2013-2014高中化学名师专题指导课件第九讲非金属元素一氢氧碳硅

第九讲非金属元素(一)氢、氧、碳、硅考点概览考纲要求1.氢单质1.了解氢单质及其重要化合物的主要性质，了解其应用2.氧和水2.了解氧单质及其重要化合物的主要性质，了解其应用3.碳及其化合物3.了解单质碳及其重要化合物的主要性质，了解其应用和对环境质量的影响4.硅及其化合物4.了解单质硅及其重要化合物的主要性质，了解其应用和对环境质量的影响氢►知识回顾1．氢元素的存在与性质(1)存在：宇宙中，氢是最丰富的元素，地球上H主要以________态存在于____和________中。氢元素主要有三种核素：H(氕)、H(氘)、H(氚)。(2)物理性质：H2在通常条件下为无色无味、________溶于水，稍溶于有机溶剂的气体。化合水有机物不(3)化学通性：在常温下，H2不太活泼，在________下，H2非常活泼，有较强的________性。除稀有气体元素外，几乎所有的元素都能与氢反应生成化合物。非金属元素的氢化物通常称为某化氢，如氯化氢、硫化氢等。2．有H2参加或生成的主要反应(1)氢气在加热或高温条件下(点燃或使用催化剂)参与反应，是很好的还原剂。如：N2＋3H2________；H2＋S________。催化剂高温高压=====△高温条件还原2NH3H2S(2)卤族单质(X2)在不同条件下与H2反应生成HX：H2＋X2===2HX(X：F、Cl、Br、I)。(3)氢化物受热分解，如：2HI______________；H2S______________________。(4)常见产生H2的主要反应。①铝、锌、镁、铁等金属与盐酸、稀硫酸等非氧化性酸反应。②铝与氢氧化钠溶液反应。③钠、镁、铝、铁等金属在一定的温度下与水反应。④钠与醇反应，如：2Na＋2CH3OH===________________。⑤甲烷高温分解CH4___________________。⑥电解水2H2O______________________。=====△=====△=====高温=====高温I2＋H2S＋H22CH3ONa＋H2↑C＋2H22H2↑＋O2↑【例1】H2将是21世纪最理想的能源，其根据不正确的是()A．水将成为生产H2的主要原料B．在等质量的可燃气体中，H2燃烧时放出的热量最多C．H2易液化，方便储存和携带D．使用H2作燃料时有助于环境保护解析：A、B、D三项表述正确。选项C错误，因为H2沸点极低、难液化、分子体积小、易泄漏、常温呈气态，不方便携带。答案：C►课堂练习1．(2011年广东学业水平考试)工业上合成NH3除了需要N2外，一定还需要()A．H2B．O2C．CO2D．CO解析：工业上合成NH3是N2与H2反应。答案：A2．H2在Cl2中燃烧的反应为：H2＋Cl22HCl，反应前后不发生变化的是()A．分子数目B．物质的种类C．物质的总质量D．原子数目=====点燃解析：该反应前后分子数目、原子数目、物质的总质量均不发生变化。答案：ACD氧和水►知识回顾1．有O2参加或生成的反应(1)非金属与O2反应生成非金属氧化物，卤族单质(X2)________O2直接反应，硫与氧气反应只生成________，不生成________，氮与氧气在放电条件下反应生成________，不生成________。工业使用的氧气主要来自分离液态________。(2)金属与O2反应生成金属氧化物，活泼金属如钠等在空气中燃烧生成过氧化物。Au、Pt不与O2反应。不与SO2SO3NONO2空气(3)氧气的实验室制备反应：氯酸钾热分解(二氧化锰催化)：2KClO3=====催化剂△________。高锰酸钾热分解：2KMnO4=====△________________。(4)常见产生O2的分解反应。①过氧化氢分解(二氧化锰催化)：2H2O2=====MnO2________。②浓硝酸光、热分解：4HNO3=====光、热________。③次氯酸光照分解：2HClO=====光________。