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文檔簡介
元素化合物基礎(chǔ)知識[1]金屬基本概念1.純金屬:(1)存在:在地殼中除了金、鉑等少數(shù)極不活潑的金屬外,絕大多數(shù)金屬元素以化合態(tài)形式存在。(2)通性:導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性、有金屬光澤、多數(shù)為銀白色(Fe粉:黑色,Cu:紅色,Cs:略帶金色光澤)、固體(Hg:液態(tài))。地位:地殼中含量最多的金屬:Al人體中含量最多的金屬:Ca日常生活中使用最廣泛、年產(chǎn)量最高的金屬:Fe熔點最高的金屬:W導(dǎo)電性最好的金屬:Ag(3)冶煉:(4)發(fā)現(xiàn)的先后順序:活動性弱的先被發(fā)現(xiàn)。2.合金:(1)概念:合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。(2)性能:合金具有不同于各成分金屬的物理、化學(xué)性能或機械性能。熔點低、硬度大、強度高、耐腐蝕。(3)幾種常見的合金3.分類:金屬材料—eq\b\lc\[\rc\(\a\vs4\al\co1(黑色金屬材料:鐵、鉻、錳以及它們的合金,有色金屬材料:除黑色金屬以外的其他金屬及其合金))4.新型金屬材料:鈾(U):核反應(yīng)堆燃料;鈦(Ti):被譽為“21世紀的金屬”。[2]鈉及其化合物1.Na(1)物性:銀白色,有金屬光澤的固體,質(zhì)地柔軟,熔點低(小于100℃),密度比水的小但比煤油的大。(2)化性:①與非金屬單質(zhì)反應(yīng):2Na+Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2NaCl(現(xiàn)象:劇烈燃燒、白煙)4Na+O2=2Na2O(現(xiàn)象:銀白色固體變暗)2Na+O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2(現(xiàn)象:鈉先熔化、后燃燒,產(chǎn)物是淡黃色固體)②與酸、水(滴有酚酞)、醇反應(yīng):2Na+2HCl=2NaCl+H2↑(快)2Na+2H2O=2NaOH+H2↑(現(xiàn)象:浮、熔、游、響、紅)2Na+2CH3CH2OH→2C2H5ONa+H2↑(沉、慢)③與鹽溶液(CuSO4溶液)反應(yīng):2Na+2H2O+Cu2+=Cu(OH)2↓+2Na++H2↑與飽和NaCl溶液反應(yīng):有白色固體析出。與熔融的CuSO4反應(yīng):2Na+CuSO4(熔融)=Cu+Na2SO4(3)制取:2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na+Cl2↑(4)保存:密封保存,通常保存在石蠟油或煤油中,不能放到CCl4中保存。(5)鈉的用途:①鈉鉀合金(液態(tài))可用于原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑。②用作電光源,制作高壓鈉燈。③冶煉某些金屬:金屬鈉具有強還原性,熔融狀態(tài)下可以用于制取金屬,如4Na+TiCl4eq\o(=,\s\up7(熔融))4NaCl+Ti。2.NaOH(1)物性:俗名為燒堿、火堿或苛性鈉,白色固體,易溶于水并放出大量的熱,有吸水性(作干燥劑);吸收空氣中的水分而潮解;有很強的腐蝕性(滴在皮膚上:水洗擦干涂稀硼酸)。(2)化性:①具有堿的通性②其他反應(yīng):與金屬鋁反應(yīng):2Al+2OH-+2H2O=2AlOeq\o\al(-,2)+3H2↑與非金屬單質(zhì)反應(yīng):Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O酯類水解:CH3COOC2H5+NaOHeq\o(→,\s\up7(△))CH3COONa+CH3CH2OH(3)NaOH的制取:①土法制堿:Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH②現(xiàn)代工業(yè)制堿(氯堿工業(yè)):2NaCl+2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH+H2↑+Cl2↑Na2O與Na2O2Na2ONa2O2色、態(tài)白色固體淡黃色固體氧元素化合價-2-1電子式化學(xué)鍵類型離子鍵離子鍵、(非極性)共價鍵陰、陽離子個數(shù)比1∶21∶2是否為堿性氧化物是不是與水反應(yīng)Na2O+H2O=2NaOH2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑與CO2反應(yīng)Na2O+CO2=Na2CO32Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2與鹽酸反應(yīng)Na2O+2HCl=2NaCl+H2O2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑轉(zhuǎn)化2Na2O+O2eq\o(=,\s\up7(△))2Na2O2用途制燒堿供氧劑、漂白劑、消毒劑保存密封密封,遠離易燃物4.Na2CO3和NaHCO3(1)Na2CO3、NaHCO3的水溶性及酸堿性的實驗探究實驗步驟1gNa2CO31gNaHCO3①觀察兩支試管白色粉末細小的白色晶體②加幾滴水并將溫度計伸入其中加水后結(jié)塊變成晶體,溫度計示數(shù)升高加水后部分溶解,溫度計示數(shù)降低③加5mL水振蕩一段時間后可溶解固體量減少④加1~2滴酚酞溶液變紅,溶液堿性較強溶液變淺紅,溶液堿性較弱初步結(jié)論Na2CO3、NaHCO3均易溶于水,在水中的溶解度:Na2CO3>NaHCO3。