非金属及其化合物知识点总结

1非金属及其化合物知识点总结一、碳族元素及无机非金属材料（一）、高考说明：1．了解碳元素的单质及某些氧化物、氢化物、碳酸盐的性质。2．了解碳的氧化物对大气的污染及其防治；初步了解粉尘对环境及人类健康的影响。3．掌握碳族元素在周期表中的位置及与其性质的关系。4．了解硅酸盐工业及新型无机非金属材料的性质与应用。（二）、命题趋势本专题知识涉及面广，实际应用性强，命题方向比较灵活，今后高考命题的方向是：与基本理论、其他元素化合物知识糅合在一起，进行学科知识的综合考查。碳单质及其化合物在生活及高科技的发展中起着重要作用，其应用点较多，在以后的高考中将会有所体现。当今人们对材料技术的关注，超过了以往任何一个时期、反映新材料、新技术的知识将被移植到命题范围内，考查学生接受新信息的能力，这将是命题的趋势。（三）、知识网络1.碳及其化合物的知识网络Ca(HCO3)2CCO2CaCO3CaC2C2H2CO有机物NH4HCO3CH4H2CO3Na2CO3NaHCO3O2SiC、CCl4不完全燃烧O2(不足)O2(不足)①O2②CuO炽热的碳NH3·H2OO2(点燃)△H2OCaO△Si、Cl2(△)Mg(点燃)①O2(点)②CuO(△)C、CONa2O2NaOHH2ONaOHH＋Ca(OH)2①高温②H+Ca2＋△CO2、H2OCa(OH)2CO2(水)①OH―②加热22.硅及其化合物的知识网络(四)、基础知识1.碳族元素①碳族元素的特征：碳族元素原子最外层电子数为4，既不容易失去电子，又不容易得到电子，易形成共价键，难形成离子键。碳族元素形成的单质在同周期中硬度最大，熔沸点最高(如金刚石、晶体硅)。②碳族元素的化合价：碳族元素的主要化合价有+2，+4，其中铅+2价稳定，其余元素+4价稳定。③碳族元素的递变规律：从上到下电子层数增多，原子半径增大，原子核对最外层电子的吸引能力减弱，失电子的能力增强，从上到下由非金属递变为金属的变化非常典型。其中碳是非金属，锡、铅是金属，硅、锗是半导体材料。④碳族元素在自然界里的存在：自然界里碳有游离态和化合态两种；硅在地壳里无游离态，主要以含氧化合物的形式存在⑤几种同素异形体：碳：金刚石、石墨、C60、C70等；硅：晶体硅，无定形硅2.碳在常温下碳很稳定，只在高温下能发生反应，通常表现为还原性。①燃烧反应②与某些氧化物的反应：C＋CO22CO；C＋2CuOCO2↑＋2Cu；C＋H2OCO＋H2O（CO、H2的混合气体叫水煤气）；2C+SiO2Si+2CO↑③与氧化性酸反应：C＋2H2SO4（浓）CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O3.CONa2SiO3CO2,H2ONaOHH2SiO3SiH4SiSiO2CaSiO3SiF4H4SiO4SiCSiCl4O2(自燃)H2①O2(△)②FeO(高温)F2HFCl2(高温)H2(高温)C(高温)C(高温)足量Na2CO3(高温)NaOH(溶液)①CaO(△)②CaCO3(△)Ca2＋-H2OC(适量)3不溶于水，有毒(CO和血红蛋白结合，使血红蛋白无法和O2结合，而使细胞缺氧引起中毒)，但由于CO无色无味因此具有更大的危险性。①可燃性②还原性：CO+CuOCO2＋Cu，CO+H2O(g)CO2+H2O4.CO2直线型（O＝C＝O）非极性分子，无色能溶于水，密度大于空气，可倾倒，易液化。固态CO2俗称干冰，能升华，常用于人工降雨。实验室制法：CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋CO2↑＋H2O。①酸性氧化物一—酸酐Ca(OH)2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O(用于检验CO2)②氧化性：CO2＋C2CO；2Mg＋CO22MgO＋C5.碳酸盐①溶解性：Ca(HCO3)2CaCO3；Na2CO3NaHCO3。②热稳定性：Na2CO3CaCO3；碱金属正盐碱金属酸式盐:Na2CO3NaHCO3。③相互转化：碳酸正盐碳酸酸式盐(除杂用)6.硅①硅在地壳中只有化合态，没有游离态。其含量在地壳中居第二，仅次于氧，是构成矿物和岩石的主要成分。②晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，是半导体，具有较高的硬度和熔点。③硅的化学性质不活泼，常温下，只能与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应:Si+2F2＝SiF4、Si+4HF＝SiF4+2H2↑、Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑；在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合：Si＋O2SiO2。④制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑，将制得的粗硅，再与C12反应后，蒸馏出SiCl4，然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。有关的反应为：Si十2C12SiCl4、SiCl4+2H2Si+4HCl。⑤硅在高新技术中的应用：高纯硅可作半导体材料7.SiO2①SiO2为原子晶体，是一种坚硬难熔的固体，硬度、熔点都很高。而CO2通常状况下是气体，固体熔点很低。其差别在于晶体类型不同。CO2是分子晶体，故熔点很低。②二氧化硅的化学性质很稳定，不能跟酸(氢氟酸除外)发生反应。由于它是一种酸性氧化物，所以能跟碱性氧化物或强碱反应SiO2+CCaSiO3高温4SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O(碱溶液不能在使用磨口玻璃塞的试剂瓶中)③二氧化硅是一种特殊的酸性氧化物a．酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸，但二氧化硅却不能直接跟水化合，它的对应水化物(硅酸)只能用相应的可溶性硅酸盐跟盐酸作用制得：首先让SiO2和NaOH（或Na2CO3）在熔化条件下反应生成相应的硅酸钠：SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2，然后用酸与硅酸钠作用制得硅酸：Na2SiO3+2HCl===H2SiO3+2NaCl。b．酸性氧化物一般不跟酸作用，但二氧化硅却能跟氢氟酸起反应：SiO2+4HF＝SiF4+2H2O(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中)。④光导纤维⑤石英、水晶石英的主要成分是SiO2,可用来制造石英玻璃。石英晶体中有时含有其他元素的化合物,它们以溶解状态存在于石英中,呈各种颜色。纯净的SiO2晶体叫做水晶,它是六方柱状的透明晶体,是较贵重的宝石。8．硅酸和硅胶①硅酸：硅酸有多种形式，如H4SiO4、H2SiO3、H2Si2O5等。一般用通式xSiO2·yH2O表示，由于“H2SiO3”分子式最简单，习惯采用H2SiO3作为硅酸的代表。