高中化学必修一 硅及其化合物及高中化学必修一 氯及其化合物

高中化学必修一硅及其化合物复习重点1.了解C,Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解C,Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.重点物质：碳、硅、CO2、SiO2。、硅酸、硅酸盐、无机非金属材料知识梳理一、碳族元素成员： 位于 族在元素周期表中的位置（周期、族、原子序数）表示方法：原子结构示意图、电子式比较原子结构 相同点：最外层电子数相同，都是 个比较不同点：电子层数不同相似性： 得失电子，易形成共价键，难形成离子键，最高正价为 ，最低价为 。主要性质递变性：随原子序数递增，元素金属性 ，非金属性 ；氢化物稳定性 （CH4可燃，SiH4易自燃）；最高价氧化物对应水化物酸性 ，碱性 ，Ge(OH)4呈两性。碳族元素的金属性比同周期氮族元素 ，且自上而下由非金属性向金属性递变比氮族更为明显。1、碳族元素的主要特征 （1）C是非金属，Si貌似金属，但大多数情况下显示非金属性，Ge的金属性比非金属性强，Sn、Pb都是金属。 （2）碳族主要化合价是 ，除Pb的+2价化合物稳定外，其他元素的 价化合物稳定。 （3）金刚石、石墨、C60互为 ，金刚石的硬度最大。 （4） 元素是形成化合物种类最多的元素。 （5）在所有非金属元素形成的气态氢化物中， 含氢量最大（25%）。 （6）硅在地壳中的含量仅次于氧，是良好的半导体材料。2、碳族元素单质的重要性质元素符号CSiGeSnPb金刚石石墨晶体硅颜色银灰色银白色蓝白色状态都是体密度g/cm33.512.252.345.357.2811.34熔沸点较高，无明显规律导电性不导电导体半导体半导体导体导体二、碳及其化合物1、单质（1）同素异形体金刚石：构型、空间网状结构的晶体。无色透明，熔沸点高，硬度大，难溶于溶剂，不导电。用途：钻具、装饰品。石墨：平面层状正六边形结构，层间以范德华力结合。熔点很高，质软，有滑腻感，电的良导体。用途：润滑剂、电极、铅笔芯、耐火材料。C60：形似足球，俗称“足球烯”，是分子晶体。无定形碳：木炭、活性炭（有吸附性）等，实际是石墨的微小晶体和少量杂质组成。（2）化学性质 ①氧化性：②还原性：（与O2、浓H2SO4、CuO、H2O）、、2、气态氢化物——CH43、一氧化碳CO（1）物理性质：色味的气体，溶于水，有剧毒（与血红蛋白作用）（2）化学性质：高温下表现出强还原性（与O2、Fe2O3、CuO）、4、二氧化碳CO2 （1）结构：电子式为 ，结构式为 ，空间构型为 型。属于由 键构成的 分子，固态时为 晶体。（2）物理性质：色味的气体，溶于水，干冰能升华。（3）化学性质： ①弱氧化性 （Mg、C）、②具有酸性氧化物的性质（H2O、NaOH、Ca(OH)2、CaCO3、Ca(ClO)2）（4）制法①工业制法：②实验室制法：5、碳酸H2CO3结构 ，二元弱酸，不稳定，易分解，具有酸的通性。在化学方程式中写成CO2和H2O的形式，只有作为水解产物时写成H2CO3的分子式。6、碳酸盐（正盐、酸式盐）（1）溶解性正盐溶解度比较酸式盐K+、Na+、NH4+可溶＞可溶其它难溶＜可溶思考 将CO2通入饱和Na2CO3溶液中，可以观察到什么现象，写出反应的离子方程式。（2）热稳定性类别稳定性分解产物稳定性变化正盐K+、Na+高温不分解稳定性减弱其它难溶性常温稳定，高温分解金属氧化物+CO2酸式盐K+、Na+加热可分解，＜200℃正盐+CO2+H2O其它Ca2+、Mg2+等加热可分解，＜100℃正盐+CO2+H2O铵盐(NH4)2CO3、NH4HCO3不稳定，常温已分解NH3+CO2+H2O（3）相互转化7、碳化物（1）SiC，金刚砂，原子晶体。、（2）CaC2、MgC2等，极易水解。电子式为 。三、硅及其化合物1、硅 在地壳中含量仅次于氧居第位。在自然界中以存在，是构成矿物和岩石的主要成分。（1）结构 类似金刚石的晶体，构型，空间网状结构。（2）物理性质 灰黑色有金属光泽的固体，熔沸点高，硬度大，良好的半导体材料。（3）化学性质与碳一样，硅最外层有4个电子。常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质，如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起反应。在加热条件下，硅能跟一些非金属反应。