高一化學必修一第四章知識點總結(jié)
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高一化學必修一第四章知識點(一)
一、二氧化硅和硅酸
【課堂導(dǎo)學1】
一、二氧化硅
1.硅元素在地殼中的含量是26.3%，僅次于氧。硅元素在自然界中主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在，原因是硅是一種親氧元素。
2.硅的氧化物為二氧化硅，俗名為硅石，天然二氧化硅分為結(jié)晶形(如方石類、水晶等)和無定形(如硅藻土)。根據(jù)日常生活中的實例描述二氧化硅的物理性質(zhì)：堅硬固體、不溶于水、熔點高,是石英、水晶、瑪瑙、光導(dǎo)纖維、沙子的主要成分.
3.列表比較二氧化碳和二氧化硅的性質(zhì)。
CO2
SiO2
物理性質(zhì)
氣體，熔、沸點低，
易溶于水
固體，熔、沸點高，
硬度大，不溶于水
與堿性氧化物
反應(yīng)
CaO＋CO2===CaCO3
CaO＋SiO2高溫=====CaSiO3
與堿液反應(yīng)
2NaOH＋CO2===
Na2CO3＋H2O
SiO2＋2NaOH===
Na2SiO3＋H2O
與H2O反應(yīng)
CO2＋H2O??H2CO3
不與水反應(yīng)
與酸反應(yīng)
不反應(yīng)
只與HF反應(yīng)：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
相同點
都是酸性氧化物(酸酐)，與堿反應(yīng)生成鹽和水
【歸納總結(jié)1】
二氧化硅的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
(1)二氧化硅與二氧化碳的物理性質(zhì)差異較大的原因是物質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)不同。
二氧化硅晶體是由Si原子和O原子按1∶2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。
(2)二氧化硅的化學性質(zhì)有穩(wěn)定性強，與水、一般酸不反應(yīng)，能與氫氟酸反應(yīng)，能與堿、堿性氧化物反應(yīng)。
(3)應(yīng)用
用作光導(dǎo)纖維、光學玻璃、光學儀器、高級化學儀器、鐘表、石英坩堝、瑪瑙飾品、建筑材料等。硅藻土可以作為吸附劑和催化劑的載體以及保溫材料。
【活學巧用1】
1.下列敘述中，正確的是( )
A.自然界中存在大量的單質(zhì)硅
B.石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅
C.二氧化硅的化學性質(zhì)活潑，能跟酸或堿溶液發(fā)生化學反應(yīng)
D.自然界中硅元素都存在于石英中
答案 B
解析 自然界中硅元素含量很高，但都以化合態(tài)形式存在，A項錯誤;硅元素是親氧元素，主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在，D項錯誤;二氧化硅的性質(zhì)穩(wěn)定，C項錯誤。
2.由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3組成的混合粉末。現(xiàn)取兩份該混合粉末試樣進行實驗。
(1)將一份混合粉末溶于過量的鹽酸，得到沉淀X和濾液Y，沉淀X為________，濾液Y中含有的陽離子主要是______________，向濾液Y中加入過量NaOH溶液，得到的沉淀是____________________。
(2)將另一份混合粉末溶于過量NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________。
答案 (1)SiO2Al3+、Mg2+、Fe3+、H+Mg(OH)2、Fe(OH)3(2)SiO2+2OH-===SiO32-+H2O、
Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O
二、硅酸
(1)Na2SiO3溶液與鹽酸反應(yīng)：Na2SiO3+2HCl===H2SiO3↓+2NaCl。
