碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性不同,加热时碳酸氢钠分解而碳 酸钠不分解。物质燃烧一般需要两个条件:①有氧气;②温度达着火点。参考答案是: (1) 无明显现象;产生白色沉淀,2NaHCO3 △ Na2CO3+CO2↑+H2O; (2)Na2O2 和 CO2 作用 可生成 O2;该反应为放热反应; 学法指导:本题是开放性的实验探究题。考查实验探究能力,答案不一定唯一。 梯度练习 A组 1.金属材料一直发挥着重要的作用。人类历史上使用最早的金属是( ) 18 A.铜 B.铁 C.铝 D.钛 2.下列金属中,遇到盐酸或强碱溶液都能放出氢气的是( ) A.Cu B.Mg C.Fe D.Al 3.下列有关金属及化合物的说法正确的是( ) A.地壳中含量最多的元素是铝元素;B.在自然界中铝以化合态存在; C.NaCl 的焰色反应呈紫色;D.白色絮状沉淀 Fe(OH)2 可溶于 NaOH 溶液中。 4.下列物质有一种颜色与其他三种的颜色有较大的差别,这种物质是( ) A.NaOH B.Na2O C.Na2O2 D.NaHCO3 5.解释钠投入滴有酚酞试液的水中,产生下列现象的原因: (1) 钠浮在水面__ _ (2) 钠熔化成闪亮的小球_ ____ (3) 钠小球在水面四处游动,并发出“嘶嘶”声_ _____ (4) 滴有酚酞试液的水变红_ __________ 6.铝与盐酸反应的离子方程式为 ;铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式 为 。 2+ 3+ 7.把一定量铁粉放入氯化铁溶液中,完全反应后,所得溶液中 Fe 和 Fe 的浓度恰好相等。 3+ 3+ 则已反应的 Fe 和未反应的 Fe 的物质的量之比为 。 B组 8.铝在空气中能够稳定存在的原因是( ) A.铝的活泼性差 B.铝的还原性差 C.铝与氧气不反应 D.铝表面有氧化膜 9.下列物质露置在空气中,质量会减轻的是( ) A.NaOH B.Na 2O2 C.无水 CaCl2 D.Na2CO3·10H2O 10. 为证明有关物质的性质,某学生设计了下图所示的装置。当打开活塞 C,使 A 中液体 与 H 中的搁板上的固体 B 相遇时,即有气体产生,并发现 D 中蜡烛慢慢熄灭;关闭 C 打 开 E 时, 则看到 G 中蜡烛燃得更亮: (1)请写出该装置中有关仪器内盛放的物质:A _ B_ __ F_ _____ ; (2)用化学方程式表示上述实验仪器中发生的有关 反应:H 中: _ _; F 中: __ _ _。 11.礼花弹的药桶内装有火药、铝粉末和金属盐类等。礼花弹点燃后迅速升上高空,所需的 动力是由其中的_ _ _燃烧产生的。礼花弹中的_ ____在高温下产生绚丽多彩的火焰,在化 学实验中称为 __ __反应。 C组 12.下列物质中既能跟稀 H2SO4 反应,又能跟氢氧化钠溶液反应的是( ) ①NaHCO3 ②Al2O3 ③Al(OH)3 ④Al A、③④ B、②③④ C、①③④ D、全部 13.已知有以下物质相互转化 试 回 19 答: (1)写出 B 的化学式 。 ,D 的化学式 (2)写出由 E 转变成 F 的化学方程式 (3)用 KSCN 鉴别 G 溶液的阳离子实验现象是 向 G 溶液加入 A 的有关离子反应方程式 14.铜及其化合物能够发生如下转化,写出反应的化学方程式: ④ ① Cu CuO ⑤ ② ③ CuSO 4 Cu(OH)2 。 。 20 第四章 学习目标 内容 1.无机非金属材 料的主角——硅 非金属及其化合物 学习目标 1.认识单质硅的性质及重要用途 2.了解二氧化硅的性质、存在形态及重要用途 3.知道硅酸的制取及硅胶的用途 4.知道主要的硅酸盐材料及它的应用 1.认识氯气的性质、能书写氯气与金属、水、碱的化学 反应方程式,能分析一些简单的实验现象和实际问题 2.认识次氯酸 3.了解氯气能将溴离子、碘离子氧化(置换出单质) 。 4.了解氯气(次氯酸)的漂白性及它的重要用途 5.掌握检验氯离子的方法 1.了解氮气、一氧化氮、二氧化氮、氨、铵盐的重要性 质 2.知道氨气的制法及它的重要用途 3.知道硝酸的强氧化性 4.了解氮元素的单质及化合物之间的转化关系 1.