第四章非金属及其化合物学案讲解.docx
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第四章非金属及其化合物学案讲解
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
第1课时二氧化硅和硅酸
一、教学目标
【知识目标】
1、了解硅及其化合物的知识。
2、了解硅及其化合物在国民经济中的重要作用。
【能力目标】使学生进一步了解运用元素周期律知识学习同族元素性质及其递变规律的方法,并运用这些知识学习碳族元素及其化合物的知识。
3、【情感目标】通过对非金属硅性质的科学探究,发展学习化学的兴趣,乐于探究物质变化的奥秘
二、重点与难点
【重点】硅和二氧化硅的性质。
【难点】硅和二氧化硅的性质。
自主学习
硅在地壳中含量26.3%,仅次于氧。
以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中,占地壳质量90%以上。
在无机非金属材料中,硅元素一直扮演着主角,它位于第3周期,第ⅣA族,在碳的下方。
最外层有4个电子,主要形成四价的化合物。
一、二氧化硅(SiO2和硅酸
(一二氧化硅(SiO2
1、存在:
硅是是一种亲氧元素,以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在。
天然存在的二氧化硅称为,包括和两大类。
石英是常见的结晶形二氧化硅,其中无色透明的就是,具有彩色环带状或层状的是。
2、结构:
二氧化硅晶体为结构,基本单元是[SiO4],若干个四面体通过氧原子连接,即每个Si周围结合个O,每个O为个四面体所共有,即每个O与个Si相结合。
实际上,SiO2晶体是由Si和O按1:
2的比例所组成的结构的晶体。
SiO2的结构决定了它有良好的物理和化学性质,被广泛应用。
如用作饰物,制作实验室使用的,用作与信息高速公路骨架的。
3、物理性质:
熔沸点、硬度、溶于水。
洁净的SiO2无色透光性好。
4、化学性质:
化学稳定性好、除HF外一般不与其他酸反应,可以与强碱(NaOH反应,是酸性氧化物,在一定的条件下能与碱性氧化物反应
SiO2+4HF=SiO2+CaOSiO2+2NaOH=
因此,不能用瓶装HF,装碱性溶液的试剂瓶应用。
(二硅酸(H2SiO3
1、性质:
酸性很(于碳酸溶解度很,它不能使紫色石蕊试液变红色。
①硅酸不稳定:
H2SiO3
②硅酸能与碱反应:
H2SiO3+2NaOH=
③硅酸在水中易聚合形成胶体。
浓度小时——硅酸溶胶,浓度大时形成软而透明的、胶冻状的。
硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶,称为。
多孔,吸附水分能力强,常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的剂,也可以用作催化剂的。
2、制备:
由于SiO2不溶于水,硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。
Na2SiO3+2HCl=
二、硅单质
1、物理性质:
硅与碳相似,有和两种。
晶体硅结构类似于,它是带有金属光泽的灰黑色固体,熔点高(1410℃,硬度大,有脆性,是良好的半导体。
2、化学性质:
常温下化学性质不活泼。
常温可与F2、HF、NaOH反应,加热条件下可与O2、Cl2等物质反应
Si+2NaOH+H2O=Si+2F2=Si+4HF=Si+O2Si+2Cl2
3、制备:
(1粗硅制取:
SiO2+2C2CO+Si(副反应SiO2+3CSiC+2CO↑
(2粗硅提纯:
Si+2Cl2SiCl4
4、应用:
用途广泛,常用作半导体、晶体管及芯片、光电池等材料
【例2】为确认盐酸、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱,某学生设计了如图所示的装置,一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质。
请据此回答:
(1锥形瓶中装某可溶性正盐溶液,分液漏斗所盛试剂应为____________。
(2装置B所盛的试剂是______________,其作用是
________________________。
(3装置C所盛试剂是____________,C
_______________。
【跟踪训练2】下列关于碳酸(H2CO3和硅酸(H2SiO3的说法中
不正确的是(B
A.两者均为弱酸B.两者均可使紫色石蕊试液变红色
C.CO2气体通入Na2SiO3溶液中可以制得硅酸D.两者受热时均可以分解
【例1】下列说法不正确的是(
A.因SiO2不溶于水,故SiO2不是酸性氧化物
B.在反应SiO2+2C
高温
Si+2CO↑中SiO2作氧化剂
C.SiO2是一种空间立体网状结构的晶体,熔点高、硬度大
D.氢氟酸能够刻蚀玻璃,故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
【跟踪训练1】指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用,在A~D选项中选择正确答案填入括号内。
①SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O(
②Na2CO3+SiO2
高温
Na2SiO3+CO2↑(
③SiO2+2C
高温
Si+2CO↑(
④SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O(
A.作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀
B.氧化性
C.酸性氧化物的通性
D.将挥发性酸酐从其盐中置换出来
课后作业
1、下面有关硅的叙述中,正确的是(
①硅原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。
②硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位。
③硅的化学性质不活泼,在自然界中可以以游离态存在。
④硅在电子工业中,是最重要的半导体材料。
A.①③B.②④C.①④D.①②③④
2、CO2通入下列各溶液中,不可能产生沉淀的是(
A、水玻璃B、石灰水C、饱和Na2CO3D、CaCl2
3、下列离子方程式中,书写正确的是(
A、硅酸和氢氧化钾溶液反应:
H2SiO3+2OH-=SiO32-+2H2O
B、硅和浓氢氧化钠溶液反应:
Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑
C、碳酸氢钙溶液跟稀盐酸反应:
Ca(HCO32+2H+=Ca2++2H2O+CO2↑
D、饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2:
CO32-+H2O+CO2=2HCO3-
4、下列反应中,能证明SiO2是酸性氧化物的是(
A.SiO2+2C====Si+2CO↑B.SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
C.SiO2+4HF==SiF4↑+2H2OD.SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2↑
5、下列物质的用途错误的是(
A.硅是制造太阳能电池的常用材料B.二氧化硅是制造光导纤维的材料
C.水玻璃可用作木材防火剂D.硅是制取水泥的原料
6、物质A是一种高熔点化合物,不溶于强酸中,但能与纯碱在熔融时反应生成化合物B,同时放出气体C;把气体C通入B的溶液中,得化合物D;D在干燥的空气中加热得到化合物A。
⑴A、B、C、D、的化学式是:
A________B________C________D_________
⑵写出各步反应的化学方程式:
_____________________________________________________________________
________________________________________________________________-。
7.如图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。
其中B是一种单质,其余物质也都是有B元素的化合物。
C是一种钠盐,E是C对应的酸,B的结构类似金刚石,D为B的氧化物(其他不含B元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去,请填写空白:
(1A、D、E的化学式分别为____________、____________
(2A和B的互相转化在工业上有什么实际意义?
______________________________________________。
(3写出D→C反应的化学方程式:
______________
______________________________________________。
(4写出E→D反应的化学方程式:
_______________。
第二节富集在海水中的元素---氯(第一课时
一、教学目标
【知识目标】初步掌握氯气的化学性质,并从氯的原子结构特点和氯气跟金属、非金属化合物的反应了解氯气是一种化学性质非常活泼的金属。
【能力目标】观察能力及抽象概括、形成规律性认识和总结归纳的能力。
【道德情感目标】培养对化学现象与化学本质的辩证认识,以及热爱科学,尊重科学的思想。
学习科学家的科学态度和研究方法
二、重点与难点
【重点】氯气的物理和化学性质,氯气的漂白性
【难点】氯气的化学性质,氯气的漂白性
三、自主学习
一、活泼的黄绿色气体——氯气
1.氯的原子结构及存在
(1原子结构原子结构示意图为,氯原子容易得到一个电子而形成Cl-,表现为典型的性。
(2存在
氯在自然界中以态存在,主要以NaCl的形式存在。
2.氯气的发现
1774年瑞典化学家舍勒制取了氯气,反应的化学方程式为:
二、氯气的化学性质
1.与金属反应
2.与非金属反应
3.与水的反应
(1氯水——Cl2的水溶液
溶于水的Cl2部分与水反应,化学方程式为(2氯水的性质
(3次氯酸的性质
4.与碱反应
(1漂白液的制取:
有效成分为。
【问题探究2】自来水常用Cl2进行消毒,若用自来水养金鱼,事先应怎样处理?
