（浙江专版）2019版高考化学大一轮复习 专题四 从矿物到基础材料 课时3 含硅矿物与信息材料学案.doc

课时3含硅矿物与信息材料考纲导航知识条目必考要求加试要求选考分布2015201620179月10月4月10月4月(1)硅在自然界的存在形式aa193(2)工业制备高纯硅的方法ab(3)硅及其化合物(以sio2和na2sio3为例)的重要性质ab6(6)(4)三大硅酸盐产品：水泥、陶瓷、玻璃aa(5)硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域中的应用aa(6)光导纤维的组成和作用a考点一硅、二氧化硅与信息材料主干精讲1硅的存在与性质(1)硅的存在：硅在自然界中全部以化合态的形式存在，主要存在于硅酸盐及岩石中。(2)物理性质：硅晶体的熔点高，硬度大。(3)化学性质常温下，性质稳定，与o2、cl2、hno3、h2so4都很难反应。但常温下，si可以与f2、氢氟酸、naoh溶液反应；加热或高温下能与o2、cl2等反应。与氢氟酸反应：si4hf=sif42h2；与naoh溶液反应：si2naohh2o=na2sio32h2；与o2反应：sio2sio2。2硅的工业制法3二氧化硅与二氧化碳的比较物质二氧化硅二氧化碳化学性质与水反应不反应co2h2oh2co3与酸反应只与氢氟酸反应：sio24hf=sif42h2o不反应与碱(naoh)溶液反应sio22naoh=na2sio3h2o(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)co2少量：co22naoh=na2co3h2oco2足量：co2naoh=nahco3与盐反应如与na2co3反应：sio2na2co3na2sio3co2如与ca(clo)2反应：ca(clo2)co2h2o=caco32hclo与碱性氧化物反应如与cao反应：sio2caocasio3如与na2o反应：co2na2o=na2co34.硅、二氧化硅的应用(1)硅的用途作为半导体材料；生产硅合金；制造太阳能电池。(2)二氧化硅的用途信息高速公路的骨架光导纤维制造石英坩埚、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。5硅酸(1)物理性质：硅酸不溶于水。(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：h2sio32naoh=na2sio32h2o。向na2sio3溶液中通入少量co2的化学方程式：na2sio3co2h2o=h2sio3na2co3。不稳定性硅酸受热分解的化学方程式：h2sio3sio2h2o。(3)用途硅胶可用作干燥剂，也可以作催化剂的载体等。典例剖析【例1】(2016温州第二外国语学校高三模拟)关于硅的说法不正确的是()a晶体硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体b加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应c利用二氧化硅与c反应能制得粗硅d二氧化硅性质较稳定，常温下不与任何物质反应解析a项，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，故a正确；b项，硅与氯气反应生成四氯化硅，与氧气加热生成二氧化硅，所以加热到一定温度时硅能与氯气、氧气等非金属反应，故b正确；c项，工业上，在电炉中用炭粉还原二氧化硅制得硅，故c正确；d项，硅常温下与氢氟酸、氢氧化钠反应，故d错误。答案d【例2】(2015海南化学)单质z是一种常见的半导体材料，可由x通过如下图所示的路线制备。其中x为z的氧化物；y为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题：(1)能与x发生化学反应的酸是_；由x制备mg2z的化学方程式为_。(2)由mg2z生成y的化学方程式为_，y分子的电子式为_。(3)z、x中共价键的类型分别是_、_。解析根据题意，单质z为半导体，则z是si；其氧化物为二氧化硅，sio2可与氢氟酸反应；根据流程图可知，二氧化硅与mg反应生成mg2si，mg2si与盐酸反应生成的y为氢化物，分子结构与甲烷相似，则y的分子式是sih4，加热分解可得到si单质。答案(1)氢氟酸(hf)sio24mgmg2si2mgo(2)mg2si4hcl=2mgcl2sih4 (3)非极性键极性键考点精练1下列关于碳和硅的叙述中，正确的是()a其氧化物都能与naoh溶液反应b其单质在加热时都能跟o2反应c其氧化物都能溶于水生成相应的酸d碳和硅两种元素共有两种单质解析co与naoh溶液不反应，a错误；co、sio2与水不反应，c错误；碳有多种同素异形体，d错误。答案b2下列关于sio2和co2的说法中正确的是()aco2、sio2分别是碳酸和硅酸的酸酐bco2和sio2与水反应分别生成相应的酸cco2是酸性氧化物，sio2是两性氧化物dco2和sio2都是由相应的分子组成的解析sio2不能与水反应，b项错；sio2也是酸性氧化物，c项错；sio2中不存在分子，其化学式仅代表si、o原子个数比为12。