(2)將CO2通入Na2SiO3溶液中：Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3。
硅酸的性質(zhì)
(1)實驗室制取硅酸的方法是可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)。
(2)硅酸的性質(zhì)：①具有酸性，酸性比碳酸弱;②受熱易分解。
(3)硅酸濃度小時可形成硅酸溶膠，濃度大時可形成硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水得到硅膠(或硅酸干凝膠)，具有較強的吸水性，常用作干燥劑及催化劑載體。
(1)2OH-+SiO2===SiO32-+H2O
(2)SiO32-+2H+===H2SiO3↓
(3)H2SiO3△=====H2O↑+SiO2 干燥劑(或“催化劑載體”)
解析 (1)石英的主要成分是酸性氧化物SiO2，與堿反應(yīng)生成鹽和水：2NaOH+SiO2===Na2SiO3+H2O。(2)過濾，除去石英中的雜質(zhì)，得濾液為Na2SiO3(aq)，硅酸是弱酸，Na2SiO3與鹽酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓。(3)微熱，濃縮H2SiO3(aq)，H2SiO3聚合為膠體，加熱硅酸溶膠脫水，生成多孔硅膠：H2SiO3△=====H2O↑+SiO2。硅膠的制備過程：
石英(SiO2)+NaOH――→Na2SiO3+HCl――→H2SiO3△――→硅膠。硅膠的主要用途有兩種：作干燥劑或作催化劑的載體。
高一化學必修一第四章知識點(二)
硅酸鹽和硅單
【課堂導(dǎo)學1】
一、硅酸鹽
1.下列含硅物質(zhì)：①硅酸鈣CaSiO3，②長石KAlSi3O8，③石棉CaMg3Si4O12，它們在組成上的相同點是都是由硅、氧和金屬元素組成的化合物，共同的物質(zhì)類別是硅酸鹽。它們種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成各異，通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成，如硅酸鈣CaSiO3可表示為CaO·SiO2，長石表示為K2O·Al2O3·6SiO2，石棉表示為CaO·3MgO·4SiO2。
2.硅酸鈉是一種白色固體，可溶于水，其水溶液俗稱水玻璃。若取兩個小木條(或濾紙條)，分別放入蒸餾水和硅酸鈉飽和溶液中浸泡，取出稍瀝干后，同時分別放置在酒精燈外焰處，觀察到的現(xiàn)象是用蒸餾水浸泡的木條燃燒，用硅酸鈉溶液浸泡的木條不燃燒，由此可得出的實驗結(jié)論是硅酸鈉耐高溫，不能燃燒。
3.硅酸鹽產(chǎn)品有著廣泛的應(yīng)用，大家熟悉的玻璃、水泥和陶瓷是常見的硅酸鹽產(chǎn)品，也是使用量最大的無機非金屬材料。
(1)閱讀教材填寫下表：
硅酸鹽產(chǎn)品
原料
主要設(shè)備
主要成分
水泥
石灰石、黏土
水泥回轉(zhuǎn)窯
3CaO·SiO2，2CaO·SiO2，3CaO·Al2O3
玻璃
純堿、石灰石、石英
玻璃窯
Na2O·CaO·6SiO2
陶瓷
黏土
硅酸鹽
(2)硅酸鹽產(chǎn)品水泥與陶瓷的共同原料是黏土，水泥與玻璃的共同原料是石灰石。
4.特殊功能的含硅物質(zhì)
(1)金剛砂(SiC)具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，硬度很大，可用作砂紙、砂輪磨料。
(2)硅鋼(含硅4%)具有很高的導(dǎo)磁性，主要用作變壓器鐵芯。
(3)硅橡膠：既耐高溫又耐低溫，用于制造火箭、導(dǎo)彈、飛機的零件和絕緣材料等。
(4)人工制造的分子篩(具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽)，主要用作吸附劑和催化劑。
【歸納總結(jié)1】
硅酸鹽的表示方法及性質(zhì)
(1)硅酸鹽的概念是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。硅酸鹽的表示方法：