Na2CO3溶于水放熱,NaHCO3溶于水吸熱。水溶液均顯堿性,堿性:Na2CO3>NaHCO3。Na2CO3NaHCO3俗名蘇打、純堿小蘇打顏色狀態(tài)白色粉末細小的白色晶體溶解性更易溶于水易溶于水水溶液酸堿性都呈堿性(Na2CO3溶液堿性更強)與鹽酸COeq\o\al(2-,3)+2H+=CO2↑+H2OHCOeq\o\al(-,3)+H+=CO2↑+H2O與NaOH溶液不反應(yīng)HCOeq\o\al(-,3)+OH-=COeq\o\al(2-,3)+H2O與澄清石灰水COeq\o\al(2-,3)+Ca2+=CaCO3↓NaHCO3少量:HCOeq\o\al(-,3)+OH-+Ca2+=CaCO3↓+H2O;NaHCO3過量:2HCOeq\o\al(-,3)+2OH-+Ca2+=CaCO3↓+COeq\o\al(2-,3)+2H2O與氯化鈣溶液COeq\o\al(2-,3)+Ca2+=CaCO3↓不反應(yīng)熱穩(wěn)定性穩(wěn)定、受熱不易分解受熱易分解(2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3+CO2↑+H2O)轉(zhuǎn)化Na2CO3eq\o(,\s\up9(①CO2+H2O;②適量H+),\s\do3(①固體加熱;②適量OH-))NaHCO3用途制洗滌劑、肥皂、玻璃等制泡沫滅火劑、發(fā)酵劑、治療胃酸過多(2)Na2CO3和NaHCO3的性質(zhì)(3)Na2CO3、NaHCO3的鑒別①固體的鑒別:加熱法。②溶液的鑒別:a.沉淀法:加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,產(chǎn)生沉淀的是Na2CO3溶液。b.氣體法:滴入稀鹽酸,立即產(chǎn)生氣泡的是NaHCO3溶液。c.測pH法:用pH試紙測相同濃度的稀溶液,pH大的是Na2CO3溶液。(4)Na2CO3、NaHCO3的除雜序號混合物(括號內(nèi)為雜質(zhì))除雜方法①Na2CO3(s)(NaHCO3)加熱法②NaHCO3(aq)(Na2CO3)通入足量CO2③Na2CO3(aq)(NaHCO3)滴加適量NaOH溶液(5)侯氏制堿法:反應(yīng)原理:NaCl+H2O+NH3+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3+CO2↑+H2O注意事項:先通入NH3,后通入CO2:NH3在水中的溶解度較大,有利于CO2的吸收?!?】堿金屬元素、焰色反應(yīng)1.堿金屬的性質(zhì):(1)一般性相似性遞變性(由Li→Cs)原子結(jié)構(gòu)最外層均為1個電子電子層數(shù)逐漸增多核電荷數(shù)逐漸增大原子半徑逐漸增大元素性質(zhì)都具有較強的金屬性,最高正價均為+1價金屬性逐漸增強單質(zhì)性質(zhì)物理性質(zhì)(除Cs(略帶金色光澤)外)都呈銀白色,密度較小,熔、沸點較低密度逐漸增大(鉀反常),熔、沸點逐漸降低化學(xué)性質(zhì)都具有較強的還原性還原性逐漸增強;與O2反應(yīng)越來越劇烈,產(chǎn)物越來越復(fù)雜(Li只生成Li2O)保存堿金屬一般都保存在煤油中,但鋰保存在石蠟中2.焰色反應(yīng)(1)概念:某些金屬或它們的化合物在灼燒時都會使火焰呈現(xiàn)出特殊的顏色,屬于物理變化,是元素的性質(zhì)。(2)焰色反應(yīng)的操作:(3)常見元素的焰色金屬元素鋰鈉鉀鈣鋇銅焰色紫紅黃紫(透過藍色鈷玻璃)磚紅黃綠綠(4)應(yīng)用:用于金屬單質(zhì)或其離子的鑒別、制造節(jié)日煙花。【4】鎂及其化合物1.Mg(1)物性:銀白色固體(2)化性:①與非金屬反應(yīng):2Mg+O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO(耀眼的白光,用于照明。)3Mg+N2eq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N2②與沸水反應(yīng):Mg+2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2+H2↑③與某些氧化物反應(yīng):2Mg+CO2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO+C(3)制取:2MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Mg+Cl2↑2.MgO(1)物性:白色固體(2)化性:與強酸反應(yīng):MgO+2H+=Mg2++2H2O3.Mg(OH)2(1)物性:白色難溶于水的固體(2)化性:①熱穩(wěn)定性:Mg(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))MgO+H2O②與強酸反應(yīng):Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O(中和胃酸過多)4.從海水中提取鎂【5】鋁及其化合物1.Al(1)物性:銀白色有金屬光澤的固體,有良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等,密度較小,質(zhì)地柔軟。自然界中的鋁全部以化合態(tài)的形式存在。