4-非金属及其化合物

第四章非金属及其化合物,教学目的与要求：掌握氯、氮、硫、硅及其重要化合物的主要性质和应用（重点）掌握学习物质及其化学性质的一般方法（重点）了解氮循环对生态平衡的重要作用（难点）了解某些污染物的来源、性质和危害，体会化学对环境保护的重要意义,第四章非金属及其化合物,第一节无机非金属材料的主角硅第二节富集在海水中的元素氯第三节硫和氮的氧化物第四节硫酸、硝酸和氨,第一节无机非金属材料的主角硅,硅在地壳中的含量仅次于氧，为26.3%大量的硅以硅酸盐矿和石英矿存在于自然界中碳是组成生物界的主要元素，硅是构成地球上矿物界的主要元素计算机的芯片、传导电话的光缆、化学实验室的玻璃仪器，都是以硅或硅的化合物为材料制成的。泥土、石头、沙子、砖、瓦、水泥、玻璃和陶瓷等都是硅的化合物,硅在自然界以化合态存在,一、二氧化硅（SiO2）,二氧化硅广泛存在于自然界中,与其它矿物共同构成了岩石.天然的二氧化硅也叫做硅石,是一种坚硬难熔的固体.,1、二氧化硅的存在、结构、物理性质,石英坩埚,光导纤维,纯净的二氧化硅是六方柱状的透明晶体,坚硬、难溶固体,玛瑙,水晶,2、SiO2的化学性质,(工业制硅),(炼铁除脉石),(磨口玻璃与碱),(玻璃与氢氟酸),比一比!,3.SiO2的用途,普通玻璃、光导纤维,SiO2可制:,二、硅酸,不溶于水，弱酸,制取：强酸制弱酸,H4SiO4H2SiO3+H2O,H2SiO3SiO2+H2O,写出用盐酸和硅酸钠制取硅酸的方程式,硅胶是有多个单分子硅酸在水中逐渐聚合而成的硅酸凝胶，经充分洗涤、干燥、脱水后形成的多孔状固体，对水等极性物质都有极强的吸附作用，是很好的干燥剂、吸附剂以及催化剂。,三、硅酸盐,硅酸钠：Na2SiO3高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4粘土：高岭土,1、硅单质的化学性质,硅在加热或高温下可与O2、卤素、碳等反应,硅常温下可与F2、HF、强碱反应,2、硅的制取：工业上制取单质硅是先在电炉里高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅，然后将粗硅在高温下跟氯气反应生成一种液态物质。经蒸馏提纯后，再用氢气还原制得纯硅,（粗硅）,3、硅的用途,变压器铁芯等,第二节富集在海水中的元素氯,一、活泼的黄绿色气体氯气,1、氯的原子结构和性质,性质：化合价：-1，+1，+2，+3，+4，+5，+6，+7得电子能力强，非金属性强,2、氯气的分子结构,Cl2；ClCl；,氯气属于双原子分子结构,3、氯气的物理性质,（色、状、味、水溶性、密度、毒性）,（1）氯气是黄绿色有刺激性气味的有毒气体,（2）氯气可溶于水，氯水呈浅黄绿色（常温常压下，1体积水可溶解2体积氯气）,（3）密度比空气大,4、氯气的化学性质,（氧化剂，强氧化性）,（1）氯气与金属反应,Cl2有很强的氧化性，能与多数金属反应生成相应的金属氯化物，尤其要注意的是：它和变价金属反应时，生成高价的金属氯化物，如：CuCl2、FeCl3,例2：怎样制取FeCl2。,Fe+2HClFeCl2+H2,例1：下列化合物中，不能由氯气和相应的金属直接反应来制取的是A.FeCl3B.CaCl2C.FeCl2D.KCl,（C）,（2）氯气与某些非金属反应,氯气与金属反应时，是实实在在的得电子，而在与非金属（如H2）反应时，氯原子和氢原子都想得电子，最后双方为了达到稳定，形成共用电子对。即使这样，形成的共用电子对还是偏向氯，偏离氢，从而使氯显-1价。,（3）氯气与水的反应,关于次氯酸（HClO）的性质,一元弱酸（酸性比碳酸还弱），强氧化性（杀菌、消毒），漂白性，不稳定易分解,关于氯水的成分，新制氯水与久置的氯水相比，成分相同吗？干燥的氯气与湿润的氯气在性质上有区别吗?