化学必修1复习(第四章).docVIP

4非金属及其化合物 4-1无机非金属材料的主角——硅 4-1-1硅元素浅谈 硅在地壳中含量仅次于氧，硅的氧化物和硅酸盐构成了地壳中大部分岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的90%。硅和碳最外层都有4个电子，二者相似又不同，都不易失去电子也不易得到电子；主要形成+4价化合物，Si是构成岩石与许多矿物的基本元素，C是构成有机物的基本元素。硅主要以熔点很高的氧化物和硅酸盐形式存在,碳在地壳中主要形成石灰岩和碳酸盐等矿物。硅是一种具有亲氧性和亲硅性的元素。 4-1-2二氧化硅和硅酸 （1）二氧化硅 1.二氧化硅是硅最重要的化合物，天然二氧化硅约占地壳质量12%，在大自然中广泛存在 存在形态有结晶态、无定形两类，统称硅石。 石英晶体是结晶的二氧化硅，具不同晶型和色彩，沙子中含有小粒的石英晶体。 其中无色透明的晶体就是通常所谓水晶，具彩色环带状、层状的称为玛瑙。 2.二氧化硅各种晶型的基本结构单元：正四面体，每个Si周围结合4个O，Si在中心，O在四个顶角；每个O原子又为两个四面体所共用，与2个Si原子连结；实际上的二氧化硅是Si：O=1：2按比例组成的立体网状结构的晶体，因此用表示二氧化硅的组成。这样的四面体存在于二氧化硅以及所有硅酸盐矿石中。 →是由原子构成的，化学式不表示它的一个分子，而表示其中Si与O原子数量的比值 →同样由原子构成的物质：Si、C、SiC →网状结构决定了是不溶于水的固体，熔沸点高，硬度大，具优良的物理、化学性质 3.应用：沙子做建筑材料；纯二氧化硅做光学材料、光导纤维，石英、玛瑙制手工艺品 还可做耐火材料 4.二氧化硅的化学性质（很不活泼） 物理性质气体，熔沸点低，溶于水固体，熔沸点高，硬度大，不溶于水碱性氧化物碱 （只与强碱反应）盐 本质：先与水反应，再强酸制弱酸 本质：的弱氧化性；将挥发性酸酐从其盐中置换出来碳（制粗硅） （制SiC）水酸 （只与HF反应，刻蚀玻璃原理） 酸性氧化物的通性：与碱反应生成盐△酸性氧化物的性质：与碱反应生成盐、多数能与水反应生成含氧酸 含氧酸加热也会分解成水和酸性氧化物 △酸酐：含氧酸脱水后得到的产物 判断条件——看氧化物中氧外的另一元素化合价与酸中该元素化合价是否相同 （2）硅酸 硅酸是一种弱酸（比碳酸弱），不溶于水；遇热分解成水和二氧化硅 制取方法是可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，生成物质是硅酸胶体，浓度较大时即成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶，干燥脱水后得到多孔疏松吸附水分能力强的硅酸干凝胶（即硅胶），常用作干燥剂和催化剂载体。 △制取硅酸： ①二氧化硅与碱反应 ②过滤，加HCl至沉淀不再产生 （如果是实验制取一般从此步开始，使用的是饱和溶液按1：2或1：3体积比用水稀释得到的溶液3-5ml，加入1-2滴酚酞溶液，HCl逐滴滴入，边加边震荡直至红色接近消失，静置） 关于这个反应，若HCl量少则产生胶体；若HCl过量则产生沉淀 ③微热浓缩，加热蒸干 △验证硅酸酸性较碳酸弱 ①HCl与石灰石制二氧化碳 ②饱和溶液除去气体中HCl→不可用因其与水、二氧化碳反应 ③二氧化碳与硅酸钠反应（该反应证明硅酸酸性较碳酸弱） （少量） （过量） 同理 4-1-3硅酸盐 1.定义：由硅、氧和金属组成的化合物的总称 （不一定要有硅酸根） 2.通性：结构复杂，固态，大多数不溶于水，化学性质稳定 3.最简单的硅酸盐：硅酸钠 溶于水，水溶液俗称水玻璃（又因水溶液呈碱性而称泡花碱），用于制备硅胶、做木材防火剂（将木材浸泡于其中） 具有粘合性→不能用玻璃瓶储存；与水和二氧化碳反应变质→密封储存 4.黏土的主要成分： 硅酸盐岩石与水和二氧化碳长期反应→黏土→土壤胶体（带负电）吸附营养离子保肥 5.硅酸盐的氧化物表示法：金属氧化物 注意活泼金属氧化物写在前，不活泼金属氧化物写在后 如：钾长石　K2O×Al2O3×6SiO2 或K2Al2Si6O16 高岭土　Al2O3×2SiO2×2H2O 或Al2H4Si2O9 白云母　K2O×Al2O3×6SiO2×2H2O 或 K2H4Al2(SiO3)6 石棉 CaO×3MgO×4SiO2 或 CaMg3(SiO3)4 沸石 Na2O×Al2O3×2SiO2×nH2O 或Na2A12(SiO4)2×nH2O 滑石 3MgO×4SiO2×H2O 或 Mg3H2(SiO3)4 6.主要硅酸盐材料 水泥玻璃陶瓷原料黏土、石