高中化学必修一金属及其化合物专题教学视频

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课程介绍

第一节无机非金属材料主角—硅

知识梳理

在地壳里，硅的含量在所有元素中居第次于氧全部以＿＿＿＿＿态存在。硅元素位于元素周期表中的第＿＿＿周期，族：＿＿其原子结构示意图：＿＿＿＿＿。

一、二氧化硅及硅酸

1、二氧化硅

(1)物理性质:

二氧化硅广泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅，SiO2不溶于水，熔点＿＿＿、硬度＿＿＿。水晶、石英是二氧化硅晶体。

(2)结构:

二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成的，晶体中硅原子和氧原于的个数比为＿＿＿，Si02晶体的平面结构图：

(3)二氧化硅出化学性质

①酸性氧化物的性质:Si02是酸性氧化物，是＿＿＿的酸酐，＿＿＿于水。常温下Si02与NaOH溶液反应得到硅酸钠(Na2SiO3)，反应的化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

高温下Si02能和碱性氧化物(如CaO)反应生成硅酸盐，反应的化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

②常温下，SiO2能与氢氟酸(HF)反应，此反应常用于刻蚀玻璃，反应的化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

③二氧化硅的弱氧化性:Si02高温下与C作用可制取粗硅，反应的化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(4)二氧化硅的用途 :

①Si02是制造光导纤维的主要原料。

②Si02常被用来制造石英表中的压电材料

③Si02用于制造各种玻璃制品。

思考:

(1)实验室为什么不消带玻璃塞的试剂瓶盛放NaOH溶液?应用什么样的塞子?

(2)Si02不溶于水，如何由Si02制取H2SiO3?

2、硅酸

(1)硅酸(H2Si03)硅酸不溶于水，其酸性比碳酸的酸性＿＿＿。

(2)硅酸钠(Na2Si03): Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，常用作黏合剂。往Na2SiO3溶液中通人CO2，能制得硅酸，反应的化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

二、硅酸盐

硅酸盐制品性质不变、熔点较高，大都难溶于水，

1、硅酸盐的组成比力复杂，常用氧化物的形式表示。表示挨次为：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水。例如：硅酸钠(Na2Si03)改写为氧化物形式为：＿＿＿＿＿＿＿＿；钠长石： (NaAlSi308)改写为氧化物形式为＿＿＿＿＿＿＿＿。

2、硅酸盐的用途

三、硅单质

1、硅的物理性质

单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是＿＿＿色、有＿＿＿光泽、脆而硬的固体，是良好的＿＿＿材料。

2．硅的化学性质

(1)常温下硅的化学性质不变，但能和氢氟酸(HF)、强碱(NaOH)发生反应。

①硅和氟气反应生成四氟化硅气体，化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

②硅和氢氟酸反应生成四氟化硅，写出学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

③硅与NaOH溶液作用生成硅酸钠，反应的化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(2)在加热条件下，硅能和某些非金属单质发生反应。

①硅与氧气在加热时反应生成二氧化硅程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

②硅和C12在加热条件下反应生成四氯化硅的化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

3．硅的制取：

自然界中没有游离态的硅，常见的化合态的硅有＿＿和＿＿等。工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。反应的化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。在该反应中，氧化剂是＿＿＿＿，还原剂＿＿＿＿。

4．硅主要的用途：

硅可以用来制造＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿等。

四、小结：比力SiO2、CO2在物理化学性质上异同。

二氧化碳二氧化硅状态溶解性与NaOH反应与酸反应(HF)CO2通入水玻璃SiO2与Na2CO3

高温下反应

本节小结：

1、硅及其化合物的有哪些特性？

（1）Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2+2C=Si+2CO↑

（2）非金属与碱反应一般无氢气放出，但Si可以：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑

（3）非金属单质一般不与无氧酸反应，但Si可以与HF作用：Si+4HF=SiF4↑+2H2↑

（4）非金属单质一般为非导体，但Si可以作为半导体。

（5）SiO2是硅酸的酸酐，但不溶于水，不能直接与水作用生成硅酸。

（6）非金属的氧化物的熔点一般较低，但二氧化硅的熔点很高，原因是它为原子晶体。

（7）酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2可以与HF酸作用： SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

（8）硅酸不溶于水。

2、玻璃瓶塞会跟NaOH等碱性溶液反应，为什么NaOH溶液还能用玻璃瓶盛装？

由于玻璃不是简单的Na2SiO3 、CaSiO3 、 SiO2机械混合物,它们彼此结合为多聚硅酸的长链,金属阳离子处于无规则的多聚硅酸的长链包抄之中。所以玻璃中的Na2SiO3 、CaSiO3 、 SiO2不是独立存在的，即玻璃中SiO2与一般所说的是有区别的。瓶口内侧与瓶塞都是经过磨砂处理的，表面粗糙，造成碱性的液体容易滞留，并且水分蒸发，碱液浓度增大，促使二者更易反应。其他部位因表面光滑而难于反应。由于从组成和结构上看多聚硅酸的长链与SiO2相似，所以通常把玻璃跟NaOH等碱性溶液反应简单地看成SiO2与碱溶液的反应。

3、二氧化硅与碳酸钠和碳酸钙反应的原因？

玻璃工业生产的主要原理是在强热的条件下发生：

Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2 ↑，CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 ↑