答案a3下列离子方程式的书写正确的是()a水玻璃中通入过量二氧化碳：na2sio3co2h2o=2nacoh2sio3b澄清石灰水中通入过量二氧化碳：ca(oh)22co2=ca22hcoc硅与氢氟酸的反应：si4h4f=sif42h2d二氧化硅溶于烧碱溶液中：sio22oh=sioh2o解析na2sio3是强电解质，应拆成na、sio，且应生成hco，a错；b项正确写法是co2oh=hco；c项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成h和f。答案d4二氧化硅(sio2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(见下图)。下列说法正确的是()asio2既能与hf反应，又能与naoh反应，属于两性氧化物bsio2和si都是光导纤维材料c在硅胶中加入cocl2可显示硅胶吸水是否失效d图中所示转化反应都是非氧化还原反应解析两性氧化物的定义为与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物，sio2与hf反应得到的sif4不属于盐类，a项错误；sio2是光导纤维材料，si为半导体材料，b项错误；cocl2在吸水和失水状态下显示不同的颜色，c项正确；制取si的过程中涉及了氧化还原反应，d项错误。答案c【易错警示】熟记硅及其化合物的特殊性质1si的还原性强于c，但c能还原sio2生成si，且氧化产物为co：2csio2si2co，其原因是产物co为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。2非金属单质跟碱溶液作用一般无h2产生，但si能跟碱液作用放出h2，如si2naohh2o=na2sio32h2。3酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸，但sio2不与水反应。4sio2是酸性氧化物，sio2却既能与酸(氢氟酸)反应又能与naoh溶液反应。5非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但si却能与氢氟酸反应。【规律方法】1粗硅的提纯(1)用焦炭还原sio2，产物是co而不是co2。(2)粗硅中含碳等杂质，与cl2反应生成的sicl4中也含ccl4等杂质，经过分馏提纯sicl4后，再用h2还原，得到高纯度硅。(3)粗硅的提纯过程：sio2sisicl4si，是利用物质的状态变化和反应地点不同进行提纯。2药品的贮存实验室中不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放显碱性的液体，如naoh溶液、氨水、na2sio3溶液、na2co3溶液等；氢氟酸能腐蚀玻璃，故常保存在塑料瓶中。考点二硅酸盐硅酸盐产品主干精讲1硅酸盐的概念硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。2硅酸盐组成的表示方法通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(na2sio3)可表示为na2osio2，长石(kalsi3o8)可表示为k2oal2o36sio2。3硅酸钠(1)白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。(2)与酸性较硅酸强的酸反应：与盐酸反应的化学方程式：na2sio32hcl=2naclh2sio3。与co2水溶液反应的化学方程式：na2sio3h2oco2=na2co3h2sio3。(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。4三种常见的硅酸盐产品硅酸盐产品原料主要设备主要成分水泥石灰石、黏土水泥回转窑硅酸二钙2caosio2硅酸三钙3caosio2铝酸三钙3caoal2o3玻璃纯碱、石灰石、石英玻璃窑na2ocao6sio2陶瓷黏土典例剖析【例1】(2016浙江省金华一中高一下月考)“金华玉”主要成分为黄蜡石，某种黄蜡石组成为al2o34sio2h2o，下列观点不正确的是()a黄蜡石雕刻作品要避免与酸、碱接触b黄蜡石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物c潮湿的空气可能导致黄蜡石作品表面溶解变质d置于干燥空气中可能会导致黄蜡石作品脱水变质解析a项，能与酸碱反应，则黄蜡石雕刻作品要避免与酸碱接触，正确；b项，不同金属氧化物的颜色不同，则黄蜡石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物，正确；c项，潮湿的空气与al2o34sio2h2o不反应，不会导致黄蜡石作品表面溶解变质，错误；d项，置于干燥空气中，al2o34sio2h2o发生风化，可能会导致黄蜡石作品脱水变质，正确。答案c【例2】(2015温州十校联考)硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。