高中化学必修一非金属及其化合物
高中化学必修一非金属及
其化合物
Newly compiled on November 23, 2020
第四章 非金属及其化合物
[循着图示·想一想] [特色特性·记一记]
考点一| 碳、硅单质及其氧化物的性质基础送分型——自主学习
1．特殊的存在形式：C ——金刚石、石墨、C 60
2．特殊的用途：Si ——半导体材料、太阳能电池板
SiO 2——光导纤维
H 2SiO 3——硅胶可作干燥剂 Na 2SiO 3(水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料
3．特殊的表示方法：硅酸盐可以用氧化物的形式表示
如Na 2SiO 3→Na 2O·SiO 2 4．特殊的性质：
(1)Si 与NaOH 溶液的反应： Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑
(2)SiO 2能溶于氢氟酸：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O
(3)H 2CO 3的酸性强于H 2SiO 3： Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2===Na 2CO 3
＋H 2SiO 3↓
(4)粗硅的制备：SiO 2＋2C=====高温
Si ＋2CO ↑
1．碳、硅元素的原子结构与存在
第二周期ⅣA 族 第三周期ⅣA 族
金刚石：
空间网状结构
石墨：层状结构
只有化合态
(1)碳、硅的物理性质和用途(用短线连接起来)： 提示：①—c ，②—a ，③—e ，④—b ，⑤—d (2)碳、硅的化学性质： ①碳单质的化学性质
a ．与O 2的反应(用化学方程式表示)：
O 2不足：2C ＋O 2=====点燃 2CO ；O 2充足：C ＋O 2=====点燃
CO 2。 b ．与其他物质的反应(用化学方程式表示)：
与CuO 反应：2CuO ＋C =====高温 2Cu ＋CO 2↑(可用于金属的冶炼)； 与CO 2反应：CO 2＋C =====高温
2CO ； 与水蒸气反应：C ＋H 2O(g) =====高温
CO ＋H 2(制水煤气)； 与浓硫酸反应：C ＋2H 2SO 4(浓) ====△
CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 。 ②硅的化学性质
a ．与氢氟酸反应的化学方程式：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑；
b ．与NaOH 溶液反应的化学方程式：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑；
c ．与O 2反应：Si ＋O 2====△
SiO 2。
3．二氧化硅与二氧化碳的比较
(1)物理性质：
①熔、沸点：SiO2的熔、沸点比CO2的熔、沸点高。
②溶解性：CO2可溶于水，SiO2不溶于水。
(2)化学性质：
CO2＋
H2O H2CO3
只与氢氟酸反应：
SiO2＋4HF===SiF4↑＋
2H2O
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2足量：CO2＋NaOH===NaHCO3
如与Na2CO3反应：
SiO2＋Na2CO3=====
高温Na2SiO3＋CO2↑如与Ca(ClO)2反应：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO
如与CaO反应：
SiO2＋CaO=====
高温
CaSiO3
CO2：制饮料、碳酸盐，干冰用作制冷剂。
SiO2：作光导纤维，制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。[知能存储]
硅及其化合物的特性
1．硅单质的特性
(1)Si的还原性强于C，但C却在高温下还原出Si：SiO2＋2C高温,Si＋2CO↑。
(2)非金属单质与碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液作用却放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(3)非金属单质一般不能与非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
(4)非金属单质大多为绝缘体，但Si为半导体。
2．含硅化合物的特性
考点二
1．硅酸
2．硅酸盐
(1)硅酸盐：是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。
(2)硅酸盐组成的表示方法：
通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠
(Na 2SiO 3)可表示为Na 2O·SiO 2，长石(KAlSi 3O 8)可表示为K 2O·Al 2O 3·6SiO 2。
(3)硅酸钠：
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。
②与酸性较硅酸强的酸反应：
a ．与盐酸反应的化学方程式：Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3↓。
b ．与CO 2水溶液反应的化学方程式：Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓。
