高中化学知识点总结( 第四章 非金属及其化合物)(一)
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第四章 非金属及其化合物
第1课时 碳、硅及其重要化合物
知识点一 碳及其重要化合物
1．碳单质
(1)存在：碳单质的存在形式有金刚石、石墨、木炭、足球烯，它们互为同素异形体。
(2)结构：金刚石：正四面体空间网状结构；石墨：平面正六边形层状结构。
(3)物理性质：金刚石熔点高、硬度大；石墨熔点高、质软，有滑腻感，是电的良导体。
(4)主要化学性质——还原性
可燃性 2C＋O2(不足)=====点燃2CO、C＋O2(足量)=====点燃CO2
与氧化
物反应 CuO：2CuO＋C=====△2Cu＋CO2↑(冶炼金属)
SiO2：SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑(制取粗硅)
H2O：C＋H2O(g)=====高温CO＋H2(制取水煤气)
与强氧化
性酸反应 浓H2SO4：C＋2H2SO4(浓)=====△CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
浓HNO3：C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
2．一氧化碳(CO)
(1)物理性质
无色气体，有毒，难溶于水。
(2)化学性质——还原性
①燃烧：2CO＋O2=====点燃2CO2，淡蓝色火焰；
②还原CuO：CuO＋CO=====△Cu＋CO2(冶炼金属)。
3．二氧化碳(CO2)
(1)物理性质：CO2是一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。
(2)化学性质：与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反应的方程式分别为
CO2＋H2O⇌H2CO3、Na2O＋CO2===Na2CO3、CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C。
(3)CO2在自然界中的循环
①CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。
②自然界消耗CO2的主要反应：
a．溶于江水、海水中：CO2＋H2OH2CO3； 2
b．光合作用将CO2转化为O2；
c．岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2。
(4)CO、CO2气体的除杂方法
CO中混有CO2 通过盛有NaOH溶液的洗气瓶，然后干燥气体
CO2中混有CO 通过盛有灼热CuO的硬质试管
CO2中混有少量SO2或HCl 通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，然后干燥气体
①澄清石灰水只用于检验CO2，不能用于除去混合气体中的CO2，应用NaOH溶液除去；
②CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均无沉淀产生
4．碳酸(H2CO3)
弱酸性、不稳定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中与CO2共存，因此常把CO2＋H2O当碳酸用。
5．碳酸的酸式盐和正盐的比较
(1)在水中的溶解性
①含K＋、Na＋、NH＋4的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均能溶于水。
②一般来说，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3。
(2)水溶液酸碱性强弱
物质的量浓度相同时，正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液，如pH：Na2CO3溶液>NaHCO3溶液。
(3)热稳定性
一般来说，热稳定性顺序为正盐>酸式盐>碳酸，如稳定性Na2CO3>NaHCO3>H2CO3。可溶性正盐>难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。
(4)与酸的反应
①CaCO3与盐酸反应的离子方程式：
CaCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Ca2＋。
②Ca(HCO3)2与盐酸反应的离子方程式：HCO－3＋H＋===H2O＋CO2↑。
(5)与碱的反应
①Na2CO3与Ca(OH)2反应的离子方程式：CO2－3＋Ca2＋===CaCO3↓。
②NaHCO3与足量Ca(OH)2反应的离子方程式：
HCO－3＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O。
Ca(OH)2与足量NaHCO3反应的离子方程式：
Ca2＋＋2OH－＋2HCO－3===CaCO3↓＋CO2－3＋2H2O。
知识点二 硅及其化合物、无机非金属材料 3
1．硅(Si)
(1)硅的存在
硅在自然界中以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧。
(2)物理性质
灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽。
(3)化学性质
常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下：
①与非金属单质反应 O2：Si＋O2=====△SiO2F2：Si＋2F2===SiF4Cl2：Si＋2Cl2=====△SiCl4
②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
③与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(4)制备方法
①制取粗硅：工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅：SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑。
②粗硅提纯：Si＋2Cl2=====高温SiCl4，SiCl4＋2H2=====高温Si＋4HCl。
[提醒] ①用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。
②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。
(5)主要用途
①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。
