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1、非金属及其化合物非金属及其化合物第四章第四章n1本章主要讨论硅、氯、硫和氮等典型非金属元素及其化合物的性质，安排在第三章“金属及其化合物”之后，是常见无机物及其性质等知识的延续。这些内容既是同学们继续学习化学的基础，也是生活中经常接触、需要了解和应用的化学常识。n2从知识的内容上看，本章可分为四部分。第一部分介绍了硅及其化合物的性质、应用；第二部分介绍了氯气的性质、用途及制法；第三部分介绍了SO2、NO2、NO的性质及其对环境的影响；第四部分介绍了两种重要的强酸硫酸和硝酸的性质及用途，其次，讨论了氨的性质、制法、用途及铵盐的性质。这四部分内容沿“结构性质应用”这一主线，层层深入，并充分发挥氧化
2、还原反应和离子反应等基本理论的指导作用。第一节无机非金属材料的主角第一节无机非金属材料的主角硅硅第四章第四章第第1课时二氧化硅和硅酸课时二氧化硅和硅酸第四章第四章新情境新情境 激趣入题激趣入题1新知识新知识预习探究预习探究2新思维新思维名师讲堂名师讲堂3新考题新考题随堂自测随堂自测4新提升新提升达标作业达标作业5新视点新视点专家博客专家博客6新情境新情境激趣入题激趣入题n当你拿起手机或电话机进行通话时，无论是连接的距离、速度，还是通话语音的清晰度都令你惊讶不已。无线电波传送信号容易受干扰，也不会有如此好的效果，那么，这种现代化的通信方式是通过什么传递信号的呢？制备这种物质的主要原料是什么呢？传
3、递光信号的物理原理是什么？n光导纤维是一种能利用光的反射作用来传导光线的透明度极高的细丝。以光导纤维为传输媒介的光纤通讯，是将要传送的语言、图像和数据信号等转化为光信号，以光纤进行传输的通讯方式。它克服了声音信号和图像信号在铜丝或铝丝这两种传统媒介中传播损耗大的缺点，并节约了大量金属资源。你知道光导纤维是什么材料制得的吗？新知识新知识预习探究预习探究n1了解SiO2的结构、性质和用途。n2了解硅酸的制备和化学性质。n学习目标n1硅是一种亲氧元素，主要以熔点很高的_及_的形式存在。n2二氧化硅通常用_表示其组成，实际上，晶体中不存在单个的分子，而是由Si和O按12的比例所组成的立体网状结构的晶体
4、。n3天然二氧化硅称为_。_晶体是结晶的二氧化硅，其中无色透明的晶体就是通常所说的_，而具有彩色环带状或层状的称为_。n新知预习氧化物氧化物硅酸盐硅酸盐SiO2硅石硅石石英石英水晶水晶玛瑙玛瑙n4二氧化硅的物理性质：不溶于水，熔点_、硬度_。n5二氧化硅化学稳定性好，具有酸性氧化物的通性：可以与碱性氧化物(如CaO)和强碱(如NaOH)等反应，化学方程式：_，_。二氧化硅属于酸性氧化物，化学性质很不活泼，但是能跟氢氟酸反应：_。n6硅酸的酸性比碳酸_。实验室用水玻璃(_的水溶液)制取硅酸的化学方程式是n_。高高大大弱弱Na2SiO3 n1实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞，为什么不用玻璃塞
5、？n提示：玻璃中含SiO2，SiO2与NaOH反应生成有黏性的Na2SiO3，会使瓶塞与瓶口粘在一起，不易打开。n自主探究n2根据二氧化硅的存在和应用，请你分析以下问题：SiO2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？你的根据是什么？n提示：物理性质：熔点高、硬度大，不溶于水。n化学性质：化学稳定性好，除氢氟酸外一般不与其他酸反应，可以与强碱，如NaOH等反应，属于酸性氧化物。SiO2的这些性质主要和它的结构有关。SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。新思维新思维名师讲堂名师讲堂n1二氧化硅的存在n(1)硅元素在自然界中的存在n含量：在地壳中，硅的含量在所有的元素中居第二位(质量分数26
6、.3%)，仅次于氧。n存在形态：自然界中无游离态的硅。硅的化合物几乎全部是二氧化硅和硅酸盐，它们广泛地存在于地壳的各种矿物和岩石中。硅是构成矿物和岩石的主要元素。n二氧化硅n教材点拨n(2)SiO2的存在n地球上存在的天然SiO2约占地壳质量的12%，其存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石。n晶体形式存在的SiO2主要有水晶和玛瑙，水晶是无色透明的石英晶体，玛瑙是具有彩色环带状或层状的石英晶体。沙子中含有小粒的石英晶体。n无定形SiO2，硅藻土n温馨提示：你知道什么是“晶体”和“无定形”吗？“晶体”是有规则几何外形的固体，晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性排列。“无定形”是指原子或分子