①將硅酸鹽中所有元素都寫成氧化物(二氧化硅和氧化物的組合)。氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。
②氧化物之間以“·”隔開。
③在氧化物前面按化學式中的比例添加數(shù)字。
(2)最常見的硅酸鹽——硅酸鈉化學性質(zhì)相對穩(wěn)定，不易腐蝕，不能燃燒，熱穩(wěn)定性強，其水溶液呈堿性，能與酸反應(yīng)，其離子方程式為SiO32-+2H+===H2SiO3↓。
二、硅單質(zhì)
1.單質(zhì)硅可分為晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅結(jié)構(gòu)如圖所示，為具有正四面體形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，與金剛石結(jié)構(gòu)相似。晶體硅是一種帶有金屬光澤的灰黑色固體，根據(jù)其結(jié)構(gòu)分析可知，晶體硅熔點高、硬度大、有脆性。
晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。
2.硅原子最外層有4個電子，得失電子都較難，化學性質(zhì)不活潑。常溫下，除與F2、HF和強堿溶液反應(yīng)外，硅不與其他物質(zhì)(如強酸和強氧化劑)反應(yīng)。加熱時，硅能與O2、Cl2、C發(fā)生化合反應(yīng)。
高一化學必修一第四章知識點(三)
第二節(jié) 氯氣與堿反應(yīng)及cl-的檢驗
【課堂導(dǎo)學1】
一、氯氣與堿的反應(yīng)
1.Cl2與NaOH溶液反應(yīng)的化學方程式為2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O。
2.工業(yè)上制取漂白粉(Cl2和石灰乳)的原理與上述反應(yīng)原理相似，則反應(yīng)的化學方程式為2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
3.自來水常用氯氣來殺菌消毒，但因氯氣的溶解度不大，而且生成的HClO很不穩(wěn)定，不便于保存，而次氯酸鹽性質(zhì)穩(wěn)定，且遇酸或空氣中的CO2和水蒸氣又可再生成HClO。因此常用氯氣與堿反應(yīng)制取漂白粉。
【歸納總結(jié)1】
漂白液(粉)的制取與保存
(1)漂白液是NaClO溶液;漂白粉的成分是CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2;漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2。
(2)漂白粉的使用原理：利用復(fù)分解反應(yīng)原理和較強酸能夠制取較弱酸的原理使Ca(ClO)2轉(zhuǎn)化為HClO進行漂白。
①Ca(ClO)2+2HCl===CaCl2+2HClO，離子方程式：ClO-+H+===HClO。
②Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO(酸性：HClO酸性比H2CO3弱)。
(3)漂白粉保存不當會變質(zhì)的原因是Ca(ClO)2和空氣中的CO2和水蒸氣反應(yīng)生成HClO，易分解。因此漂白粉和漂粉精的保存方法是密封、避光并置于陰涼干燥處。
【歸納總結(jié)2】
1.反應(yīng)原理
MnO2+4HCl(濃)△=====MnCl2+Cl2↑+2H2O
2.儀器裝置
裝置特點：固+液△――→氣
主要儀器：鐵架臺(帶鐵圈)、酒精燈、石棉網(wǎng)、圓底燒瓶、分液漏斗、集氣瓶、燒杯等。
說明：C裝置的作用是除去Cl2中的HCl;D裝置的作用是干燥Cl2;F裝置的作用是吸收多余的Cl2，防止污染環(huán)境。
3.收集方法
(1)向上排空氣法(Cl2密度大于空氣)。
(2)排飽和食鹽水法(Cl2在飽和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去實驗過程中揮發(fā)產(chǎn)生的HCl氣體)。
4.驗滿方法