2．二氧化硅(SiO2)
(1)二氧化硅的组成
二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、玛瑙(含杂质的石英)等中。SiO2是由Si和O按原子个数比1∶2直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成的。
(2)二氧化硅的性质及用途
物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水
化学性质
与水反应 不反应
与酸反应 只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
与碱反应 如与NaOH反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
与盐反应 如与Na2CO3反应： 4
SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑
与碱性氧
化物反应 如与CaO反应：CaO＋SiO2=====高温CaSiO3
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件
[提醒] ①SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不与水反应，不能用SiO2直接与水作用制备H2SiO3。
②氢氟酸能与SiO2反应，故氢氟酸不能盛放在玻璃瓶中，而应存放在塑料瓶中。
3．硅酸和硅酸盐
(1)硅酸(H2SiO3)
(2)硅酸盐(如Na2SiO3)
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。
②与酸性较硅酸强的酸反应：
a．与盐酸反应的化学方程式：
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
b．与CO2水溶液反应的化学方程式：
Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
(3)硅酸盐组成的表示
通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成。如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为CaO·3MgO·4SiO2。
[提醒] ①Na2SiO3的水溶液是一种黏合剂，是制备硅胶和木材防火剂等的原料；Na2SiO3易与空气中的CO2、H2O反应，要密封保存。
②可溶性碳酸盐、硅酸盐的水溶液呈碱性，保存该溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，应用橡胶塞。
4．无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料
①常见硅酸盐材料比较
水泥 玻璃 陶瓷 5
生产原料
石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英 黏土
主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑
②玻璃生产中的两个重要反应：
Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑；
CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑。
(2)新型无机非金属材料
材料类别 主要特性 示例 用途
高温结构
陶瓷 能承受高温，强度高 氮化硅陶瓷 汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
半导体
陶瓷 具有电学特性 二氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体
光学材料 具有光学特性 光导纤维 光缆通讯、医疗、照明等
生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨骼、人造关节、接骨螺钉
第2课时 氯及其重要化合物
知识点一 氯气的性质
1．物理性质
颜色 气味 毒性 密度 特性
黄绿色 强烈刺激性气味 有毒 比空气大 易液化
[提醒]①实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手在集气瓶口轻轻扇动，仅使极少量气体飘进鼻孔。(如图所示)
②氯气有毒且密度比空气大，遇到氯气泄漏逃生时，要向高处逃跑，也可用蘸有肥皂水的湿毛巾捂住口鼻。
2．化学性质
(1)与金属反应
①与铁反应：2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3。 6
②与铜反应：Cu＋Cl2=====点燃CuCl2。
(2)与非金属反应
与H2反应：H2＋Cl2===========点燃或光照2HCl
(3)与水反应
溶于水的氯气部分与水反应，离子方程式为
Cl2＋H2O⇌H＋＋Cl－＋HClO。
(4)与碱反应
与NaOH溶液反应，离子方程式为
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。
(5)与还原性无机化合物反应
①与碘化钾溶液反应：2KI＋Cl2===2KCl＋I2。
②与SO2水溶液反应：SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl。
③与FeCl2溶液反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。
(6)与有机化合物反应
①光照条件下与CH4反应：
CH4＋Cl2――→光照CH3Cl(主要)。
②一定条件下与CH2===CH2反应：
CH2===CH2＋Cl2―→CH2ClCH2Cl。
[提醒]
①Cl2与变价金属反应，均生成高价态的金属氯化物。
②1 mol Cl2与水反应时(可逆反应)，转移电子数小于NA；而1 mol Cl2与足量冷的NaOH溶液反应时，转移电子数为NA。
3．氯气的用途
(1)制漂白液、漂白粉、漂粉精。
Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O(制漂白液)
2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(制漂白粉、漂粉精)
(2)工业制盐酸。
H2＋Cl2=====点燃2HCl
(3)合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品等。
[提醒] 不可在光照条件下用H2和Cl2制HCl，会发生爆炸。
知识点二 次氯酸与次氯酸盐