(2)化性:①與O2反應(yīng):4Al+3O2eq\o(=,\s\up7(△))2Al2O3(Al熔化但不滴落)②與強酸反應(yīng):2Al+6H+=2Al3++3H2↑③與強堿反應(yīng):2Al+2OH-+2H2O=2AlOeq\o\al(-,2)+3H2↑④鈍化:常溫下,遇濃硫酸、濃硝酸會發(fā)生鈍化。⑤鋁熱反應(yīng):2Al+Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe+Al2O3A.制取熔點較高、活動性弱于Al的金屬,如鐵、鉻、錳、鎢等;B.金屬焊接,如野外焊接鋼軌等。(3)用途:純鋁用作導(dǎo)線,鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等。(4)制取:2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up11(電解),\s\do4(冰晶石))4Al+3O2↑2.Al2O3(1)物性:白色固體,難溶于水,熔點很高。(2)化性:(3)用途:冶煉金屬鋁的原料;良好的耐火材料。3.Al(OH)3(1)物性:白色膠狀不溶于水的固體,有較強的吸附性。(2)化性:①熱穩(wěn)定性:2Al(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Al2O3+3H2O②與強酸反應(yīng):Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O③與強堿反應(yīng):Al(OH)3+OH-=AlOeq\o\al(-,2)+2H2O(3)制備:①向鋁鹽中加入氨水:Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NHeq\o\al(+,4)②NaAlO2溶液中通入足量CO2:AlOeq\o\al(-,2)+CO2(過量)+2H2O=Al(OH)3↓+HCOeq\o\al(-,3)③NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合:3AlOeq\o\al(-,2)+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓(4)應(yīng)用:明礬:KAl(SO4)2·12H2O,它是無色晶體,可溶于水,水溶液pH<7。明礬可以凈水,其原理是Al3++3H2O?Al(OH)3(膠體)+3H+,Al(OH)3膠體吸附水中雜質(zhì)形成沉淀而凈水。中和胃酸(HCl)過多?!颁X三角”及其應(yīng)用5.工業(yè)煉鋁——從鋁土礦(主要成分:Al2O3,此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì))中提取鋁方案一:酸溶法方案二:堿溶法【6】鐵及其化合物1.Fe(1)物性:鐵位于周期表中第四周期Ⅷ族,是一種典型的變價金屬元素。銀白色固體,熔點較高,具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、延展性,能被磁鐵吸引。(2)化性:①還原性:2Fe+3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2FeCl3Fe+Seq\o(=,\s\up7(△))FeSFe+2Fe3+=3Fe2+②與強酸反應(yīng):Fe與稀HCl反應(yīng):Fe+2H+=Fe2++H2↑Fe與過量稀HNO3反應(yīng):Fe+NOeq\o\al(-,3)+4H+=Fe3++NO↑+2H2OFe與少量稀HNO3反應(yīng):3Fe+2NOeq\o\al(-,3)+8H+=3Fe2++2NO↑+4H2O③與水蒸氣反應(yīng):3Fe+4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4+4H2④鈍化:常溫下,遇濃硫酸、濃硝酸鈍化。2.鐵的氧化物化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4俗名鐵紅磁性氧化鐵顏色狀態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體(有磁性)溶解性難溶于水難溶于水難溶于水鐵的化合價+2+3+2,+3穩(wěn)定性不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定與H+反應(yīng)FeO+2H+=Fe2++H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2OFe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O用途油漆、涂料、赤鐵礦煉鐵磁鐵礦煉鐵3.鐵的氫氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3顏色狀態(tài)白色固體紅褐色固體溶解性難溶于水難溶于水與H+反應(yīng)Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O熱穩(wěn)定性不穩(wěn)定不穩(wěn)定:2Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3+3H2O轉(zhuǎn)化4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(白色變?yōu)榛揖G色,最后變?yōu)榧t褐色)4.