常温下： （与HF反应）高温下： （研细）（易自燃）（4）工业制法工业生产粗硅： 一般还原剂的还原性大于还原产物，这是一个特例，可从平衡角度解释。提纯方法： （5）用途：略。2、二氧化硅SiO2（1）结构：空间网状结构的晶体。1个Si原子4个O原子形成共价键，1个O原子同2个Si原子形成共价键。1molSiO2晶体中约含4个Si—O共价键？构成一个最小的环需要12个原子。（2）物理性质：也叫硅石，熔沸点高，硬度大。（3）化学性质： 二氧化硅的化学性质不活泼，不与水反应，也不与酸（氢氟酸除外）反应，但能与碱性氧化物或强碱反应生成盐。（与CaO、NaOH、HF反应）（4）用途：光导纤维，光学仪器，玻璃原料等。3、硅酸H2SiO3原硅酸H4SiO4（1）结构、物理性质：原硅酸是白色胶状沉淀，失水变成硅酸。（2）特性：不溶于水的二元弱酸，分散在水中形成胶体。 热分解产物为SiO2和H2O（3）制法： 思考1.设计一个实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱？4、硅酸盐 一般溶于水（1）硅酸钠 可溶于水，水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体。用途：①制硅酸；②粘合剂；③耐火材料；④防腐剂。（2）硅酸盐 硅酸、原硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐，统称硅酸盐。硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，种类很多，结构复杂，常用氧化物的形式来表示组成。 例如：硅酸钠 Na2SiO3 表示成 Na2O·SiO2 镁橄榄石 Mg2SiO4 表示成 2MgO·SiO2 高岭石 Al2Si2O5(OH)4 表示成 Al2O3·2SiO2·2H2O 正长石 KAlSi3O8 表示成 K2O·Al2O3·6SiO2 表示顺序是：活泼金属氧化物，较活泼金属氧化物，二氧化硅，水。（3）粘土：主要成分属于硅酸盐，可用于制造水泥和陶瓷。四、硅酸盐工业1、水泥①主要原料：、②主要设备：水泥回转窑③普通水泥的主要成分：3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3④性质：具有水硬性（跟水掺和搅拌后容易凝固变硬）⑤加入石膏的作用：调节水泥的硬化速度⑥应用：水泥砂浆、混凝土2、玻璃①主要原料：纯碱、石灰石、石英②主要成分：Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2、Na2O·CaO·6SiO2③反应原理：④有色玻璃：Co2O3蓝色、Cu2O红色3、陶瓷①主要原料：粘土②成分：硅酸盐五、无机非金属材料1、材料分为无机非金属材料、金属材料、高分子材料。2、无机非金属材料分为传统无机非金属材料（硅酸盐材料）和新型无机非金属材料。3、新型无机非金属材料具有以下几个方面的特性A、承受高温，B、强度高，C、电学特点，D、光学特性，E、生物功能4、高温结构陶瓷指的是一类物质例如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷等。这类陶瓷能经受高温，不怕氧化，耐腐蚀，耐磨损，密度小等优点。是金属材料所不具有的。5、光导纤维简称光纤，是一种能高质量传导光的玻璃纤维，制取的基本原料是SiO2，它具有通信信息量大，原料来源广，重量小，成本低，性能好，保密性强等特点。六、硅及其化合物之间的相互转化关系高中化学必修一氯及其化合物要点一：氯气氯气的物理性质氯气是一种黄绿色气体，有毒，能溶于水（常温条件下，1体积的水能溶解约2体积的氯气），氯气容易液化，液氯是一种黄绿色的液体。氯气的化学性质与金属单质反应点燃点燃2Na+Cl2====2NaCl，产生白色烟Cl2表现氧化性点燃点燃2Fe+3Cl2====2FeCl3，产生棕色烟点燃点燃Cu+Cl2====CuCl2，产生棕黄色烟与非金属反应H2+Cl2====2HCl，安静的燃烧，产生苍白色火焰2P+3Cl2====2PCl3、PCl3+C2====PCl5产生白色烟雾与H2O反应Cl2+H2O⇋HCl+HClOCl2既表现氧化性又表现还原性（歧化反应）与碱反应2NaOH+Cl2====NaCl+NaClO+H2O2Ca（OH）2+2Cl2====CaCl2+Ca（ClO）2+H2O与还原性物质反应2FeCl2+Cl2====2FeCl3Cl2表现氧化性Cl2+SO2+2H2O====H2SO4+HCl2KI+Cl2====2KCl+I23Cl2+8NH3====N2+6NH4Cl典型例题1、无色气体A在一种黄绿色气体B中可以安静的燃烧，发出苍白色火焰，反应生成气体C．