发布时间 : 星期三 文章高中化学第四章非金属及其化合物课堂笔记学案新人教版更新完毕开始阅读47d99abd58eef8c75fbfc77da26925c52dc5910d
第四章 非金属及其化合物
一、硅及其化合物
硅元素在地壳中的含量排第二，在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅，常见的是二氧化硅、硅酸盐等。
硅原子最外层有4个电子，既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物。 1、单质硅（Si）：
⑴ 物理性质：有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大。 ⑵ 化学性质：
①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。
Si＋2F2＝SiF4 Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑ Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑ ②在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。 Si＋O2
高温 SiO2 Si＋2Cl2
高温 SiCl4
⑶ 用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。 ⑷ 硅的制备：工业上，用C在高温下还原SiO2可制得粗硅。
SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑ Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4 SiCl4＋2H2＝Si(纯)＋4HCl 2、二氧化硅（SiO2）：
⑴ SiO2的空间结构：立体网状结构，SiO2直接由原子构成，不存在单个SiO2分子。 ⑵ 物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。
⑶ 化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），能与强碱溶
液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应：
① 与强碱反应：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O（生成的硅酸钠具有粘性，所以
不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，应用橡皮塞）。
②与氢氟酸反应[SiO2的特性]：SiO2＋4HF＝SiF4↑+2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）。 ③高温下与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO
高温 CaSiO3
⑷ 用途：光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。
3、硅酸（H2SiO3）：
⑴ 物理性质：不溶于水的白色胶状物，能形成硅胶，吸附水分能力强。
⑵ 化学性质：H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，其酸酐为SiO2，但SiO2不溶于水，
故不能直接由SiO2溶于水制得，而用可溶性硅酸盐与酸反应制取：（强酸制弱酸原理）
Na2SiO3＋2HCl＝2NaCl＋H2SiO3↓ Na2SiO3＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓＋Na2CO3（此方程式证明酸性：H2SiO3＜H2CO3）
⑶ 用途：硅胶作干燥剂、催化剂的载体。 4、硅酸盐
硅酸盐：硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，可以作黏胶剂和木材防火剂。硅酸钠水溶液久置在空气中容易变质：
Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓（有白色沉淀生成）
硅酸盐由于组成比较复杂，常用氧化物的形式表示：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。
硅酸钠：Na2SiO3 Na2O·SiO2 硅酸钙：CaSiO3 CaO·SiO2 高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O
正长石：KAlSiO3不能写成 K2O· Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2 ⑴ 传统硅酸盐工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥。 普通玻璃：原料：碳酸钠、石灰石和石英。
主要反应：SiO2 + Na2CO3 SiO2 + CaCO3
高温 高温 Na2SiO3 + CO2↑,
CaSiO3 + CO2↑（原理：难挥发性酸酸酐制易挥发性酸
酸酐）。
主要成分：Na2O·CaO·SiO2。工业生产中根据需要制成各种特制玻璃。如钢化玻璃、有色玻璃、光学玻璃、防弹玻璃等。
水泥：原料：黏土，石灰石。普通硅酸盐水泥的主要成分：2CaO ·SiO2,3CaO ·SiO2 ,3CaO ·Al2O3。
⑵ 信息材料――光导纤维：它的主要成分是SiO2，是目前应用最广的信息材料，它有信息传输大，信号准确，便于铺设，耐磨耐腐蚀，试用寿命长等优点。一条通常的光缆可以同时传输十亿门电话的信号。 ⑶分子筛：
许多硅酸盐具有多孔的结构,孔的大小与一般分子的大小相当,而且组成不同的硅酸盐的孔径不同.因此这些硅酸盐具有筛分分子的作用,人们把它们称为分子筛(molecular sieve).
如组成为Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O的铝硅酸盐,其中有许多笼状空穴和通道.这种结构使它很容易可逆地吸收或失去水及其他小分子,如二氧化碳、氨、甲醇、乙醇等，但它不能吸收那些大得不能进入空穴地分子。因此它可用于吸水、分离气体、吸附有毒气体等作用。
分子筛常用于分离、提纯气体或液体混合物。作干燥剂、离子交换剂、催化剂、催化剂载体、净化水、净化空气、防毒器械、食品保鲜、电子产品处理、石油化工等方面。 二、氯及其化合物 （一）氯气 Cl2
氯原子结构示意图为 ，氯原子最外电子层上有7个电子，在化学反应中很容易得到1个电子形成Cl，化学性质活泼，在自然界中没游离态的氯，氯只以化合态存在（主要以氯化物和氯酸盐）。 1、氯气（Cl2）：
⑴ 物理性质：黄绿色有刺激性气味有毒的气体，密度比空气大，易液化成液氯，易溶于水。
（氯气收集方法—向上排空气法或者排饱和食盐水；液氯为纯净物）
⑵ 化学性质：氯气化学性质非常活泼，很容易得到电子，作强氧化剂，能与金属、非金属、
水以及碱反应。
①与金属反应（将金属氧化成最高正价）
点燃
点燃
点燃
－
Na＋Cl2===2NaCl Cu＋Cl2===CuCl2 2Fe＋3Cl2===2FeCl3
（氯气与金属铁反应只生成FeCl3，而不生成FeCl2。（思考：）怎样制备FeCl2？Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑，铁跟盐酸反应生成FeCl2，而铁跟氯气反应生成FeCl3，这说明Cl2的氧化性强于盐酸，是强氧化剂。） ②与非金属反应
点燃
Cl2＋H2 === 2HCl（氢气在氯气中燃烧现象：安静地燃烧，发出苍白色火焰） 将H2和Cl2混合后在点燃或光照条件下发生爆炸。
燃烧定义：所有发光发热的剧烈化学反应都叫做燃烧，不一定要有氧气参加。 ③Cl2与水反应