(1)下列物质不属于硅酸盐的是_。a陶瓷 b普通玻璃c水泥 d生石灰(2)sio2是玻璃的主要成分之一，sio2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_，工艺师常用_(填物质名称)来雕刻玻璃。(3)用na2sio3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明na2sio3可用作_。na2sio3可通过sio2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是_。a普通玻璃坩埚 b石英玻璃坩埚c氧化铝坩埚 d铁坩埚(4)工业上常利用反应2csio2si2co制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是_(填化学式，下同)，氧化剂是_。解析(1)生石灰是cao，为碱性氧化物且不含si，不属于硅酸盐。(2)sio2与naoh溶液反应的化学方程式为sio22naoh=na2sio3h2o。由于sio2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)na2sio3 水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。sio2和na2co3在高温下反应生成na2sio3和co2，故含sio2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及al2o3等都能与na2co3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(4)题给反应中c(碳)被氧化，sio2中4价的硅被还原，因此sio2作氧化剂。答案(1)d(2)sio22naoh=na2sio3h2o氢氟酸(3)防火剂d(4)csio2考点精练1有报道称，2013年太阳能晶体硅供不应求情况恐持续，其价格可望持稳。下列有关硅及其化合物的说法中正确的是()a硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中b反应na2sio3h2oco2=na2co3h2sio3，反应na2co3sio2na2sio3co2，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生c普遍玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料d祖母绿的主要成分为be3al2si6o18，用氧化物形式表示为3beoal2o36sio2解析a项，硅酸钠本身是一种粘合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口粘结；b项，两反应条件不同，反应是在溶液中进行，强酸可以制弱酸，而高温条件下，co2是气体，逸出促进反应发生；c项，石英玻璃的成分为sio2，sio2是氧化物不是盐；d项正确。答案d2(2016浙江省温州市高一上质检)“材料”的发现和使用往往会极大地推动生产、生活的发展，一些材料的出现甚至具有里程碑式划时代的意义。请回答下列问题：.(1)石棉(camg3si4o12)是常用的耐火材料，用氧化物的形式表示其组成_。(2)高分子材料可以分成无机高分子材料和有机高分子材料。al fe (oh)ncl6nm属于无机高分子材料，是一种新型高效净水剂，它广泛应用于生活用水和工业污水的处理，其中铁元素的化合价为_；.高纯二氧化硅可用来制造光纤。某稻壳灰的成分为：组分sio2cna2ok2oal2o3fe2o3质量分数59.2038.800.250.500.640.16通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅。请回答下列问题：(1)根据氧化物的性质进行分类，稻壳灰中涉及的氧化物最多有_类。(2)步骤中涉及sio2的离子反应方程式为_。(3)滤渣a的成分有_(填化学式)。(4)步骤洗涤沉淀的方法是：_。(5)步骤反应的化学方程式为：_；实验室进行步骤用到的仪器有坩埚、泥三角、酒精灯、_和_。解析、(1)石棉(camg3si4o12)是常用的耐火材料，用氧化物的形式表示其组成时，先写活泼金属氧化物，再写非金属氧化物；用氧化物的形式表示cao3mgo4sio2。(2)al fe (oh)ncl6nm，根据化合价代数和等于0的原则，其中铁元素的化合价为3。、(1)根据氧化物的性质进行分类，sio2属于酸性氧化物；na2o、k2o、fe2o3属于碱性氧化物；al2o3属于两性氧化物；稻壳灰中涉及的氧化物最多有3类。(2)氢氧化钠与sio2反应生成硅酸钠，反应的离子方程式为sio22oh=sioh2o。(3)fe2o3、c与氢氧化钠不反应，滤渣a的成分有fe2o3、c。(4)洗涤沉淀的方法是：往漏斗里的沉淀中注入蒸馏水致水浸没沉淀，让水自然流下，重复23次。(5)步骤为硅酸分解，反应的化学方程式为：h2sio3sio2h2o；实验室灼烧固体用到的仪器有坩埚、泥三角、酒精灯、坩埚钳和三角架。