【高中化学必修一】第四章 非金属及其化合物

1 +14 2 8 4 +6 2 4 第四章 非金属及其化合物

一．硅元素：无机非金属材料中的主角，在地壳中含量26.3％，次于氧。是一种亲氧元素，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。位于第3周期，第ⅣA族碳的下方。

Si 对比 C

最外层有4个电子，主要形成四价的化合物。

二．二氧化硅（SiO2）

天然存在的二氧化硅称为硅石，包括结晶形和无定形。石英是常见的结晶形二氧化硅，其中无色透明的就是水晶，具有彩色环带状或层状的是玛瑙。二氧化硅晶体为立体网状结构，基本单元是[SiO4]，因此有良好的物理和化学性质被广泛应用。（玛瑙饰物，石英坩埚，光导纤维）

物理：熔点高、硬度大、不溶于水、洁净的SiO2无色透光性好。

化学：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，酸性氧化物，在一定的条件下能与碱性氧化物反应。

SiO2＋4HF == SiF4 ↑＋2H2O

SiO2＋CaO ===高温 CaSiO3

SiO2＋2NaOH == Na2SiO3＋H2O

不能用玻璃瓶装HF装碱性溶液的试剂瓶应用木塞或胶塞。

三．硅酸（H2SiO3）

酸性很弱（弱于碳酸）溶解度很小，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 == H2SiO3＋2NaCl

硅胶多孔疏松，可作干燥剂，催化剂的载体。

四．硅酸盐

硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称，分布广，结构复杂化学性质稳定。一般不溶于水。（Na2SiO3 、K2SiO3除外）最典型的代表是硅酸钠Na2SiO3 ：可溶，其水溶液称作水玻璃和泡花碱，可作肥皂填料、木材防火剂和黏胶剂。 常用硅酸盐产品：玻璃、陶瓷、水泥。

五．硅单质

与碳相似，有晶体和无定形两种。晶体硅结构类似于金刚石，有金属光泽的灰黑色固体，熔点高（1410℃），硬度大，较脆，常温下化学性质不活泼。是良好的半导体，应用：半导体晶体管及芯片、光电池。

2 +17 2 8 7 五．氯元素：位于第三周期第ⅦA族，原子结构： 容易得到一个电子形成氯离子Cl－,为典型的非金属元素，在自然界中以化合态存在。

六．氯气

物理性质：黄绿色气体，有刺激性气味、可溶于水、加压和降温条件下可变为液态(液氯)和固态。

制法：MnO2＋4HCl (浓) ===△MnCl2＋2H2O＋Cl2

闻法用手在瓶口轻轻扇动,使少量氯气进入鼻孔

化学性质：很活泼，有毒，有氧化性， 能与大多数金属化合生成金属氯化物（盐）。也能与非金属反应：

2Na＋Cl2 ===点燃 2NaCl 现象：大量白烟

2Fe＋3Cl2 ===点燃 2FeCl3 现象：棕黄色的烟

Cu＋Cl2 ===点燃 CuCl2 现象：棕黄色的烟

Cl2＋H2 ===点燃 2HCl 现象：发出苍白色火焰，生成大量白雾。

燃烧：燃烧不一定有氧气参加，物质并不是只有在氧气中才可以燃烧。燃烧的本质是剧烈的氧化还原反应，所有发光放热的剧烈化学反应都称为燃烧。

Cl2的用途：

①自来水杀菌消毒Cl2＋H2O == HCl＋HClO 2HClO ===光照 2HCl＋O2 ↑

1体积的水溶解2体积的氯气形成的溶液为氯水，为浅黄绿色。其中次氯酸HClO有强氧化性和漂泊性，起主要的消毒漂白作用。次氯酸有弱酸性，不稳定，光照或加热分解，因此久置氯水会失效。

②制漂白液、漂白粉和漂粉精

制漂白液 Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O ，其有效成分NaClO比HClO稳定多,可长期存放

制漂白粉(有效氯35％)和漂粉精(充分反应有效氯70％) 2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。