液氯与氯水是否相同？,液氯与氯水的区别？新制氯水与久置氯水的区别？,纯净物,混合物,分子：,离子：,Cl2，HClO，H2O,H+，Cl，ClO,分子：H2O,离子：H+，Cl,新制,有氧化性，无酸性和漂白性,有酸性，强氧化性，能漂白，消毒，光照时HClO分解,久置,只有Cl2分子,实验室中使用的氯水只能现配现用,并盛放在棕色试剂瓶中,只有酸性,（4）氯气与碱溶液的反应,氯气与水反应生成了盐酸和次氯酸，如果把氯气通如NaOH溶液中，能否发生反应？为什么？,思考,Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,实验室制氯气时，多余的氯气用NaOH溶液吸收,关于漂白粉的制取、成分、漂白原理：,2Ca(OH)2+2Cl2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,漂白粉的成分,漂白粉的有效成分,CaCl2和Ca(ClO)2的混合物,Ca(ClO)2,（5）与盐溶液的反应,漂白粉的漂白原理：它的水溶液与空气中的CO2接触反应生成次氯酸的过程。,Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO,与FeCl2、NaBr、KI等盐溶液反应（表现氯气的强氧化性）,2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-Cl2+2Br-=2Cl-+Br2Cl2+2I-=2Cl-+I2,探究：,新制的氯水有什么性质？能与那些物质发生反应？,在HCl,NaCl,KCl溶液中滴入AgNO3,均有白色沉淀生成:Ag+Cl-=AgCl是不是滴加AgNO3有白色沉淀生成就一定能断定溶液中有氯离子呢?Na2CO3溶液与AgNO3溶液的反应也有白色沉淀生成:2Ag+CO32-=Ag2CO3怎样防止检验Cl-时CO32-的干扰呢？将上述有白色沉淀的试管中滴加稀HNO3,则Ag2CO3+2H+=2Ag+CO2+H2O,二、氯离子（Cl-)的检验,氯离子（Cl-)检验的有关反应的离子方程式：,Ag+Cl=AgCl2Ag+CO32-=Ag2CO3Ag2CO3+2H+=2Ag+CO2+H2O,某溶液中加入AgNO3溶液产生白色沉淀，则可确定该溶液中一定有氯离子，这种说法对不对？,在被检验的溶液中加入稀硝酸酸化，再滴入AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则被检液中含有Cl-。,（2）方法和结论：,(1)试剂:AgNO3溶液、稀硝酸,或在被检验的溶液中滴入AgNO3溶液，若产生白色沉淀，再加入稀硝酸，沉淀不溶，则被检液中含有Cl-。,小结,？,元素名称：,三、卤素成盐元素,元素符号：,单质的氧化性逐渐,相似性：,最外层均为7个电子,易得电子,单质表现,递变性：,核电荷数递增,电子层数递增,原子半径依次增大,1、原子结构特点：,氧化性,减弱,FClBrI,2、卤素单质的物理性质,加深,增大,升高,减小,3、卤素单质的化学性质,对比Cl2，写出Br2与Na、Fe反应的化学方程式,与金属反应:F2Cl2Br2的氧化性强，能把可变化合价的金属氧化成高价的金属卤化物，I2的氧化能力最弱，跟铁反应只夺取铁的2个电子，生成FeI2,对比Cl2，写出F2、Br2、I2与H2反应的化学方程式。它们发生反应的条件相同吗？