化学 必修一 第四单元 非金属及其化合物 知识点总结

第四单元 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F 2、HF 和NaOH 溶液反应。

Si ＋2F 2＝SiF 4 Si ＋4HF ＝SiF 4↑＋2H 2↑ Si ＋2NaOH ＋H 2O ＝Na 2SiO 3＋2H 2↑ ②在高温条件下，单质硅能与O 2和Cl 2等非金属单质反应。

Si ＋O 2SiO 2 Si ＋2Cl 2SiCl 4⑶ 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SiO 2可制得粗硅。

SiO 2＋2C ＝Si(粗)＋2CO↑ Si(粗)＋2Cl 2＝SiCl 4 SiCl 4＋2H 2＝Si(纯)＋4HCl 2、二氧化硅（SiO 2）：⑴ SiO 2的空间结构：立体网状结构，SiO 2直接由原子构成，不存在单个SiO 2分子。

⑵ 物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。

⑶ 化学性质：SiO 2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：SiO 2＋2NaOH ＝Na 2SiO 3＋H 2O （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Na 2SiO 3溶液，避免Na 2SiO 3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，应用橡皮塞）。

①与氢氟酸反应[SiO 2的特性]：SiO 2＋4HF ＝SiF 4↑+2H 2O （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）。

①高温下与碱性氧化物反应：SiO 2＋CaOCaSiO 3⑷ 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（H 2SiO 3）：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：H 2SiO 3是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，其酸酐为SiO 2，但SiO 2不溶于水，故不能直接由SiO 2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）Na 2SiO 3＋2HCl ＝2NaCl ＋H 2SiO 3↓ Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O ＝H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3（此方程式证明酸性：H 2SiO 3＜H 2CO 3） 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Na 2SiO 3，Na 2SiO 3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：Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O ＝Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓（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：Na 2SiO 3 Na 2O ·SiO 2 硅酸钙：CaSiO 3 CaO ·SiO 2 高岭石：Al 2(Si 2O 5)(OH)4 Al 2O 3·2SiO 2·2H 2O正长石：KAlSiO 3不能写成 K 2O · Al 2O 3·3SiO 2，应写成K 2O ·Al 2O 3·6SiO 2 ⑴ 传统硅酸盐工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥。

高温高温高温普通玻璃：原料：碳酸钠、石灰石和石英。

主要反应：SiO 2 + Na 2CO 3 Na 2SiO 3 + CO 2↑,SiO 2 + CaCO 3CaSiO 3 + CO 2↑（原理：难挥发性酸酸酐制易挥发性酸酸酐）。

主要成分：Na 2O ·CaO ·SiO 2 。

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 ·SiO 2,3CaO ·SiO 2 ,3CaO ·Al 2O 3。

二、氯及其化合物 （一）氯气 Cl 2根据氯原子结构示意图，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（Cl 2）：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）Na ＋Cl 2===点燃2NaCl Cu ＋Cl 2===点燃CuCl 2 2Fe ＋3Cl 2===点燃2FeCl 3（氯气与金属铁反应只生成FeCl 3，而不生成FeCl 2。

）（思考：怎样制备FeCl 2？Fe ＋2HCl ＝FeCl 2＋H 2↑，铁跟盐酸反应生成FeCl 2，而铁跟氯气反应生成FeCl 3，这说明Cl 2的氧化性强于盐酸，是强氧化剂。

） ①与非金属反应Cl 2＋H 2 ===点燃2HCl （氢气在氯气中燃烧现象：安静地燃烧，发出苍白色火焰） 将H 2和Cl 2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。

①Cl 2与水反应Cl 2＋H 2O ＝HCl ＋HClO 离子方程式：Cl 2＋H 2O ＝H ＋＋Cl —＋HClO将氯气溶于水得到氯水（浅黄绿色），氯水含多种微粒，其中有H 2O 、Cl 2、HClO 、Cl －、ClO －，H +、OH －(极少量，水微弱电离出来的)。

氯水的性质取决于其组成的微粒：1）强氧化性：Cl 2是新制氯水的主要成分，实验室常用氯水代替氯气，如氯水中的氯气能与KI ，KBr 、FeCl 2、SO 2、Na 2SO 3等物质反应。