B与金属D反应可生成白色固体E，D在空气中燃烧生成浅黄色固体F，F与CO2反应可得到气体G，D与水反应可生成A，A在G中燃烧生成水、推断出各种物质后，回答下列问题：（1）写出下列物质的化学式：B、C、E．（2）写出下列化学方程式a．由D生成F：；b．F与CO2反应：；c．D与水反应：．【解答】解：黄绿色气体B为Cl2，气体A在Cl2中可以安静的燃烧，发出苍白色火焰，应为H2，反应生成HCl，D在空气中燃烧生成浅黄色固体F，D应为Na，F为Na2O2，则E为NaCl，Na2O2与CO2反应可得到气体G，G为O2，则（1）由以上分析可知B为Cl2，C为HCl，E为NaCl，故答案为：Cl2；HCl；NaCl；（2）D为Na，F为Na2O2，Na与O2反应可生成Na2O2，反应的方程式为2Na+O2=Na2O2，F为Na2O2，与CO2反应生成Na2CO3和O2，反应的方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑，D为Na，与水剧烈反应，方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，故答案为：a.2Na+O2=Na2O2；b.2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑；c.2Na+2H2O=2NaOH+H2↑．2、已知氯气和NaOH在一定温度下能发生反应：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O．某温度下，将氯气通入NaOH溶液中，反应得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合溶液．经测定ClO﹣与ClO3﹣的物质的量之比为1：3，则氯气与氢氧化钠反应时，被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比为（）A．21：5 B．11：3 C．3：1 D．4：1【解答】解：根据ClO﹣与ClO3﹣的浓度之比1：3，由Cl到ClO﹣，失去1个电子，由Cl到ClO3﹣，失去5个电子，一共失去1+3×5=16个电子；由Cl到Cl﹣，得到1个电子，需要16个原子才能得到16个电子，所以，被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比=16：（1+3）=4：1。故选：D。变式训练1、某化工厂发生了氯气泄漏及爆炸特大事故，喷出的氯气造成了多人伤亡．作为现场的消防干警下列处理方法和过程较合理的是（）①及时转移疏散人群，同时向有关部门如实报告事故的有关情况；②被转移人群应戴上用浓NaOH溶液处理过的口罩（湿润）；③用高压水枪向空中喷洒含碱性物质的水溶液解毒；④被转移人群可戴上用Na2CO3处理过的口罩（湿润）；⑤将人群转移到地势较低的地方；⑥及时清理现场，检查水源和食物等是否被污染；⑦常温下氯气能溶于水，所以只要向空气中喷洒水就可以解毒．A．②③④⑤ B．①③④⑥ C．①②⑤⑥ D．①③⑤⑦2、下列化合物中，不能通过单质间化合直接制取的是（）A．FeCl3 B．CuCl2 C．HCl D．FeCl2要点二：氯水及次氯酸氯水的成分三种分子：Cl2、HClO、H2O四种离子：H+、OH-、Cl-、ClO-氯水的性质成分性质实例Cl2氧化性Cl2+SO2+2H2O====H2SO4+HClH+酸性pH<7滴入紫色石蕊试液后，先变红（因为H+的存在），后褪色（因为HClO具有漂白性）HClO弱酸性强氧化性漂白性Cl-生成沉淀Ag++Cl-====AgCl↓检验氯气性质的方法实验序号实验方法实验现象结论①强光照射有气泡产生氯水中含有HClO②用玻璃棒蘸取氯水滴在淀粉KI试纸上淀粉KI试纸上变蓝色氯水中有Cl2③将氯水加入到AgNO3溶液中生成白色沉淀氯水中有Cl-④将氯水滴入到Na2CO3溶液中有气泡产生，并可以使澄清石灰水变浑浊氯水中有H+⑤将氯水滴加到紫色石蕊溶液中紫色石蕊溶液先变红后褪色氯水中有H+和HClO氯水和液氯的区别液氯氯水类型纯净物混合物成分Cl2多种成分性质Cl2的性质多种性质保存方法钢瓶棕色细口瓶次氯酸盐次氯酸的结构HClO分子的结构式为H-O-Cl。