2012高考化学复习基础提高课件：第四章第一节无机非金属材料的主角——硅.ppt

第四章 非金属及其化合物 第一节 无机非金属材料的主角硅 全局性掌控 全局性掌控 本节节主要考点有Si、SiO2、Na2SiO3、H2SiO3的 性质质和用途及SiO2的结结构主要考查查知识识集中在三个 方面，一是硅、二氧化硅、硅酸盐盐的用途，二是硅及 其化合物的性质质，三是硅及其化合物的制备备由于许许 多高科技领领域的新型无机非金属材料都与硅有关，预预 测测明年的高考，硅及其化合物知识识仍是命题热题热 点，考 查查形式会以硅及其化合物知识为载识为载 体与基本理论论，和 其他元素及化合物相联联系综综合考查查. 选项选项 式诊诊断 诊诊断判断正误误，在诊诊断一栏栏内打“”或“” 1.SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应应(2010 山 东高考T13A) 2.二氧化硅是生产产光纤纤制品的基本原料(2010江苏 高考T4A) 3.水玻璃可用于生产产黏合剂剂和防火剂剂(2010江苏高 考T4B) 选项选项 式诊诊断 诊诊断判断正误误，在诊诊断一栏栏内打“”或“” 4.用纯纯碱制玻璃不产产生温室气体(2010重庆高考 T6A) 5.下列物质质可以满满足一步转转化关系：(2010福建 高考T9D) (2010福建高考T9D) 一、碳和硅 1单质的存在形态、物理性质和用途 碳硅 存在形态态 物理性质质 金刚刚石：熔点 、 硬度 石墨：硬度 、电电的 色固体，有金属 光泽泽、熔点 、硬度 ，有脆性 用途 用作切割刀 具， 用作电电极 、铅铅笔芯 材料和合金 材料 游离态和化合态 化合态 高 灰黑 大 小 良导导体 高 大 金刚刚石 石墨 半导导体 2化学性质 碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性 二、碳、硅的氧化物 1一氧化碳 (1)物理性质： 色气体， 毒， 溶于水 (2)化学性质 燃烧： . 还原CuO： . 无有不 2二氧化碳和二氧化硅的比较 物质质二氧化硅二氧化碳 结结构 结结构 ，不存在单单个分子 存在单单个CO2分子 主要物理 性质质 硬度 ，熔、沸点 ，常温下为为 体，不溶 于水 熔、沸点 ，常温 下为为气体，微溶于水 化 学 性 质质 与水 反应应 不反应应 与酸 反应应 只与氢氢氟酸反应应： 不反应应 空间间网状立体 大高 固 低 SiO24HF = SiF42H2O 物质质二氧化硅二氧化碳 化 学 性 质质 与碱 (NaOH) 液反应应 (盛碱 液的试剂试剂 瓶用 塞) 与盐盐 反应应 如与Na2CO3反应应：如与Ca(ClO)2反应应： 与碱 性氧化 物反应应 如与CaO反应应：如与Na2O反应应： 用途光导纤维导纤维 、光学仪仪器、 电电子部件 制饮饮料、制碳酸盐盐 SiO22NaOH = Na2SiO3H2O CO22NaOH = Na2CO3H2O或CO2 NaOH = NaHCO3 Ca(ClO)2CO2H2O = CaCO32HClO Na2SiO3CO2 橡胶 SiO2既能和酸(氢氟酸)反应，又能和碱反应，它是两 性氧化物吗？ 提示：不是，与酸(氢氟酸)反应时，生成的SiF4不属 于盐 三、硅酸和硅酸盐 1硅酸 (1)物理性质 硅酸 溶于水，其酸性比碳酸 ，硅酸 (填“能” 或“不能”)使紫色石蕊试液变红色 不弱不能 (2)化学性质 硅酸不稳定，受热易分解： . 硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方 程式为 . 硅酸在水中易聚合形成胶体硅胶吸附水分能力强， 常用作 H2SiO32NaOH = Na2SiO32H2O 干燥剂 2硅酸钠 (1)物理性质 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 ， 有黏性 (2)化学性质 水解显 性 水玻璃 碱 与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为： 与盐酸反应： . 与CO2水溶液反应： . (3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料 Na2SiO32HCl = H2SiO32NaCl Na2SiO3CO2H2O = H2SiO3Na2CO3 3硅酸盐 (1)概念：由 元素组成的化合物的总称，是构 成地壳岩石的主要成分 (2)表示方法 硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的 组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成 ，钾云母(KH2 Al3Si3O12)写成 . 