④臭氧分解：2O3===________。2KCl＋3O2↑K2MnO4＋MnO2＋O2↑2H2O＋O2↑4NO2↑＋2H2O＋O2↑2HCl＋O2↑3O22．有关水的反应(1)水在氧化还原反应中的作用。①水作氧化剂，如：水与碳在高温下反应C＋H2O=====高温________。②水作还原剂，如：2F2＋2H2O===________。③水既作氧化剂又作还原剂：2H2O=====通电________。④水既不作氧化剂也不作还原剂：如Cl2＋H2O===__________；3NO2＋H2O===___________。CO＋H24HF＋O2↑2H2↑＋O2↑HCl＋HClO2HNO3＋NO↑(2)水参与的非氧化还原反应：水与二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳等酸性氧化物化合成酸。但不能与二氧化硅化合。3．臭氧(O3)：有强氧化性，不稳定易分解。在高空能吸收紫外线，减少对人体的伤害，在低空因其强氧化性对人体健康有害。可作________剂、漂白剂。消毒【例2】(2012年广东学业水平考试)下图是产生和收集气体的实验装置，该装置最适合于()A．用浓硝酸与Cu反应制取NO2B．用浓盐酸和MnO2反应制取Cl2C．用H2O2溶液和MnO2反应制取O2D．用NH4Cl和Ca(OH)2反应制取NH3解析：H2O2在常温和MnO2催化剂作用下生成的O2可用排水法收集。NO2、NH3易溶于水与水反应。用浓盐酸和MnO2反应需在加热条件下进行，且Cl2与水反应。答案：C►课堂练习3．臭氧(O3)可用于杀菌消毒，下列有关臭氧的说法正确的是()A．臭氧的相对分子质量为32B．臭氧分子由氧气分子构成C．臭氧与氧气互为同分异构体D．1个臭氧分子由3个氧原子构成解析：A、B、C三项错误，臭氧的相对分子质量为48，臭氧分子由氧原子组成；臭氧与氧气互为同素异形体。D项正确。答案：D4．下列关于水的说法不正确的是()A．水由氢元素和氧元素组成B．H2O分子由2个氢元素和1个氧元素组成C．H2O可以电离出H＋和OH－，所以H2O是电解质D．从海水中获得纯净水，可以用蒸馏法制取解析：B项错误，1个H2O分子是由2个氢原子和1个氧原子组成。A、C、D三项正确。答案：B碳及其重要化合物►知识回顾1．碳单质(1)碳单质的存在形式主要有：金刚石、石墨、足球烯分子(如C60、C9、C120等)，其中能溶于有机溶剂的是__________、在死火山口存在较多的是________、能作电极材料的是________。(2)碳单质主要化学性质：碳有较强的还原性，主要有如下反应：①碳与石英砂高温反应：SiO2＋2C________。=====电炉足球烯分子金刚石石墨Si＋2CO↑②碳与氧化铜反应：2CuO＋C________。③高温下被二氧化碳氧化：C＋CO2________。④碳被热的浓硫酸氧化：C＋2H2SO4(浓)______________________。⑤碳被热的浓硝酸氧化：C＋4HNO3(浓)______________________。=====△=====高温=====△=====△2Cu＋CO2↑2CO2SO2↑＋2H2O＋CO2↑4NO2↑＋CO2↑＋2H2O2．CO2、CO比较COCO2物理性质①无色无味有毒②不溶于水③比空气略轻①无色无味②溶于水(常温1∶1)③比空气重④熔沸点低化学性质①强还原性②不与碱反应①弱氧化性②与碱反应鉴别燃烧产物使澄清________变浑浊使澄清________变浑浊主要用途冶金工业作________剂、燃料化工原料、灭火、饮料添加剂、人工降雨石灰水石灰水还原3.碳酸盐(1)常见碳酸盐俗称与主要化学成分：石灰石、蛋壳、贝壳、钟乳石________；纯碱、苏打________；小苏打________；碳铵(氮肥)__________；暂时硬水的主要成分_______________和___________；锅垢的主要成分________和________。(2)碳酸氢钠与碳酸钠性质比较。