高考化学总复习 第4章 课时1 硅、无机非金属材料课件 鲁科版.pptVIP

最新考纲 1了解硅元素单质及其化合物的主要性质及其应用。 2.了解硅元素单质及其化合物对环境质量的影响。,课时1 硅 无机非金属材料,1单质硅 单质硅有 和 (非晶体硅)两种同素异形体，晶体硅的结构与金刚石类似。 (1)物理性质 晶体硅是 的固体，有金属光泽，硬度 ，熔、沸点_，导电性介于 和 之间。,考点一 硅的单质及其氧化物,晶体硅,无定形硅,灰黑色,大,导体,绝缘体,高,Si2F2=SiF4；Si4HF=SiF42H2,Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2,(3)工业制法 (4)用途 作为半导体材料；生产硅合金；制造太阳能电池。,很高,很大,不,SiO22NaOH=Na2SiO3H2O,(3)主要用途 信息高速公路的骨架 ； 制造石英坩埚、石英玻璃、石英钟表等； 制造电子工业的重要部件、光学仪器； 用作工艺饰品如水晶、玛瑙等。,光导纤维,探究思考 1盛放碱液的试剂瓶，为什么不能用玻璃塞？ 答案 玻璃中含有SiO2，SiO2能够与碱液缓慢反应，带玻璃塞的玻璃试剂瓶一般都是磨砂口的，接触非常严密，接触碱液时间长了会生成具有黏合性的Na2SiO3水溶液，从而使瓶塞与瓶颈黏在一起，不易分开。,2判断正误 (1)硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体 ( ) (2)硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体 ( ) (3)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 ( ) (4)加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 ( ) (5)粗硅制备单晶硅不涉及到氧化还原反应 ( ) (6)二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6),【示例1】 (高考题组合)下列说法不正确的是 ( )。 A高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅 (2013广东，11C) B单晶硅是将太阳能转变为电能的常用材料 (2012新课标，8B) C单质硅常用作半导体材料和光导纤维 (2011山东理综，10B) D硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 (2009广东理基，22),思维启迪 硅是现在应用最为广泛的半导体材料，而光导纤维的主要成分为SiO2，光导纤维不导电。 解析 光导纤维的主要成分为二氧化硅而不是硅单质。 答案 C,【示例2】 (2012重庆理综，改编)金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。 (1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为常见的能产生温室效应的气体。碳元素在周期表中的位置是_，Q是_。R的结构式为_。,(2)一定条件下，Na还原CCl4可制备金刚石。反应结束冷却至室温后，回收其中的CCl4的实验操作名称为_，除去粗产品中少量钠的试剂为_。 (3)碳还原SiO2制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将20.0 g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1 mol氢气，过滤得SiC固体11.4 g，滤液稀释到1 L。生成氢气的离子方程式为_，硅酸盐的物质的量浓度为_。,解析 硅燃烧生成二氧化硅，二氧化硅是固体，其污染容易得到有效控制；硅为固体燃料，化学性质不活泼，运输、贮存比较容易且又安全；硅在自然界中无单质形式，只有化合物，所以C是错误的。 答案 C,2(高考题组合)下列说法正确的是 ( )。 A二氧化硅不与强酸反应，可用石英器皿盛放氢氟酸 (2013江苏，4B) BSiO2有导电性，所以SiO2可用于制备光导纤维 (2012广东理综，12B) CSiO2与酸、碱均不反应 (2012天津理综，2B) DSiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应 (2010山东，13A),解析 SiO2能与氢氟酸反应，所以不可用石英器皿盛放氢氟酸，A错误；SiO2没有导电性，B错误；SiO2为酸性氧化物能与强碱反应，C错误。 答案 D,32013年6月，欧洲对我国光伏产品实行高额征税措施，严重影响世界清洁能源的发展。多晶硅、导电玻璃(玻璃上镀金属)是太阳能光伏产业的重要物质。制备多晶硅必须先得到高纯度硅。三氯甲硅烷(SiHCl3，可燃)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，其生产流程如图所示：,(1)下列判断正确的是_(填序号)。 A高纯度石英砂能用作制造CPU的半导体材料 B石英砂在高温下与焦炭反应生成粗硅和二氧化碳 C利用石英砂可制备光伏产业所需的玻璃 D硅性质稳定，不能溶解在任何酸或碱溶液中 (2)整个制备过程中必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇H2O剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式：_。H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是_。 (3)该工艺流程可循环利用的物质是_。,(4)硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，用水玻璃可制得高纯度二氧化硅。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象：_。 (5)工业上常用纯净的石英砂与C在高温下发生反应制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为11，制造粗硅时的反应为_，该反应中，若生成5.6 g Si，转移电子的物质的量为_ mol。,解析 (1)选项A，石英砂的主要成分是SiO2，SiO2能制造光导纤维等，但它不能导电，A项错误，石英砂(SiO2)在高温下可与焦炭反应，但产物除粗硅外还有CO而不是CO2，B项错误；制备玻璃的原料有SiO2，C项正确；硅能与HF及NaOH溶液反应，D错误。(2)SiHCl3中H为1价，H2O中的H为1价，二者发生氧化还原反应生成H2：SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2。因SiHCl3、H2在O2中都能燃烧，所以混有O2时易引起爆炸。,硅及其化合物的特殊性,考点二 硅酸、硅酸盐、无机非金属材料,干燥剂,难,不能,弱,2硅酸盐 (1)概念： 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(KH2Al3Si3O12)写成 。,由硅、氧和金属元素组成的化合物,Na2OSiO2,K2O3Al2O36SiO22H2O,(3)硅酸钠(Na2SiO3) 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 ，有黏性，水溶液显碱性。 