硅、氧和金属 Na2OSiO2 K2O3Al2O36SiO22H2O 4传统无机非金属材料 (1)普通玻璃 主要原料： 、 、 主要成分： 、 、 . (2)普通硅酸盐水泥 主要原料： 、 主要设备： 石灰石纯碱石英 CaSiO3Na2SiO3SiO2 石灰石黏土 水泥回转窑 1(2009广东理基)下列关于硅单质及其化合物的说法正 确的是 ( ) 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、玻 璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广 泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸 盐材料 A B C D 解析：水晶、光导纤维的主要成分均是SiO2，并不是 硅酸盐或硅单质 答案：C 2开发新材料是现代科技发展的方向之一下列有关材 料的说法正确的是 ( ) A氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 BC60的硬度很大，与金刚石相似 C玻璃是一种纯净物 D陶瓷、玻璃、水泥都用到石灰石作原料 解析： B项，因C60是一个分子，它的结构与金刚石的 结构不相同，故硬度要远小于金刚石；C项，玻璃的 成分主要是SiO2和硅酸盐，它是混合物，无固定的熔 、沸点；D项，玻璃、水泥都用石灰石作原料，而陶 瓷主要原料为黏土 答案：A 3(2011莆田四中月考)下列关于水玻璃的性质和用途的叙 述中正确的是 ( ) A它是一种纯净物，既不燃烧也不受腐蚀 B水玻璃生产玻璃的主要原料之一 C木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 D水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质 解析：水玻璃是硅酸钠的水溶液，A错误；水玻璃易 与空气中的二氧化碳反应，D错误 答案：C 4下列试剂的保存方法正确的是 ( ) A氢氟酸存放在玻璃瓶中 B烧碱溶液存放在带橡胶塞的玻璃瓶中 C水玻璃存放在滴瓶中 D液溴直接存放在棕色滴瓶中 解析：因为氢氟酸易与玻璃中的SiO2反应，故不能保存 在玻璃瓶中，A不正确盛放烧碱溶液的试剂瓶若使用 玻璃塞封口，玻璃塞中的SiO2跟碱液反应生成Na2SiO3 ，而使瓶口和瓶塞黏结在一起，B正确滴瓶是瓶口带 有磨口胶头滴管的玻璃试剂瓶，而水玻璃是Na2SiO3的 水溶液，其本身就能把玻璃滴管与瓶口粘在一起，C不 正确液溴很容易挥发，若把液溴存放在棕色滴瓶中， 会腐蚀胶头中的橡胶，D不正确 答案：B (1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物的形式： KAlSi3O8_. Al2Si2O5(OH)4_. (2)这个反应能够发生的原因是_ _. 解析： (1)将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物的形式时， 需要将除O以外所有的元素写成其氧化物形式，中间用 “”间隔，注意组成要与原硅酸盐一致 (2)风化是复杂的化学反应，但我们可以试图用简单的化 学原理去理解它，抓住了由强酸可以制得弱酸这一规律 ，问题就会迎刃而解 答案：(1)K2OAl2O36SiO2 Al2O32SiO22H2O (2)因为为碳酸酸性比硅酸强，由强酸可制得弱酸 1一般情况，非金属元素单质熔沸点低，硬度小，但 硅、金刚石熔沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度 最大的物质 2一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导 体，石墨为电的良导体 例1 硅及其化合物的应用范围很广下列说法正确的 是 ( ) A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C反应：Si2NaOHH2O = Na2SiO32H2中， Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂 D盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单 晶硅 答案 A 1下列关于硅的说法中，不正确的是 ( ) A硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的 固体 B硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半 导体材料 C硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属 反应 . 