答案.(1)cao3mgo4sio2(2)3.(1)3(2)sio22oh=sioh2o(3)c和fe2o3(4)往漏斗里的沉淀中注入蒸馏水致水浸没沉淀，让水自然流下，重复23次(5)h2so3sio2h2o 坩埚钳 三角架【易错警示】(1)不要混淆硅和二氧化硅的用途：用作半导体材料的是晶体硅而不是sio2，用于制作光导纤维的是sio2而不是硅。(2)不要混淆常见含硅物质的成分。计算机芯片的成分是晶体硅而不是sio2。水晶、石英、玛瑙等主要成分是sio2，而不是硅酸盐。传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。课后限时训练(时间：45分钟)一、选择题1常温下，下列各组物质不能发生反应的是()硅与naoh溶液硅与盐酸硅与氢氟酸二氧化硅与碳酸钠二氧化硅与naoh溶液二氧化硅与浓硝酸a b c d解析硅的化学性质稳定，常温下除与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应外，不与其他物质如氢气、氧气、氯气等反应。二氧化硅与碳酸盐的反应需要在高温条件下才能进行，这也是变相考查玻璃工业的知识。答案d2昆仑玉的主要成分是由透闪石和阳起石组成的纤维状微晶结合体，透闪石的主要化学成分为ca2mg5si8o22(oh)2。下列有关说法不正确的是()a透闪石的主要化学成分可表示为2cao5mgo8sio2h2ob透闪石中mg的质量分数是ca的质量分数的1.5倍c1 mol ca2mg5si8o22(oh)2与足量的盐酸作用，至少需要14 mol hcld透闪石是一种新型无机非金属材料，难溶于水解析依改为氧化物的表示规则可判断，a正确；1 mol透闪石中mg的总质量为120 g，是ca的1.5倍，b正确；透闪石与盐酸作用时，sio2与盐酸不反应，其他金属氧化物则转化为金属氯化物，根据氯原子守恒知，c正确；由透闪石的组成知它属于传统的硅酸盐材料，难溶于水，d错误。答案d3下列说法中不正确的是()a因sio2不溶于水，故h2sio3不是sio2对应的酸bco2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀csio2熔点高、硬度大d氢氟酸能够雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸解析h2sio3对应的酸性氧化物是sio2，但sio2不能直接与水反应生成h2sio3。答案a4据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取到一种叫作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中，正确的是()a二氧化硅溶于水显酸性，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可以得到硅酸c因为高温时二氧化硅能与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强d二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸解析二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，不能和水反应生成硅酸，a错误；碳酸的酸性比硅酸强，b正确；高温下二氧化硅与碳酸钠的反应是在非溶液状态下进行的，属于用不挥发性的酸酐来制取挥发性的酸酐，所以该反应不能作为判断硅酸与碳酸酸性强弱的依据，c错误；二氧化硅可以与氢氟酸发生反应，d错误。答案b5下列说法正确的是()a光导纤维的主要成分是硅b常用氢氟酸(hf)来刻蚀玻璃c制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英d实验室用带玻璃塞的试剂瓶保存氢氧化钠溶液解析a项，光导纤维的主要成分是二氧化硅，错误；c项，制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英，错误；d项，保存氢氧化钠溶液不能用带玻璃塞的试剂瓶，因为naoh与玻璃的主要成分sio2反应生成硅酸钠，长时间会使瓶塞和瓶口黏结在一起，错误。答案b6下列说法正确的是()asio2na2co3na2sio3co2，说明h2sio3的酸性大于h2co3的酸性b可在试管内完成焦炭和石英砂(sio2)制取硅的反应c二氧化硅是生产光导纤维、玻璃的基本原料dco2、ch4、n2是温室气体解析强酸制弱酸都是在溶液中进行的反应，而sio2与na2co3是高温下的反应，生成co2气体逸出，有利于反应的进行，a项错；在高温下试管会熔化，甚至玻璃试管中的sio2会与焦炭反应，b项错；n2不是温室气体，d项错。答案c7将足量co2气体通入水玻璃(na2sio3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是()ana2sio3 bna2co3、na2sio3cna2co3、sio2 dsio2解析将足量co2气体通入水玻璃中，发生反应：2co2na2sio32h2o=h2sio32nahco3；加热蒸干，高温灼烧时发生反应：h2sio3h2osio2；2nahco3na2co3co2h2o；na2co3sio2na2sio3co2，所以最后所得固体物质是na2sio3，故选a项。