第四章 非金屬及其化合物(全章課件)

第四章非金屬及其化合物第一節(jié)硅碳族元素第二節(jié)氯鹵族元素第三節(jié)硫和氮的氧化物第四節(jié)氨硝酸硫酸第一節(jié)硅碳族元素一、硅在自然界中的存在形式

硅在地殼中的分布很廣，含量位居第二位。且只以化合態(tài)形式存在?；◢弾r硅在自然界中主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在。二、二氧化硅1、二氧化硅的用途二氧化硅晶體也叫做石英?？梢灾谱髂透邷氐氖⒉Ａ?，光導(dǎo)纖維等。

大而透明的棱柱狀石英晶體稱為水晶?？芍圃旃鈱W(xué)儀器、工藝品等。有顏色的水晶是含有某些雜質(zhì)的石英晶體。

含有有色雜質(zhì)且不透明的石英晶體稱為瑪瑙。可制造儀器軸承、工藝品等。2、二氧化硅的性質(zhì)二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，除HF以外，不與其他酸類物質(zhì)作用，也不與水作用。SiO2+4HF

＝SiF4↑+2H2O

玻璃中含有二氧化硅成分,所以此反應(yīng)可用來雕刻玻璃.二氧化硅為酸性氧化物.SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2OSiO2+CaO

＝CaSiO3

高溫硅酸鈉硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃,具有粘性.可作為工業(yè)粘合劑和防火劑.所以實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡膠塞而不用玻璃塞.三、硅酸與硅酸鹽材料簡介1、硅酸的制備硅酸是一種比碳酸還弱的酸,溶解度很小.通常用可溶性硅酸鹽與其他酸來制備.Na2SiO3+2HCl=H2SiO3

+2NaCl向硅酸鈉溶液中滴入鹽酸,可得到硅酸的膠體溶液—硅酸溶膠當(dāng)硅酸濃度比較大時(shí),形成白色膠狀沉淀.硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后可得到吸水能力很強(qiáng)硅膠.2、硅酸鹽簡介水泥生產(chǎn)原料

以粘土和石灰石為主要原料，研磨煅燒后再加入石膏，研細(xì)后即為普通水泥。1824年英國工程師阿斯普?。ˋsPdih）獲得第一份水泥專利，標(biāo)志著水泥的發(fā)明。玻璃

公元前1500年左右，埃及的匠人發(fā)明了制造玻璃容器的方法，第一本玻璃制造手冊(cè)則出現(xiàn)在約公元前650年的亞述石版上。大約2000年前，敘利亞的工匠發(fā)明了玻璃吹制術(shù)。生產(chǎn)原料

主要原料為純堿、石灰石和石英。將原料粉碎并按比例混合后加強(qiáng)熱。CaCO3+SiO2＝CaSiO3+CO2

↑

高溫Na2CO3+SiO2＝Na2SiO3+CO2

↑

高溫特種玻璃光學(xué)玻璃：透光性能好、有折光和色散性。石英玻璃：膨脹系數(shù)小、耐酸堿、強(qiáng)度大、濾光性好。玻璃纖維：耐腐蝕、耐高溫、不導(dǎo)電、不吸水、隔熱、隔音、防蛀。鋼化玻璃：耐高溫、耐腐蝕強(qiáng)度大、質(zhì)量輕、抗震裂。陶瓷早在九千多年的舊石器時(shí)代，在黃河流域，以“三黃”神農(nóng)軒轅帝，伏羲氏炎帝，蚩尤帝為首的先皇及先民們已經(jīng)利用粘土的易塑性，燒制了各種陶制生活用品。到了唐宋時(shí)期，陶瓷制造水平到達(dá)了頂峰。唐朝的“唐三彩”、宋朝的“鈞瓷”等聞名于世?？梢哉f，陶瓷已成為中國文化精粹的象征。陶瓷具有抗氧化、抗酸堿、耐高溫、絕緣、易成型等許多優(yōu)點(diǎn)。四、新型無機(jī)非金屬材料1、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷

具有耐高溫、耐氧化、耐酸堿、硬度大、密度小等特點(diǎn)氧化鋁陶瓷：極有前途的高溫結(jié)構(gòu)材料。由于熔點(diǎn)很高，可用作高級(jí)耐火材料。2、光導(dǎo)纖維

具有傳導(dǎo)能力強(qiáng)、信息容量大、抗干擾、防竊聽等特點(diǎn)。五、硅單質(zhì)簡介物理性質(zhì)：帶有金屬光澤的灰黑色固體,熔點(diǎn)高、硬度大，性脆。特性：良好的半導(dǎo)體材料。是芯片等信息技術(shù)產(chǎn)品的關(guān)鍵材料。生活中最重要的調(diào)味品是什么？