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 3．无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 ①常见硅酸盐材料比较
232,Na
2SiO 3＋CO
2↑；CaCO 3＋SiO 2高温,CaSiO 3＋CO 2↑。
(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。
硅酸盐改写成氧化物形式的方法
(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。
(2)氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“·”隔开。
(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi 3O 8不能写成
1
2K 2O·1
2Al 2O 3·3SiO 2，应写成K 2O·Al 2O 3·6SiO 2。
1．特殊的颜色：Cl2——黄绿色
气体
Br2——红棕色液
体
I2——紫黑色
固体
2．特殊的成分：新制氯水中含
三分子(Cl2、HClO、H2O)、四离子
(Cl－、ClO－、H＋、OH－)
3．X－(卤素离子)的检验：
4．必记五反应：
(1)Cl2＋H2O HCl＋HClO
(2)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋
Ca(ClO)2＋2H2O
(3)Ca(ClO)2＋H2O＋
CO2===CaCO3↓＋2HClO
(4)Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4
＋2HCl
△
(5)MnO2＋4HCl(浓)=====
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
考点一|氯单质及其化合物的性质重点保分型——师生共研
[基础自主落实]
1．氯气的物理性质
[注意]Cl2飘进鼻孔。
2．从氯的原子结构认识氯气的化学性质 ——氧化性
(1)与金属反应：与变价金属反应生成高价金属氯化物。 ①与铁反应：2Fe ＋3Cl 2=====点燃
2FeCl 3。 ②与铜反应：Cu ＋Cl 2=====点燃CuCl 2。 (2)与非金属反应
与H 2反应：H 2＋Cl 2========点燃或光照2HCl 。 (3)与还原性无机化合物反应
①与碘化钾溶液反应：Cl 2＋2KI===2KCl ＋I 2。
②与SO 2水溶液反应：Cl 2＋SO 2＋2H 2O===H 2SO 4＋2HCl 。 ③与FeCl 2溶液反应：2FeCl 2＋Cl 2===2FeCl 3。 3．从化合价的角度认识Cl 2的化学性质 ——歧化反应
氯气与水或碱反应，氯的化合价既有升高又有降低，因而氯气既表现氧化性又表现还原性。
(1)与水反应
氯气与水反应的化学方程式：Cl 2＋H 2O HCl ＋HClO 。
(2)与碱(NaOH)反应
反应的化学方程式：Cl 2＋2NaOH===NaCl ＋NaClO ＋H 2O 。 4．次氯酸
(1)不稳定性：次氯酸分解反应的化学方程式为2HClO=====光照
2HCl ＋O 2↑。氯水须现用现配，保存在棕色瓶，置于冷暗处。
(2)强氧化性
①能将有色物质氧化为无色物质，作漂白剂。 ②杀菌、消毒。 (3)弱酸性
向NaClO 溶液中通入少量CO 2，化学方程式为2NaClO ＋CO 2＋H 2O===Na 2CO 3＋2HClO 。
5．次氯酸盐
(1)漂白液
(2)漂白粉
①成分：漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2，其中有效成分是Ca(ClO)2。
②制备原理：化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
③漂白原理：化学方程式为Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO。
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氯水成分的实验探究方法
新制氯水为浅黄绿色有刺激性气味的液体，由多种成分组成决定了它具有多重性质，在与不同的试剂反应时，起作用的微粒不同。具体的探究过程见下表：
考点二卤素的性质及卤素离子的检验重点保分型——师生共研
[基础自主落实]
1．卤素单质的相似性 (1)都能与大多数金属反应： 2Fe ＋3Br 2=====△
2FeBr 3 Fe ＋I 2=====△
FeI 2 (2)都能与H 2反应： H 2＋X 2===2HX (3)都能与水反应： X 2＋H 2O
HX ＋HXO(F 2除外)
(4)都能与碱液(如NaOH)反应：
X 2＋2NaOH===NaX ＋NaXO ＋H 2O(F 2例外) 2．卤素单质的递变性
颜色 熔、沸点 密度 水溶性 氧化性 还原性(X －)
氯、溴、碘单质氧化性强弱顺序是：Cl 2>Br 2>I 2；阴离子还原性由强到弱顺序是：I －>Br －>Cl －；
Cl 2能从Br －的溶液中置换出Br 2，离子方程式为2Br －＋Cl 2===2Cl －＋Br 2; Br 2能从I －的溶液中置换出I 2，离子方程式为2I －＋Br 2===2Br －＋I 2。 3．卤素离子的检验方法——沉淀法
未知液 生成????