(1)將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近盛Cl2的瓶口，觀察到試紙立即變藍，則證明已集滿。
(2)將濕潤的藍色石蕊試紙靠近盛 Cl2的瓶口，觀察到試紙立即發(fā)生先變紅后褪色的變化，則證明已集滿。
5.尾氣處理
Cl2有毒，易污染空氣，需用NaOH溶液吸收。
【課堂導(dǎo)學3】
三、Cl-的檢驗
1.在5支試管中分別加入2～3 mL稀鹽酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自來水、蒸餾水，然后各滴入幾滴AgNO3溶液，再分別加入少量稀硝酸，觀察現(xiàn)象，
上述實驗中有關(guān)的化學方程式
②NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3;
③Na2CO3+2AgNO3===Ag2CO3↓+2NaNO3，
Ag2CO3+2HNO3===CO2↑+H2O+2AgNO3;
④Cl2+H2O===HCl+HClO，
HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3。
【歸納總結(jié)3】
檢驗Cl-的方法
先滴加AgNO3溶液后滴加少量稀HNO3，或滴加經(jīng)稀HNO3酸化的AgNO3溶液。
注意：檢驗Cl-時，滴加AgNO3后還要滴加稀HNO3，目的是排除CO32-等離子的干擾
高一化學必修一第四章知識點(四)
第三節(jié) 氮的氧化物 大氣污染物
【課堂導(dǎo)學1】
一、一氧化氮和二氧化氮
1.兩支大試管分別集滿NO和NO2氣體，觀察它們的顏色狀態(tài)，嗅聞它們的氣味，比較它們密度的大小。
2.將盛滿一氧化氮的試管打開塞子，置于空氣中觀察到的現(xiàn)象是氣體的顏色由無色變?yōu)榧t棕色，反應(yīng)的化學方程式是2NO+O2===2NO2，實驗室收集一氧化氮氣體的方法是排水法收集。
3.對于二氧化氮溶于水的實驗，
【歸納總結(jié)1】
二氧化氮與水的反應(yīng)
(1)二氧化氮溶于水反應(yīng)的化學方程式是3NO2+H2O===2HNO3+NO，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量比是1∶2。
(2)水吸收NO2制硝酸的原理
3NO2+H2O===2HNO3+NO;
2NO+O2===2NO2;
4NO2+O2+2H2O===4HNO3。
(3)二氧化氮溶于氫氧化鈉溶液的化學方程式是2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O
【課堂導(dǎo)學2】
二 二氧化硫和二氧化氮對大氣的污染
1.SO2和NO2的主要來源
(1)SO2主要來自煤、石油和某些含硫金屬礦物的燃燒和冶煉。
(2)NO2主要來自汽車尾氣。
2.危害
(1)引起大氣污染，直接危害人體健康。
(2)溶于水形成酸雨。
3.酸雨
(1)概念：pH<5.6的降水稱酸雨，主要是大氣中的SO2和NO2溶于水造成的。
(2)形成原理
①H2SO4的生成：SO2H2O――→H2SO3O2――→H2SO4
SO2+H2O?H2SO3，
2H2SO3+O2===2H2SO4。
②HNO3的生成：NO2―→HNO3
3NO2+H2O===2HNO3+NO。
(3)危害
①直接破壞農(nóng)作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化。
②加速建筑物、橋梁、工業(yè)設(shè)備、運輸工具及電信電纜的腐蝕。
4.防治措施
(1)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展清潔能源。
(2)研究煤的脫硫技術(shù)，改進燃燒技術(shù)，減少SO2和氮的氧化物的排放。
(3)加強工廠廢氣的回收處理。
(4)改進汽車尾氣的處理技術(shù)，控制汽車尾氣排放標準。
歸納總結(jié)
酸雨的形成過程
高一化學必修一第四章知識點(五)
第三節(jié) 硫和硫的氧化物
一、 硫和硫的氧化物
【課堂導(dǎo)學1】
一、硫的存在和性質(zhì)
1.硫在自然界中的存在形態(tài)有游離態(tài)，存在于火山噴口附近或地殼巖層里;有化合態(tài)，主要是硫化物和硫酸鹽。
