高一化學(必修1)非金屬及其化合物知識要點歸納
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一.硅元素:無機非金屬材料中的主角,在地殼中含量26.3%,次于氧。是一種親氧元素,以熔點很高的氧化物及硅酸鹽形式存在于巖石、沙子和土壤中,占地殼質量90%以上。位于第3周期,第ⅣA族碳的下方。
最外層有4個電子,主要形成四價的化合物。
二.二氧化硅(SiO2)
天然存在的二氧化硅稱為硅石,包括結晶形和無定形。石英是常見的結晶形二氧化硅,其中無色透明的就是水晶,具有彩色環帶狀或層狀的是瑪瑙。二氧化硅晶體為立體網狀結構,基本單元是[SiO4],因此有良好的物理和化學性質被廣泛應用。(瑪瑙飾物,石英坩堝,光導纖維)
物理:熔點高、硬度大、不溶于水、潔凈的SiO2無色透光性好。
化學:化學穩定性好、除HF外一般不與其他酸反應,可以與強堿(NaOH)反應,酸性氧化物,在一定的條件下能與堿性氧化物反應。
SiO2+4HF == SiF4 ↑+2H2O
SiO2+CaO ===(高溫)CaSiO3
SiO2+2NaOH == Na2SiO3+H2O
不能用玻璃瓶裝HF裝堿性溶液的試劑瓶應用木塞或膠塞。
三.硅酸(H2SiO3)
酸性很弱(弱于碳酸)溶解度很小,由于SiO2不溶于水,硅酸應用可溶性硅酸鹽和其他酸性比硅酸強的酸反應制得。
Na2SiO3+2HCl == H2SiO3+2NaCl
硅膠多孔疏松,可作干燥劑,催化劑的載體。
四.硅酸鹽
硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱,分布廣,結構復雜化學性質穩定。一般不溶于水。(Na2SiO3 、K2SiO3除外)最典型的代表是硅酸鈉Na2SiO3 :可溶,其水溶液稱作水玻璃和泡花堿,可作肥皂填料、木材防火劑和黏膠劑。
常用硅酸鹽產品:玻璃、陶瓷、水泥。
四.硅單質
與碳相似,有晶體和無定形兩種。晶體硅結構類似于金剛石,有金屬光澤的灰黑色固體,熔點高(1410℃),硬度大,較脆,常溫下化學性質不活潑。是良好的半導體,應用:半導體晶體管及芯片、光電池。
五.氯元素:位于第三周期第ⅦA族,原子結構: 容易得到一個電子形成氯離子Cl-,為典型的非金屬元素,在自然界中以化合態存在。
六.氯氣
物理性質:黃綠色氣體,有刺激性氣味、可溶于水、加壓和降溫條件下可變為液態(液氯)和固態。
制法:MnO2+4HCl (濃) ===(△)MnCl2+2H2O+Cl2
聞法用手在瓶口輕輕扇動,使少量氯氣進入鼻孔
化學性質:很活潑,有毒,有氧化性, 能與大多數金屬化合生成金屬氯化物(鹽)。也能與非金屬反應:
2Na+Cl2 ===(點燃) 2NaCl
現象:大量白煙
2Fe+3Cl2 ===(點燃) 2FeCl3
現象:棕黃色的煙
Cu+Cl2 ===(點燃) CuCl2
現象:棕黃色的煙
Cl2+H2 ===(點燃)
2HCl 現象:發出蒼白色火焰,生成大量白霧。
燃燒:燃燒不一定有氧氣參加,物質并不是只有在氧氣中才可以燃燒。燃燒的本質是劇烈的氧化還原反應,所有發光放熱的劇烈化學反應都稱為燃燒。
Cl2的用途:
①自來水殺菌消毒Cl2+H2O== HCl+HClO
2HClO ===(光照) 2HCl+O2 ↑
1體積的水溶解2體積的氯氣形成的溶液為氯水,為淺黃綠色。其中次氯酸HClO有強氧化性和漂泊性,起主要的消毒漂白作用。次氯酸有弱酸性,不穩定,光照或加熱分解,因此久置氯水會失效。
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穩定多,可長期存放
制漂白粉(有效氯35%)和漂粉精(充分反應有效氯70%) 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
③與有機物反應,是重要的化學工業物質。
④用于提純Si、Ge、Ti等半導體和鈦。
⑤有機化工:合成塑料、橡膠、人造纖維、農藥、染料和藥品。
七.氯離子的檢驗
使用硝酸銀溶液,并用稀硝酸排除干擾離子(CO32-、SO32-)。
HCl+AgNO3 == AgCl ↓+HNO3
NaCl+AgNO3 == AgCl ↓+NaNO3
Na2CO3+2AgNO3 ==Ag2CO?3 ↓+2NaNO3 Ag2CO?3+2HNO3 == 2AgNO3+CO2 ↑+H2O
Cl-+Ag+ ==AgCl↓