【例1】下列关于氯水的叙述,正确的是(
A.新制氯水中只含Cl2和H2O分子
B.新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色
C.光照氯水有气泡逸出,该气体是Cl2
D.氯水在密封无色玻璃瓶中放置数天后酸性将减弱
【跟踪训练1】新制氯水久置后溶液中的各种粒子:
①Cl2,②H2O,③Cl-,④HClO,⑤H
+减少的是(
A.①②④B.①②③C.仅①④D.仅②④
【例2】(2011年嘉兴一中高一期中在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。
进行此实验,所用仪器如图:
(1连接上述仪器
的正确顺序(填各接口处的字母:
_______接_______;_______接_______;_______接_______;_______接_______。
(2装置中,饱和食盐水的作用是________________;
NaOH溶液的作用是____________________________。
(3化学实验中常用湿润的淀粉-KI试纸检验是否有Cl2产生。
如果有Cl2产生,可观察到____________,反应方程式_________________________________。
(4写出下列化学反应的方程式:
①气体发生装置中进行的反应:
____________________。
②NaOH溶液中发生的反应:
_____________________。
三、氯气的用途1.作为,自来水常用氯气(在1L水中通入约0.002gCl2来杀菌消毒。
2.制造盐酸:
H2+Cl2点燃
2HCl,再将HCl溶于水。
3.制造漂白剂:
2Cl2+2Ca(OH2==CaCl2+Ca(ClO2+2H2O。
4.Cl2是合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品的重要原料。
(5KMnO4的氧化性比MnO2强得多,实验室也可以用KMnO4固体和浓盐酸反应制取氯气,反应方程式如下:
2KMnO4+16HCl(浓==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
①请用“双线桥”标出电子转移的方向和数目;
②该反应中被氧化和未被氧化的HCl的物质的量之比是______________,如果将20mL12mol·L-1的浓盐酸与足量KMnO4充分反应,实际能收集到的氯气在标准状况下的体积将____________。
A.≥1.68LB.>1.68LC.≤1.68LD.<1.68L
【跟踪训练2】在制氯气时有如下操作,操作顺序正确的是(
①连接好装置,检查气密性;
②缓缓加热,加快反应,使气体均匀逸出;
③在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末;
④从盛有浓盐酸的分液漏斗中将浓盐酸缓缓滴入烧瓶中;
⑤将多余的Cl2用NaOH溶液吸收;
⑥用向上排空气法收集氯气。
A.①②③④⑤⑥B.③④②①⑥⑤
C.①④③②⑥⑤D.①③④②⑥⑤
课后作业:
1、下列微粒化学性质最活泼的是(。
A、氯原子B、氯离子C、钠离子D、氩原子
2、下面对氯气的叙述正确的是(
A、氯气可使溴水褪色,所以氯气具有漂白性
B、氯气有漂白性,通入品红溶液中,品红褪色
C、铁在氯气中燃烧可生成氯化亚铁
D、闻其气味时要小心,将集气瓶放在鼻孔下直接闻
3、自来水可以用氯气消毒。
某学生用这种自来水配制下列物质的溶液,不会产生明显药品变质的是(
A、Na2SO
3
B、FeCl
2
C、NaHCO
3
D、FeCl3
4、下列各组离子在碱性溶液中大量共存,且溶液呈无色透明的是(
A、K+、MnO4-、Cl-、SO
4
2-B、Na+、AlO
2
-、NO
3
-、CO32-
C、Na+、H+、NO3-、Cl-D、Na+、SO
4
2-、HCO3
-、Cl-
5、在反应KIO3+5KI+3H
2
SO
4
=3I
2
+3K
2
SO
4
+3H
2
O中,被还原的碘与被氧化的碘元素的
质量比为(A.5:
1B.4:
1C.3:
1D.1:
5
6、二氧化氯(ClO
