第四章非金属及其化合物(1--2节).doc

- 7 -
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(导学案)
【学习目标】
1. 了解SiO2的结构和用途，掌握SiO2的化学性质。
2. 掌握H2SiO3的制备和性质，了解硅胶的主要成分和用途。
3. 了解硅酸盐的概念、组成及表示方法，以硅酸钠为例掌握硅酸盐的性质，了解硅酸盐的用途和硅酸盐工业（水泥、玻璃、陶瓷的生产原理、主要成分及典型设备）。
4. 了解硅的物理性质、制法和用途，掌握硅的化学性质。
【第一课时】
一． 二氧化硅
1. 在自然界中的存在：
二氧化硅广泛存在于自然界中，天然二氧化硅称为_______，其存在形态有________和_________两种。晶体的二氧化硅称_______，无色透明的石英晶体又称_______，具有彩色环带状或层状的称为_______。
2. 二氧化硅的结构：
在SiO2晶体中，每个Si原子周围结合_____个O原子，同时每个O原子与_____个Si原子结合。实际上，SiO2晶体是由Si和O按_______的比例所组成的____________________的晶体，是由若干个_________基本结构单元连接而成。
3. 物理性质：
纯净的二氧化硅是_____色透明的晶体，其熔点_____，硬度_____，______溶于水。
4. 化学性质：
（1）二氧化硅是硅酸的酸酐，具有酸性氧化物的通性；
a) 与碱性氧化物反应： SiO2 + CaO _____________________
b）与强碱反应：SiO2 + NaOH ___________________________
c）与盐反应：SiO2 + Na2CO3 ____________________________
SiO2 + CaCO3 ____________________________
（2）具有弱氧化性：
SiO2 + C ___________________________
（3）与氢氟酸的反应：
SiO2 + HF _____________________
此反应常用于______________________________，由此可知，实验室里氢氟酸一般保存在________中。
5. 用途：
二氧化硅的用途非常广泛，主要表现在：_______________________________________。
二． 硅酸
1. 硅酸的组成：
硅酸的组成与结构比较复杂，常以通式xSiO2﹒yH2O，一般可用________来表示硅酸。
2. 性质：
1）硅酸是一种_____色固体，_____溶于水。
2）硅酸是一种二元弱酸，其酸性比碳酸______，不能使石蕊试液变红。
H2SiO3 + NaOH _____________________________
Na2SiO3 + CO2 + H2O _______________________________
3）硅酸的热稳定性_____，受热易_________：
H2SiO3
4）由于二氧化硅难溶于水，由SiO2制取硅酸只能用间接方法制得：
① _____________________________________________
② _____________________________________________
3. 用途：
硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为________，硅胶多孔，_______________能力强。常用作____________________________________________，也可用作___________________。
【预习检测】
1. SiO2 + C SiC + 2CO反应中，还原剂与氧化剂物质的量之比为( )
A.3∶5 B.5∶3 C.1∶2 D.2∶1
2. 下列说法正确的是( )
A. SiO2晶体易溶于水，水溶液呈现酸性
B. CO2通入水玻璃中可以得到硅酸
C. SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸
D. 高温时SiO2可和Na2CO3反应放出CO2，是制造玻璃的反应之一，生成的Na2SiO3是玻璃成分之一
3. 生石灰中往往含有杂质碳酸钙和二氧化硅，检验是否存在这两种杂质最好选用( )
A. 水 B. 盐酸 C. 硫酸 D. 烧碱溶液
4. 关于硅的下列叙述中，正确的是( )
A. 二氧化硅晶体与金刚石都是正四面体结构的原子晶体
B. 硅酸盐都不溶于水
C. 硅与酸、碱都不能发生反应
D. 原硅酸和硅酸对应的酸酐都是二氧化硅
5. 用足量CO原14g铁的氧化物或铁的氧化物的混和物，将生成的CO2通入澄清的石灰水中， 得到25g沉淀，则该物质不可能是( )
A. FeO、Fe2O3 B. Fe2O3、Fe3O4 C. FeO、Fe3O4 D. Fe2O3
6. 可以肯定溶液中大量存在CO2-3的理由是( )
A. 加入AgNO3溶液有白色沉淀产生
B. 加入酸有无色无味气体产生
C. 加入CaCl2溶液时有白色沉淀产生，再加稀盐酸沉淀溶解，产生可使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体