②硅酸酸性比碳酸还弱，由下列反应可证明：Na2SiO3+CO2+H2O＝H2SiO3↓+Na2CO3③硅胶：刚制得的硅酸是单个小分子，能溶于水，在存放过程中，它会逐渐失水聚合，形成各种多硅酸，接着就形成不溶于水，但又暂不从水中沉淀出来的“硅溶胶”。如果向硅溶胶中加入电解质，则它会失水转为“硅凝胶”。把硅凝胶烘干可得到“硅胶”。烘干的硅胶是一种多孔性物质，具有良好的吸水性。而且吸水后还能烘干重复使用，所以在实验室中常把硅胶作为作为干燥剂。9.硅及其化合物的“反常”①Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑②非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si却放出H2：Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑③非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si+4HF＝SiF4+2H2↑④非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。⑤SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。⑥酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2+4HF＝SiF4+2H2O⑦无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。⑧因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通人CO2能发生下列反应：Na2SiO3+CO2+H2O＝H2SiO3↓+Na2CO3，但在高温下SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑也能发5生。⑨Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同，硅酸钠水溶液(即水玻璃)称泡花碱，但它却是盐的溶液，并不是碱溶液10.硅酸盐①硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，其结构复杂，组成可用氧化物的形式表示。例如：硅酸钠Na2SiO3(Na2O·SiO2)；镁橄榄石Mg2SiO4(2MgO·SiO2)；高岭石Al2(Si2O5)(OH)4(A12O3·2SiO2·2H2O)②云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。③人造硅酸盐：主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。④硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。最简单硅酸盐是硅酸钠，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，可作粘合剂，防腐剂。11.水泥、玻璃、陶瓷①普通水泥的主要成分是硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）和铝酸三钙（3CaO·Al2O3），水泥具有水硬性，水泥、沙子和碎石的混合物叫混凝土。②制玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英，主要反应是：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑，玻璃是无固定熔点的混合物。加入氧化钴后的玻璃呈蓝色，加入氧化亚铜后的玻璃呈红色，普通玻璃一般呈淡绿色，这是因为原料中混有二价铁的缘故。③制造陶瓷的主要原料是黏土，黏土的主要成分：Al2O3·2SiO2·2H2O。12.无机非金属材料无机非金属材料包含除传统陶瓷外的各种性能优异的精细陶瓷：耐高温的二氧化锆（ZrO2）陶瓷、高熔点的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）陶瓷；透明的氧化铝、砷化镓（GaAs）、硫化锌（ZnS）、硒化锌（ZnSe）、氟化镁（MgF2）、氟化钙（CaF2）等氧化物或非氧化物陶瓷；生物陶瓷；超细微粉体粒子制造的纳米陶瓷等。（五）、相关试题1.(2007年高考海南化学卷，硅)下列物质中，不含有硅酸盐的是()A.水玻璃B.硅芯片C.黏土D.普通水泥答案:B。2.（2008年上海化学·22）在石灰窑中烧制生石灰，1molCaCO3完全分解所需要的能量，可燃烧0.453mol碳来提供。设空气中O2体积分数为0.21，N2为0.79，则石灰窑产生的气体中CO2的体积分数可能是()A．0.43B．0.46C．0.49D．0.526答案：AB3.(2009广东理科基础22）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（）①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A．①②B．②③C．①④D．③④答案A解析光导纤维的成分是SiO2，③错；陶瓷的成分是SiO2，而不属于硅酸盐，④错。故A项正确4.(2010上海卷23）胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8.nH2O)等化合物。1)三硅酸镁的氧化物形式为，某元素与镁元素不同周期但在相邻一族，且性质和镁元素十分相似，该元素原子核外电子排布式为。2)铝元素的原子核外共有种不同运动状态的电子、种不同能级的电子。3)某元素与铝元素同周期且原子半径比镁原子半径大，该元素离子半径比铝离子半径(填“大”或“小”)，该元素与铝元素的最高价氧化物的水化物之间发生反应的离子方程式为：4)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是。a．Al2O3、MgO和SiO2都不溶于水b．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固体c．Al2O3、MgO和SiO2都是氧化物d．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点答案：1)2MgO.3SiO.nH2O、1s22s1；2)13、5；3)大、Al(OH)3+OH-→AlO2-+2H2O；4)ad。5.（2009浙江卷28）单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硫、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度450-500°C），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。7相关信息如下：a.四氯化硅遇水极易水解；b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生