它能与较强的酸反应，如与盐酸反应： _；与CO2水溶液反应：_。 用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。,Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3,Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3,水玻璃,3无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料 三种硅酸盐工业生产的比较：,石灰石、黏土,纯碱、石灰石和石英,黏土,水泥回转窑,玻璃窑,主要用途：陶瓷、玻璃、水泥是主要建材，也广泛应用于生活中。 (2)新型无机非金属材料 高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。 生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。 压电陶瓷：具有压电效应。,2判断正误 (1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。 ( ) (2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱。 ( ) (3)向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2出现白色沉淀，证明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强。 ( ) (4)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 ( ),(5)新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的许多缺点 ( ) (6)高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点 ( ) (7)传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7),【示例3】 (高考题组合)下列说法正确的是( )。 A石英只能用于生产光导纤维 (2013福建，6A) B合成纤维与光导纤维都是新型无机非金属材料 (2012新课标，8D) C陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 (2009广东理基，22) D水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 (2009广东理基，22),思维启迪 合成纤维属于有机物(填“有机物”“无机物”)；水晶的主要成分是SiO2。 解析 石英除用于生产光导纤维外，还可用于制备Si、玻璃等，A错误；合成纤维属于有机物不属于无机非金属材料，B错误；水晶的主要成分为SiO2不属于硅酸盐制品，D错误。 答案 C,答案 B,2A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系，该元素(用R表示)的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气。,请回答下列问题： (1)写出各物质的化学式：A_；B_；C_；D_；E_。 (2)写出反应的化学方程式：_， 该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。 (3)写出反应的离子方程式：_。 (4)写出反应的离子方程式：_。 (5)H2CO3的酸性强于E的，请用离子方程式予以证明： _。,解析 解答本题的“突破口(1)”是非金属元素R的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气，说明是硅及其化合物之间的转化。“突破口(2)”是反应条件“高温”，A在高温条件下，能与焦炭、CaCO3发生反应，则A为SiO2。从而推知B为CaSiO3，C为Na2SiO3，D为Si，E为H2SiO3。,3A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。 (1)在元素周期表中，A位于_族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为_，A与B原子在电子层结构上的相同点是_。 (2)易与C发生化学反应的酸是_(填名称)，反应的化学方程式是_。,(3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。 写出生成D和F的化学反应方程式：_， _。 要将NaOH高温熔化，下列坩埚中不可选用的是_ _。 A普通玻璃坩埚 B石英玻璃坩埚 C氧化铝坩埚 D铁坩埚,问 题 探 究 材料科学是近年来与化学有关的科学研究的热点，材料工业和新材料技术是现代经济支柱之一，也是近年来高考的一个命题热点，有关新型无机非金属材料的题型主要有以下两种情况：,新型无机非金属材料题型探秘,当 场 指 导 一、信息挖掘型 【例1】 氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高，化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 反应制得。 (1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是_ (填序号)。 A制汽轮机叶片 B制有色玻璃 C制永久性模具 D制造柴油机,(2)写出N、Si的原子结构示意图：_，根据元素周期律知识，请写出氮化硅的化学式_。 (3)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式_ _ _。,解析 (1)氮化硅是一种高温结构陶瓷，属于新型无机非金属材料。将高温结构陶瓷的特性、用途等知识进行迁移，可知氮化硅硬度、强度高，耐磨、耐腐蚀，可以制汽轮机叶片、轴承，制造永久性模具等，选A、C、D。 (2)N原子结构示意图： ，Si原子结构示意图： ， 依据原子结构和元素周期律的知识，可以判断出氮元素的非金属性比硅强，故N显3价，Si显4价，再根据化合物中各元素化合价代数和为零的原则，推出氮化硅的化学式为：Si3N4。,二、性质对比型 1四种新型无机非金属材料的对比 【例2】 有关高温结构陶瓷和光导纤维说法不正确的是 ( )。 A高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点，但是硬度却远远低于金属材料 B氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料，具有超硬性，它能与氢氟酸反应 C光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维 D光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听,解析 高温结构陶瓷克服了金属材料的弱点，本身具有很多优点，如硬度、强度高，不怕氧化等，A项