D. 加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀产生，再加稀盐酸，反应现象如C所述
7. 不另加任何试剂就可以将：①Na2SiO3；②Na2SO2；③CaCl2；④KCl；⑤Ba(NO3)2五种溶液鉴别出来，其鉴别检出的顺序是( )
A. ③④⑤①② B. ③①⑤②④ C. ①③④②⑤ D. ③②①④⑤

【第二课时】
三． 硅酸盐
硅酸盐是由__________________________________的总称。大多数硅酸盐____溶于水，化学性质很_________，常见的易溶于水的硅酸盐有________________________。
最简单的硅酸盐是硅酸钠，其水溶液俗称___________，是制备硅胶和木材防火剂等地原料。
1. 硅酸盐组成的表示方法---氧化物法：
用氧化物的形式表示硅酸盐的组成时，一般按照硅酸盐中金属或非金属的化合价写成相应数目的氧化物，各种氧化物的排列顺序为：___________________________________；除氧元素外，其它元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数，如果出现分数，应扩大倍数化为整数。
例如：Na2SiO3 -----____________________
Al2(Si2O5)(OH)4 —--_____________________
Mg3(Si4O10)(OH)2 -----__________________________
Ca(Al2Si3O10)3H2O ----- ____________________________
KAlSi3O8 ---- _______________________________
2. 主要化学性质（以Na2SiO3例）：
（1） 由于硅酸的酸性很弱，故Na2SiO3可用多种酸反应，生成难溶于水的硅酸。
Na2SiO3 + HCl_____________________________
Na2SiO3 + CO2 + H2O_____________________________
（2） 热稳定性良好，不能燃烧，不易腐蚀。
注：① 盛硅酸钠的试剂瓶应密封保存，避免吸收空气中的______、_______而变质；
② 盛硅酸钠的试剂瓶不能用玻璃塞，应用__________________；
③ SiO32-与H+不能大量共存。
四．常见的硅酸盐产品
2．硅酸盐工业是指____________________________________________________的制造工业，如制造_________ 、_________ 、_________等产品的工业。
3. 生产普通水泥的主要设备是______________,主要原料有 和 .为了调节水泥的硬化速度，通常向烧成的水泥中加入_______。
4. 生产普通玻璃的主要设备是__________，主要原料有________、 和 。发生的化学方程式主要有___________________________、____________________________。主要成分是_____________________________。
在制造玻璃过程中，如果加入________后玻璃就呈蓝色；加入________后玻璃就呈红色。普通玻璃一般呈淡绿色，是因为________________缘故。
5. 生产陶瓷的主要原料是________，经过_______________ 而成的。
我国被称为陶都的是________，被称为瓷都的是_________。唐朝的_________、宋朝的_________均闻名于世。
五．硅单质
1. 存在
自然界中硅的含量为26 %，位居第二。硅在自然界中只以_________形式存在，而不存在游离态的硅。
2. 物理性质
单质硅有________和_________两种。其中晶体硅是一种具有金属光泽的_______色固体，熔沸点_____，硬度______，有脆性，是良好的________材料。
常用于制作____________、____________、_____________等。
3. 化学性质
常温下，硅的化学性质不活泼，但随着温度的升高其活泼性增强。
常温下： Si + F2 ― ；Si + HF ―
Si + NaOH + H2O ―
加热时： Si + O2 ― ；Si +Cl2 ―
4. 工业制法：（1）制取粗硅 ____________________________
（2）粗硅提纯 _____________________________
【归纳与总结】
硅及其化合物的反常化学性质：
（1）Si的还原性大于碳，但在高温下碳能把硅还原出来：如 2C+Si02Si+2C0↑
（2）非金属单质与碱反应一般不放出H2，但硅与碱能放出H2：
Si+2NaOH+H20=Na2Si03+2H2↑
（3）非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能与HF反应：
Si + 4HF == SiF4↑+ 2H2↑