2.硫俗稱硫黃，顏色狀態(tài)是黃色晶體，溶解性是不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。
3.硫是較活潑的非金屬元素，能與許多金屬、非金屬發(fā)生反應(yīng)。請寫出硫分別與①Fe、②Cu、③H2、④O2反應(yīng)的化學方程式，并指明各反應(yīng)的氧化劑和還原劑。
①Fe+S△=====FeS，S是氧化劑，F(xiàn)e是還原劑;
②2Cu+S△=====Cu2S，S是氧化劑，Cu是還原劑;
③H2+S△=====H2S，S是氧化劑，H2是還原劑;
④S+O2點燃=====SO2，S是還原劑，O2是氧化劑。
【歸納總結(jié)1】
硫的性質(zhì)
注：(1)除去硫，可用CS2溶解。
(2)3S+6NaOH△=====2Na2S+Na2SO3+3H2O
S既表現(xiàn)氧化性，又表現(xiàn)還原性。用熱的NaOH溶液可除去單質(zhì)硫。
【活學巧用1】
1.下列說法中，不正確的是( )
A.硫是一種黃色的能溶于水的固體
B.硫在自然界中既有化合態(tài)又有游離態(tài)存在
C.硫跟鐵反應(yīng)生成硫化亞鐵
D.硫在空氣中的燃燒產(chǎn)物是二氧化硫
答案 A
解析 硫是一種不溶于水的黃色固體，故選項A不正確。
【課堂導(dǎo)學2】
二、硫的氧化物
1.SO2的性質(zhì)
按表中要求完成實驗，
根據(jù)以上實驗分析總結(jié)二氧化硫的性質(zhì)
(1)二氧化硫的物理性質(zhì)：二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，易液化，易溶于水。
(2)二氧化硫具有酸性氧化物的通性，與水反應(yīng)的化學方程式是SO2+H2O??H2SO3;與NaOH溶液反應(yīng)的化學方程式是2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O。
(3)二氧化硫具有還原性，與新制氯水反應(yīng)的化學方程式是SO2+2H2O+Cl2===H2SO4+2HCl;與氧氣反應(yīng)的化學方程式是2SO2+O2催化劑2SO3。
(4)二氧化硫具有弱氧化性：在反應(yīng)2H2S+SO2===3S↓+2H2O中SO2是氧化劑。
(5)二氧化硫具有漂白性：
二氧化硫和新制氯水的漂白作用比較
SO2
新制氯水(Cl2通入水溶液中)
漂白原因
SO2能與某些有色
物結(jié)合成不穩(wěn)定
無色物
Cl2與H2O反應(yīng)生成的
HClO具有強氧化性，
可以將有色物氧化
成無色物
漂白效果
不穩(wěn)定，加熱
能復(fù)原
穩(wěn)定
漂白范圍
某些有機色質(zhì)
絕大多數(shù)有
機色質(zhì)
與有機色質(zhì)作用實例
品紅通SO2――→褪
色△――→紅色，
紫
色石蕊通SO2――→
紅色
品紅通Cl2――→褪
色△――→不顯紅色，
紫色石蕊通Cl2――→先
變紅，隨即褪色
混合作用
SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，
漂白作用大大減弱
2.三氧化硫具有酸性氧化物的通性
(1)能溶于水形成硫酸：SO3+H2O===H2SO4。
(2)能與堿反應(yīng)：SO3+Ca(OH)2===CaSO4+H2O。
(3)能與堿性氧化物反應(yīng)：SO3+CaO===CaSO4。
【歸納總結(jié)2】
1.SO2的性質(zhì)
注：①SO2有弱氧化性，如：SO2+2H2S===3S↓+2H2O。
②SO2使溴水褪色，表現(xiàn)還原性;使含有酚酞的NaOH溶液褪色，表現(xiàn)其酸性氧化物的性質(zhì)，使品紅溶液褪色表現(xiàn)其漂白性。
2.可逆反應(yīng)的含義
可逆反應(yīng)是在相同條件下，既能向正反應(yīng)方向進行，又能向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng)。
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