第四章 非金属及其化合物.docx

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第四章非金属及其化合物

黔西二中2013-2014学年第二学期

教

学

设

计

生化组朱先俊

安全教育第一课

本学期开学第一节课针对本学科特点对学生进行安全教育：

化学实验安全

1、遵守实验室规则

首先认真阅读并牢记实验室规则

化学实验室规则：

1、进入实验室按指定座位就坐，要保持室内安静；

2、未经许可，不得擅自动用仪器、设备及材料：

3、实验前对照实验要求，认真检查仪器、设备，发现问题及时报告老师；

4、实验过程中，严格遵守操作规则，防止意外事故发生。

如有意外，听从老师指挥；

5、如实记录实验数据，仔细观察实验现象，准确填写实验报告：

6、要爱护公物，如有损坏，按赔偿制度处理；7、实验完毕，按要求做好清洁工作；

2、了解安全措施

（1）事故预防

*防爆炸：

点燃可燃气体或用可燃气体进行反应之前，要检验气体的纯度。

*防暴沸：

配制硫酸的水溶液时，要将密度大的浓硫酸倒入水中；加热液体混合物时要加沸石或碎瓷片。

*防失火：

实验室中的可燃物质要远离火源，检查灭火设备是否齐全

*防中毒：

制取有毒气体（Cl2、CO、SO2、H2S、NO、NO2等）时，要在通

风橱内进行，并采取相应的措施处理（灼烧、吸收、收集）。

*防倒吸：

加热法制取气体并用排水法收集时，注意熄灯顺序；吸

收溶解度较大的气体（HCl、NH3）时，加装安全瓶或漏斗。

（2）危险化学品标志的识别

A：

常见危险化学药品

爆炸品：

硝酸铵（NH4NO3）、黑火药等。

易燃气体：

H2、CH4、CO

易燃液体：

有机溶剂（酒精、汽油等）

易燃品：

自燃物品：

白磷

遇湿易燃物品：

Na、K等

腐蚀品：

浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸、NaOH固体等

有毒品：

氰化物（KCN）、砷的化合物（砒霜As2O3）、钡盐、汞（Hg）、铅（Pb）等

氧化剂：

KMnO4、KClO3（强氧化剂亦属爆炸品）等

B:

一些常用危险化学药品的标志

（3）意外事故的处理

创伤处理：

先除去伤口的玻璃，用双氧水擦洗消毒或涂碘酒，而后敷药包扎。

烫伤、烧伤处理：

用75%-95%的酒精轻涂伤处，再涂烫伤药膏；严重

者立即就医。

酸碱腐蚀处理：

其他化学灼伤处理：

汞洒落，立即撒上硫粉，并打开排气扇

（4）火灾处理方法：

防止火势扩展：

移走可燃物，切断电源，停止通风。

扑灭火源：

酒精等有机溶剂泼洒在桌面上着火燃烧，用湿布或沙子盖灭，火势大可以用灭火器扑灭。

小范围的有机物、钾、钠、白磷等化学物质着火可用沙盖灭。

各班学生签名：

学科渗透法制教育目录

本学期所教学内容中可进行渗透法制教育的章节：

1、必修2第二章化学反应与能量渗透：

《中华人民共和国节约能源法》

《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》

2、必修2第三章有机化合物渗透：

《中华人民共和国矿山安全法》

《中华人民共和国道路交通安全法》

《中华人民共和国食品安全法》

3、必修2第四章开发利用金属矿物和海水资源

渗透：

《中华人民共和国矿产资源法》

第四章非金属及其化合物

第一节无机非金属材料的主角——硅

教学目标：

1、了解二氧化硅的结构、性质和用途

2、了解硅酸的制备和化学性质

3、了解硅酸盐的性质及组成的表示方法

4、了解硅的性质和用途

5、了解几种重要的无机非金属材料的生产及用途

教学重点：

硅、二氧化硅及硅酸盐的性质、硅酸的制备、硅酸盐的组成的表示方法

教学难点：

二氧化硅晶体的结构、硅酸盐的组成的表示方法

教学过程：

提问：

我们生存的地球，她坚硬的地壳是由什么构成的？

岩石——构成岩石的主要成分是硅酸盐及硅的氧化物。

非金属元素在地壳中的含量

硅在地壳中含量为26.3%，仅次于氧

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。

硅（Si）元素

1、画出碳和硅的原子结构示意图

C

Si

结论：

既不易失电子，又不易得电子，主要形成四价的化合物。

２、硅元素在自然界中的存在形态

硅在自然界中没有游离态，只有化合态存在-----通常以二氧化硅、硅酸盐存在。

思考1：

常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，而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？

结论：

硅的亲氧性比碳的强，所以在自然界中硅更易被氧化而无游离态。

一、二氧化硅、硅酸

1、二氧化硅（SiO2）

（1）存在

硅石（占地壳质量12%）（天然二氧化硅）由结晶形和无定形两类。

其中结晶形称为石英，石英中无色透明的是水晶，彩色环带状或层状的是玛瑙。

（2）用途：

①、制光导纤维

②、石英玻璃制化学仪器

③、石英表钟

④、水晶制光学仪器和工艺品

⑤、玛瑙制精密轴承和装饰品

⑥、不纯的二氧化硅——砂石作建筑材料

（3）物理性质

物质

SiO2

CO2

状态（常温）

固体

气体

熔点

1610℃（很高）

-56.6℃

沸点

2230℃（很高）

-78.5℃

溶解性

不溶

可溶

硬度

很大

思考2：

为什么二氧化硅和二氧化碳物理性质有这么大的差别？

原因是结构上的不同，二氧化硅是原子晶体，二氧化碳是分子晶体

（4）二氧化硅的晶体结构

二氧化硅晶体是以硅原子为中心的正四面体结构，延展成空间网状结构。

一个硅原子周围连接四个氧原子，一个氧原子周围连接两个硅原子，硅氧原子以1:

2的比例结合。

思考:

为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞？

交流与研讨：

1.从物质分类角度来看，二氧化硅属于哪类氧化物？

属于酸性氧化物

2.二氧化硅可能具有哪些化学性质？

具有酸性氧化物的通性

（5）SiO2的化学性质

①是酸性氧化物——具有酸性氧化物的通性

A、定义性：

与碱反应生成盐和水

SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O

结论：

碱性物质会腐蚀玻璃，因为玻璃中含有SiO2,所以浓的碱液不能保存在玻璃容器中而通常保存在塑料容器中。

稀碱液短时期存放在玻璃试剂瓶中时不能用玻璃塞而用橡皮塞或软木塞。

B、与碱性氧化物反应——化合成正盐

高温

SiO2+CaO===CaSiO3

C、与水反应——生成对应的酸（少数酸性氧化物难与水反应，如：

SiO2就不与水反应）

②特性：

A、与氢氟酸（HF）反应

4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O

讨论：

实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？

为什么？

结论：

1、SiO2只与氢氟酸反应，不与其他酸反应。

高温

2、氢氟酸能腐蚀玻璃，所以氢氟酸不能保存在玻璃试剂瓶中，只能保存在塑料瓶中。

常用氢氟酸在玻璃上雕刻花纹。

B、在高温下能被碳还原SiO2+C===Si+CO↑

2.硅酸（H2SiO3）

硅酸是一种弱酸（酸性比碳酸还弱），它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。

硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。

思考：

二氧化硅难溶于水，那么，如何制得硅酸呢？

实验探究：

实验4-1：

向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸

现象

滴入酚酞溶液呈红色

滴入盐酸有硅酸凝胶产生

结论

Na2SiO3呈碱性

硅酸难溶于水

方程式

Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl

结论：

制取硅酸时不能用SiO2直接与水反应而得，而是用简接方法。

即：

将SiO2先与氢氧化钠反应生成硅酸钠，然后硅酸钠与盐酸反应制得硅酸。

练习：

CO2通入下例各溶液中，不可能产生沉淀的是（）

A、氯化钙溶液B、石灰水C、饱和碳酸钠溶液D、硅酸钠溶液

二、硅酸盐

1、定义：

硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。

（或含有硅酸根离子的盐）

2、性质：

硅酸盐是一大类结构复杂的固体物质，大多不溶于水，化学性质很稳定。

3、最简单的硅酸盐：

硅酸钠（Na2SiO3）它是一种可溶于水的硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂的原料。

4、硅酸盐的表示方法：

硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，所以除了用盐的形式表示外，还常用各元素氧化物的形式来表示。

