金学案高三一轮复习化学课标安徽专无机非金属材料的主角硅课件.ppt

第1讲无机非金属材料的主角 硅 一 硅1 在自然界中的存在 1 存在形态 只有 在地壳中的含量居第位 2 硅有两种同素异形体 3 硅的重要用途 是良好的材料 化合态 二 晶体硅和无定形硅 半导体 2 化学性质 二 二氧化硅1 物理性质 溶于水的固体 熔沸点 硬度 2 化学性质 不 高 大 3 用途制造 石英坩埚 饰物等 光导纤维 1 有人认为SiO2既能与酸反应又能与碱反应 所以认为它是一种两性氧化物 你同意这种看法吗 提示 该看法是错误的 SiO2和碱溶液反应体现了SiO2为酸性氧化物的性质 但SiO2与氢氟酸反应时并没有生成盐 另外其他酸难与SiO2反应 故SiO2不具备两性氧化物的性质 不属于两性氧化物 三 硅酸和硅酸盐1 硅酸 1 物理性质 溶于水 2 化学性质 弱酸性 比碳酸弱与NaOH溶液反应的化学方程式为 向Na2SiO3溶液中通入CO2的反应方程式为 不 H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O 不稳定性受热分解 反应的化学方程式为 用途 硅胶可用作的载体等 H2SiO3SiO2 H2O 干燥剂 催化剂 2 硅酸盐 1 由组成化合物的总称 是构成地壳岩石的主要成分 2 硅酸钠硅酸钠水溶液俗称 是无色黏稠液体 常用于制备黏合剂 防腐剂 耐火材料 3 硅酸盐组成的表示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 长石 KAlSi3O8 可表示为 硅 氧和金属元素 水玻璃 Na2O SiO2 2 探究由SiO2制取H2SiO3的最佳方案 用流程图表示 提示 四 无机非金属材料1 硅酸盐材料2 特殊功能的含硅物质 1 具有金刚石结构 可用作磨料 2 含硅元素4 的硅钢具有性 黏土 石灰石 纯碱 石灰石 石英 黏土 水泥回转窑 玻璃窑 碳化硅 导磁 1 2009年重庆高考 材料与化学密切相关 表中对应关系错误的是 解析 A项 刚玉的主要化学成分为三氧化二铝 而金刚石的主要化学成分为碳 答案 A 2 2008年全国卷 对于 A族元素 下列叙述中不正确的是 A SiO2和CO2中 Si和O C和O之间都是共价键B C Si和Ge的最外层电子数都是4 次外层电子数都是8C CO2和SiO2都是酸性氧化物 在一定条件下都能和氧化钙反应D 该族元素的主要化合价是 4和 2 解析 A项中SiO2 CO2均为共价化合物 原子间以共价键结合 B项中C Ge的次外层电子数分别为2 18 C项CO2 SiO2均可与CaO反应生成对应的盐 答案 B 3 2007年广东高考 下列说法正确的是 A 硅材料广泛应用于光纤通讯B 工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C 水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D 粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 解析 光纤的主要成分为SiO2 B项 工艺师利用HF刻蚀石英制作艺术品 C项 水晶项链的主要成分是SiO2 餐桌上的瓷盘是硅酸盐制品 D项 粗硅制备单晶硅先利用氧化反应即用Cl2氧化粗硅为SiCl4 再利用还原反应即用H2还原SiCl4 答案 A 4 2009年安徽高考 石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料 结构示意图如右图所示 可由石墨剥离而成 具有极好的应用前景 下列说法正确的是 A 石墨烯与石墨互为同位素B 0 12g石墨烯中含6 02 1022个碳原子C 石墨烯是一种有机物D 石墨烯中碳原子间以共价键结合 解析 A项 石墨烯和石墨是同素异形体 B项 0 12g石墨烯物质的量为0 01mol 含6 02 1021个原子 C项错 答案 D 一 硅及其化合物的特性1 非金属单质一般为非导体 石墨能导电 硅的晶体是良好的半导体材料 2 Si的还原性大于C 但C却能在高温下还原出Si SiO2 2CSi 2CO 3 非金属单质跟碱作用一般无H2放出 但Si能跟强碱溶液作用 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 4 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用 但Si能跟HF作用 Si 4HF SiF4 2H2 5 酸性氧化物一般不与酸作用 但SiO2能与HF作用 SiO2 4HF SiF4 2H2O 6 SiO2是H2SiO3的酸酐 但它不溶于水 不能直接与水作用制备H2SiO3 7 无机酸一般易溶于水 但H2SiO3难溶于水 8 H2CO3的酸性大于H2SiO3 所以有Na2SiO3 CO2 H2O