2）漂白、消毒性：氯水中的Cl 2和HClO 均有强氧化性，一般在应用其漂白和消毒时，应考虑HClO ，HClO 的强氧化性将有色物质氧化成无色物质，不可逆。

3）酸性：氯水中含有HCl 和HClO ，故可被NaOH 中和，盐酸还可与NaHCO 3，CaCO 3等反应。

4）不稳定性：HClO 不稳定光照易分解。

↑，因此久置氯水(浅黄绿色)会变成稀盐酸(无色)失去漂白性。

5）沉淀反应：加入AgNO 3溶液有白色沉淀生成（氯水中有Cl －）。

自来水也用氯水杀菌消毒，所以用自来水配制以下溶液如KI 、 KBr 、FeCl 2、Na 2SO 3、Na 2CO 3、NaHCO 3、AgNO 3、NaOH 等溶液会变质。

①Cl 2与碱液反应：与NaOH 反应：Cl 2＋2NaOH ＝NaCl ＋NaClO ＋H 2O Cl 2＋2OH －＝Cl －＋ClO －＋H 2O 与Ca(OH)2溶液反应：2Cl 2＋2Ca(OH)2＝Ca(ClO)2＋CaCl 2＋2H 2O此反应用来制漂白粉，漂白粉的主要成分为Ca(ClO)2和CaCl 2，有效成分为Ca(ClO)2。

高温高温漂白粉之所以具有漂白性，原因是：Ca(ClO)2＋CO 2＋H 2O==CaCO 3↓+2HClO 生成的HClO 具有漂白性；同样，氯水也具有漂白性，因为氯水含HClO ；NaClO 同样具有漂白性，发生反应2NaClO ＋CO 2＋H 2O==Na 2CO 3+2HClO ；干燥的氯气不能使红纸褪色，因为不能生成HClO ，湿的氯气能使红纸褪色，因为氯气发生下列反应Cl 2＋H 2O ＝HCl ＋HClO漂白粉久置空气会失效（涉及两个反应）：Ca(ClO)2＋CO 2＋H 2O ＝CaCO 3↓＋2HClO ，↑，漂白粉变质会有CaCO 3存在，外观上会结块，久置空气中的漂白粉加入浓盐酸会有CO 2气体生成，含CO 2和HCl杂质气体。

①氯气的用途：制漂白粉、自来水杀菌消毒、农药和某些有机物的原料等。

2、Cl －的检验：原理：根据Cl －与Ag ＋反应生成不溶于酸的AgCl 沉淀来检验Cl －存在。

方法：先加稀硝酸酸化溶液（排除CO 32－干扰）再滴加AgNO 3溶液，如有白色沉淀生成，则说明有Cl －存在。

3、氯气的制法（1）氯气的工业制法：原料：氯化钠、水。

原理：电解饱和食盐水。

装置：阳离子隔膜电解槽。

反应式：2NaCl + 2H 2O2NaOH + H 2 ↑+ Cl 2↑(2)氯气的实验室制法原理：利用氧化剂氧化浓盐酸中的Cl -。

常用的氧化剂有：MnO 2、KMnO 4、KClO 3等。

反应式：MnO 2 + 4HCl(浓)MnCl 2 + Cl 2↑+ 2H 2O2KMnO 4 + 16HCl(浓) ＝2KCl + 2MnCl 2 + 10Cl 2↑+ 8H 2O KClO 3 + 6HCl （浓） == KCl + 3Cl 2↑+ 3H 2O装置：发生装置由圆底烧瓶、分液漏斗、双孔塞、导管、铁架台、石棉网、酒精灯等组成。

收集：用向上排空气法或用排饱和食盐水或排饱和氯水的方法。

验满：用湿润的淀粉碘化钾试纸。

尾气吸收：用氢氧化钠溶液吸收。

除杂：用饱和食盐水除去HCl 杂质； 干燥：用浓H 2SO 4 。

（3）中学实验室制H (二) 氯、溴、碘通电△222①与金属反应2Na + Cl 22NaCl,Cu + Cl 2 CuCl 2，2Fe + 3Cl 2 2FeCl 3，2Fe + 3Br 2 2FeBr 3，Fe + I 2 FeI 2。

②与氢气反应 ③与水的反应：2F 2 + 2H 2O == 4HF + O 2 X 2 + H 2O HX + HXO (X:Cl 、Br 、I)④ Cl 2、Br 2、I 2相互置换：氧化性Cl 2>Br 2>I 2，所以Cl 2可以将Br 2、I 2置换出，Br 2可以将I 2置换出。

如:Cl 2 +2NaBr== 2NaCl + Br 2. 4．Cl -、Br -、I -的检验 ⑴ AgNO 3⑵ Br - 、I - 可以用氯水反应后加 CCl 4 萃取的方法。

5．AgBr 、AgI 的感光性它们都见光分解，AgBr 用于感光底片的感光材料；AgI 用于人工降雨。