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第四章 非金属及其化合物

一.硅元素：无机非金属材料中的主角，在地壳中含量26.3%，次于氧。是一种亲氧元素，以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中，占地壳质量90%以上。位于第3周期，第ⅣA族碳的下方。

Si 对比 C

最外层有4个电子，主要形成四价的化合物。

二.二氧化硅(SiO2)

天然存在的二氧化硅称为硅石，包括结晶形和无定形。石英是常见的结晶形二氧化硅，其中无色透明的就是水晶，具有彩色环带状或层状的是玛瑙。二氧化硅晶体为立体网状结构，基本单元是[SiO4]，因此有良好的物理和化学性质被广泛应用。(玛瑙饰物，石英坩埚，光导纤维)

物理：熔点高、硬度大、不溶于水、洁净的SiO2无色透光性好。

化学：化学稳定性好、除HF外一般不与其他酸反应，可以与强碱(NaOH)反应，酸性氧化物，在一定的条件下能与碱性氧化物反应。

SiO2+4HF == SiF4 ↑+2H2O

SiO2+CaO ===高温 CaSiO3

SiO2+2NaOH == Na2SiO3+H2O

不能用玻璃瓶装HF装碱性溶液的试剂瓶应用木塞或胶塞。

三.硅酸(H2SiO3)

酸性很弱(弱于碳酸)溶解度很小，由于SiO2不溶于水，硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。

Na2SiO3+2HCl == H2SiO3+2NaCl

硅胶多孔疏松，可作干燥剂，催化剂的载体。

四.硅酸盐

硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称，分布广，结构复杂化学性质稳定。一般不溶于水。(Na2SiO3、K2SiO3除外)最典型的代表是硅酸钠Na2SiO3 ：可溶，其水溶液称作水玻璃和泡花碱，可作肥皂填料、木材防火剂和黏胶剂。 常用硅酸盐产品：玻璃、陶瓷、水泥。

四.硅单质

与碳相似，有晶体和无定形两种。晶体硅结构类似于金刚石，有金属光泽的灰黑色固体，熔点高(1410℃)，硬度大，较脆，常温下化学性质不活泼。是良好的半导体，应用：半导体晶体管及芯片、光电池。

五.氯元素：位于第三周期第ⅦA族，原子结构： 容易得到一个电子形成氯离子Cl-,为典型的非金属元素，在自然界中以化合态存在。

六.氯气

物理性质：黄绿色气体，有刺激性气味、可溶于水、加压和降温条件下可变为液态(液氯)和固态。

制法：MnO2+4HCl (浓) ===△MnCl2+2H2O+Cl2

闻法用手在瓶口轻轻扇动,使少量氯气进入鼻孔

化学性质：很活泼，有毒，有氧化性， 能与大多数金属化合生成金属氯化物(盐)。也能与非金属反应：

2Na+Cl2 ===点燃 2NaCl 现象：大量白烟

2Fe+3Cl2 ===点燃 2FeCl3 现象：棕黄色的烟

Cu+Cl2 ===点燃 CuCl2 现象：棕黄色的烟

Cl2+H2 ===点燃 2HCl 现象：发出苍白色火焰，生成大量白雾。

燃烧：燃烧不一定有氧气参加，物质并不是只有在氧气中才可以燃烧。燃烧的本质是剧烈的氧化还原反应，所有发光放热的剧烈化学反应都称为燃烧。

Cl2的用途：

①自来水杀菌消毒Cl2+H2O == HCl+HClO 2HClO ===光照 2HCl+O2 ↑

1体积的水溶解2体积的氯气形成的溶液为氯水，为浅黄绿色。其中次氯酸HClO有强氧化性和漂泊性，起主要的消毒漂白作用。次氯酸有弱酸性，不稳定，光照或加热分解，因此久置氯水会失效。

②制漂白液、漂白粉和漂粉精

制漂白液 Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O ，其有效成分NaClO比HClO稳定多,可长期存放

制漂白粉(有效氯35%)和漂粉精(充分反应有效氯70%) 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。

③与有机物反应，是重要的化学工业物质。

④用于提纯Si、Ge、Ti等半导体和钛。

⑤有机化工：合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品。

七.氯离子的检验

使用硝酸银溶液，并用稀硝酸排除干扰离子(CO32-、SO32-)。

HCl+AgNO3 == AgCl ↓+HNO3

NaCl+AgNO3 == AgCl ↓+NaNO3

Na2CO3+2AgNO3 ==Ag2CO-3 ↓+2NaNO3 Ag2CO-3+2HNO3 == 2AgNO3+CO2 ↑+H2O

Cl-+Ag+ == AgCl↓

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