江西乐安一中高一化学 39第七章硅和硅酸盐工业小结培优教案.doc

第七章 硅和硅酸盐工业小结 基础知识1.根据所学的元素周期表的知识，了解碳族元素的递变规律。2.在复习碳及其化合物知识的基础上掌握硅、二氧化硅的化学性质。 3.了解制造水泥和玻璃的主要原料以及主要化学反应。 4.对新型无机非金属材料有大致印象。 学习指导1.碳和硅的比较.碳硅原子结构示意图单质晶体类型原子晶体（金刚石）原子晶体单质熔点35501410氧化物化学式的意义co2可表示二氧化碳的分子组成sio2表示二氧化硅中硅原子与氧原子的个数比为1:2相应酸的特点h2co3只存在于极稀溶液中h2sio3为固态酸 2.sio2高温时与na2co3反应产生co2，将co2通入na2sio3溶液中可产生h2sio3，说明h2sio3酸性有时比h2co3强，有时比h2co3弱。强酸制弱酸适用于常温水溶液里的复分解反应，不适用于高温非水体系的反应，因为co2通入na2sio3溶液中会产生h2sio3，故h2sio3的酸性弱于h2co3。而高温时，反应有利于有气体产生的反应。高温时sio2不是气态，故反应向产生co2的方向进行。同理，工业制粗硅也是这个原理sio2+2csi+2co3.sio2既能与naoh反应又能与hf反应，所以sio2是两性氧化物。sio2与hf的反应sio2+4hf=sif4+2h2o是sio2的特殊性质，且生成的sif4也不是盐。sio2并非与所有的酸都能反应。如强酸h2so4、hcl、hno3均不能与sio2反应。所以sio2不与h+反应，不具碱性氧化物的性质。sio2与naoh的反应本质上是与oh-反应，与所有强碱都能反应生成盐和水。所以sio2是酸性氧化物。解题精析1.下列关于碳族元素及其化合物的性质的描述不正确的是（ ）a.除pb外，+4价化合物是稳定的。b.ro和ro2（除co2外）均不跟水反应。c.rh4的稳定性随相对分子质量增大而增大。d.rh4的沸点从碳到铅逐渐升高。 解析：此题考查碳族元素的单质及化合物重要的相似性共递变规律。化合价除pb+2价稳定外其余均+4价稳定，故a正确。除co2外，其氧化物均难溶于水，rh4稳定性与相对分子质量无规律性关系，铅无氢化物。故a、b正确，c、d错误。 答案：c、d2.将过量的二氧化碳通入下列溶液，最后溶液是浑浊的是（ ）a氯化钡溶液b石灰水c饱和碳酸钠溶液d水玻璃 解析：因为碳酸钡溶于盐酸，所以a反应不发生。石灰水与过量的二氧化碳反应生成的碳酸氢钙溶于水，所以b中无浑浊。又由于在相同温度下，碳酸钠的溶解度远大于碳酸氢钠的溶解度，所以c反应中生成的碳酸氢钠要沉淀，溶液是浑浊的。在d中，因为碳酸的酸性大于硅酸，所以二氧化碳与水玻璃反应生成硅酸沉淀，溶液是浑浊的。答案：c、d3.下列各单质和化合物之间有以下的转化关系，而且各单质和化合物组成的元素皆为短周期元素。据上述关系判断：（1）单质a只可能是_，这是因为_。（2）单质b一定是金属还是非金属_，这是因为 。（3）各化合物的化学式为：甲_、乙_、丙_、丁_。 解析：本题是元素及化合物推断题。解题的突破口是短周期内元素的单质a与naoh溶液反应生成氢气c的元素可能是al和si，而产生的化合物乙能与过量hcl溶液反应生成不溶于水的化合物丁，则进一步推断出a单质不是金属al，而只能是si。又由于单质a和化合物甲都能跟naoh溶液反应都生成化合物乙（na2sio3），只不过a的另一产物是氢气，而化合物甲的另一产物为化合物丙，丙又可通过氢气与单质b反应生成，故单质b为o2，其它的各种化合物也就能推断出来了。答案：（1）单质a只可能是硅（si），这是因为在短周期内，能与naoh溶液反应放出氢气的只可能是铝和硅，但铝的氢氧化物可溶于过量的hcl溶液中，不符合题意。故a只能是单质硅。（2）单质b是非金属，这是因为硅只有和氧气反应，才能生成酸性氧化物（sio2）与碱液（naoh溶液）反应。（3）甲：sio2，乙：na2sio3，丙：h2o，丁：h2sio34.水泥的成分主要有ca2siox，ca3sioy，ca3al2oz，则x=_,y=_,z=_;水泥熟料中常用适量石膏，其作用是_。解析：因为水泥的主要成份是2caosio2，3caosio2，3caoal2o3，所以硅酸二钙为ca2sio4，硅酸三钙为ca3sio5，铝酸三钙为ca3al2o6，所以x=4,y=5,z=6。水泥熟料中加入适量石膏，其作用是延缓水泥硬化速度。巩固提高一选择题1.某些保健品中有锗元素，它位于周期表的第四周期a族，有关锗的叙述正确的是（ ）a锗的原子序数为34b锗的金属活动性比铝强c锗可以形成化学式为na2geo3的盐d锗是半导体材料，但金属性强于非金属性，属于金属元素2.下列各种物质，不属于同素异形体的是（ ）a金刚石和石墨b晶体硅和水晶c氧气和臭氧d红磷和白磷3.证明生石灰中既混有石英又混有石灰石的正确方法是（ ）a加入过量烧碱溶液，且有气泡冒出b加入过量烧碱溶液，且有固体溶解c加热至高温，且有气泡冒出，有硅酸钙生成d先加入过量盐酸搅拌，有不溶性物质剩余及气泡冒出，滤出不溶性物质，投入到氢氧化钠溶液中会被溶解掉4.2mgosio2中的酸根离子是（ ）asio32-bsi2o64-csio44-dsio22-5.只用一种试剂即能将na2sio3，na2so3，na2co3，na2so4四种溶液鉴别出来。