解析：晶体硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上 属于非金属；硅既有金属性，又有非金属性，其导电性 也介于金属导体和非金属绝缘体之间，是良好的半导体 材料硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下)，但常温 下仍能与氟气、氢氟酸和NaOH溶液等发生反应，加热 至一定温度时，硅能与氯气、氧气等发生反应 答案：C 解析：SiO2能与氢氟酸反应，高温条件下反应并不 能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强 答案：C (2)反应后溶质成分的判断 也可用数轴表示 2与盐溶液的反应 (1)CO2Na2CO3H2O = 2NaHCO3 (2)CO2(少量)Ca(ClO)2H2O = CaCO32HClO (3)CO2Na2SiO3H2O = H2SiO3Na2CO3 例2 往含0.2 mol KOH和0.1 mol Ca(OH)2的溶液中持续 地通入CO2气体，当通入气体的体积为6.72 L(标准状况)时 立即停止，则在这一过程中，溶液中离子的物质的量n和 通入CO2的体积V的关系示意图正确的是(气体的溶解忽略 不计) ( ) 答案 D 把多元弱酸的酸酐(或弱酸)通入其正盐溶液中，可 以继续发生反应，生成相应的酸式盐 如：CO2Na2CO3H2O = 2NaHCO3 SO2Na2SO3H2O = 2NaHSO3 H2SNa2S = 2NaHS. 3将足量的CO2不断通入NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混 合溶液中，生成沉淀的物质的量与通入CO2的体积之间 的关系可表示为 ( ) 答案：C 4下列物质的反应过程符合图示过 程的是 ( ) A向CaCl2溶液中通入过量 CO2 B向水玻璃溶液中通入过量CO2 C向澄清石灰水中通入过量CO2 D向水玻璃溶液中加入过量盐酸 解析：A项不反应；B项中沉淀不溶解；C项先生成CaCO3 ，然后CaCO3与CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2，符合题意 ；D项中生成的沉淀不溶解 答案：C Mg与CO2反应是中学教材中涉及的内容，SO2、SiO2 都为酸性氧化物，与金属Mg也应发生类似的反应，此类探 究实验主要考查学生的信息迁移能力 例 已知Mg与CO2可反应生成MgO与C；SiO2、SO2和 CO2都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；镁和 钠的化学性质也有一定的相似性两个研究性学习小组分 别根据不同的微型课题进行研究，其方案如下： 【实验方案】第一个研究性学习小组用如图所示的装 置进行镁与二氧化硫反应的实验 实验药品：实验室制取二氧化硫类似于制取二氧化碳， 在下列物质中选择合适的试剂制取二氧化硫： _. A80%的硫酸 B浓盐酸 C稀硝酸 D亚硫酸 钠固体 E亚硫酸钙固体 F饱和亚硫酸钠溶液 实验现象：反应后，发现B管壁有淡黄色粉末产生，取反应 后B中固体溶于稀盐酸中产生具有臭鸡蛋气味的气体，写出B 管中发生的有关反应的化学方程式：_ _. 实验改进：你认为该装置是否有不足之处？_.如果有 ，请写出改进方法：_ _ _. 【实验方案】第二个研究性学习小组进行了“实验室制硅” 的研究，他们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的 信息： 镁在点燃条件下即可与二氧化硅反应制取硅 金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与硅烷 硅烷在空气中能自燃 他们在研究报告中记载着“用Mg和SiO2在适宜的条件下 充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤 、干燥、最后称量在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有 爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右” 实验探究： (1)该小组“实验室制硅”的化学方程式是_ _. (2)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和