高中化学人教版 (新课标)必修1第四章 非金属及其化合物综合与测试教案设计

第四章 非金属及其化合物知识结构：

一、硅元素：无机非金属材料中的主角，在地壳中含量26.3％，次于氧。是一种亲氧元素，以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中，占地壳质量90％以上。位于第3周期，第ⅣA族碳的下方。

Si             对比    C          

最外层有4个电子，主要形成四价的化合物。

二、二氧化硅（SiO2）

天然存在的二氧化硅称为硅石，包括结晶形和无定形。石英是常见的结晶形二氧化硅，其中无色透明的就是水晶，具有彩色环带状或层状的是玛瑙。二氧化硅晶体为立体网状结构，基本单元是[SiO4]，因此有良好的物理和化学性质被广泛应用。（玛瑙饰物，石英坩埚，光导纤维）

物理：熔点高、硬度大、不溶于水、洁净的SiO2无色透光性好

化学：化学稳定性好、除HF外一般不与其他酸反应，可以与强碱（NaOH）反应，酸性氧化物，在一定的条件下能与碱性氧化物反应

SiO2＋4HF == SiF4 ↑＋2H2O   

SiO2＋CaO ===高温 CaSiO3    

SiO2＋2NaOH == Na2SiO3＋H2O

不能用玻璃瓶装HF装碱性溶液的试剂瓶应用木塞或胶塞

三、硅酸（H2SiO3）

酸性很弱（弱于碳酸）溶解度很小，由于SiO2不溶于水，硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。

Na2SiO3＋2HCl == H2SiO3＋2NaCl

硅胶多孔疏松，可作干燥剂，催化剂的载体。

四、硅酸盐

硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称，分布广，结构复杂化学性质稳定。一般不溶于水。（Na2SiO3 、K2SiO3除外）最典型的代表是硅酸钠Na2SiO3 ：可溶，其水溶液称作水玻璃和泡花碱，可作肥皂填料、木材防火剂和黏胶剂。 常用硅酸盐产品：玻璃、陶瓷、水泥

四、硅单质

与碳相似，有晶体和无定形两种。晶体硅结构类似于金刚石，有金属光泽的灰黑色固体，熔点高（1410℃），硬度大，较脆，常温下化学性质不活泼。是良好的半导体，应用：半导体晶体管及芯片、光电池、

五、氯元素：位于第三周期第ⅦA族，原子结构：             容易得到一个电子形成氯离子Cl－,为典型的非金属元素，在自然界中以化合态存在。                   

六、氯气

物理性质：黄绿色气体，有刺激性气味、可溶于水、加压和降温条件下可变为液态(液氯)和固态。

制法:MnO2＋4HCl (浓) ===△MnCl2＋2H2O＋Cl2

闻法:用手在瓶口轻轻扇动,使少量氯气进入鼻孔

化学性质：很活泼，有毒，有氧化性， 能与大多数金属化合生成金属氯化物（盐）。也能与非金属反应：

2Na＋Cl2 == 2NaCl   2Fe＋3Cl2 == 2FeCl3     Cu＋Cl2 == CuCl2     

Cl2＋H2 ===点燃 2HCl   现象：发出苍白色火焰，生成大量白雾。

燃烧不一定有氧气参加，物质并不是只有在氧气中才可以燃烧。燃烧的本质是剧烈的氧化还原反应，所有发光放热的剧烈化学反应都称为燃烧。

Cl2的用途：

①自来水杀菌消毒Cl2＋H2O == HCl＋HClO    2HClO ===光照 2HCl＋O2 ↑

1体积的水溶解2体积的氯气形成的溶液为氯水，为浅黄绿色。其中次氯酸HClO有强氧化性和漂泊性，起主要的消毒漂白作用。次氯酸有弱酸性，不稳定，光照或加热分解，因此久置氯水会失效。

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稳定多,可长期存放

制漂白粉(有效氯35％)和漂粉精(充分反应有效氯70％) 2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O