了解硫、二氧化硫、三氧化硫的重要性质 2.比较稀硫酸和浓硫酸性质的差异 3.了解硫及其化合物之间的转化关系 1.了解氮、硫的重要化合物的应用 2.知道二氧化氮和二氧化硫是主要的大气污染气体 3.了解氮、硫在自然界的循环过程 根据元素及其化合物的知识及提供的资料和信息, 解决实 际问题,设计简单实验,初步具备探究物质性质的能力 能力层次 A B A A C B B B B B B B B B B B A A A D 2.富集在海水中 的元素——氯 3.氮及其重要化 合物的主要性质 4.硫及其重要化 合物的主要性质 5.氮、硫等在生 产中的应用和对 生态环境的影响 6.元素及其化合 物知识的综合、应 用 要点解读 一、无机非金属的主角——硅 地壳中含量最高的两种元素分别是氧和硅。 硅是一种亲氧元素, 在自然界中它总是与氧 相互化合, 硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。 硅原子结构和碳原子结构相似。 硅是构成岩石与许多矿物的基本元素,碳是构成有机物的主要元素。 1.硅单质 硅是一种重要的非金属单质,用途非常广泛,作为良好的半导体材料,硅可用来制造集 成电路、晶体管、硅整流器、半导体器件。硅还可制成太阳能电池。 工业上用碳在高温下还原二氧化硅可得粗硅:SiO2+2C 高温 Si+2CO↑ 粗硅提纯后可以用作半导体材料等。 2.二氧化硅和硅酸 天然二氧化硅也叫硅石,它的硬度大,熔点高,它有多种晶体形态。新型无机非金属材 21 料中的光电导纤维的成分是二氧化硅。 二氧化硅的化学性质不活泼,不与水反应。氢氧酸(HF)是惟一可以与它发生反应的 酸:SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O,玻璃中含有 Si O2,可以用 HF 来刻蚀玻璃。 二氧化硅是酸性氧化物,能与碱性氧化物或强碱反应生成盐: SiO2+CaO 高温 CaSiO3 SiO2+2NaOH===Na2SiO3+ H2O 所以实验室盛装 NaOH 溶液等碱液的试剂瓶用橡皮塞,而不用玻璃塞(玻璃塞中含有 SiO2) 。 硅酸是一种溶解度很小的弱酸,只能通过可溶性硅酸盐与酸反应制取: Na2SiO3+ 2HCl===H2SiO3+2NaCl 硅酸凝胶经干燥脱水后得到的多孔的硅酸干凝胶,称为“硅胶”常用作干燥剂及催化剂 的载体。 3.硅酸盐 硅酸钠(Na2SiO3)是最简单的硅酸盐,其水溶液叫水玻璃,是制取硅胶和木材防火剂 等的原料。 传统的硅酸盐材料包括陶瓷、玻璃、水泥等,是使用量很大的无机非金属材料。 二、富集在海水中的元素——氯 氯原子很容易得到一个电子而形成氯离子(Cl ) ,表现为典型的非金属性,氯元素在自 然界中主要以 NaCl 形式存在与海水和盐矿中。海水中含盐 3%左右。 1.氯气 氯气在通常情况下呈黄绿色, 是一种有强烈的刺激性气味的有毒气体。 氯气是很活泼的 非金属单质,具有强氧化性。能与大多数金属化合,生成金属氯化物(盐) 。如: 2Na+Cl2 点燃 - 2NaCl 2Fe+3Cl2 点燃 2FeCl3 Cu+ Cl2 点燃 CuCl2 氯气也能与许多非金属化合。如: 点燃的氢气在氯气瓶中继续燃烧,产生苍白色火焰,瓶口有大量的雾(HCl 气体和空气 中的水形成盐酸酸雾) 2+ Cl2 :H 点燃 2HCl 燃烧是发光发热的剧烈的化学反应,不仅仅只有氧气才能支持燃烧。 2.氯水、次氯酸及次氯酸盐 氯气的水溶液称为氯水,溶液中部分 Cl2 与水发生反应:Cl2+H2O===HCl+HClO 新制的氯水有消毒、 杀菌及漂白作用的原因是氯水中的次氯酸具有强氧化性。 次氯酸是 很弱的酸,不稳定,光照容易分解:2 HClO=======2HCl+O2↑ 新制氯水可以表现出多重性质,如下表: 实验现象 加入 FeCl2 溶液 滴加紫色石 蕊试液 放入湿润的 红布 加入 CaCO3 粉未 溶液变黄色 溶液先变红后褪 色 红色褪去 有气泡产生 反应的化学方程式解释 2 FeCl2+Cl2=2FeCl3 Cl2+H2O=HCl+HClO 将红色色素氧化成无色 CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O 起作用成分 Cl2 H+ HClO HClO HCl 表现的性质 强氧化性 酸性 漂白性 漂白性 酸性 光照 22 加入 AgNO3 溶液 有白色沉淀 Ag++Cl-=AgCl↓ Cl- Ag+的沉淀剂 氯气和碱反应: Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O 2 Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O 以 NaClO 为有效成分的漂白液及以 Ca(ClO)2 为有效成分的漂白粉(或漂白精)可用作 漂白剂或消毒剂。 