2020版高三化学总复习专题5第4讲含硅矿物与信息材料课件苏教版.pptx

第4讲 含硅矿物与信息材料,-2-,考纲要求:1.了解碳、硅单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。 2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境的影响。,-3-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,碳、硅及其氧化物的特性及应用 导学诱思 下列叙述中正确的是 。 光导纤维、石英钟的主要成分是单质硅 计算机芯片、太阳能电池板、半导体晶体管的主要成分是单质硅 金刚石、石墨、C60是碳元素的同素异形体,它们之间的转化属于化学变化 在自然界中有游离态的碳,但没有游离态的硅 CO2溶于水生成碳酸,所以SiO2溶于水也能生成硅酸 SiO2是酸性氧化物,不与任何酸反应 SiO2是酸性氧化物,能与NaOH溶液反应 SiO2既能与碱反应,又能与酸(氢氟酸)反应,属于两性氧化物,-4-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,落实基础 1.碳、硅单质 (1)原子结构、存在形态、物理性质及用途。,化合态,游离态,化合态,-5-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,高,大,不导,小,导,高,大,金刚石,石墨,半导体,-6-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(2)碳单质的化学性质。,CO2,CO2+2Cu,2CO,CO+H2,CO2+2SO2+2H2O,CO2+4NO2+2H2O,2CO,-7-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.碳、硅的氧化物 (1)CO2和SiO2的性质比较。,可溶,不溶,低,高,2CO,-8-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-9-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(2)SiO2的用途。 存在:二氧化硅广泛存在于自然界的硅石、石英、水晶、玛瑙中。 用途:光导纤维的主要成分是 ,石英可制作石英玻璃和石英钟。,二氧化硅,-10-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度一 硅、二氧化硅的用途 例1下列说法正确的是( ) A.硅主要以单质、氧化物、硅酸盐的形式存在于自然界中 B.高纯硅可以制作太阳能电池,其工作原理与原电池不相同 C.SiO2可用于制造光导纤维,其性质稳定,不溶于强酸、强碱溶液 D.SiO2具有导电性,可用于制造半导体材料,答案,解析,-11-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 一般与光有联系的材料是二氧化硅,与电有联系的材料是晶体硅。,-12-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度二 SiO2的结构与性质 例2下列有关硅及其化合物的说法中正确的是 。 A.在粗硅的制取中发生反应2C+SiO2 2CO+Si,硅被还原,说明碳的还原性强于硅的还原性 B.酸性氧化物可以与碱反应,但均不能与酸反应 C.澄清石灰水贮存在带有橡胶塞的玻璃试剂瓶中 D.氢氟酸贮存在带有橡胶塞的玻璃试剂瓶中 E.SiO2是酸性氧化物,能与NaOH溶液反应 F.CO2是酸性氧化物,SiO2是两性氧化物 G.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸,答案,解析,-13-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 熟记硅及其化合物的特殊性质: (1)硅单质的特殊性。 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用,但Si能与HF作用: Si+4HF=SiF4+2H2。 (2)SiO2的特殊性。 SiO2是酸性氧化物,但它不溶于水,不能直接与水作用制备H2SiO3; SiO2既能与氢氟酸反应,又能与碱反应,但它是酸性氧化物,不属于两性氧化物,与两性氧化物Al2O3不同。Al2O3与所有的强酸、强碱均反应,SiO2只与特殊的酸(氢氟酸)反应,不能与其他酸反应。,-14-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度三 除去CO2、CO气体中的杂质 例3下列除杂方法中正确的是( ) A.CO2中的CO杂质,可以通入适量氧气,然后点燃 B.SO2中的CO2杂质,可以通过盛有澄清石灰水的洗气瓶 C.CO2中的HCl杂质,可以通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶 D.CO2中的SO2杂质,可以通过盛有饱和碳酸钠溶液的洗气瓶,答案,解析,-15-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,互动探究(1)CO中含HCl杂质是否可以通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶除去? (2)列举几种除去CO中混有的SO2的方法。,答案: (1)不能,又生成了新的杂质CO2;(2)通过氢氧化钠溶液、溴水或酸性高锰酸钾溶液等。,-16-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 除去CO2、CO气体中的杂质常用方法: (1)CO中混有CO2:通过盛有NaOH溶液的洗气瓶。 (2)CO2中混有CO:通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管。 (3)CO2中混有O2:通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管。 (4)CO2中混有SO2:通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶。 (5)CO2中混有HCl:通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。,-17-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度四 CO2与碱、盐反应 A.11 B.12 C.21 D.13,答案,解析,-18-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 CO2与碱反应产物的定量判断 CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液时,生成物与CO2气体的通入量有关。当CO2通入少量时,生成碳酸盐;当CO2通入过量时,生成碳酸氢盐;当CO2的通入量介于两者之间时,既有正盐生成又有酸式盐生成。因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。 以CO2与NaOH溶液反应为例: 当n(OH-)n(CO2)的值不同时产物如下:,-19-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,跟踪训练 1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中( ) (2)Ca(HCO3)2溶液与过量NaOH溶液反应可得到Ca(OH)2( ) (3)晶体硅熔点高、硬度大,所以可用于制作半导体材料( ) (4)甲、乙、丙均含有相同的某种元素,它们之间具有如下转化关系: (5)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅 ( ),答案,解析,-20-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.近年来,美国研究人员合成了光伏电池新型硅材料Si24。下列相关说法正确的是( ) A.Si24是一种新型化合物 B.Si24是硅的一种同素异形体 C.Si24易与稀硫酸反应生成氢气 D.硅太阳能电池供电原理与原电池相同,答案,解析,-21-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.下列除杂方法正确的是( ) A.SiO2中含Al2O3杂质,可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去 B.CO2中含有CO杂质,可以通入盛有CuO的玻璃管且加热 C.CO2中含有HCl杂质,可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶 D.Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质,可以通入足量的CO2,然后过滤,答案,解析,-22-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,4.(2018河北衡水中学调研)下列说法中不正确的是( ) A.硅主要以单质、氧化物、硅酸盐的形式存在于自然界中 B.将适量CO2通入漂白粉的水溶液中,可以生成白色沉淀 C.在燃煤中加入石灰石可减少SO2的排放,发生的总反应为 2CaCO3+2SO2+O2 2CO2+2CaSO4 D.不能用玻璃瓶来盛装氟化钠水溶液,答案,解析,-23-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,硅酸及硅酸盐工业 导学诱思 下列说法中正确的是 。 硅酸易溶于水,酸性比碳酸的弱 水玻璃是纯净物 硅胶是SiO2 硅酸化学性质比较稳定,受热不分解 实验室中可以用水玻璃与CO2反应生成硅酸 SiO2溶于水即得硅酸 生产水泥和玻璃的共同原料是石英 高温结构陶瓷比金属材料具有更多优点,如不怕氧化、密度小等优点 新型无机非金属材料具有光学特性、生物功能、电学特性、耐高温、强度高 玛瑙手镯、水晶镜片、玻璃所用材料均为硅酸盐,-24-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,落实基础 1.硅酸(H2SiO3) (1)物理性质 硅酸 溶于水。 (2)化学性质 弱酸性(比碳酸还弱) 与NaOH溶液反应的化学方程式: ; 向Na2SiO3溶液中通入CO2的化学方程式: 。 不稳定性 硅酸受热分解的化学方程式: 。,不,-25-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(3)用途 硅胶可用作干燥剂,也可以作催化剂的载体等。 2.硅酸盐 硅酸盐是由 组成的化合物的总称,硅酸钠是极少数可溶于水的硅酸盐中的一种,其化学式为 ,用氧化物的形式表示为 。硅酸钠的水溶液俗称 ,是无色黏稠液体,常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料等。,硅、氧和金属,Na2SiO3,Na2OSiO2,水玻璃,-26-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.常见硅酸盐材料 4.特殊含硅材料 (1)SiC(俗称金刚砂)具有金刚石结构,硬度大,可用作砂纸、砂轮的磨料。 (2)含硅4%的硅钢具有很高的导磁性,可用作变压器的铁芯。 (3)硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。,石灰石、黏土,纯碱、石灰石、石英,-27-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度一 硅酸及硅酸钠 例1下列有关硅及其化合物的说法中正确的是 。 B.硅胶多孔,吸水能力强,常用作袋装食品的干燥剂和抗氧化剂 C.用SiO2制取硅酸,应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应,然后再通入CO2 D.水玻璃是混合物,可用于生产黏合剂和防火剂 E.硅胶是硅酸钠的水溶液失去水后形成的凝胶,答案,解析,-28-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 (1)水玻璃是混合物;(2)我们常见的不溶于水的酸是硅酸,不与水反应的酸性氧化物是二氧化硅;(3)注意水玻璃及硅胶的用途。