,对比Cl2，写出Br2与H2O反应的化学方程式,I2+Fe=FeI2,Br2+2Na=2NaBr3Br2+2Fe=2FeBr3,F2冷暗处爆炸H2+F2=2HFHF很稳定,Cl2光照或点燃H2+Cl2=2HClHCl稳定,Br2高温H2+Br2=2HBrHBr较不稳定,I2高温、持续加热H2+I2=2HIHI很不稳定缓慢进行,卤素与氢气的反应,结论:FClBrI随着核电荷数的增多，原子半径的增大,（1）卤素单质与H2化合的难易关系：F2Cl2Br2I2,(2)卤化氢的稳定性关系：HFHClHBrHI,Br2H2O=HBrHBrO,反应越来越难以发生,2F22H2O=4HFO2（特例）,Cl2H2O=HClHClO,卤素与水反应,通式：X2H2O=HXHXO（X:Cl、Br、I）,I2H2O=HIHIO,卤素间的相互置换,1.Cl22Br=2ClBr22.Cl22I=2ClI23.Br2+I=BrI2,思考：根据上述实验，排出Cl2、Br2、I2的氧化性强弱顺序及、的还原性强弱顺序,结论：氧化性：Cl2Br2I2还原性：,小结,卤素原子结构的相似性，决定了单质化学性质的相似性。,与金属反应，生成卤化物。,与氢气反应，生成卤化氢。,与水反应，生成卤化氢和次卤酸。,卤素原子结构的差异性，决定了单质化学性质的差异性和递变性,与氢反应的能力渐弱,氢化物的稳定性渐弱,与水反应的能力渐弱,特性,碘遇淀粉显蓝色。,氟气和水的反应：2F2+2H2O=4HF+O2,第三节硫和氮的氧化物,二氧化硫和二氧化氮是造成大气污染的主要气体，大气质量与二氧化硫、二氧化氮的含量有关；硫和氮的氧化物虽然是大气污染物，但同时也是重要的化工原料；在保护我们自身健康的基础上合理利用二氧化硫和二氧化氮等硫和氮的氧化物。,一、二氧化硫,硫（俗称硫黄），黄色粉末；不溶于水，可溶于CS2,硫在空气中燃烧（蓝色火焰）生成二氧化硫（SO2）。,二氧化硫（SO2）：无色、有刺激性气味的有毒气体；密度比空气的大，易液化，易溶于水,SO2既有氧化性又有还原性,实验,试管中的水面上升,二氧化硫易溶于水,pH试纸变红色,二氧化硫水溶液呈酸性,品红溶液褪色,二氧化硫具有漂白性,加热后溶液恢复红色，有刺激性气味气体生成,生成的无色物质不稳定，受热后又分解,SO2+H2O=H2SO3,H2SO3=SO2+H2O,亚硫酸不稳定，生成的同时容易分解：,（亚硫酸是弱酸，但酸性比碳酸强）,像这种在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。,注意：中间用“”号，不用“=”号。,二氧化硫是酸性氧化物，与水反应：,二、一氧化氮和二氧化氮,氮气占空气体积的78%，通常很稳定。,NO为无色，无味，不溶于水的气体。,NO2是红棕色、有刺激性气味的有毒气体；易溶于水。,得到总反应：,4NO2+O2+2H2O=4HNO3,【启示】,通过多次循环吸收，可使原料充分利用；减少污染物的排放以保护环境等。,三、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染,SO2和NO2(主要大气污染物)的危害：,引起呼吸道疾病，严重时会使人死亡。,SO2和NO2溶于水后形成酸性溶液，产生酸雨。,正常雨水溶解了CO2，pH为5.6；酸雨的pH小于5.6。,酸雨的危害：,（1）破坏农作物、森林、草原；,（2）土壤、湖泊酸化；,（3）加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具的腐蚀。,汽车尾气：氮氧化物、一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物（含铅汽油）和颗粒物等。,工业废气排放到大气中以前，必须回收处理，防止污染大气，并充分利用原料。,（如把SO2转化为H2SO4）,SO3+H2O=H2SO4,酸雨的防治：,（1）原煤的脱硫；,（2）石灰法：,回顾小结,本章介绍几种典型非金属元素单质及其重要化合物的主要性质与应用。通过学习，应了解氯、氮、硫、硅等非金属单质及其重要化合物的主要性质，了解某些污染物的来源、性质和危害，体会化学对环境保护的重要意义本章