H2SiO3 Na2CO3 但高温下 Na2CO3 SiO2Na2SiO3 CO2 也能发生 9 硅酸盐大多难溶于水 常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3 其水溶液俗称水玻璃 又称泡花碱 可用作黏胶剂和木材防火剂 久置在空气中容易变质 Na2SiO3 CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3 应用指南 与强碱溶液反应生成H2的固体单质有Al和Si 能够置换出水中氢的非金属单质为C 这些特征反应常做为推断题的突破口 硅单质及其化合物应用范围很广 请回答下列问题 1 制备硅半导体材料必须先得到高纯硅 三氯甲硅烷 SiHCl3 还原法是当前制备高纯硅的主要方法 生产过程示意图如下 写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式 整个制备过程必须严格控制无水无氧 SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3 HCl和另一种物质 写出配平的化学方程式 H2还原SiHCl3过程中若混入O2 可能引起的后果是 2 下列有关硅材料的说法正确的是 填字母 A 碳化硅化学性质稳定 可用于生产耐高温水泥B 氮化硅硬度大 熔点高 可用于制作高温陶瓷和轴承C 高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料 光导纤维D 普通玻璃是由纯碱 石灰石和石英砂制成的 其熔点很高E 盐酸可以与硅反应 故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 3 硅酸钠水溶液俗称水玻璃 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 写出实验现象并给予解释 思路点拨 1 书写SiHCl3与H2O反应的化学方程式 关键要抓住SiHCl3 H2SiO3中Si元素的化合价 从而确定未知生成物 2 解答第 3 问时要抓住SiO与NH在水溶液中发生双水解反应回答问题 尝试解答 1 根据原子守恒即质量守恒可以写出SiHCl3与H2反应的化学方程式 SiHCl3和H2O剧烈反应生成H2SiO3 HCl和另一种物质 分析它们化合价的变化可知 而Cl的化合价未发生变化 因此另一种元素即H的化合价必定降低 即另一种物质是H2 2 A项 水泥是硅酸盐产品 B项 氮化硅为原子晶体 熔点高 硬度大 可用于制作高温陶瓷或轴承 C项 光导纤维的主要成分就是二氧化硅 D项 普通玻璃无固定熔点 E项 Si不与HCl反应 答案 1 SiHCl3 H2Si 3HCl SiHCl3 3H2O H2SiO3 3HCl H2 氢气与氧气混合 可能引起爆炸 氧气可能氧化SiHCl3 2 BC 3 现象 试管中有白色胶状沉淀生成 并且有刺激性气体生成解释 Na2SiO3和NH4Cl均能够水解 二者相互促进 Na2SiO3水解生成H2SiO3 NH4Cl水解生成NH3 其方程式为SiO 2NH4 H2SiO3 2NH3 归纳点评 1 在书写由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式时 反应条件一定写成1357K 而不可随意写成加热或高温 拓展训练 1 有A B C D四种含硅元素的物质 它们能发生如下变化 C与烧碱溶液反应生成A和水 A溶液与钙盐溶液反应生成白色沉淀D B在空气中燃烧生成C C在高温下与碳酸钙反应生成D和一种气体 C在高温下与碳反应生成单质B 1 根据上述变化 写出A B C D的化学式 A B C D 2 写出反应 的化学方程式 解析 能与烧碱反应的含硅物质有Si SiO2和H2SiO3 由 知A为Na2SiO3 由 知D为CaSiO3 由 知C为SiO2 发生的反应为SiO2 CaCO3CaSiO3 CO2 由 知B为Si 发生的反应为SiO2 2CSi 2CO 由 验证以上推断合理 答案 1 Na2SiO3SiSiO2CaSiO3 2 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O SiO2 CaCO3CaSiO3 CO2 有关化学方程式为 2NaOH CO2 Na2CO3 H2O Na2CO3 CO2 H2O 2NaHCO3因此CO2与NaOH溶液可能发生的反应为 2NaOH CO2 Na2CO3 H2ONaOH CO2 NaHCO3 2 与盐溶液的反应 1 CO2 Na2CO3 H2O 2NaHCO3 2 CO2 少量 Ca ClO 2 H2O CaCO3 2HClO 3 CO2 Na2SiO3 H2O H2SiO3 Na2CO3 2009年全国卷 下列叙述中正确的是 A 向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解 