（4）非金属单质一般为非导体，但Si为半导体，石墨为导体。
（5）酸性氧化物一般溶于水，不与酸反应，但SiO2不溶于水，能与HF反应：
Si02 + 4HF = SiF4↑+ 2H20
（6）一般酸溶于水，但 H2SiO3不溶于水。

第二节 富集在海水中的元素---氯（导学案）
【学习目标】
1. 掌握Cl2的物理性质，重点掌握Cl2的化学性质和Cl-的检验方法。
2. 了解次氯酸的性质，掌握漂白粉的制取原理，了解漂白粉的有效成分和主要成分。
3. 掌握Cl2的实验室制法。
【第一课时】
一. 活泼的黄绿色气体---氯气
1. 氯在自然界中的存在：
氯的原子结构示意图为_______________，由此可知氯原子很容易______电子，表现出典型的_____________性，因此氯在自然界中是以_______形式存在，主要形式为__________。
2. 氯气的发现：
1774年，瑞典化学家________，通过化学反应___________________________________发现了氯气。1810年，由英国化学家__________确认。
3. 物理性质：
通常情况下，氯气是一种______色、有________气味、比空气_____的_______气体,易______，_______于水（常温1体积水约溶解____体积氯气）。
注：在实验室中闻气体气味的方法是_________________________________________。
4. 化学性质：
（1）和金属单质的反应
钠在氯气中燃烧：_______________________;现象：_______________。
铜在氯气中燃烧：_______________________;现象：_______________。
铁在氯气中燃烧：_______________________;现象：_______________。
注：① 氯气与变价金属反应时，均生成_____价金属氯化物。
② 常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应，所以工业上常把液氯储存在_______中。
(2) 与非金属的反应：
氢气在氯气中燃烧：_______________________;现象：_______________________。
磷在氯气中燃烧：_________________________________________;现象：____________。
(3) 与水的反应：
在常温下，溶于水中的部分Cl2与水反应生成_______和________。
化学方程式为：______________________________
其中HClO具有： ① 弱酸性，为一元弱酸，酸性比碳酸______；② 不稳定性，见光易______，即 2HClO == _________________。③ 强氧化性，具有漂白、杀菌等作用。
由此可知，氯水的成分有：______________________________________，这决定了氯水具有多样性：① 具有颜色和气味，原因_______________；② 具有酸性，原因____________；③ 具有强氧化性和漂白性，原因_______________；④ 加入AgNO3 溶液产生白色沉淀，原因__________。
实验室里的氯水应现用现配，且需__________________保存。
（4）与碱的反应：
氯气与NaOH溶液的反应：______________________________(常用于除去多余的氯气)
氯气与碱反应的通式：
工业制取漂粉精：_______________________
_______________（原料：氯气、_______。）
漂白液的有效成分是_____________，漂白粉的主要成分是______________________，有效成分是__________。漂粉液、漂白粉、漂粉精都不宜长时间露置在空气中，要___________________保存。
漂粉精的漂白原理：__________________________________
或__________________________________。
（5）与还原性物质反应：
Cl2 + H2S == ___________________；
Cl2 + 2KI == ____________________；
Cl2 + 2FeCl2 == ___________________ ；
二. 氯离子的检验
1. 检验原理：
主要试剂：_______________和_____________。
原理：__________________________________。
操作及现象：______________________________________________________________。
结论：_____________________。
2. 注意事项：
① 在溶液中，有多种阴离子如CO32-、PO43- 能与Ag+ 结合生成沉淀，加入稀硝酸的目的是排除CO32-、PO43-等离子的干扰；
② 不能用盐酸酸化，因为会引入Cl-；
③ 像ClO-、ClO3-等微粒中的非离子型氯，不能与AgNO3 溶液产生白色沉淀。

7