鐵鹽(1)Fe2+、Fe3+的檢驗:離子Fe2+Fe3+溶液顏色淺綠色黃色加NaOH溶液或氨水等現(xiàn)象:白色絮狀沉淀→灰綠色→紅褐色現(xiàn)象:有紅褐色沉淀生成加KSCN溶液無現(xiàn)象,再加入氯水,溶液變成紅色溶液變成紅色:Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3加鐵氰化鉀{K3[Fe(CN)6]}溶液生成藍色沉淀:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓無現(xiàn)象加酸性KMnO4溶液酸性KMnO4溶液褪色無明顯現(xiàn)象加苯酚溶液無明顯現(xiàn)象溶液呈紫色(2)Fe2+、Fe3+的應(yīng)用:①保存Fe2+:加少量硫酸抑制Fe2+的水解,加少量鐵屑防止Fe2+被氧化。②Fe3+可腐蝕印刷電路板上的銅箔:2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+。③Fe3+易水解的性質(zhì):制取氫氧化鐵膠體:FeCl3+3H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Fe(OH)3(膠體)+3HCl。工業(yè)上常用調(diào)節(jié)pH方法除去溶液中的Fe3+。實驗室配制氯化鐵溶液,通常將氯化鐵固體先溶于較濃的鹽酸中,然后再稀釋至所需濃度。=4\*GB3④Fe3+作催化劑:催化H2O2分解。5.制備Fe(OH)2方法一:有機覆蓋層法將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下,并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4),以防止空氣與Fe(OH)2接觸發(fā)生反應(yīng),如圖所示方法二:還原性氣體保護法用H2將裝置內(nèi)的空氣排盡后,再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合,這樣可長時間觀察到白色沉淀,如圖所示方法三:電解法用鐵作陽極,電解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆蓋苯或煤油,如圖所示6.“鐵三角”及其應(yīng)用【7】銅及其化合物1.Cu(1)物性:紫紅色固體,具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。(2)化性:①與非金屬單質(zhì)反應(yīng):2Cu+O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO2Cu+Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2CuCl2(棕黃色的煙)2Cu+Seq\o(=,\s\up7(△))Cu2S②與某些酸反應(yīng):Cu+2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4+SO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O③與鹽溶液反應(yīng):2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+④生銹反應(yīng):2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3(3)制備:①火法煉銅:Cu2S+O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu+SO2②濕法煉銅:Fe+CuSO4=Cu+FeSO42.銅的氧化物CuOCu2O顏色狀態(tài)黑色固體磚紅色固體與H+反應(yīng)CuO+2H+=Cu2++H2OCu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O與H2反應(yīng)CuO+H2eq\o(=,\s\up7(△))Cu+H2OCu2O+H2eq\o(=,\s\up7(△))2Cu+H2O轉(zhuǎn)化4CuOeq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu2O+O2↑3.Cu(OH)2(1)物性:藍色難溶于水的固體。(2)化性:①堿性:Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O②熱穩(wěn)定性:Cu(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CuO+H2O③弱氧化性:(氧化醛基)CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHeq\o(→,\s\up7(△))CH3COONa+Cu2O↓+3H2O檢驗醛基,醫(yī)療上常用于糖尿病的檢查。4.CuSO4·5H2O(1)CuSO4·5H2O即五水合硫酸銅,藍色晶體,俗稱藍礬、膽礬。(2)無水CuSO4為白色粉末,遇水變藍色(生成CuSO4·5H2O)可作為水的檢驗依據(jù)。(3)用途:硫酸銅和石灰乳的混合液是農(nóng)藥波爾多液,是一種良好的殺菌劑,可用于防治多種作物的病蟲害。【8】碳及其化合物1.C——碳單質(zhì)(金剛石、石墨、無定形碳、足球烯【互為同素異形體】)結(jié)構(gòu):金剛石:正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);石墨:平面正六邊形層狀結(jié)構(gòu)。