你知道么?若將海水中的鹽結(jié)晶后平鋪于陸地上，可使陸地平均升高你知道么?150米第二節(jié)

富集在海水中的元素-氯

趁著順風(fēng)，德軍開啟了壓縮氯氣鋼瓶，在長約六公里的戰(zhàn)線上，黃綠色的云團(tuán)飄向法軍陣地。毫無準(zhǔn)備的英法士兵隨著黃綠色的氣體涌來，先是咳嗽，繼而喘息，拼命掙扎，口吐黃液慢慢躺倒。使1.5萬人中毒，5000人死亡.這就是戰(zhàn)爭史上的第一次化學(xué)戰(zhàn)，從此，化學(xué)戰(zhàn)作為最邪惡的戰(zhàn)爭被寫入了人類戰(zhàn)爭的史冊(cè)。歷史事件一、物理性質(zhì)黃綠色有刺激性氣味的有毒氣體常溫下，1體積水約溶解2體積氯氣比空氣密度大易液化二、化學(xué)性質(zhì)氯氣的化學(xué)性質(zhì)活潑，具有強(qiáng)氧化性，常做氧化劑原子結(jié)構(gòu)：1、與金屬反應(yīng)2Na+Cl2＝2NaCl

點(diǎn)燃鈉與氯氣Cu+Cl2＝CuCl2

點(diǎn)燃銅與氯氣2Fe+3Cl2＝2FeCl3

點(diǎn)燃鐵與氯氣棕褐色煙（但無火焰）

現(xiàn)象

劇烈燃燒加少量的溶液呈棕褐色2、與非金屬反應(yīng)H2+Cl2＝2HCl點(diǎn)燃

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象瓶口產(chǎn)生大量白霧白色火焰安靜燃燒氫氣與氯氣混合后光照引爆發(fā)生爆炸空氣中形成大量白霧

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象問題討論什么叫燃燒？

可燃物跟空氣中的氧氣發(fā)生的一種發(fā)光發(fā)熱的劇烈的氧化反應(yīng)叫做燃燒。（初中化學(xué)對(duì)燃燒的定義）

可燃物是否一定有氧氣才能燃燒呢？

金屬鈉和銅，非金屬氫氣等都可以在氯氣中燃燒，這四個(gè)反應(yīng)有何相同的現(xiàn)象？

的劇烈的化學(xué)反應(yīng)叫做燃燒。發(fā)光發(fā)熱3.氯氣與水反應(yīng)常溫下，1體積水約溶解2體積氯氣.其水溶液稱為氯水.其中有部分氯氣與水發(fā)生反應(yīng):Cl2+H2O＝HCl+HClO次氯酸次氯酸具有強(qiáng)氧化性.可用做消毒劑.可用做漂白劑.干燥的氯氣本身沒有漂白性次氯酸具有不穩(wěn)定性.2HClO

＝2HCl+O2↑

光照次氯酸具有弱酸性.一元弱酸,比碳酸還弱4.氯氣與堿反應(yīng)[思考]氯氣通入NaOH溶液中將會(huì)發(fā)生什么化學(xué)反應(yīng)?Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O漂白液NaClO比HClO穩(wěn)定,是漂白液的有效成分,但其本身沒有漂白性.2NaClO+CO2+H2O＝Na2CO3+2HClO同理,氯氣也可以與消石灰反應(yīng)2Cl2+2Ca(OH)2＝CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O漂白粉Ca(ClO)2+CO2+H2O＝CaCO3↓+2HClO第三節(jié)硫和氮的氧化物一、硫的存在以及物理性質(zhì)硫在自然界中廣泛存在,游離態(tài)的硫存在于火山噴口附近或地殼的巖層中.硫,俗稱硫黃.黃色晶體,質(zhì)脆,不溶于水,易溶于CS2二、硫的氧化物1.二氧化硫SO2

二氧化硫主要來自于硫或含硫物質(zhì)的燃燒S+O2＝SO2

點(diǎn)燃

二氧化硫的物理性質(zhì):無色有刺激性氣味的有毒氣體易液化,易溶于水比空氣密度大

二氧化硫的化學(xué)性質(zhì):二氧化硫與水反應(yīng)SO2+H2OH2SO3在同一條件下,既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行,同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng),叫做可逆反應(yīng).可逆反應(yīng)的特點(diǎn):可逆反應(yīng)無論進(jìn)行多長時(shí)間,正、逆反應(yīng)方向都不能進(jìn)行到底。最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。二氧化硫的漂白性漂白原理：與某些色素化合成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)。漂白特點(diǎn)：范圍小、暫時(shí)性二氧化硫是一種酸性氧化物SO2+2NaOH＝Na2SO3+H2O氯水與二氧化硫的漂白性比較

