氯化物，尤其要注意的是：

它和变价金属反应时，生成高价的金属氯化物，如：

CuCl2、FeCl3。

②氯气与某些非金属反应：

氯气与氢气反应（氯气与金属反应时，是实实在在的得电子，而在与非金属（如H2）反应时，氯原子和氢原子都想得电子，最后双方为了达到稳定，形成共用电子对。

即使这样，形成的共用电子对还是偏向氯，偏离氢，从而使氯显-1价。

）

③氯气与水反应：

实验室中使用的氯水只能现配现用,并盛放在棕色试剂瓶中。

总结：

新制氯水：

H+、Cl－、ClO－、HClO、Cl2、H2O，有强氧化性。

久置氯水：

盐酸溶液，无强氧化性。

④氯气与碱反应：

⑤氯气与盐溶液反应：

经典范例：

Ø氯气的用途：

Ø杀菌消毒；

Ø制漂白粉（液）；

Ø作制高纯硅、锗和钛的中间物质；

Ø合成塑料、橡胶、农药、药品等。

【突破重点】

成盐元素—卤素：

第三节硫和氮的氧化物

二氧化硫二氧化碳的比较:

[ps：

第四节 氨 硝酸 硫酸详见《教材完全解析·王后雄》O（∩_∩）O]