2
是一种黄色气体,大量用于水的净化和纤维素的漂白。
在
实验室,ClO2的制备是将氯酸钠和亚硫酸钠分别倒入烧杯中,同时加入H2
SO4溶
液,用水浴加热,即产生ClO
2
。
⑴写出实验室制取ClO
2
的离子方程式_________________________________⑵反应中,氧化剂为_____________,还原剂为____________,还原产物为_
第二节富集在海水中的元素---氯(第二课时
一、教学目标
【知识目标】巩固氯气的化学性质,掌握Cl-的检验方法
【能力目标】通过观察、分析实验现象,初步学会实验观察的方法
【道德情感目标】
学习科学家研究化学的科学态度和研究方法。
二、重点与难点
【重点】:
Cl-的检验方法。
卤素单质氧化性
【难点】:
Cl-的检验方法。
卤素单质氧化性
三、自主学习
【知识回忆】
1、实验室用来吸收残余的氯气,其离子方程式是:
2、工业上用来制漂白粉,其化学方程式是
为增强漂白粉作用,可以CO2和水蒸气共同作用或加稀盐酸,为什么?
四、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。
然后再分别加入稀硝酸后,观察现象。
氯离子(Cl的检验:
先加少量的稀硝酸酸化(排出干扰离子CO3、SO3等,再加硝酸银溶液,有白色沉淀生成。
【科学视野】成盐元素——卤素
在周期表中,与氯元素相似,都处于同一纵行——第族,称为卤族。
它们原子的最外层都有7个电子,极易得一个电子的元素还有氟(F、溴(Br、碘(I、砹(At,它们是典型的非金属元素,因此卤素都是强氧化剂,在自然界均只以化合态存在。
但随着电子层数递增,原子半径渐增大,核对外层电子的引力渐减弱,得电子能力渐减弱,其氧化性逐
2222
特性:
①I易升华:
I2晶体易升华(升华后,用酒精洗,是因为I2溶于酒精,利用这一性质可以分离碘,碘也是常温下固体单质中惟一的双原子分子使淀粉变蓝色——碘水能使淀粉变蓝
②溴——Br2常温下是液态,且是惟一的一种液态非金属单质(Hg是液态非金属单质.液态Br2有剧毒,易挥发,故要用蜡严密封闭保存在磨口玻璃瓶中,还可加少许水作保护剂抑制Br2挥发,不可用橡胶塞。
③F2——最强氧化剂,不能用氧化剂将F-氧化为F2(只能用电解法F元素无正价。
且能与稀有气体化合。
④F2、HF气体与氢氟酸均能腐蚀玻璃,不能用玻璃容器盛装,应保存在塑料瓶或铅制器皿中.(HF剧毒。
[例题]:
将一定量的漂白粉溶于不含CO2的水中,若用其溶液做如下实验,可以观察到的现象或发生的变化及其相应的结论是什么?
写出有关离子方程式:
⑴检验它的pH值。
结果:
原因是:
⑵滴入石蕊指示剂。
现象:
原因是:
⑶敞口久置。
结果:
原因是:
巩固练习
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
课后作业:
1、砹(At是卤素中原子序数最大的元素,推测砹和砹的化合物最不可能具有的性质是
A.HAt很稳定B.砹易溶于某些有机溶剂C.AgAt不溶于水D.砹是有色固体
2、溴化碘(IBr的化学性质类似卤素单质,能跟大多数金属反应生成金属卤化物,能跟水反应,其化学方程式为IBr+H
2
O=HBr+HIO下列有关IBr的叙述中不正确的是
A.在IBr中,I为+1价,Br为-1价
B.在许多反应中IBr是强氧化剂
C.IBr与水反应时,其还原产物是HBr,氧化产物是HIO
D.跟NaOH溶液反应,生成NaBr,NaIO和水
3、已知:
①A、B、C、D四种物质均含元素X,有的还可能含有元素Y、Z。
元素Y、X、Z的原子序数依次递增。
②X在A、B、C、D中都不呈现它的最高化合价。
③室温下单质A与某种常见一元强碱溶液反应,可得B和C。
④化合物D受热催化分解,可制得元素Y的单质。
⑴元素X是___________,Z是_______________
⑵写出③中的离子反应方程式:
____________________________
⑶写出④中的反应方程式:
_____________________________
4、现有一包因密封袋破损,露置于潮湿空气中的漂白粉,请你设计一种简便的实验方案,证明它已部分变质?