③与有机物反应，是重要的化学工业物质。

④用于提纯Si、Ge、Ti等半导体和钛

⑤有机化工：合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品

七、氯离子的检验

使用硝酸银溶液，并用稀硝酸排除干扰离子（CO32－、SO32－）

HCl＋AgNO3 == AgCl ↓＋HNO3

NaCl＋AgNO3 == AgCl ↓＋NaNO3

Na2CO3＋2AgNO3 ==Ag2CO­3 ↓＋2NaNO3   Ag2CO­3＋2HNO3 == 2AgNO3＋CO2 ↑＋H2O

Cl－＋Ag＋ == AgCl ↓

八、二氧化硫

制法（形成）：硫黄或含硫的燃料燃烧得到（硫俗称硫磺，是黄色粉末）

S＋O2 ===点燃 SO2

物理性质：无色、刺激性气味、容易液化，易溶于水（1：40体积比）

化学性质：有毒，溶于水与水反应生成亚硫酸H2SO3，形成的溶液酸性，有漂白作用，遇热会变回原来颜色。这是因为H2SO3不稳定，会分解回水和SO2

SO2＋H2O H2SO3 因此这个化合和分解的过程可以同时进行，为可逆反应。

可逆反应——在同一条件下，既可以往正反应方向发生，又可以向逆反应方向发生的化学反应称作可逆反应，用可逆箭头符号连接。

九、一氧化氮和二氧化氮

一氧化氮在自然界形成条件为高温或放电：N2＋O2 ========高温或放电 2NO，生成的一氧化氮很不稳定，在常温下遇氧气即化合生成二氧化氮： 2NO＋O2 == 2NO2

一氧化氮的介绍：无色气体，是空气中的污染物，少量NO可以治疗心血管疾病。

二氧化氮的介绍：红棕色气体、刺激性气味、有毒、易液化、易溶于水，并与水反应：

3 NO2＋H2O == 2HNO3＋NO 这是工业制硝酸的方法。

十、大气污染

SO2 、NO2溶于雨水形成酸雨。

防治措施：

①     从燃料燃烧入手。

②     从立法管理入手。

③从能源利用和开发入手。

④从废气回收利用，化害为利入手。 

(2SO2＋O22SO3    SO3＋H2O= H2SO4）

十一、硫酸

物理性质：无色粘稠油状液体，不挥发，沸点高，密度比水大。

化学性质：具有酸的通性，浓硫酸具有脱水性、吸水性和强氧化性。是强氧化剂。

C12H22O11 ======浓H2SO4 12C＋11H2O放热

2 H2SO4 (浓)＋C ===△ CO2 ↑＋2H2O＋SO2 ↑

还能氧化排在氢后面的金属，但不放出氢气。

2 H2SO4 (浓)＋Cu ===△ CuSO4＋2H2O＋SO2 ↑

稀硫酸：与活泼金属反应放出H2 ，使酸碱指示剂紫色石蕊变红，与某些盐反应，与碱性氧化物反应，与碱中和

十二、硝酸

物理性质：无色液体，易挥发，沸点较低，密度比水大。

化学性质：具有一般酸的通性，浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂。

还能氧化排在氢后面的金属，但不放出氢气。

4HNO3(浓)＋Cu == Cu(NO3)2＋2NO2 ↑＋4H2O

 8HNO3(稀)＋3Cu===△3Cu(NO3)2＋2NO ↑＋4H2O

反应条件不同，硝酸被还原得到的产物不同，可以有以下产物:N+4O2,HN+3O2,N+2O,N+12O,N02, N-3H3

△硫酸和硝酸：浓硫酸和浓硝酸都能钝化某些金属（如铁和铝）使表面生成一层致密的氧化保护膜，隔绝内层金属与酸，阻止反应进一步发生。因此，铁铝容器可以盛装冷的浓硫酸和浓硝酸。

硝酸和硫酸都是重要的化工原料和实验室必备的重要试剂。可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。硫酸还用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸。