?
白色沉淀，则有Cl －浅黄色沉淀，则有Br
－
黄色沉淀，则有I
－
(1)Br2在常温下呈液态，是唯一的液态非金属单质。液态Br2有剧
毒，易挥发，故保存Br2时在试剂瓶中Br2液面上需用水封，磨口的玻璃
塞用蜡封。
(2)I2遇淀粉显蓝色，这是碘单质的特殊性质，该性质可用于检验
Cl2。Cl2可使湿润的淀粉KI试纸变蓝，其实质是Cl2＋2I－===2Cl－＋I2。
此外碘单质易升华，是常温下固体单质中唯一的双原子分子。
考点三氯气的制备、性质综合实验探究重点保分型——师生共研
[基础自主落实]
1．氯气的实验室制备
2．验满方法
(1)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。
(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。
(3)实验室制取Cl2时，常常根据氯气的颜色判断是否收集满。
3．注意事项
(1)必须用浓盐酸，稀盐酸不反应。
(2)为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，以减少HCl挥
发。
(3)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl 2，再拆卸装置，避免污染空气。
(4)尾气吸收时，不能使用澄清的石灰水，因为石灰水浓度太小，吸收不完全。
[知能存储]
谨记涉及氯气制备与性质探究实验的典型装置 [循着图示·想一想] [特色特性·记一记]
1．特殊的颜色：S ——黄色固体；FeS 、Cu 2S ——黑色固体
2．特殊的转化：S ――→O 2
SO 2――→O 2
SO 3――→H 2O
H 2SO 4
3．特殊的性质：浓H 2SO 4——吸水性、脱水性、强氧化性
SO 2——还原性、氧化性、漂白性
4．必记三反应： (1)2SO 2＋O 2
催化剂△
2SO 3
(2)SO 2＋Br 2＋2H 2O===H 2SO 4＋2HBr
(3)Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△
CuSO 4
＋SO 2↑＋2H 2O
考点一| 硫及其氧化物的性质与应用重点保分型——师生共研
[基础自主落实]
1．价态多变元素的单质——硫 (1)硫的原子结构
硫元素位于元素周期表中第三周期第ⅥA族，原子结构示意图为，最外层有6个电子，在化学反应中易获得2个电子而呈现出－2价。自然界中硫元素的存在形式：
(2)硫的性质
①物理性质
俗称颜色状
态
溶解性
水酒精CS2
硫黄黄色晶
体
不溶微溶易溶
②化学性质
2．硫的氧化物
(1)二氧化硫
①物理性质：
②化学性质：
③SO2对大气的污染与防治：
(2)三氧化硫
①物理性质：熔点℃，沸点℃，在常温下为液态，在标准状况下为固态。
②化学性质：具有酸性氧化物的通性(书写化学方程式)。
反应方程式
与水反应SO3＋H2O===H2SO4(放出大量的热)
与氧化钙反应SO3＋CaO===CaSO4
与氢氧化钠反
应
SO3＋2NaOH===Na2SO4＋H2O
[
常见的能用于漂白的物质的比较与分析
用于漂白的
物质实际参与
漂白的物
漂白原理
变化类
型
漂白特
点
漂白范围
SO2和CO2的鉴别方法
SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，若通入的气体过量，则沉淀都可以消失，所以不能用澄清的石灰水鉴别SO2和CO2。通常可用以下方法：
消除SO 2对环境污染的“3方法”
方法一：钙基固硫法
为防治酸雨，工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O 2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反应原理为CaO ＋SO 2=====△
CaSO 3,2CaSO 3＋O 2===2CaSO 4，总反应方程式为2CaO ＋2SO 2＋O 2=====△
2CaSO 4。 方法二：氨水脱硫法