③与有机物反应，是重要的化学工业物质。

④用于提纯Si、Ge、Ti等半导体和钛。

⑤有机化工：合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品。

七．氯离子的检验

使用硝酸银溶液，并用稀硝酸排除干扰离子（CO32－、SO32－）。

HCl＋AgNO3 == AgCl ↓＋HNO3

NaCl＋AgNO3 == AgCl ↓＋NaNO3

Na2CO3＋2AgNO3 ==Ag2CO3 ↓＋2NaNO3 Ag2CO3＋2HNO3 == 2AgNO3＋CO2 ↑＋H2O

Cl－＋Ag＋ == AgCl↓ 3 硅

一、选择题：（本小题共6小题，每小题3分，共18分，每小题只有一个正确答案）

1．下列物质中主要成分不是二氧化硅的是 （ A ）

A．硅胶 B．水晶 C．玛瑙 D．硅石

2．NaOH、KOH等碱性溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中 （ D ）

A．具有玻璃塞的细口瓶 B．具有玻璃塞的广口瓶

C．带滴管的滴瓶 D．具有橡胶塞的细口瓶

3．可以用来制取半导体材料（如大规模集成电路）的是 （ C ）

A．二氧化硅 B．粗硅 C．高纯硅 D．硅酸盐

4．下列不是水玻璃用途的是 （ D ）

A．肥皂填料 B．木材防火剂 C．纸板黏胶剂 D．建筑装饰材料

5．下列不属于传统硅酸盐产品的是 （ C ）

A．玻璃 B．水泥 C．光导纤维 D．陶瓷

6．钢筋混凝土强度大，常常用来建造高楼大厦、桥梁涵洞、高速公路等，在现代社会中发挥着举足轻重的作用，下面是钢筋混凝土的主要成分（ B ）

A．水泥、沙子和钢筋 B．水泥、沙子、碎石和钢筋

C．水泥、碎石和钢筋 D．水泥、沙子和碎石

二、选择题（共10小题，每小题4分，计40分，每小题有1—2个正确答案，只有一个正确选项的，多选不给分；有两个正确选项的，选对一个给2分，选错一个该小题不给分。）

7．构成地壳基本骨架的非金属元素的是 （ BC ）

A．Al B．O C． Si D．C

8．二氧化硅的化学性质很不活泼，几乎所有的酸都不与其反应，但有一种酸能够和二氧化硅发生反应，这种酸是 （ D ）

A．浓盐酸 B．硫酸 C．硝酸 D．氢氟酸

9．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是 （ B ）

A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水

B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀

C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2

D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀 4 10．二氧化硅属于酸性氧化物，理由是 （ C ）

A．Si是非金属元素 B．SiO2对应的水化物是可溶性弱酸

C．SiO2与强碱反应生成盐和水 D．SiO2不能与酸反应

11．下列物质中，能够与NaOH溶液反应的是 （ CD ）

A．碳酸钠 B．硅酸钠 C．二氧化硅 D．氢氧化铝

12．下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是 （ D ）

A．CO2→H2CO3 B．SiO2→Na2SiO3 C．Na2O2→Na2CO3 D．SiO2→H2SiO3

13．某无色溶液中加入过量盐酸有沉淀产生，过滤后向滤液中加入过量氨水又有沉淀产生，下列溶液中符合此条件的是 （ AB ）

A． Ag+、Al3+、K+ B． SiO32、AlO2、K+

C． Ag+、Cu2+、Na+ D．Ag+、Ba2+、 Na+

14．下列离子方程式，正确的是 （ CD ）

A．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2+ +2OH +CO2 ===CaCO3↓+H2O

B．碳酸钠溶液中加入二氧化硅：CO32 +SiO2==SiO32 +CO2↑

C．二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2 +2OH === SiO32+H2O↑

D．硅酸与烧碱溶液中和：H2SiO3 +2OH === SiO32+2H2O

15．现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验（每一步试剂均过量），由此可以推知硬铝的组成为 （ A ）

A．Al、Cu、Mg、Si、Mn B．Al、Mg、Si、Zn

C．Al、Fe、C、Cu D．Al、Si、Zn、Na

16．在SiO2+3CSiC+2CO↑反应中，氧化剂和还原剂的质量比为 （ D ）

A．36∶30 B．60∶36 C．2∶1 D．1∶2

三、填空题：

17．（12分）用多种方法鉴别下列两组白色粉末物质(注：①能够写化学方程式的写出化学反应方程式；②鉴别方法可以不用填满，若序号不够也可以自己再添)。

（1）Na2CO3和SiO2

① 焰色反应法：焰色反应为黄色的是Na2CO3，余者为SiO2。 5 ② 酸液产气法：分别取少许待测粉末，滴加稀盐酸，能够产生气体的是Na2CO3

；不反应的是SiO2。化学方程式：Na2CO3＋2HCl＝2 NaCl＋H2O＋CO2↑

（2）CaCO3和Na2SiO4

① 焰色反应法：焰色反应为砖红色的CaCO3和，黄色的为Na2SiO4。

② 酸液产气法：分别取少许待测粉末，滴加稀盐酸，能够产生气体的是CaCO3，剩余的为Na2SiO3。CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑

18．（14分）某学生兴趣小组想利用高岭土[其主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O]试验新型的净水剂。试验程序如下：

其中滤液E就是欲求的净水剂。试回答下列问题：

①写出混合物A、B，滤液C、D的主要成分

A： NaAlO2和Na2SiO3 ；B： NaAlO2和Na2SiO3 ；C：AlCl3；D：H2SiO3。

②写出高岭土与纯碱熔融的两个化学方程式 Al2O3＋Na2CO3 2 NaAlO2＋CO2↑；SiO2＋Na2CO3 2 Na2SiO3＋CO2↑ ；

③该试验中，熔融高岭土可以选用的坩埚有 D

A．玻璃坩埚 B．瓷坩埚 C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