十三、氨气及铵盐

氨气的性质：无色气体，刺激性气味、密度小于空气、极易溶于水（且快）1：700体积比。

溶于水发生以下反应使水溶液呈碱性：NH3＋H2O NH3·H2O(1%) NH4＋＋OH－ 可作红色喷泉实验。生成的一水合氨NH3·H2O是一种弱碱，很不稳定，会分解，受热更不稳定：NH3·H2O ===△ NH3 ↑＋H2O

浓氨水易挥发除氨气，有刺激难闻的气味。

氨气能跟酸反应生成铵盐：NH3＋HCl == NH4Cl (晶体)

氨是重要的化工产品，氮肥工业、有机合成工业及制造硝酸、铵盐和纯碱都离不开它。氨气容易液化为液氨，液氨气化时吸收大量的热，因此还可以用作制冷剂。

铵盐的性质：易溶于水（很多化肥都是铵盐），受热易分解，放出氨气：

NH4Cl ===△ NH3 ↑＋HCl ↑     

 NH4HCO3 ===△ NH3 ↑＋H2O ↑＋CO2 ↑

可以用于实验室制取氨气：（干燥铵盐与和碱固体混合加热）

NH4NO3＋NaOH ===△ Na NO3＋H2O＋NH3 ↑    

2NH4Cl＋Ca(OH)2 ===△ CaCl2＋2H2O＋2NH3 ↑

用向下排空气法收集，红色石蕊试纸检验是否收集满。

△氮在自然界的循环有重要的意义。请看书本P88图4-34

小结：SiO2＋4HF == SiF4 ↑＋2H2O    

SiO2＋CaO ===高温 CaSiO3       

SiO2＋2NaOH == Na2SiO3＋H2O

Na2SiO3＋2HCl == H2SiO3＋2NaCl

2Na＋Cl2 == 2NaCl     2Fe＋3Cl2 == 2FeCl3      Cu＋Cl2 == CuCl2       Cl2＋H2 ===点燃 2HCl

Cl2+H2O=HCl+HClO   2HClO ===光照 2HCl+O2 ↑

Cl2＋2NaOH == NaCl＋NaClO＋H2O   

2Cl2＋2Ca(OH)2 == CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O

HCl＋AgNO3 == AgCl ↓＋HNO3    

NaCl＋AgNO3 == AgCl ↓＋NaNO3

Na2CO3＋2AgNO3 ==Ag2CO­3 ↓＋2NaNO3  

Ag2CO­3＋2HNO3 == 2AgNO3＋CO2 ↑＋H2O  

Cl－＋Ag＋ == AgCl ↓

S＋O2 ===点燃 SO2       SO2＋H2O H2SO3

N2＋O2 ========高温或放电 2NO    2NO＋O2 == 2NO2    3 NO2＋H2O == 2HNO3＋NO

2 SO2＋O2 2SO3    SO3＋H2O=H2SO4

2 H2SO4 (浓)＋Cu ===△ CuSO4＋2H2O＋SO2 ↑  

2 H2SO4 (浓)＋C ===△ CO2 ↑＋2H2O＋SO2 ↑

4HNO3(浓)＋Cu == Cu(NO3)2＋2NO2 ↑＋4H2O 

 8HNO3(稀)+3Cu ===△ 3Cu(NO3)2+2NO ↑+4H2O

NH3·H2O ===△ NH3 ↑+H2O   NH3+HCl=NH4Cl   

NH3＋H2O NH3·H2O NH4＋＋OH－

即NH3＋H2O NH4＋＋OH－   

NH4Cl ===△ NH3 ↑＋HCl ↑  

NH4HCO3 ===△ NH3 ↑＋H2O ↑＋CO2 ↑

NH4NO3＋NaOH ===△ Na NO3＋H2O＋NH3 ↑  

2NH4Cl＋Ca(OH)2 ===△ CaCl2＋2H2O＋2NH3 ↑