(1)物性:金剛石熔點高、硬度大;石墨熔點高、質(zhì)軟,有滑膩感。(2)化性:①可燃性:C+O2eq\o(=,\s\up7(點燃))CO2,2C+O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2CO②還原性:eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(CuO:2CuO+C\o(=,\s\up7(△))2Cu+CO2↑冶煉金屬,SiO2:SiO2+2C\o(=,\s\up7(高溫))Si+2CO↑制取粗硅,H2O:C+H2Og\o(=,\s\up7(高溫))CO+H2制取水煤氣))③與強氧化性酸反應(yīng):eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(濃H2SO4:C+2H2SO4濃\o(=,\s\up7(△))CO2↑+2SO2↑+2H2O,濃HNO3:C+4HNO3濃\o(=,\s\up7(△))CO2↑+4NO2↑+2H2O))2.CO(1)物性:無色氣體,有毒,難溶于水。(2)化性:①可燃性:2CO+O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2CO2(淡藍色火焰)②還原性:CuO+COeq\o(=,\s\up7(△))Cu+CO2(冶煉金屬)3.CO2(1)物性:無色、無味的氣體,能溶于水,固態(tài)CO2俗稱干冰。(2)化性:CO2+H2O=H2CO3Na2O+CO2=Na2CO3CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O2Mg+CO2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO+C(3)CO2在自然界中的循環(huán):①CO2的主要來源:大量含碳燃料的燃燒。②自然界消耗CO2的主要反應(yīng):a.溶于江水、海水中:CO2+H2O=H2CO3;b.光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為O2;c.巖石的風(fēng)化:CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2(4)用途:碳酸飲料、人工降雨、滅火、植物光合作用的原料。(5)制備:①實驗室:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑②工業(yè)上:CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaO+CO2↑4.H2CO3:弱酸性、不穩(wěn)定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中與CO2共存,因此常把CO2+H2O當(dāng)碳酸用。5.碳酸的酸式鹽和正鹽(CO32和HCO3)(1)在水中的溶解性:①含K+、Na+、NHeq\o\al(+,4)的正鹽易溶于水,其余一般不溶于水;酸式鹽均能溶于水。②一般來說,在相同溫度下,難溶性正鹽溶解度小于其酸式鹽溶解度,如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3;可溶性正鹽溶解度大于其酸式鹽溶解度,如溶解度Na2CO3>NaHCO3。(2)熱穩(wěn)定性:一般來說,熱穩(wěn)定性順序為正鹽>酸式鹽>碳酸,如穩(wěn)定性Na2CO3>NaHCO3>H2CO3。可溶性正鹽>難溶性正鹽,如CaCO3高溫分解,而K2CO3不易分解。(3)水溶液酸堿性強弱:物質(zhì)的量濃度相同時,正鹽溶液的pH大于其酸式鹽溶液,如pH:Na2CO3溶液>NaHCO3溶液?!?】硅及其化合物1.Si(1)存在:自然界中只以化合態(tài)存在,在地殼中的含量僅次于氧。是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素。(2)物性:灰黑色,硬度大,熔、沸點高,具有金屬光澤。(3)化性:①與非金屬單質(zhì)反應(yīng):eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(O2:Si+O2\o(=,\s\up7(△))SiO2,F2:Si+2F2=SiF4,Cl2:Si+2Cl2\o(=,\s\up7(△))SiCl4))②與氫氟酸反應(yīng):Si+4HF=SiF4↑+2H2↑③與NaOH溶液反應(yīng):Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑(4)制?。褐拼止瑁篠iO2+2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si+2CO↑制高純硅:Si+3HCleq\o(=,\s\up7(△))SiHCl3+H2、SiHCl3+H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si+3HCl(5)用途:①良好的半導(dǎo)體材料;②太陽能電池;③計算機芯片。2.SiO2(1)存在:沙子、石英、水晶、瑪瑙(含雜質(zhì)的石英)等中。(2)結(jié)構(gòu):由Si和O按個數(shù)比1∶2直接構(gòu)成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子構(gòu)成的。(3)物性:硬度大,熔、沸點高,常溫下為固體,不溶于水。