答案a8半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由sio2制取si。制取过程中不涉及的化学反应是()a2csio2si2cobsio22naoh=na2sio3h2ocsi2cl2sicl4dsicl42h2si4hcl解析工业制取纯硅的工艺流程为：sio2粗硅sicl4纯硅，该工艺流程中不涉及sio2与naoh溶液的反应。答案b9(2016江西省余干县高三第四次能力测试)用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，不正确的是()a钙沸石caal2si3o103h2ocaoal2o33sio23h2ob镁橄榄石(mg2sio4)2mgosio2c长石(kalsi3o8)k2oal2o33sio2d高岭石al2si2o5(oh)4al2o32sio22h2o解析c项没有配平，sio2前的数字应为6，正确书写是k2oal2o36sio2，是将原化学式所有原子个数翻倍得到的，故选c。答案c10(2016温州第二外国语模拟)下列工业生产中，用石灰石作为原料的是()海水提镁氯碱工业制普通玻璃工业制硫酸制漂白粉冶炼生铁制硅酸盐水泥工业制高纯硅a bc d解析从海水中提取镁的原料：用石灰石可以制得氧化钙进而得到石灰乳，必须用到石灰石，故正确；氯碱工业的原料是饱和食盐水，用不到石灰石，故错误；制普通玻璃的原料：石英砂、石灰石、纯碱等，必须用到石灰石，故正确；接触法制硫酸的原料：黄铁矿、空气、浓硫酸，无需用到石灰石，故错误；制漂白粉的原料：用石灰石可以制得氧化钙进而得到消石灰，用氯气与消石灰反应得到漂白粉，必须用到石灰石，故正确；冶炼生铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石，必须用到石灰石，故正确；制硅酸盐水泥的原料：石灰石和黏土，必须用到石灰石，故正确；工业制纯硅的原料是c、二氧化硅、氯气和氢气，不用石灰石，故错误。答案a11(2016湖州中学高一期中)下列关于sio2和co2的叙述中不正确的是()a都是共价化合物bsio2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨c都能溶于水且与水反应生成相应的酸d都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应解析asio2和co2只含有共价键，都是共价化合物，故a正确； b光导纤维的主要成分是二氧化硅，干冰可用于人工降雨，故b正确；c.二氧化硅不溶于水，不与水反应，故c错误；d.co2和sio2均能和碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，所以都能与强碱溶液反应，故d正确。答案c12(2017温州十校联考)下列说法不正确的是()a氢氧化铁胶体可用于净水b水玻璃用于建筑黏合剂c纯碱溶液用于去除油污dmno2和浓hcl用于工业制氯气解析氢氧化铁胶体表面积大，能吸附水中悬浮杂质而沉降，可用于净水；水玻璃是矿物胶，可用于建筑黏合剂；纯碱溶液呈碱性，可用于去除油污；工业制氯气采用电解饱和食盐水，不用mno2和浓hcl反应。故d不正确。答案d二、非选择题13(2016浙江龙游中学高二上第三次检测)利用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：(1)计算机芯片的主要成分是_。(2)光导纤维的主要成分是_。(3)目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是_。(4)用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为_的化合物。解析硅及其化合物的主要用途都可以从教材上找到，有的用途实际上就是生活常识。答案(1)硅(或si或单晶硅)(2)二氧化硅(或sio2)(3)硅(或si)(4)铝硅酸盐(或硅铝酸盐)14(2017杭州清河高三月考)已知a、b、d、e、f、g、x、y、z满足下列转化关系。其中a、b、e为固体化合物，d、g为固体单质，f、x、z为可燃性气体，f和x的燃烧火焰分别为蓝色和淡蓝色。(1)写出e的名称：_；(2)b的电子式为_；(3)e生成z的反应中用饱和食盐水的目的是_；(4)a和d反应的化学方程式： _。解析化合物a与单质d反应得到单质g与气体f，单质g与naoh溶液反应得到气体x，x、f为可燃性气体，x、f的火焰呈淡蓝色，则x为h2，f为co，a为sio2，d为碳，g为si，由转化关系可知，溶液为na2sio3溶液，y为co2，白色沉淀为h2sio3，加热硅酸分解得到sio2。气体z由化合物e与食盐水得到，且可以使溴水褪色，则z为乙炔，e为碳化钙，悬浊液为ca(oh)2，与y反应得到的白色沉淀为caco3