无机化合物及其应用2

(五)碳、硅及其重要化合物

硅元素的非金属性不强，但其具有“亲氧”特性，使硅元素在自然界中没有游离态，只有化合态，其主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。

1.理清知识主线

4.易错易混

①自然界中无游离态的硅，硅是很好的半导体材料，是制作光电池的材料。SiO2不导电，是制作光导纤维的材料。

②工业上制备粗硅，是用过量的C和SiO2在高温下反应，由于C过量，生成的是CO而不是CO2，该反应必须在隔绝空气的条件下进行。

③SiO2是酸性氧化物却能与非氧化性酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，故氢氟酸不能用玻璃容器盛放；NaOH溶液能用玻璃试剂瓶盛放，但不能用玻璃塞。

④酸性氧化物一般能与水反应生成酸，但SiO2除外；酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与氢氟酸反应。

⑤硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。

⑥向Ca(ClO)2溶液中通入SO2气体生成CaSO4而不是CaSO3。

⑦“84”消毒液的主要成分为NaClO，漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2。“84”消毒液和洁厕灵不能混合使用，其原因是ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。

⑧液溴需要用水封，溴蒸气呈红棕色，液溴呈深红棕色，溴水呈橙色，溴的CCl4溶液呈橙红色。

⑨由于电离常数Ka1(H2CO3)＞Ka(HClO)＞Ka2(H2CO3)，所以向NaClO溶液通入CO2，不论CO2过量还是少量，均发生CO2＋H2O＋ClO－===HClO＋HCO，但CO2(少)＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。

⑩当Fe和Cl2在点燃条件下反应时，不论Fe过量或不足，由于Cl2的强氧化性，产物一定是FeCl3。

(七)硫及其重要化合物

硫是与化工生产、生活和生态环境密切相关的元素，在自然界中既可以以化合态存在，又可以以游离态存在。

1.理清知识主线

⑤实验室利用Na2SO3和浓H2SO4制SO2：Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋H2O＋SO2↑。

4.易错易混

①除去附着在试管内壁上的硫，除了用热的NaOH溶液(化学反应)外，还可以用CS2(溶解)，但不能用酒精。

②SO2使含有酚酞的NaOH溶液褪色，表现SO2酸性氧化物的性质；使品红溶液褪色，表现SO2的漂白性；能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，表现SO2的还原性；将SO2和Cl2等体积混合通入溶液中，漂白性不但不增强，反而消失。

③把SO2气体通入BaCl2溶液中，没有沉淀生成，但若再通入NH3或加入NaOH溶液，或把BaCl2溶液改成Ba(NO3)2溶液，均有白色沉淀生成，前两者生成BaSO3沉淀，后者生成BaSO4沉淀。

④浓硝酸和Cu(足量)、浓硫酸和Cu(足量)、浓盐酸和MnO2(足量)在反应时，随反应进行，产物会发生变化或反应停止。注意区分Zn和浓H2SO4的反应。

⑤C与浓硫酸反应时，反应产物的检验应按以下流程进行：无水CuSO4检验水→品红溶液检验SO2→酸性KMnO4溶液除去SO2→品红溶液检验SO2是否除净→澄清石灰水检验CO2。

⑥浓硫酸能氧化(必要时加热)除Au、Pt以外的所有金属，其还原产物是SO2而不是H2。

⑦常温下，浓硫酸与Fe、Al并不是不反应，而是发生了钝化，钝化是浓硫酸将Fe、Al氧化而在其表面形成一层致密的氧化物薄膜，防止浓硫酸与Fe、Al的继续反应，体现了浓硫酸的强氧化性。

⑧浓硫酸使蓝矾(CuSO4·5H2O)变成白色粉末，体现了浓硫酸的吸水性。

⑨浓硫酸与金属反应时体现了浓硫酸的氧化性和酸性，而与碳等非金属反应时只体现了浓硫酸的氧化性。

③用NH3可以检验Cl2管道是否漏气，若漏气则有白烟生成：8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。

4.易错易混

①NO只能用排水法或气囊法收集，NO2不能用排水法，一般用向上排空气法收集。

②工业上制备的盐酸显黄色是因为溶有Fe3＋，而浓HNO3显黄色是因为溶有NO2。

③NO2能被NaOH溶液吸收，NO单独不能被NaOH溶液吸收，NO与NO21∶1混合能被NaOH溶液吸收。

④强氧化性酸(如HNO3、浓H2SO4)与金属反应不生成H2；金属和浓HNO3反应一般生成NO2，而金属和稀HNO3反应一般生成NO。

⑤实验室制备NH3，除了用Ca(OH)2和NH4Cl反应外，还可用浓氨水的分解(加NaOH固体或CaO)制取，而检验NH4+须用浓NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，以确定NH4+的存在。