氯水

二氧化硫原理實(shí)質(zhì)效果范圍氯水中的HClO將有色物質(zhì)氧化成無色物質(zhì)SO2溶于水產(chǎn)生的H2SO3與有色物質(zhì)直接化合生成無色不穩(wěn)定的物質(zhì)。氧化還原反應(yīng)非氧化還原反應(yīng)永久性暫時(shí)性可漂白大多數(shù)有色物質(zhì)，能是紫色石蕊試液先變紅后褪色?？善啄承┯猩镔|(zhì)，不能使紫色褪色，只變紅2.三氧化硫SO3

三氧化硫主要來自于二氧化硫的催化氧化2SO2+O22SO3催化劑△

三氧化硫也是酸性氧化物.SO3+H2O＝H2SO4

工業(yè)制硫酸SO3+CaO＝CaSO4SO3+Ca(OH)2＝CaSO4+H2O三、氮的氧化物無色無味氣體，難溶于水，難液化，密度比空氣略小。1:0.02-195.8C。式量281.N2的物理性質(zhì)

氮?dú)馀c氧氣在放電條件下可化合N2+O2＝2NO放電2.氮的氧化物

NO：無色、有刺激性氣味的的有毒氣體。難溶于水,也不與水反應(yīng)。

一氧化氮接觸到空氣后很容易被氧化2NO+O2＝2NO2NO2：紅棕色、有刺激性氣味的有毒氣體。二氧化氮與水的反應(yīng)是工業(yè)制硝酸的最后一步反應(yīng).3NO2+H2O＝2HNO3+NO[思考]1.將充滿NO和NO2的混合氣體45mL的試管，倒立于水中，一段時(shí)間后，氣體的體積為35mL，原混合氣體中，NO和NO2的體積比為（)A．2:1 B．2:7 C．7:2D．9:7A2.標(biāo)況下，將一充滿NO2的試管倒立于盛有足量水的水槽中，充分反應(yīng)后，若不考慮試管內(nèi)物質(zhì)向外擴(kuò)散，求：（1）試管中液面上升的高度與試管總長度的比值；（2）試管中溶液的物質(zhì)的量濃度。0.045mol/L2:33.若將NO2和O2同時(shí)通入水中的反應(yīng)是什么？①3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2

②①×2+②得：4NO2+O2+2H2O=4HNO3

①×3+②×2得：4NO+3O2+2H2O=4HNO3

4.若將NO與O2同時(shí)通入水中的反應(yīng)是什么？②3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2

①第四節(jié)氨硝酸硫酸一、氮的固定合成氨工業(yè)簡介將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物叫做氮的固定氨是化肥工業(yè)和基本化工生產(chǎn)的主要原料

工業(yè)上,利用氫氣和氮?dú)庵苯雍铣砂盢2+3H22NH3催化劑高溫高壓二、氨的物理性質(zhì)無色有刺激性氣味的氣體比空氣密度小易液化極易溶于水,常溫下溶解度為1:700三、氨的化學(xué)性質(zhì)1.氨與水的反應(yīng)NH3+H20NH3.H20一水合氨很不穩(wěn)定,濃度稍大或受熱即分解NH3.H20＝NH3↑+H20△一水合氨為一元弱堿NH3.H20NH4++OH-所以氨水可使酚酞變紅或紅色石蕊試紙變藍(lán)2.氨與酸的反應(yīng)氨與酸反應(yīng)生成銨鹽NH3+HCl＝NH4Cl氨與揮發(fā)性酸反應(yīng)時(shí),可生成大量白煙3.氨與氧氣的反應(yīng)工業(yè)上常以氨為原料制取硝酸4NH3+502

＝4NO+6H20△催化劑氨的催化氧化,是工業(yè)制硝酸的第一步反應(yīng)四、銨鹽的化學(xué)性質(zhì)1.銨鹽的不穩(wěn)定性銨鹽對(duì)熱不穩(wěn)定,受熱易分解NH4Cl＝NH3↑+HCl↑△NH4HCO3

＝NH3↑+CO2↑+H2O△2.銨鹽與堿的反應(yīng)銨鹽與堿共熱時(shí)可放出氨氣NH4NO3+NaOH＝NaNO3+NH3↑+H2O△其實(shí)質(zhì)為:NH4++OH-＝NH3↑+H2O△五、氨的實(shí)驗(yàn)室制法藥品：氯化銨氫氧化鈣條件：加熱裝置：固+固加熱制氣收集：向下排氣法收集檢驗(yàn)及驗(yàn)滿：濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)2NH4Cl+Ca(OH)2

＝CaCl2+2NH3↑+2H2O△六、銨根離子(NH4+)的檢驗(yàn)原理：操作：取少量待測液與試管中,加入適量NaOH溶液,共熱.若產(chǎn)生的氣體可使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán),則待測液中含有銨根離子.NH4++OH-＝NH3↑+H2O△七、硫酸和硝酸硫酸我們知道,稀