(4)化性:①與氫氟酸反應(yīng):SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(HF腐蝕/雕刻玻璃)②與堿溶液反應(yīng):SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞)③與鹽反應(yīng):SiO2+Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3+CO2↑④與堿性氧化物反應(yīng):SiO2+CaOeq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3(5)用途:光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件、儀器軸承、石英坩堝、玻璃等。3.H2SiO3(1)物性:不溶于水,其酸性比碳酸弱,硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液變紅色。硅酸在水中易聚合形成膠體。硅膠吸附水分能力強,常用作干燥劑。(2)化性:①硅酸不穩(wěn)定,受熱易分解:H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2+H2O②硅酸能與堿溶液反應(yīng):H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O4.Na2SiO3(1)物性:白色、可溶于水的粉末狀固體,其水溶液俗稱水玻璃,有黏性,水溶液顯堿性,也叫泡花堿。(2)化性:與酸性比硅酸強的酸反應(yīng):Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3(3)用途:黏合劑(礦物膠),耐火阻燃材料。(4)硅酸鹽組成的表示:如硅酸鈉(Na2SiO3):Na2O·SiO2,石棉(CaMg3Si4O12):CaO·3MgO·4SiO2。5.無機非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機非金屬材料①常見硅酸鹽材料比較硅酸鹽產(chǎn)品原料主要設(shè)備主要成分性質(zhì)水泥石灰石、黏土水泥回轉(zhuǎn)窯硅酸二鈣:2CaO·SiO2硅酸三鈣:3CaO·SiO2鋁酸三鈣:3CaO·Al2O3水硬性玻璃純堿、石灰石、石英玻璃窯Na2O·CaO·6SiO2無固定熔點陶瓷黏土Al2O3·2SiO2·2H2O耐高溫、耐腐蝕、硬度大②玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應(yīng):Na2CO3+SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3+CO2↑(2)特殊功能的含硅物質(zhì):①碳化硅具有金剛石結(jié)構(gòu),可用作磨料。②含硅元素4%的硅鋼具有導(dǎo)磁性。③硅橡膠具有既耐高溫又耐低溫的性質(zhì)。(3)新型無機非金屬材料①高溫結(jié)構(gòu)陶瓷:如氮化硅陶瓷具有較高的硬度和耐磨性、較強的抗化學(xué)侵蝕性和絕緣性等。②生物陶瓷:對機體無排異反應(yīng),不會引起代謝作用異常。③壓電陶瓷:具有壓電效應(yīng)?!?0】氯及其化合物1.Cl2(1)物性:常溫下,氯氣是黃綠色氣體,有刺激性氣味,有毒,密度比空氣大,能溶于水,常溫下,1體積水溶解2體積Cl2。(2)化性:①氧化性:2Fe+3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2FeCl3,棕紅色煙。Cu+Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))CuCl2,棕黃色煙。H2+Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2HCl,蒼白色火焰;H2和Cl2的混合氣體光照時會發(fā)生爆炸。Cl2+2KI=2KCl+I2Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HClCl2+2FeCl2=2FeCl3②氧化性和還原性(歧化反應(yīng)):Cl2+H2O?HCl+HClO,Cl2+H2O?H++Cl-+HClOCl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(制漂白液/精、“84”消毒液,處理尾氣Cl2)2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(制漂白粉)(3)制?。孩賹嶒炇遥河脧娧趸瘎?如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化濃鹽酸。MnO2+4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O②工業(yè)上:2NaCl+2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH+H2↑+Cl2↑(4)新制氯水與久置氯水:新制氯水:久置氯水:鹽酸2.HClO2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl+O2↑3.Ca(ClO)2(1)化性:①穩(wěn)定性:②水解:ClO-+H2O?HClO+OH-③漂白原理:Ca(ClO)2+CO2+H2O=2HClO+CaCO3↓“84”消毒液:有效成分為NaClO,它與潔廁靈(主要成分鹽酸)混合立即會產(chǎn)生氯氣:ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O4.