⑥收集NH3时，把一团干燥的棉花放在试管口，以防止与空气对流；收集完毕，尾气处理时，应放一团用稀硫酸浸湿的棉花在试管口，以吸收NH3。

⑦浓盐酸和浓氨水反应有白烟生成，常用于HCl和NH3的相互检验。

⑧NO2或NO与O2通入水的计算中常用到：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3两个方程式，也可以利用N元素化合价的变化，根据得失电子守恒进行计算。

⑨浓盐酸和浓氨水反应有白烟生成，常用于HCl和NH3的相互检验。

⑩常见的氧化性酸和还原性酸：

A.氧化性酸：HNO3、浓H2SO4、HClO等，其发生氧化还原反应时，中心原子被还原，其还原产物为：HNO3→NO2或NO(N2、N2O、NH4+等)、H2SO4(浓)→SO2、HClO→Cl－(或Cl2)。

B.还原性酸：H2SO3、H2S、HI、HBr、HCl等。

(九)物质的特殊转化关系

1.直线型转化

4.注意反应形式与物质的关系，特别是置换反应

(1)较活泼金属单质与不活泼金属阳离子间置换

如：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋

(2)活泼金属与弱氧化性酸中H＋置换

2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

Zn＋2CH3COOH===Zn2＋＋2CH3COO－＋H2↑

(3)金属单质与其他化合物间置换

(十)物质推断中的“三大”特征

1.化学反应与反应条件

多数化学反应需要一定条件，条件不同化学反应也不同。

(1)“催化剂”：无机化学反应需要的催化剂不同，但是根据“催化剂”这一条件，可将氯酸钾分解、双氧水分解、工业合成氨、SO2催化氧化、氨催化氧化联系起来，形成知识链。

(2)“通电”或“电解”：可以锁定在电解水、氯化钠、氯化镁、氯化铜、硫酸铜、硝酸盐等溶液，熔融氯化钠和氧化铝范围内。

(3)“高温”：常见的有碳酸钙分解、SiO2和C的置换反应、制造普通玻璃的反应、铝热反应等。

2.物质特征颜色和特殊状态

(1)(淡)黄(棕)色固体：Na2O2、S、FeCl3；黑色固体：MnO2、C、CuO、FeO、Fe3O4；紫(黑)色固体：KMnO4、I2；红色固体：Cu；绿色固体：Cu2(OH)2CO3。

(2)有色气体：NO2(红棕色)、F2(浅黄绿色)、Cl2(黄绿色)；无色刺激性气味气体：SO2、NH3、HX(X为F、Cl、Br、I)；无色无味气体：H2、N2、O2、CO2、CO、CH4、NO。

(3)常温下呈液态的特殊物质：Br2(非金属单质)、Hg(金属单质)、H2O、H2O2等。

(4)易升华的物质：I2。

(5)溶液中的有色离子：Cu2＋(蓝色)、Fe2＋(浅绿色)、Fe3＋(黄色)、MnO4-[紫(红)色]。

(6)Br2在水中显黄(橙)色，在有机溶剂中显橙(红)色；I2在水中显黄(褐)色，在有机溶剂中显紫(红)色。

(7)有色沉淀：①白色沉淀：H2SiO3、AgCl、BaSO4、BaSO3、Mg(OH)2、Fe(OH)2、Al(OH)3、BaCO3、CaCO3、CaSO3、MgCO3等；②(淡)黄色沉淀：AgBr、AgI、S；③红褐色沉淀：Fe(OH)3；④蓝色沉淀：Cu(OH)2；⑤红色沉淀：Cu2O。

3.特征反应现象

(1)燃烧：H2＋Cl2(苍白色火焰)，C2H2(C6H6)＋O2(明亮火焰，大量黑烟)，Al＋O2，Mg＋O2(耀眼白光，有白色固体生成)，金属焰色反应。

(2)淀粉遇碘变蓝，蛋白质遇浓硝酸变黄。

(3)使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体是NH3，使品红溶液褪色的气体是Cl2、SO2等。

(4)在空气中由无色变为红棕色气体的是NO。

(5)Fe3＋遇OH－生成红褐色沉淀，遇苯酚显紫色，遇SCN－显红色。

(6)Fe2＋遇OH－生成白色沉淀，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；Fe2＋遇SCN－无明显现象，在通入Cl2后溶液显红色。

(7)与碱反应加热产生气体的溶液中一般含NH4+。

(8)既能与酸反应又能与碱反应并产生气体的物质：Al、弱酸的铵盐(碳酸铵、硫化铵等)、弱酸的酸式铵盐(碳酸氢铵、硫氢化铵等)。

(9)燃烧能生成烟：Na在氯气中燃烧生成白烟，Fe在氯气中燃烧生成红棕色烟，Cu在氯气中燃烧生成棕黄色烟。

(10)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液呈红色；

(11)FeCl3溶液与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀；

(12)向FeCl3溶液中通入H2S气体，生成淡黄色沉淀，溶液由棕黄色变浅绿色；

(13)向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀，溶液由棕黄色变浅绿色；

当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀；

(14)向FeCl3溶液中加入过量Fe粉时，溶液变浅绿色；

(15)向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，溶液变蓝绿色；

(16)将FeCl3溶液滴入淀粉KI溶液中，溶液变蓝色；

(17)向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，溶液变紫色。

4．反应物用量或条件不同，生成物则不同

(1)4Na＋O2===2Na2O(缓慢氧化)