①有碳酸盐的通性，两者均与盐酸等反应生成二氧化碳，在反应时耗酸量及生成气体反应速率______。CaCO3Na2CO3NaHCO3NH4HCO3Ca(HCO3)2Mg(HCO3)2CaCO3Mg(OH)2不同②两种盐均能与石灰水或氢氧化钡溶液生成________沉淀。③碳酸氢钠能跟氢氧化钠等碱反应，碳酸钠________与碱反应。④碳酸钠跟氯化钙或氯化钡溶液反应生成碳酸盐________沉淀，碳酸氢钠跟氯化钙或氯化钡溶液________反应。(3)碳酸及其盐稳定性规律：酸酸式盐正盐，如：H2CO3NaHCO3Na2CO3。(4)碳酸盐溶解度规律：一般条件下：酸式盐正盐，如：Ca(HCO3)2CaCO3；特例：NaHCO3Na2CO3。白色不白色不【例3】下列说法正确的是()A．C60、C90、C120互为同分异构体B．金刚石是自然界硬度最大，能导电的碳单质C．CO2通入碳酸氢钠溶液中除去碳酸钠杂质D．二氧化碳分子是保持干冰化学性质的最小微粒解析：A项错误，C60、C90、C120是单质，不是化合物，它们之间是互为同素异形体关系；B项错误，金刚石不导电；C、D两项正确。答案：CD易错提醒：1.相同条件下酸与碳酸钠反应的反应速率比酸与碳酸氢钠的反应速率小。2．除去碳酸氢钠溶液中的碳酸钠可通CO2。3．除去碳酸钠中碳酸氢钠杂质时，固体加热、溶液加NaOH。4．除去二氧化碳中的氯化氢用饱和碳酸氢钠溶液，不能用碳酸钠溶液。►课堂练习5．(2012年广东学业水平考试)碳可以多种形式存在。金刚石、C60和石墨()A．互为同位素B．为同一物质C．互为同素异形体D．互为同分异构体解析：金刚石、C60和石墨都是碳单质，互为同素异形体。答案：C6．(2011广东化学学业水平考试)打开汽水瓶盖时逸出大量气泡，气泡的主要成分为()A．N2B．CO2C．O2D．H2解析：打开汽水瓶盖时逸出大量气泡，气泡的主要成分为CO2。答案：B硅及其主要化合物►知识回顾1．硅单质(1)晶体硅是有金属光泽的灰黑色固体，是______材料。常温________酸碱反应(氢氟酸例外)，加热时能被氧化剂氧化。如：硅与氧气加热反应：Si＋O2________。(2)硅单质的制备主要反应：SiO2＋C________(高温隔绝氧气)。=====△=====电炉半导体不与SiO2Si＋2CO2．SiO2：俗称水晶、石英，是无色晶体，难溶于水，属于________氧化物。(1)主要性质有：①SiO2与氢氟酸反应；②SiO2与生石灰在高温下反应：SiO2＋CaO________；③SiO2与强碱溶液反应，如：SiO2＋2NaOH===________________；④SiO2在高温条件下与碳酸盐反应，如：SiO2＋Na2CO3____________；SiO2＋CaCO3____________。=====高温=====高温=====高温酸性CaSiO3Na2SiO3＋H2ONa2SiO3＋CO2↑CaSiO3＋CO2↑(2)用途：SiO2用于制晶体硅、光导纤维、玻璃仪器、玻璃原料、建筑材料等。3．Na2SiO3的水溶液是无色粘稠碱性液体，俗称“水玻璃”，主要用途可做肥皂填料、耐火材料和建筑材料的________剂等。4．硅酸盐材料：水泥、玻璃、陶瓷都属于硅酸盐材料。防腐【例4】(2012年广东化学学业水平考试)下列材料既含有硅元素又含有氧元素的是()A．水泥B．晶体硅C．沙子D．普通陶瓷解析：A、C、D三项符合题意要求，水泥主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙；沙子主要成分是SiO2；普通陶瓷主要成分是硅酸盐，均含有硅元素和氧元素。B项不符合题意，晶体硅只含硅元素。答案：ACD易错提醒：1.电子元件、光电池、芯片等主要成分是Si。2．水晶石、水晶玻璃、石英砂、石英玻璃、硅藻土、玛瑙与光导纤维等主要成分是SiO2。►课堂练习7．(2011年广东化学学业水平考试)玻璃、陶瓷和水泥是三大重要的无机非金属材料，它们的组成成分都含有的元素是(