该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO 2直接接触吸收SO 2，其反应的化学方程式为NH 3＋SO 2＋H 2O===NH 4HSO 3,2NH 3＋SO 2＋H 2O===(NH 4)2SO 3，2(NH 4)2SO 3＋O 2===2(NH 4)2SO 4。
方法三：钠、碱脱硫法
钠、碱脱硫法是用NaOH/Na 2CO 3吸收烟气中的SO 2，得到Na 2SO 3和NaHSO 3，发生反应的化学方程式为2NaOH ＋SO 2===Na 2SO 3＋H 2O ，Na 2CO 3＋SO 2===Na 2SO 3＋CO 2，Na 2SO 3＋SO 2＋H 2O===2NaHSO 3。
考点二| 硫酸及硫酸根离子的检验重点保分型——师生共研
[基础自主落实]
1．硫酸的物理性质
(1)纯硫酸是一种无色油状液体，沸点高，难挥发。
(2)溶解性：浓H 2SO 4与水以任意比互溶，溶解时可放出大量的热，浓
H 2SO 4稀释的方法是：将浓H 2SO 4沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。
2．稀H 2SO 4具有酸的通性
硫酸是强电解质，在水溶液中的电离方程式为H 2SO 4===2H ＋
＋SO 2－4，能与
指示剂、金属、碱性氧化物、碱、盐等物质发生反应。
写出稀H 2SO 4与下列物质反应的离子方程式： ①Fe ：Fe ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2↑；
②Ba(OH)2：Ba 2＋＋2OH －＋2H ＋＋SO 2－4===BaSO 4↓＋2H 2O ； ③Na 2CO 3：CO 2－3＋2H ＋===H 2O ＋CO 2↑。
3．浓H 2SO 4的特性 (1)填写下表
吸水性 沾有浓H 2SO 4的滤纸变
黑
脱水性 铜片逐渐溶解，产生无色刺激性气味的气体
强氧化性
Cu ＋2H 2SO 4(浓) =====△
CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O 、 C ＋2H 2SO 4(浓) =====△
CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 。 (3)常温下，铁、铝遇浓H 2SO 4――→钝化 可用铝槽车运浓H 2SO 4。 4．硫酸的用途
(1)制取化肥、硫酸盐、挥发性酸。 (2)消除金属表面的氧化物。
(3)用于精炼石油，制造炸药、农药、染料等，是实验室里常用的试剂。
5．SO 2－4的检验
检验SO 2－4的正确操作方法：被检液加足量盐酸酸化,取清液――――――→滴加BaCl 2溶液
有
无白色沉淀(判断有无SO2－4)
先加稀盐酸的目的是排除Ag＋、CO2－3、SO2－3的干扰，再加BaCl2溶液，有白色沉淀产生，整个过程中可能发生反应的离子方程式：
CO2－3＋2H＋===H2O＋CO2↑、
SO2－3＋2H＋===SO2↑＋H2O、
Ag＋＋Cl－===AgCl↓、
Ba2＋＋SO2－4===BaSO4↓。
[知能存储]
1．分清浓硫酸的脱水性和吸水性的区别
(1)吸水性：浓硫酸能吸收物质中游离的水，可用作干燥剂。
(2)脱水性：浓硫酸可将有机物中的H、O原子以2∶1比例脱去。
2．注意由“量变”引起的“质变”
金属(如铜、铁、锌、铝等)与浓H2SO4反应时，要动态地看待反应过程，注意H2SO4浓度的变化对反应的影响，开始阶段是浓H2SO4反应，产生SO2气体但随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐减小，最后变成稀硫酸，与Cu不反应，与铁、锌、铝等反应生成H2而不是SO2。
[易错警示]
SO2－4检验的易错点
(1)只加可溶性钡盐，不酸化。CO2－3、PO3－4、SO2－3等会产生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀干扰SO2－4的检验。
(2)向待测液中滴加BaCl2溶液，再加稀盐酸有白色沉淀便断定含SO2－4。其错误是溶液中若含Ag＋时也会产生同样的现象：Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色)。