例如：

Na2SiO3——Na2O.SiO3GaSiO3——GaO.SiO2

5、常见的几种硅酸盐产品

（1）、玻璃

成分：

硅酸钠（Na2SiO3）、硅酸钙（CaSiO3）、二氧化硅（SiO2）的熔合物

表示方法：

Na2O．CaO．6SiO2

原料：

纯碱、石灰石、石英

（2）、水泥

原料：

黏土、石灰石

生产过程：

将黏土、石灰石及辅助原料混合研磨后得生料，然后放入水泥回转窑中高温煅烧得熟料，最后加入适量石膏研成细分即为普通水泥。

水泥中加入石膏的目的：

加速水泥的硬化速度。

（3）、陶瓷

陶瓷分为陶和瓷两类，瓷比陶精细。

陶都是我国的四川宜宾，瓷都是江西景德镇。

三、硅单质

硅单质分为晶体和无定形两类。

晶体硅：

１、结构：

晶体硅的结构与金刚石相似，也是以正四面体为中心的空间网状结构。

２、物理性质：

晶体硅是具有金属光泽的灰黑色固体，熔点很高、硬度很大、有脆性。

３、用途：

晶体硅是良好的半导体才料，可制作计算机芯片、硅太阳能电池等。

４、硅的化学性质常温下不活泼。

3、陶瓷

陶瓷分为陶和瓷两类，瓷比陶精细。

陶都是我国的四川宜宾，瓷都是江西景德镇。

本节小结：

1、学习了重要的非金属元素硅及其化合物二氧化硅和硅酸。

2、了解了硅、二氧化硅的重要性质及用途。

３、了解了几种重要的硅酸盐。

练习：

1、实验室有五种试剂，根据它们各自的性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。

试剂试剂瓶

二氧化硅玻璃塞细口瓶

氢氧化钠溶液广口瓶

氢氟酸橡皮塞细口瓶

浓硫酸细口塑料瓶

2、下列说法正确的是（　　）

A．SiO2溶于水显酸性

B．CO2通入水玻璃（硅酸钠的水溶液）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

3、玻璃的主要成分之一是二氧化硅，

能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是（）

A、烧碱B、纯碱C、氢氟酸D、盐酸

教学反思：

第二节富集在海水中的元素——氯

教学目标：

1、了解氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用

2、了解氯离子的检验方法

教学重点：

氯气的化学性质和氯离子的检验

教学难点：

氯气的化学性质

教学过程：

一、氯及其单质

1、氯的原子结构和性质

易得电子

化合价：

通常-1，另有+1，+3，+5，+7价氯元素得电子能力强（氧化性强），非金属性强

2、氯气的分子结构

氯气属于双原子分子，分子结构：

分子式：

Cl2；电子式：

结构式：

Cl—Cl；

3、氯气的物理性质

（1）、氯气是黄绿色有刺激性气味的有毒气体

（2）、氯气可溶于水，（通常，1体积水可溶解2体积氯气）氯水呈浅黄绿色

（3）、密度比空气大

4、氯气的化学性质（有强氧化性，常作氧化剂）

（1）氯气与金属反应

结论：

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

它和可变价态的金属反应时，生成高价的金属氯化物，

如：

CuCuCl2、FeFeCl3

（2）、氯气与某些非金属反应

结论：

纯净的氢气能在氯气中安静地燃烧。

现象：

放出大量的热，发出苍白色的火焰，集气瓶口有白雾产生。

氢气和氯气混合时见光就发生反应，且爆炸。

HCl气体易溶于水，水溶液称为盐酸。

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，氢显+1价。

（3）、氯气与水的反应

Cl2+H2OHCl+HClO

关于次氯酸（HClO）的性质

HClO是一元弱酸（酸性比碳酸还弱），具有强氧化性（杀菌、消毒），漂白性，不稳定性（易分解）

氯水——氯气的水溶液，成分：

氯气、水、盐酸、次氯酸。

新制氯水与久置的氯水相比，成分相同吗？

干燥的氯气与湿润的氯气在性质上有区别吗?

液氯与氯水是否相同？

思考：

氯气与水反应生成了盐酸和次氯酸，如果把氯气通入NaOH溶液中，能否发生反应？

为什么？

（4）、与碱溶液的反应

Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O

实验室制氯气时，多余的氯气用NaOH溶液吸收

关于漂白粉的制取、成分、漂白原理：

制取：

2Ca（OH）2+2Cl2===CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

漂白粉的成分：

CaCl2和Ca（ClO）2的混合物

漂白粉的有效成分：

Ca（ClO）2

漂白粉的漂白原理：

它的水溶液与空气中的CO2接触反应生成次氯酸，然后次氯酸见光分解放出氧气将有机色素氧化成无色而漂白。

Ca（ClO）2+CO2+H2O===CaCO3+2HClO

2HClO===2HCl+O2↑

结论：

漂白粉的漂白原理也是它在空气中露置失效的原因，所以漂白粉应密封保存。

5、氯气的用途：

氯气是合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品的重要原料，也是制漂白粉和家用消毒液的原料。

练习：

1、下列关于氯水的说法中正确的是（）

A、新制氯水中只含有Cl2和H2O分子

B、新制氯水能杀菌消毒是因为Cl2有毒，能毒杀细菌

C、光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2

D、氯水放置数天后酸性增强

2、下列物质能使红墨水褪色的是（）

A、活性炭B、二氧化碳

C、NaCl溶液D、酸化的NaClO溶液

二、氯离子（Cl-）的检验

实验4-6：

在5支试管中分别加入2-3ml稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自来水、蒸馏水，然后各滴入几滴AgNO3溶液，观察现象。

然后再分别加入少量稀硝酸，观察现象。

实验现象：

解释：

加入AgNO3溶液

加入稀硝酸

稀盐酸

 产生白色沉淀

 沉淀不消失

 AgCl不溶于稀硝酸

NaCl溶液

 产生白色沉淀

 沉淀不消失

 AgCl不溶于稀硝酸

Na2CO3溶液

 产生白色沉淀

 沉淀消失

 Ag2CO3溶于稀硝酸

自来水

 产生白色沉淀

 沉淀不消失

 自来水中含有Cl-

蒸馏水

 无明显现象

 无明显现象

 蒸馏水中不含Cl-

1、检验方法：

取待检液少许注入试管中，滴加几滴AgNO3溶液，然后再加几滴稀硝酸，产生白色沉淀且不消失，证明含有Cl-Ag++Cl-=AgCl

2、检验时加入稀硝酸的作用是：

排除CO32-、SO32-等离子的干扰。

三、卤族元素——卤素

成盐的元素叫卤素，包含氟（F）氯（Cl）溴（Br）碘（I）等元素.

它们的单质均为双原子分子，分别为：

F2、Cl2、Br2、I2，它们都有氧化性，且氧化性强弱为：

F2>Cl2>Br2>I2

教学反思：