（2）次氯酸的化学性质①弱酸性：次氯酸是一种弱酸，比碳酸的酸性要弱，电离能力有如下关系：H2CO3>HClO>ClO-②强氧化性：无论在酸性还是在碱性条件下都能与亚铁盐、碘化物、硫化物及亚硫酸盐等发生氧化还原反应。③漂白性：能漂白有色物质。无论是新制氯水还是湿润的氯气、漂白粉等能使有色物质褪色原因都是因为存在或能产生HClO的缘故。④不稳定性：见光易分解生成HCl和O2光照光照2HClO====2HCl+O2要点三：次氯酸盐次氯酸具有很好的漂白性，但是很容易分解而难以保存，于是漂白消毒用品通常是次氯酸盐，而非次氯酸。（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)无论是漂白粉还是漂白液有效成分都是次氯酸盐，主要成分是其中的两种盐。漂白原理2NaClO+CO2+H2O=====Na2CO3↓+2HClOCa(ClO)2+CO2+H2O=====CaCO3↓+2HClO漂白失效的原因光照光照2HClO====2HCl+O2↑注：无论是漂白粉还是漂白液都是对应的两种盐，而有效成分则是次氯酸盐。典型例题1、某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理．（1）请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式：SO2+2NaOH=（2）反应Cl2+Na2SO3+2NaOH═2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为（3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl﹣、OH﹣和SO42﹣．请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气的CO2的影响）．①提出合理假设假设1：只存在SO32﹣假设2：既不存在SO32﹣也不存在ClO﹣假设3：②设计实验方案，进行实验．请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论．限选实验试剂：3moL/LH2SO4、1moL/LNaOH、0.01mol/LKMnO4、淀粉﹣KI溶液、紫色石蕊试液实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3moL/LH2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中/步骤2：步骤3：【解答】解：（1）SO2与过量NaOH溶液反应，因NaOH过量，故生成的是正盐，化学方程式为：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O；故答案为：Na2SO3+H2O；（2）在氧化还原反应中，所含元素化合价升高的反应物是还原剂，反应物Na2SO3中的S元素的价态从+4→+6，化合价升高，失去电子则表现还原性，还原剂为Na2SO3，故答案为：Na2SO3；（3）①根据反应原理：Cl2+Na2SO3+2NaOH═2NaCl+Na2SO4+H2O，可提出以下假设：假设1、溶液中可能存在只存在SO32=，假设2、既不存在SO32﹣也不存在ClO﹣，假设3、SO32﹣和ClO﹣不能共存，所以另一种假设判断为只有ClO﹣；故答案为：只有ClO﹣；②因为吸收液呈碱性，先取少量吸收液于试管中，滴加3moL﹣L﹣1H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中先加入硫酸的试管，若存在SO32﹣、ClO﹣，分别生成了H2SO3和HClO；在A试管中滴加紫色石蕊试液，若先变红后褪色，证明有ClO﹣，否则无在B试管中滴加0.01mol•L﹣1KMnO4溶液，若紫红色褪去，证明有SO32﹣，否则无．故答案为：实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3moL•L﹣1H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中步骤2：在A试管中滴加紫色石蕊试液若先变红后褪色，证明有ClO﹣，否则无变式训练1、下列关于新制氯水及久置氯水的说法，不正确的是（）A．