鹵素的性質(zhì)及X的檢驗(1)物理性質(zhì)比較:性質(zhì)F2Br2I2顏色淡黃綠色深紅棕色紫黑色狀態(tài)氣體液體固體溶解性水中溶解度不大溶解度不大溶解度不大有機溶劑中易溶易溶易溶特性易揮發(fā)、有毒①易升華;②使淀粉溶液變藍(2)化學(xué)性質(zhì)比較:①與堿溶液反應(yīng):2NaOH+X2=NaX+NaXO+H2O(X=Cl、Br、I)②氧化性:2Na+X2eq\o(=,\s\up7(點燃))2NaX氧化性強弱是Cl2>Br2>I2,陰離子的還原性:Cl-<Br-<I-。與一些還原性離子反應(yīng),如SOeq\o\al(2-,3)+Br2+H2O=SOeq\o\al(2-,4)+2Br-+2H+2Fe2++Br2=2Br-+2Fe3+(3)鹵素離子的檢驗方法①AgNO3溶液——沉淀法未知液eq\o(→,\s\up7(滴加AgNO3溶液,和稀硝酸))生成eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(白色沉淀,則有Cl-,淡黃色沉淀,則有Br-,黃色沉淀,則有I-))②置換——萃取法未知液eq\o(→,\s\up9(加適量新制飽和氯水),\s\do3(振蕩))eq\o(→,\s\up9(加入CCl4下層或汽油上層),\s\do3(振蕩))有機層呈eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(紅棕色或橙紅色,表明有Br-,紫色、淺紫色或紫紅色,表明有I-))③氧化——淀粉法檢驗I-未知液eq\o(→,\s\up9(加入適量新制飽和氯水或雙氧水),\s\do3(振蕩))eq\o(→,\s\up9(淀粉溶液),\s\do3(振蕩))藍色溶液,表明有I-5.鹵素單質(zhì)的提取(1)氯的提取——氯堿工業(yè)海水→粗鹽eq\o(→,\s\up7(精制))飽和食鹽水eq\o(→,\s\up7(電解))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(陽極產(chǎn)物:Cl2,陰極產(chǎn)物:H2、NaOH))(2)海水提取溴(3)海帶中提取碘【11】氧及其化合物1.O2(1)存在:空氣中(體積分數(shù)21%)。(2)物性:常溫下,無色無味氣體,密度比空氣大,不易溶于水;液氧/固態(tài)氧為淡藍色。(3)化性:氧化性(4)用途:供給呼吸、支持燃燒。(5)制備:①實驗室:②工業(yè)上:分離液態(tài)空氣法(蒸餾)。2.O3(1)物性:常溫常壓下,是一種有特殊臭味的淡藍色氣體,密度比氧氣大,比氧氣易溶于水。吸入少量臭氧對人體有益,吸入過量對人體健康有一定危害。(2)化性:①不穩(wěn)定性:2O3eq\o(=,\s\up7(一定條件))3O2②強氧化性:Ag、Hg等金屬在臭氧中可以被氧化,O3能使?jié)駶櫟牡矸?KI試紙變藍:O3+2KI+H2O=I2+2KOH+O2③漂白和消毒:許多染料受到臭氧的強烈氧化會褪色,臭氧還能殺死許多細菌。(3)生產(chǎn)方式:3O2eq\o(=,\s\up7(放電))2O3(4)臭氧層:能吸收來自太陽的大部分紫外線,是生物的保護傘。氟氯烴是破壞臭氧層的“元兇”。(5)臭氧的用途:脫色劑、消毒劑等。3.過氧化氫(其水溶液俗稱雙氧水)(1)分子結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)式:HOOH電子式:(2)化性:①氧化性:綠色氧化劑,具有較強的氧化性:▲注意:在酸性條件下H2O2的還原產(chǎn)物為H2O;在中性或堿性條件下其還原產(chǎn)物為OH-(或氫氧化物)。②還原性:2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5O2↑+8H2O③不穩(wěn)定性:過氧化氫在常溫下緩慢分解生成氧氣和水,加熱或者加入催化劑(MnO2、Cu2+、Fe3+等)快速分解。(3)用途:消毒劑、殺菌劑,漂白劑、脫氯劑,純H2O2還可作火箭燃料的氧化劑等。【12】硫及其化合物1.S(1)存在:(2)物性:硫單質(zhì)俗稱硫黃,是一種淡黃色固體;不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2;有多種同素異形體,如單斜硫、斜方硫等。(3)化性:①還原性:S+O2eq\o(=,\s\up7(點燃))SO2(空氣中燃燒火焰為淡藍色)S+2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))3SO2↑+2H2O3S+6NaOHeq\o(=,\s\up7(△))2Na2S+Na2SO3+3H2O(硫既是氧化劑,又是還原劑,除去試管內(nèi)黏附的S)②氧化性:Fe+Seq\o(=,\s\up7(△))FeS2Cu+Seq\o(=,\s\up7(△))Cu2SS+Hg=HgS(除去室內(nèi)灑落的Hg)2.SO2(1)物性:無色、有刺激性氣味的有毒氣體,大氣污染物之一;易溶于水,1體積水溶解約40體積SO2。(2)化性:①還原性:eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(O2:2SO2+O2\o(,\s\up11(催化劑),\s\do4(△))2SO3,氯水:Cl2+SO2+2H2O=2HCl+H2SO4))②氧化性:SO2+2H2S=3S↓+2H2O③酸性氧化物的通性:eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(與H2O反應(yīng):SO2+H2OH2SO3,與NaOH足量反應(yīng):,2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O))④漂白性:可使品紅溶液等有機色質(zhì)褪色,生成不穩(wěn)定的化合物。