上述反应都是在高温条件下进行的，有利于二氧化碳从体系中挥发出来，而二氧化硅不行，所以反应可以进行。符合难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理。所以上述反应不与“Na2SiO3 + CO2+H2O= Na2CO3+ H2SiO3↓”矛盾，因为后者是在溶液中进行的，符合复分解反应的原理。

例题分析

【例1】向下列物质的浓溶液中缓慢地通入过量CO2气体，整个过程中无明显现象的是

A．水玻璃 B．苯酚钠 C．漂白粉 D．饱和碳酸钠 E．氯化钙

答案：E。

规律总结：此题易出错的地方有三个：①CO2通入氯化钙溶液无明显现象；②题干中CO2是过量的；③碳酸氢钠因溶解度小而结晶析出。

【例2】(2002年上海)将足量CO2通人KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的

物质的量（n）和通入CO2体积（y）的关系正确的是

A 　　 B C 　 D

答案：D。

规律总结：遇到通入气体沉淀又溶解的这类题，首先联想到碳酸盐，亚硫酸盐转化为酸式盐，当全部转化为正盐时，如有OH－，则应把OH－中和完毕，酸式盐再转化为正盐。

课后练习

1、(2002全国理综，6)以下说法正确的是

A.纳米材料是一种称为"纳米"的新物质制成的材料

B.绿色食品是指不含任何化学物质的食品

C.生物固氮是指植物通过叶面直接吸收空气中的氮气

D.光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的

2、(2004上海，大综)玻璃的主要成分之一是二氧化硅。能在玻璃上进行刻蚀，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是

A、烧碱 B、纯碱 C 、氢氟酸 D、盐酸

3、对于碳族元素，下列说法正确的是

A．锗、硅元素的单质都是半导体材料 B．CH4、SiH4、GeH4的不变性依次减弱

C．H2CO3、H2SiO3、H2GeO3的酸性依次增强 D．C、Si、Ge、Sn、Pb的熔、沸点依次升高

①硅化学性质很不变，因此硅在自然界中以游离态形式存在；②硅和二氧化硅晶体都属于原子晶体；③二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大的差异；④二氧化硅是一种酸性氧化物，它不与任何酸发生反应。正确的是

A．①②③④ B．①②④ C．①④ D．②③

5、如果发现114号新元素X，则下列可能具有的性质合理的是

A．X是非金属元素 B．X有不变的氢化物

C．X的+4价化合物比+2价化合物不变 D．XO2具有强氧化性

6、下列5个转化，其中不能通过一步反应实现的是

① SiO2 → Na2SiO3 ② CuSO4 → CuCl2 ③ SiO2 → H2SiO3 ④ CuO → Cu（OH）2 ⑤ Na2O2 → Na2SO4

A．① ② B．③ ④ C．② ③ ④ D．② ③ ④ ⑤

课后练习参考答案：

1、D 2．C 3、AB 4、D 5、D 6、B

第二节富集在海水中的元素---氯

知识梳理

一、氯元素的原子结构与自然界的存在

氯元素位于周期表＿＿周期＿＿族，在自然界中的主要存在形态：＿＿＿。全球海洋中含盐＿＿＿摆布，主要为＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。

二、活泼的黄绿色气体——氯气

1、氯气的实验室制法＿＿色有气味的体，毒，易，溶于水，难溶于。2、氯气的性质

⑴氯气的物理性质：。

⑵氯气的化学性质：

由氯的原子结构示意图可知氯元素的性质如何？进而能否预测氯气的化学性质又怎样？为什么？

① 与金属单质的反应：与钠反应方程式。现是现象是现象是

② 与氢气的反应：化学方程式：，反应现象：氢气在氯气中燃烧氯气与氢气的爆炸实验

③Cl2 和红磷分析以上反应中氯元素价态的变化也可得知：氯气是一种强氧化性物质，常氧化剂。

与水反应的离子方程式：，说明:氯气与水反应很微弱，且未可逆反应。Cl2 + ＿NaOH -- 。（常用于除去多余氯气）

抗洪救灾中防疫部门，向哀鸿发放的漂白粉片或漂粉精用于饮用水消毒。漂粉精为何要密封保留在阴暗处？

2、原理：被检液中滴入少量＿＿酸化，再滴入＿＿溶液，若产生＿＿，则可断定溶液中含有氯离子。不成用盐酸酸化，酸化目的是防止（＿＿、＿＿、＿＿、＿＿）影响。

+ AgNO3(aq) → + 稀硝酸 →白色↓

解释：Ag＋ + Cl— = AgCl↓

2Ag＋ + CO32— = Ag2CO3↓ Ag2CO3 + 2H＋ = 2Ag＋ + H2O + CO2↑

例题分析

【例1】有关氯的叙述正确的是

A．液氯和氯水是同一物质

B．红磷在氯气中燃烧产生白色烟雾

C．氯气与水的反应中氯是氧化剂，水是还原剂　　

D．用氯制漂白粉是为了得到易贮存的漂白剂

答案：B、D。

【例2】下列叙述中不正确的是

A. 颜色深浅： AgI>AgBr>AgCl B. 还原性： HI>HBr>HF

C. 水溶液的酸性：HI>HBr>HCl>HF D. 光敏性： AgF>AgCl>AgBr>AgI

答案：D

【例3】辨别NaCl、NaBr、KI三种白色固体。

解答：

方法一：可用氯水辨别。

把这三种物质各取少量制成溶液，加入新制的氯水和汽油（或四氯化碳），振荡，分高中化学必修1非金属及其化合