3、氯离子的检验 在被检物质的溶液中,先滴入少量的稀硝酸,将其酸化,排除 CO32-等离子的干扰,然 - 后再滴入硝酸银溶液,如产生白色沉淀,则可判断该溶液中含有 Cl 。 三、氮及其重要化合物的主要性质 1.氮气 氮气占空气体积的五分之四左右,氮的化学性质稳定,不活泼,但在一定条件下可以和 氧气、氢气发生反应: 放电或高温 催化剂 N2+O2=========2NO N2+3H2 高温高压 2NH3 2.一氧化氮和二氧化氮 NO:无色气体,难溶于水,很容易和空气中氧气化合:2NO+O2=2NO2 NO2:红棕色气体,有刺激性气味,是一种能污染大气的有毒气体,密度比空气大,易 液化,易溶于水,和水反应:3NO2+H2O=2HNO3+NO 3.氨 实验室常用氯化铵和消石灰反应制取氨气:2NH4Cl+Ca(OH)2 △ CaCl2+2NH3↑+2H2O 氨气是无色有刺激性气味的气体,极易溶于水,常温下,1 体积水大约可溶解 700 体积 氨气。 实验室可以用氨气做喷泉实验。 氨的水溶液是氨水, 里面主要含有 H2O、 3、 3· 2O NH NH H (一水合氨) ,NH3·H2O 不稳定。氨水显碱性:NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH- 氨与酸反应:将蘸有浓氨水和蘸有浓盐酸的两根玻璃棒靠近,可看到产生大量的烟: NH3+HCl=NH4Cl 催化剂 在催化剂作用下氨气可以氧化成一氧化氮。4NH3+5O2 4NO+6H2O 加热 2 ? ? ? 因此,氨经一系列反应可以得到硝酸:NH3 ?? NO ?? NO2 ?? HNO3 O2 O2 H O 4.铵盐 铵盐都易溶于水,受热易分解。 △ NH4Cl NH3↑+HCl↑ △ NH4HCO3 △ NH3↑+H2O↑+CO2↑ 铵盐与碱反应放出氨气:NH4NO3+NaOH NaNO3+H2O+ NH3↑ 5.硝酸 硝酸有强氧化性,和绝大多数金属反应,但不产生氢气: 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 在常温下,浓硝酸或浓硫酸可将铁、铝迅速氧化生成一层致密的氧化膜,阻止内层金属 和酸继续反应(钝化) 。 硝酸是一种重要的化工原料。 23 四、硫及其重要化合物的主要性质 1.硫单质 游离态的硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。俗称硫磺,是一种黄色晶体,硫不溶 于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳(CS2) ,硫或含硫物质在空气中燃烧生成二氧化硫: S+O2 点燃 SO2 2.二氧化硫和三氧化硫 SO2:无色,有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,容易液化,易溶于水。二氧化 硫是形成酸雨的主要气体,排放到大气中有很大危害。 二氧化硫是一种酸性氧化物,表现的主要性质有: SO2+H2O H2SO3 SO2+CaO===CaSO3 SO2+Ca(OH)2===CaSO3↓+H2O 二氧化硫有漂白性, 它能与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质。 这种无色物质容 易分解而使有色物质恢复原来的颜色。因此,二氧化硫气体可使品红溶液褪色,加热溶液又 恢复红色。 二氧化硫可被氧化成三氧化硫:2SO2+O2 催化剂 加热 2SO3 SO3:三氧化硫是一种酸性氧化物,表现的主要性质有: SO3+H2O===H2SO4 SO3+CaO===CaSO4 SO3+Ca(OH)2===CaSO4+H2O 3.