再向溶液中加入NaHCO3饱和溶液 又有CaCO3沉淀生成B 向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸 生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1 2C 等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应 在同温同压下 生成的CO2体积相同D 向Na2CO3饱和溶液中通入CO2 有NaHCO3结晶析出 思路点拨 解答本题应抓住以下关键点 1 碳酸的正盐在水中能与CO2反应 2 碳酸的正盐与强酸反应时分步进行 3 Na2CO3比NaHCO3溶解度大 尝试解答 A项 CaCO3与CO2 H2O反应生成的Ca HCO3 2与NaHCO3不反应 B项 向Na2CO3溶液中滴加等物质的量的HCl时 发生反应 CO H HCO3 不生成CO2 C项 等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应时 NaHCO3产生的CO2多 D项 向饱和Na2CO3溶液中通入CO2时发生反应 Na2CO3 CO2 H2O 2NaHCO3 反应中消耗H2O 且生成的NaHCO3溶解度小 质量多 故NaHCO3会结晶析出 答案 D 规律方法 CO2通入一定量NaOH溶液中 充分反应后溶质成分的判断 拓展训练 2 向含有0 2molNaOH和0 1molBa OH 2的溶液中持续稳定地通入CO2气体 当通入气体为8 96L 0 1 01 105Pa 时立即停止 则这一过程中 溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图象正确的是 气体的溶解和离子的水解忽略不计 解析 当未通入CO2气体时 溶液中离子的物质的量为0 2molNa 0 1molBa2 0 4molOH 当通入2 24LCO2气体时 发生反应CO2 2OH Ba2 BaCO3 H2O 此时溶液中离子的物质的量为0 2molNa 0 2molOH 答案 C 1 下列物品或设备 水泥路桥 门窗玻璃 水晶镜片 石英钟表 玛瑙手镯 硅太阳能电池 光导纤维 计算机芯片所用材料为SiO2或要用到SiO2的是 A B C D 全部 解析 硅太阳能电池用到的材料为晶体硅 答案 C 2 2010年聊城质检 下列物质间的转化不能通过一步反应完成的是 A SiO2 SiB CO2 CC SiO2 H2SiO3D Si Na2SiO3 解析 A项 SiO2 2CSi 2CO B项 CO2 2Mg2MgO C C项 SiO2不能与水反应生成H2SiO3 更无法与其他物质反应生成H2SiO3 D项 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 答案 C 3 下列离子方程式不正确的是 解析 C的正确离子方程式为 HCO3 Ca2 OH CaCO3 H2O 答案 C 4 北京2008年奥运金牌 金镶玉 环形玉璧由昆仑玉制成 昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22 OH 2 则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为 A CaO MgO SiO2 H2OB 2CaO 5MgO 8SiO2 H2OC 2CaO MgO SiO2 2H2OD 5CaO 2MgO 8SiO2 H2O 答案 B 5 将过量的CO2分别通入 CaCl2溶液 Na2SiO3溶液 Ca OH 2溶液 饱和Na2CO3溶液 最终溶液中有白色沉淀析出的是 A B C D 解析 CO2溶于水 CO2 H2O H2CO3 H2CO3的酸性比盐酸弱 而比硅酸强 根据酸与盐反应的规律 CO2通入CaCl2溶液无明显现象 一般弱酸不能制强酸 过量的CO2通入Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成 CO2通入Ca OH 2溶液至过量 Ca OH 2 CO2 CaCO3 H2O CaCO3 H2O CO2 Ca HCO3 2 最终生成Ca HCO3 2而无沉淀产生 过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中 Na2CO3 H2O CO2 2NaHCO3 生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而结晶析出 答案 B 6 实验室可用右图所示装置将CO2和CO进行分离和干燥 已知a b均为活塞 试回答下列各题 1 甲瓶中装的是 乙瓶中装的是 分液漏斗中盛放的是 2 当CO2和CO的混合气体通过该装置时 先分离得到的是 活塞操作