7、无规则排列，无周期性、无对称性的固体叫无定形。n2二氧化硅的结构n在SiO2晶体中，每个硅原子周围结合4个氧原子；同时，每个氧原子跟2个硅原子相结合。实际上，SiO2晶体是由硅原子和氧原子按12的比例所组成的立体网状的晶体。晶体中不存在单个的“SiO2”分子。n3二氧化硅的物理性质n二氧化硅是无色透明晶体或白色粉末，熔点高、硬度大、难溶于水。n4二氧化硅的化学性质nSiO2的化学性质不活泼，不与水、酸(除HF外)发生反应，耐高温，耐腐蚀。n(1)酸性氧化物的通性n二氧化硅是酸性氧化物，能与强碱、碱性氧化物及某些盐等反应，但不与水反应。n(2)与氢氟酸(HF)的反应nSiO2不能与盐酸、硝酸、硫
8、酸等强酸反应，常温下只能与氢氟酸反应，化学方程式为：nSiO24HF=SiF42H2O。n温馨提示：玻璃中含有SiO2，你能解释为什么氢氟酸可以刻蚀玻璃了吧！所以说盛放氢氟酸要用塑料瓶，而不能用玻璃瓶。同样，实验室中制备氢氟酸也要在铅皿中进行。n5二氧化硅的用途n(1)沙子是基本的建筑材料；n(2)纯净的SiO2是现代光学和光纤制品的基本原料；n(3)石英和玛瑙可制作饰品和工艺品；n(4)水晶可用来制造电子工业中的重要部件。n6SiO2和CO2的比较nSiO2和CO2都具有酸性氧化物的性质，但由于SiO2晶体中不存在单个分子，而是立体网状结构，而CO2为独立的小分子，分子之间的作用力很小，因此
9、二者又存在很大的差异。n典例透析n【解析】A项，SiO2不溶于水，但它能与碱反应生成硅酸盐和水，是酸性氧化物，错误；B项，在该反应中SiO2被C还原为Si，SiO2作氧化剂，正确；C项，由于SiO2是一种空间立体网状结构的物质，故熔点高，硬度大，正确；D项，SiO2能与氢氟酸反应，故常用氢氟酸蚀刻玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸，正确。n【答案】An(2015经典习题选萃)下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是()nACO2、SiO2都能与强碱溶液及碱性氧化物反应nBCO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸nCCO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物nDCO2和SiO2都是由相应的分子组成的n【
10、解析】CO2可溶于水生成H2CO3，SiO2不能溶于水，B项错误；SiO2与CO2都是酸性氧化物，都能与强碱溶液及碱性氧化物反应，A项正确，C项错误；CO2是由CO2分子构成的，而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的，SiO2中不存在分子，D项错误。n【答案】An1硅酸n二氧化硅对应的水化物是硅酸，即二氧化硅是硅酸的酸酐。与一般的酸相比，硅酸的组成与结构都复杂得多，常用化学式H2SiO3来简单地表示硅酸。n(1)硅酸的化学性质n弱酸性：na硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂变色。n硅酸的性质与制备 n教材点拨n温馨提示：硅酸是一种白色胶状物，难溶于水。n硅酸有不同的组成，为了简
11、便，我们用H2SiO3代表硅酸。nH2SiO3浓度大小不同，形成硅酸胶体的种类不同；硅酸胶体最终凝聚成为硅酸沉淀。n硅酸的酸性小于碳酸的酸性，所以也可以把CO2通入可溶性硅酸盐溶液中来制取硅酸：Na2SiO3CO2H2O= H2SiO3(胶体)Na2CO3n2硅酸性质的探究n实验原理：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。n实验步骤：在饱和Na2SiO3溶液中逐滴加入12滴酚酞，再逐滴加入稀盐酸，溶液红色变浅直至消失，停止加入，可以看到先生成的H2SiO3逐渐聚合而形成胶体硅酸。n实验现象：加入酚酞后，溶液变红，再滴入稀盐酸，红色变浅，继续加入稀盐酸，红色消失，有白色胶状沉淀生成。n
12、实验结论：Na2SiO3的水溶液呈碱性。nNa2SiO3溶液能够与稀盐酸反应生成硅酸。nH2SiO3胶体最终凝聚成为H2SiO3沉淀。n3硅酸的用途n新制备的H2SiO3逐渐聚合而形成胶体硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。n (2015试题调研)下列关于硅酸的说法正确的是()nA硅酸可以通过SiO2和水的化合反应制得nB用反应Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3(胶体)制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的原理