写出实验操作步骤:
____________________________________________________________________
5、有NaCI和KCI的混合物2.5g,溶于水形成溶液,加入100g7.14%的AgNO3溶液,充分反应后滤出沉淀,再向混合物中加入10gCu片,过一段时间取出(反应完全,洗涤、干燥,称其质量为10.152g,求原混合物中NaCI和KCI的物质的量各为多少?
第三节硫和氮的氧化物(1
一、教学目标
【知识目标】了解S、SO2和SO3的物理性质和化学性质,
【能力目标】观察能力及实验动手能力、形成规律性认识和总结归纳的能力。
【道德情感目标】
1、培养对化学现象与化学本质的辩证认识,以及热爱科学,提倡环境保护的思想。
2、实验观察、数据处理,通过实验来研究物质及其变化的科学方法。
二、重点与难点
【重点】二氧化硫与水的反应,二氧化硫对大气的污染。
【难点】二氧化硫与水的反应,二氧化硫大气的污染。
三、
【问题探究1】试管壁上有硫附着时应如何洗涤?
【问题探究2】将SO2通入BaCl2溶液中,会有沉淀生成吗?
将SO2通入Ba(OH2溶液
一、硫1.硫的存在
(1游离态:
存在于附近或地壳的岩层里。
(2化合态:
主要以和的形式存在。
如硫铁矿(、芒硝(、黄铜矿(、石膏(
(3硫还是组成某些的生命元素。
2.硫的性质(1物理性质
(2化学性质在空气中燃烧的化学方程式为:
。
二、硫的氧化物1.二氧化硫(1物理性质(2化学性质2.三氧化硫三氧化硫具有酸性氧化物的通性,主要反应如下:
中呢?
【例1】A、B是两种常温下有刺激性气味的气体。
将A通入品红溶液中,品红溶液变为无色;将B通入品红溶液中,品红溶液也变为无色。
将A通入紫色石蕊试液中,溶液变为红色;将B通入紫色石蕊试液中,溶液先变红后褪色。
试回答下列问题:
(1写出A、B的化学式:
A________________,B______________。
(2写出A与NaOH溶液反应的化学方程式:
________或_______________________。
(3写出B与NaOH溶液反应的离子方程式:
_____________________________________________________。
(4加热通入A后变为无色的品红溶液,现象是____________;加热通入B后变为无色的品红溶液,现象是________________________________________________。
【跟踪训练1】下列物质中,能使品红溶液褪色的是(①干燥的Cl2②Na2O2③NaClO④活性炭⑤HClO⑥SO2A.除①以外B.除③以外C.仅①②③⑤D.全部可以
【例2】某化学兴趣小组为了探究常温下某非金属氧化物形成的未知气体的成分。
该小组成员将气体通入澄清石灰水,发现澄清石灰水变浑浊,持续通入发现浑浊又变澄清,由此该小组成员对气体的成分提出猜想。
【提出猜想】
猜想1:
该气体为CO2猜想2:
该气体为SO2猜想3:
________________________________________为了验证猜测,该小组设计实验加以探究:
【实验探究】
该小组同学按如图所示装置,将气体从a端通入,则:
(1B中应该装下列____________试剂(填编号。
A.NaCl溶液B.酸性KMnO4溶液C.盐酸D.澄清石灰水
(2A中品红
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- 第四章 非金属及其化合物学案讲解 第四 非金属 及其 化合物 讲解