硫酸 硫酸是一种强酸:H2SO4===2H++SO42浓硫酸具有一些特性:吸水性,脱水性和强氧化性。 浓硫酸能将大多数金属(如 Cu)或非金属(如 C)氧化: 失 2e - 被氧化 △ 失 4e - 被氧化 △ Cu+2H2SO(浓) 4 - CuSO4+SO2↑+2H2O C+2H2SO(浓) 4 得 2×2e CO2↑+2SO2↑+2H2O 被还原 得 2e 被还原 硫酸是一种重要的化工厂原料,用途很广。 - 学法指导 【例 1】下列有关硅材料的说法不正确的是( ... ) A.传统的硅酸盐陶瓷主要是以粘土为原料经高温烧结而成 B.SiO2 可用于制造光导纤维 C.普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英为原料制成的 D.盐酸可以与硅反应,故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅。 解析:本题能力层次为 A,认识硅及其化合物的性质。答案是 D。 学法指导:硅是非金属元素,有一定的金属性质(如做半导体) ,但它不和盐酸、稀硫 酸等(HF 除外)酸反应。SiO2 是难溶于水的酸性氧化物,是制造光导纤维的材料。传统的 无机非金属材料主要是硅酸盐材料,它包括陶瓷、玻璃、水泥等,生产过程中都需要高温。 【例 2】将氯水分别滴入下列溶液中,观察有何现象? ① 紫色石蕊试液;② 氯化亚铁溶液;③碳酸钠溶液 解析:本题能力层次为 C,①氯水中 H+使紫色石蕊试液变红,HclO 又将红色褪去;② 氯水中主要存在的 Cl2 将 Fe2+氧化成 Fe3+;③氯水中 HCl 和 CO32-作用产生 CO2 气体。答案 24 是:①紫色石蕊试液先变红后褪色;②溶液由浅绿色变成棕黄色;③溶液中有无色无味气泡 产生; 学法指导:氯水是氯气溶于水得到的混合物,其中有 H2O、Cl2、HClO 等分子和 H+、 Cl-、ClO-、OH-等离子,在不同的反应中,起作用的粒子不完全相同。 【例 3】某课外活动小组利用如图所示装置分别做如下实验: ①在试管中注入某红色溶液,加热试管,溶液颜色变浅,冷却后 恢复红色,则原溶液可能是________________溶液;加热时溶液由 红色逐渐变浅的原因是:_________________________。②在试管中 注入某无色溶液,加热试管,溶液变为红色,冷却后恢复无色, 则 此溶液可能是_____________溶液;加热时溶液由无色变为红色的原 因是:__________________________________。 解析:本题能力层次为 C。氨水呈碱性,加热时由于氨气挥发,溶液碱性减弱;二氧化 硫使品红溶液褪色, 加热使无色物质分解出二氧化硫而颜色又变红色。 答案是①滴有酚 酞的氨水,加热时溶液中的 NH3·H2O 分解逸出氨气,溶液碱性减弱。②被 SO2 漂白 的品红溶液,加热时分解出 SO2 气体。 学法指导: 氨水呈碱性: NH3+H2O NH3· 2O H NH3· 2O H △ NH4++OH- 加热时 NH3·H2O 分解,溶液中的氨气逸出: NH3·H2O NH3↑+ H2O。 SO2 的漂白性和 Cl2 的漂白性的主要区别是①原理不同。Cl2 的漂白性是因为 Cl2 和 H2O 反应产生 HClO 的强氧化性将色素氧化,而 SO2 和色素化合生成一种不稳定的无色物质;② 强弱程度不同。Cl2 的漂白性比 SO2 的漂白性强些,如 Cl2 通入石蕊溶液中可以看到先变红 后褪色,SO2 通入石蕊溶液中,看到只变红不褪色;③Cl2 漂白的物质不会恢复原来颜色, SO2 漂白的物质时间长了或加热时可以恢复原来颜色。 【例 4】向一个小烧杯中加入 20 克蔗糖,加 3~4 滴水,再加入 20ml 浓硫酸,观察到的实验 现象是:烧杯发热、蔗糖变黑、体积膨胀,变成疏松多孔的海棉状的炭,并放出有制激性气 味的气体。这个过程表现出浓硫酸的特性是 。 解析:本题能力层次为 D,浓硫酸吸水会放出大量的热,为后面发生的反应提供热量, 浓硫酸的脱水可以使蔗糖 “炭化” 在受热的情况下浓硫酸和碳反应生成有刺激性气味的 SO2 , 气体。2H2SO4(浓)+C △ CO2↑+2SO2↑+2H2O。