13、nC硅酸难溶于水，不能与NaOH溶液反应nD硅胶可用作袋装食品的干燥剂n【解析】SiO2不溶于水也不能与水反应生成硅酸，A项错误；B项中反应是利用了强酸制弱酸的原理，B项错误；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐，C项错误。n【答案】Dn典例透析n【解析】碳酸和硅酸的强弱与它们氧化物的溶解性无关，A错；比较酸性的强弱的时候要在通常的条件下反应，B错；酸性强弱与其氧化物的熔点无关，C错；D项是利用相对较强的酸制弱酸的原理，对。n【答案】D新考题新考题随堂自测随堂自测n1(2015湖南省娄底市高一期末)光纤通信是一种现代化的通信手段，制造光纤的主要原料是()nACaCO3 BCaOnCNa
14、2CO3DSiO2n【解析】制造光导纤维的原料是二氧化硅，碳酸钙是石灰石的主要成分，氧化钙为生石灰，碳酸钠为纯碱，只有D符合，答案选D。n【答案】Dn2(2015哈尔滨32中高一期末)下列物质的主要成分不是SiO2的是()nA水晶B石英nC玛瑙D晶体硅n【解析】晶体硅的成分是单质硅，不是二氧化硅，选D。n【答案】Dn3(2015湖南省娄底市高一期末)下列物质中，在一定条件下不能与二氧化硅反应的是()nA氢氟酸B氧化钙nC氢氧化钠D水n【解析】A氢氟酸与二氧化硅反应生成氟化硅和水，错误；B.氧化钙与二氧化硅在一定条件下反应生成硅酸钙，错误；C.氢氧化钠与二氧化硅反应生成硅酸钠和水，错误；D.二氧
15、化硅不溶于水，也不与水反应，正确，答案选D。n【答案】Dn4(2015杭州地区重点中学高一期末)下列叙述正确的是()nA光导纤维中所用材料为晶体硅nBSiO2是酸性氧化物，所以不与任何酸反应nC可用Na2SiO3溶液和CO2反应来制备H2SiO3nDNaOH溶液可以盛装在带玻璃塞的磨口试剂瓶中n【解析】A项光导纤维的所用材料为二氧化硅，故A项错误；B项SiO2是酸性氧化物，但可与氢氟酸反应，故B项错误；硅酸酸性弱于碳酸，故可用碳酸与硅酸钠反应制备硅酸，故C项正确；玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅为酸性氧化物可与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，故NaOH溶液不可以盛装在带玻璃塞磨口试剂瓶中，应用橡胶塞的
16、试剂瓶，故D项错误；本题选C。n【答案】CnA作为玻璃的成分被消耗而用于雕刻nB氧化性nC酸性氧化物的通性nD将挥发性的酸酐从其盐中置换出来nE氧化还原反应中Si的化合价没变n【解析】SiO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。A用来雕刻玻璃，只有氢氟酸能溶解SiO2；B中氧化性是指SiO2中Si的化合价降低；C中酸性氧化物都能与碱反应；D项所指“挥发性酸酐”，只能是CO2；E中前提是氧化还原反应，即其他元素的化合价变了而硅的化合价没变。n【答案】(1)C(2)D(3)B(4)E(5)An(1)A用途_(任写一种)，B是_，D是_。n(2)写出化学方程式n_。n_。n(3)写出离子方程式n_。
17、n_。n_。n【解析】由A是一种装饰品的主要成分，与纯碱反应，A可能是SiO2，SiO2与纯碱反应生成Na2SiO3和CO2，二者在水中可反应生成H2SiO3，而H2SiO3受热分解又可生成SiO2，所以A是SiO2，B是Na2SiO3，D是H2SiO3。新提升新提升达标作业达标作业（点此链接）（点此链接）新视点新视点专家博客专家博客n水晶、玛瑙为什么绚丽多彩n水晶、玛瑙一向以它们的绚丽多彩而博得人们的喜爱，它们为什么会如此多彩呢？通过化学分析和光谱鉴定发现，使其五彩缤纷的是某些金属元素。由于它们所含的金属量有多有少，而且有的只含有一种金属元素，有的则含有几种金属元素，因此颜色也就各不相同。 n如翡翠中含有铬元素，朱丹色的红玛瑙里含有铁元素。这些藏在宝石内部的金属，吸收了光线里的一部分色光，把其余的色光反射出来，所以，太阳光谱的所有颜色都在各种宝石的身上互相替换着。n还有些水晶、玛瑙看起来非常漂亮，有的却是经过人工染色的。宝石染色的方法有时还很别致。今天，随着科学技术的不断发展，人们又邀请了镭射线和紫外线来参加宝石的染色工作。并且，宝石已不只是充当装饰品，而更多的作为钟表和精密仪表的轴承材料。