▲注意——漂白原理比較:類型原理舉例特點備注氧化型將有機色質(zhì)內(nèi)部“生色團”破壞掉HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等不可逆、持久無選擇性加合型與有機色質(zhì)內(nèi)部“生色團”“化合”成無色物質(zhì)SO2可逆、不持久有選擇性吸附型將有色物質(zhì)吸附而褪色活性炭物理變化吸附色素(3)制備:Na2SO3+H2SO4(濃)=Na2SO4+SO2↑+H2OCu+2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4+SO2↑+2H2O3.SO3:標準狀況下為無色、針狀晶體,能與水反應(yīng):SO3+H2O=H2SO4,放出大量的熱,SO3是酸性氧化物,它跟堿性氧化物或堿都能反應(yīng)生成硫酸鹽。4.“S”的氧化物的污染與治理(1)來源:含硫化石燃料的燃燒及金屬礦物的冶煉等。(2)危害:危害人體健康,形成酸雨(pH小于5.6)。(3)治理:燃煤脫硫,改進燃燒技術(shù)。(4)硫酸型酸雨的形成途徑:途徑1:空氣中飄塵的催化作用,使2SO2+O2eq\o(,\s\up7(催化劑))2SO3、SO3+H2O=H2SO4。途徑2:SO2+H2O?H2SO3、2H2SO3+O2=2H2SO4。5.H2SO4(1)稀H2SO4:無色液體,能與水以任意比互溶。Fe+2H+=Fe2++H2↑MgO+2H+=Mg2++H2OBa2++2OH-+2H++SOeq\o\al(2-,4)=BaSO4↓+2H2OSOeq\o\al(2-,3)+2H+=H2O+SO2↑Ba2++SOeq\o\al(2-,4)=BaSO4↓(2)濃H2SO4:溶解時放出大量的熱,稀釋:將濃H2SO4沿?zé)瓋?nèi)壁緩緩倒入水中并用玻璃棒不斷攪拌。實驗實驗現(xiàn)象濃硫酸的特性少量膽礬加入濃硫酸中藍色固體變白吸水性用玻璃棒蘸取濃硫酸滴在濾紙上沾有濃H2SO4的濾紙變黑脫水性將銅片加入盛有濃硫酸的試管中加熱銅片逐漸溶解,產(chǎn)生無色刺激性氣味的氣體強氧化性、酸性Cu+2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4+SO2↑+2H2OC+2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑+2SO2↑+2H2O常溫下,鐵、鋁遇濃H2SO4鈍化,可用鋁槽車運輸濃H2SO4。(3)SOeq\o\al(2-,4)的檢驗:被檢液eq\o(→,\s\up7(加足量鹽酸酸化))取清液eq\o(→,\s\up7(滴加BaCl2溶液))有無白色沉淀產(chǎn)生(判斷有無SOeq\o\al(2-,4))。【13】氮及其化合物1.N2(1)存在:空氣中(體積分數(shù)78%),無色無味氣體,密度比空氣略小,難溶于水。(2)氮的固定:2.“N”的氧化物(1)常見氧化物:N2O(俗稱“笑氣”,具有麻醉作用)、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5(白色固體)性質(zhì)NONO2色、態(tài)、味無色、無味氣體紅棕色、有刺激性氣味氣體溶解性難溶于水毒性有毒,大氣污染物之一有毒,大氣污染物之一與水反應(yīng)不反應(yīng)3NO2+H2O=2HNO3+NO與氧氣反應(yīng)NO+O2=2NO2不反應(yīng)對環(huán)境的影響NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒,NO、NO2導(dǎo)致光化學(xué)煙霧、形成酸雨、破壞臭氧層(2)氮氧化物對環(huán)境的污染及防治:①污染類型:a、光化學(xué)煙霧:NOx在紫外線作用下,與碳氫化合物發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生了一種有毒的煙霧。b、硝酸型酸雨c、破壞臭氧層:NO2可使平流層中的臭氧減少,導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。d、NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒。②NOx尾氣處理:a、堿液吸收法:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2Ob、催化轉(zhuǎn)化法:在催化劑、加熱條件下,氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)或NOx與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。3.HNO3(1)物性:無色易揮發(fā)的液體,有刺激性氣味。(2)化性:①不穩(wěn)定性:4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up7(△或光照))2H2O+4NO2↑+O2↑②酸的通性③強氧化性:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2N
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