(3)向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀，便误以为有SO2－4。该错误是未注意在酸性环境中NO－3具有强氧化性：Ba2＋＋SO2－3 ===BaSO3↓(白色)，3BaSO3＋2H＋＋2NO－3===3BaSO4↓(白色)＋2NO↑＋H2O。
考点三|硫及其化合物的转化关系重点保分型——师生共研
[基础自主落实]
1．硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系
2．硫及其化合物之间的转化规律
(1)不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的。
当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降，可用下图表示
如：H 2S
①O 2不足④H 2、△
S
②O 2⑤H 2S
SO 2――→③O 2
SO 3
写出③、④、⑤反应的化学方程式： ③2SO 2＋O 2
催化剂△
2SO 3；
④H 2＋S △,H 2S ；
⑤2H 2S ＋SO 2===3S ↓＋2H 2O 。 注意事项：
①相邻价态的粒子不发生氧化还原反应：如S 和H 2S 、S 和SO 2、SO 2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
②当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时，一般生成中间价态，如2Na 2S ＋Na 2SO 3＋3H 2SO 4===3Na 2SO 4＋3S ↓＋3H 2O 。
③含硫物质的连续氧化：
硫元素?
????
H 2S ――→足量O 2SO 2――→O 2SO 3――→H 2O
H 2SO 4
S ――→O 2SO 2――→O 2SO 3――→H 2O
H 2SO 4 (2)相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现的，如： 写出②、③、④反应的化学方程式： ②H 2SO 3＋2NaOH===Na 2SO 3＋2H 2O ； ③Na 2SO 3＋H 2SO 4===Na 2SO 4＋H 2O ＋SO 2； ④Na 2SO 3＋SO 2＋H 2O===2NaHSO 3。
小题热身
1．有下列转化关系：
①S 2－―→S ②SO 2－
3―→SO 2 ③SO 2―→S
④SO 2－3―→SO 2－
4 ⑤H 2SO 4(浓)―→SO 2
其中加入氧化剂能实现的是________，加入还原剂能实现的是________。 答案：①、④ ③、⑤
2.如图，A 为非金属单质，B 是一种具有还原性的二元含氧弱酸，D 为一种非金属氧化物的气体，E 为白色沉淀。它们
之间的转化关系如图：
(1)写出下列物质的化学式。
A ：__________，D ：__________，E ：__________。 (2)
写
出
B →E
的
离
子
方
程
式：
____________________________________________。
答案：(1)S SO 2 BaSO 3
(2)H 2SO 3＋Ba 2＋
＋2OH －
===BaSO 3↓＋2H 2O
中学阶段常见的符合A ――→O 2B ――→O 2C ――→H 2O
D 转化关系的有： 硫元素：H 2S ――――→O 2足量
SO 2――→O 2
SO 3――→H 2O
H 2SO 4 S ――――→O 2足量
SO 2――→O 2
SO 3――→H 2O
H 2SO 4 碳元素：C ――→O 2不足
CO ――→O 2
CO 2――→H 2O
H 2CO 3 氮元素：N 2――→O 2
NO ――→O 2
NO 2――→H 2O
HNO 3 NH 3――→O 2
NO ――→O 2
NO 2――→H 2O
HNO 3
钠元素：Na ――→O 2
Na 2O ――→O 2
Na 2O 2――→H 2O
NaOH
[探规寻律]
检验CO 2、SO 2同时存在的实验设计流程
流程设计
检验SO 2―→除去SO 2―→检验SO 2
是否除尽―→检验CO 2
选用试剂 品红溶液 KMnO 4 (H ＋
)溶液 品红溶液 澄清的石灰
水 预期现象 褪色
褪色
不褪色
变浑浊
实验 图示
[探规寻律]