(2)8HNO3(稀)＋3Cu===2NO↑＋3Cu(NO3)2＋4H2O

4HNO3(浓)＋Cu===2NO2↑＋Cu(NO3)2＋2H2O

(3)AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl

AlCl3＋4NaOH(过量)===NaAlO2＋2H2O＋3NaCl

(4)NaAlO2＋4HCl(过量)===NaCl＋2H2O＋AlCl3

NaAlO2＋HCl(不足)＋H2O===NaCl＋Al(OH)3↓

(5)Fe＋6HNO3(热、浓)===Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O

Fe＋HNO3(冷、浓)―→(钝化)

(6)Fe(不足)＋6HNO3(热、浓)===Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O

Fe(过量)＋4HNO3(热、浓)===Fe(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

(7)Fe(不足)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O

3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

(8)6FeBr2＋3Cl2(不足)===4FeBr3＋2FeCl3

2FeBr2＋3Cl2(过量)===2Br2＋2FeCl3

5．常用反应、特殊反应

(十一)常见物质的重要用途

1.钠——制Na2O2、冶炼Ti等金属、钠钾合金作原子反应堆的导热剂。

2.小苏打(NaHCO3)——治疗胃酸过多、制发酵粉、膨松剂、作泡沫灭火器灭火剂。

3.纯碱(Na2CO3)——去油污、制玻璃。

4.过氧化钠——呼吸面具或潜水艇中作为氧气来源。

5.氢氧化钠——制肥皂。

6.氯化钠——制取钠、氯气、氢氧化钠、氨碱法制纯碱、调味剂、配制生理盐水(0.9%)。

7.Al——常用铝箔包装物品、焊接铁轨。。

8.镁铝合金——用作高铁车厢材料。

9.氧化铝(Al2O3)——耐火材料、冶炼铝。

10.氢氧化铝[Al(OH)3]——中和胃酸。

11.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]——净水剂(混凝剂)、中国古代利用明矾溶液清除铜镜表面的铜锈。

12.MgO、Al2O3的熔点很高，作耐高温材料。

13.铁——铁粉袋装食品中的脱氧剂、铁与电源负极相连，保护铁闸门。

14.氧化铁(Fe2O3)——红色涂料、冶炼铁。

15.氯化铁(FeCl3)——印刷电路板回收铜、净水剂。

16.Fe2(SO4)3——用作净水剂(混凝剂)。

17.高铁酸钠(Na2FeO4)——杀菌、消毒、净水。

18.硅——半导体材料、太阳能电池板、计算机芯片。

19.活性炭——吸附剂、去除冰箱中的异味。

20.二氧化碳——灭火剂、用于人工降雨、用作气体肥料。

21.二氧化硅——制石英玻璃、光导纤维、光学仪器等。

22.硅胶——袋装食品干燥剂及催化剂的载体。

23.硅酸钠——是优良的木材防火剂。

24.水煤气(H2＋CO)——优良的清洁能源、常用的还原剂。

25.金刚石——主要用于生产钻头、玻璃刀、装饰品等。

26.氯气——杀菌消毒、制盐酸、制漂白粉等。

27.次氯酸钠(NaClO)——漂白剂、杀菌剂。

28.氢氟酸——蚀刻玻璃制品。

29.漂白液(NaClO溶液)——杀菌消毒剂、漂白剂。

30.漂白粉[Ca(ClO)2、CaCl2]——杀菌消毒剂、漂白剂。

31.漂粉精[Ca(ClO)2]——杀菌消毒剂、漂白剂。

32.碘化银——人工降雨。

33.碘酸钾——加碘食盐中的含碘物质。

34.ClO2——自来水的杀菌消毒剂。

35.臭氧(O3)——漂白剂、消毒剂。

36.二氧化硫——可用作漂白剂、杀菌消毒、葡萄酒的食品添加剂。

37.双氧水——漂白剂、消毒剂、脱氧剂。

38.氮气——可用作保护气。

39.氨——制冷剂(液氨)，制硝酸、铵盐。

40.浓氨水——用浓氨水检验输送氯气的管道是否漏气。

41.生石灰(CaO)——袋装食品中的干燥剂。

42.氦气——可用于填充飞艇、气球。

43.肥皂水——作蚊虫叮咬处的清洗剂。

44.锂——作电池负极材料。

45.BaSO4——在医疗上进行胃部造影前，BaSO4用作患者服用的“钡餐”。

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