,-29-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度二 硅酸盐工业 例2下列有关玻璃的说法不正确的是( ) A.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英 B.玻璃在加热熔化时有固定的熔点 C.普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙 D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,是为了防止烧碱与二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口黏在一起,答案,解析,-30-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,跟踪训练 1.下列有关说法正确的是 。 A.陶瓷、水泥和光导纤维均属于硅酸盐材料 B.航天飞机上使用的隔热陶瓷瓦,大多是以碳纤维做增强体的新型复合材料 C.硅陶瓷和碳纤维复合制成的材料是一种新型无机非金属材料 D.生活中常见的石英玻璃、陶瓷都属于硅酸盐产品 E.水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 F.生石灰、铁粉、硅胶是食品包装中常用的干燥剂 G.反应:SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2,说明H2SiO3的酸性强于H2CO3的酸性 H.水玻璃长期露置在空气中会发生复分解反应而变质,答案,解析,-31-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.据报道,科学家通过对稻壳进行控制性热解,可从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料,将少量这种材料掺入混凝土中,即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是( ) A.二氧化硅溶于水生成硅酸,所以二氧化硅属于酸性氧化物 B.将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸 C.因为高温条件下二氧化硅与碳酸钠反应能放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强 D.水晶是比较纯净的二氧化硅,沙子的主要成分是硅酸盐,答案,解析,-32-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是( ) A.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐产品 B.水玻璃是纯净物,可用于生产黏合剂和防火剂 C.某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8,可用K2OAl2O36SiO2表示 D.高纯硅可用于制造光导纤维,高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池,答案,解析,-33-,分类思想认识非金属及其化合物 一、非金属单质 除F、O外,非金属元素既有正价也有负价,所以非金属单质大多数既具有氧化性,又具有还原性;常作氧化剂的有O2、O3、Cl2、Br2等,常作还原剂的有C、Si。 Cl2、Br2与水、碱反应既作氧化剂,又作还原剂。 非金属气体单质只有第A族的F2、Cl2有颜色,均能与水、碱反应,其他气体单质均不与水、碱反应。,-34-,二、非金属氧化物 1.酸性氧化物 常见的酸性氧化物:CO2、SiO2、SO2、SO3。 (2)特例:中学阶段,SiO2是唯一不与水反应的酸性氧化物,但能与氢氟酸反应。 SO2具有还原性、漂白性,属于大气污染物,是形成酸雨的重要气体。,-35-,-36-,例1下列说法正确的是( ) A.NO2溶于水得到HNO3,所以NO2是酸性氧化物 B.SiO2与氢氟酸反应,但其他酸性氧化物均不与任何酸反应 C.酸性氧化物在常温下均能与氢氧化钠溶液反应 D.酸性氧化物与NaOH反应生成的正盐水溶液均显碱性,答案,解析,-37-,三、短周期非金属元素的气态氢化物 1.化学式 (1)第A族、第A族元素的气态氢化物的化学式中H均写在后面,如CH4、SiH4、NH3、PH3。 (2)第A族、第A族元素的气态氢化物的化学式中H均写在前面,如H2O、H2S、HF、HCl。 2.水溶性及酸碱性 (1)第A族的气态氢化物均不溶于水,其他主族的气态氢化物均溶于水。 (2)第A族元素的气态氢化物的水溶液显碱性,如NH3。 (3)第A族、第A族元素的气态氢化物的水溶液显酸性,如H2S、HF、HCl。,-38-,四、酸 1.酸性强弱 常见强酸有HCl、HBr、HI、HNO3、H2SO4,常见弱酸有HF、H2S、H2SO3、H2CO3、H2SiO3、HClO。 应用:强酸制弱酸的实质是强酸与弱酸的盐反应,如由CO2(CO2与H2O结合成H2CO3)分别与Na2SiO3、NaClO、NaAlO2反应制取的弱酸分别为H2SiO3、HClO、Al(OH)3(两性氢氧化物)。 CO2通入CaCl2溶液中无沉淀生成,因为HCl是强酸,不可能由H2CO3制得。 2.氧化性、还原性 H2S、H2SO3、HI具有还原性,能与氧化剂发生反应;硝酸、浓硫酸具有强氧化性,与金属反应时不会生成氢气,且可溶解在金属活动性顺序中排在H后面的金属,如铜。,-39-,3.水溶性及挥发性 (1)常见的无机酸一般易溶于水,而H2SiO3不溶于水。 (2)常见的挥发性酸有HF、HCl、HBr、HI、HNO3,难挥发性酸有H2SO4、H3PO4,不稳定性酸有H2SO3、H2CO3。,-40-,例2下列能证明碳酸比硅酸酸性强的实验是( ) A.CO2溶于水生成碳酸,而SiO2不溶于水 B.高温时发生反应:Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2 C.碳酸比硅酸受热易分解 D.将CO2通入Na2SiO3的水溶液中有乳白色胶状沉淀生成,答案,解析,-41