新制的氯水呈黄绿色，久置的氯水无色B．新制的氯水漂白作用强，而久置的氯水漂白作用很弱C．新制的氯水所含成分的种类多，而久置的氯水所含成分的种类较少D．新制的氯水中无氯离子，而久置的氯水中则含氯离子2、下列关于氯水的叙述不正确的是（）A．新制的氯水可使干燥的有色布条褪色B．新制的氯水呈黄绿色是因为在溶液中溶有氯气分子C．与久置氯水不同，在新制氯水中加入硝酸银溶液后无白色沉淀D．氯水久置后，会使溶液酸性增强要点四：氯气的实验室制法1、实验原理MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O（浓盐酸表现了还原性和酸性，如果实验室没有MnO2，也可以用KMnO4、KClO3代替）2、实验装置发生装置：固体＋液体气体，采用固液加热装置。b．净化装置：盛有饱和食盐水的洗气瓶——除去HCl（氯气不溶于饱和食盐水，但氯化氢气体极易溶于水，故可以出去氯化氢气体）；盛有浓H2SO4的洗气瓶——除去水蒸气。c．收集装置：向上排空气法。d．尾气处理：Cl2＋2NaOH==NaCl＋NaClO＋H2O。3、操作步骤：组装仪器(由下到上，从左到右)→检验装置的气密性→加入试剂(先固体，后液体)→加热开始实验→收集气体→尾气处理。4、验满方法①将湿润的淀粉－KI试纸放在处理尾气的导管口，立即变蓝，则证明已集满；②将湿润的蓝色石蕊试纸放在处理尾气的导管口，立即先变红后褪色，则证明已集满。③将蘸有浓氨水的玻璃棒放在处理尾气的导管口，产生白烟，则证明已集满。5、总结（1）一般实验室制取某物质时，一般分为以下四步：发生装置→净化装置→收集装置→尾气处理装置各步骤的具体操作方法如下：①发生装置的选择：固液加热型；固液不加热型；固体加热型②气体收集方式向上排空气法；向下排空气法；排液体法③尾气处理燃烧处理法：CO碱液吸收法：Cl2、NO2、SO2典型例题1、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）。（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，反应离子方程式为：。（4）写出下列化学反应的方程式：①气体发生装置进行的反应：②NaOH溶液中发生的反应：（5）若将生成的Cl2通入到分别置有干燥有色布条和湿润有色布条的两个集气瓶中，会看到什么现象：；解：（1）实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气，需要发生装置生成氯气，用饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气，导气管长进短处收集氯气，最后用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，装置连接顺序是E﹣C，D﹣A，B﹣H，G﹣F；故答案为：E﹣C，D﹣A，B﹣H，G﹣F；（2）浓盐酸易挥发，制备的氯气中含有氯化氢，氯化氢在饱和食盐水中溶解度不大，选择饱和食盐水除去氯化氢，所以饱和食盐水作用：除去氯气中的氯化氢气体，降低氯气的溶解度；氯气有毒，排放到空气中能引起空气污染，氯气与氢氧化钠溶液反应，可选择氢氧化钠溶液吸收过量的氯气；故答案为：除去氯气中的氯化氢气体，降低氯气的溶解度；吸收氯气，防止空气污染；（3）氯气具有氧化性遇到淀粉碘化钾溶液会氧化碘离子为单质碘遇淀粉变蓝，反应的离子方程式为：2I﹣+Cl2=2Cl﹣+I2；故答案为：试纸变蓝；2I﹣+Cl2=2Cl﹣+I2；（4）二氧化锰与浓盐酸加热生成氯化锰、水和氯气，反应方程式：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2+2H2O；氢氧化钠与氯气反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，化学方程式：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O故答案为：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2+2H2O；2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O；（5）氯气不具有漂白性，次氯酸具有漂白性，所以若将生成的Cl2