这种试剂是（ ）abacl2溶液b盐酸cba(oh)2溶液dagno3溶液6.与普通玻璃组成成分相同的是（ ）a钢化玻璃b玻璃钢c石英玻璃d光学玻璃7.水玻璃开口放置在空气中会变质，主要原因是因为与x反应生成y。x、y分别是（ ）ao2、sio2bco2、na2co3ch2o、naohdco2、h4sio48.铅的氧化物较多，其中pb3o4是铅的最高价氧化物和最低价氧化物所形成的复杂氧化物。在pb3o4中，铅的最低价氧化物和最高价氧化物的物质的量之比为（ ）a1:1b1:2 c2:1d无法确定9.由10g含杂质的caco3和足量盐酸，反应产生0.1molco2，试推断杂质的组成是（ ）amgco3和sio2bk2co3和sio2cmgco3和khco3d无法确定10.从所给的四个词中选出一个与陶瓷、玻璃、水泥同类的物质（ ）a光导纤维b有机玻璃c人造纤维d砖瓦11.下列物质中，在一定条件下，前者不能直接转化为后者的是（ ）asicl4和sibsi和na2sio3csio2和h2sio3dh2sio4和h2sio312.某钠盐x的水溶液，可使酚酚变红色，向该溶液中加入nh4cl会出现白色沉淀，再加足量稀hno3沉淀不消失，则x是（ ）aagno3bna2sio3cnaalo2dki13.对铝、硅、碳3种元素的描述中，不正确的是（ ）a最高价氧化物都能与naoh溶液反应b单质的熔点依次升高c原子半径依次增大d单质在高温下都能与氧化亚铁反应14.下列叙述中，正确的是（ ）a自然界中存在大量单质硅b石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅c硅石的主要成分是casio3d自然界中二氧化硅都存在于石英矿中二.填空题.1.写出下列反应的方程式：(1)工业上在电炉里用碳还原sio2制粗硅 _(2)粗硅在高温下与氯气反应生成四氯化硅 _(3)四氯化硅经分馏、提纯用氢气还原，得到纯硅。 _ 2.物质a是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸，c是一种气体，d是白色胶状沉淀，e是白色固体，a、b、c、d、e的转化关系如右图。 据图示回答（填写化学式）a _ b _ c _ d _ e _3.在制玻璃的原料中，再加入下列物质，可制得各种不同用途的玻璃（ ）a氧化亚铜b三氧化二钴c氧化铅（pbo）d硼砂（na2b4o710h2o）（1）制造化学仪器玻璃时应加入_（2）制造光学仪器玻璃时应加入_（3）制造蓝色玻璃时应加入_（4）制造红色玻璃时应加入_三.计算题.1.把26.0g含有sio2的caco3固体在高温下加热到质量不再改变，冷却后称量质量为17.2g，求（1）生成气体在标准状况下的体积。（2）原混合物中含有sio2的质量分数是多少。2.今有含sio2杂质的碳酸钠和碳酸氢钠样品6.5g取其一半进行加热（只使nahco3完全分解），产生的气体通入足量的澄清石灰水中得到沉淀0.5g，取另一半溶于水配成500ml溶液，量取25ml，此溶液与0.1mol/l盐酸反应，正好用去盐酸25ml，求样品中二氧化硅的质量分数。自我反馈1c、d2b水晶是纯的sio23d加入盐酸。caco3+2hcl=cacl2+co2+h2o再将不溶物加入到naoh溶液中sio2+2naoh=na2sio3+h2o4c2mgosio2也可表示为mg2sio4，所以酸根为sio44-。5bna2sio3+2hcl=2nacl+h2sio3（溶液浑浊） na2so3+2hcl=2nacl+so2+h2o（刺激性气体） na2co3+2hcl=2nacl+co2+h2o（无色无味气体） na2so4+hcl6c7dna2sio3+co2+2h2o=na2co3+h4sio48cpb3o4可写为2pbopbo2所以n（pbo）：n（pbo2）=2：19a因为m（mgco3）=64g/mol，m（k2co3）=138g/mol，m（khco3）=100g/mol，据题意，杂质的，所以选a。10d均为硅酸盐工业的产品。11csicl4+2h2si+4hcl(气) si+2naoh+h2o=na2sio3+2h2 h2sio4=h2sio3+h2o12b使酚酞变红，溶液呈碱性，不可能为a、d加入nh4cl（溶液呈酸性）会出现白色沉淀可能是h2sio3或al(oh)3，当再加入足量稀hno3后，沉淀也不消失，即为h2sio3。选b.13c14b硅石成分是sio2.二.填空题.1. sio2+2csi+2co si+2cl2sicl4 sicl4+2h2si（纯）+4hcl2.a：sio2 b：na2co3 c：co2 d：h4sio4 e：h2sio33.d c b a三.计算题.1.解：（1）含有sio2的caco3固体在高温下发生的反应为caco3+sio2casio3+co2 caco3cao+co2 生成co2气体的质量为m（co2）=26.0g-17.2g=8.8gn（co2）=标准状况下v（co2）=n（co2）vm =0.2mol22.4l/mol =4.48l（2）将相加得2caco3+sio2cao+casio3+2co2 1 2 n（sio2） 0.2moln（sio2）=0.1molm（sio2）=n（sio2）m（sio2） =0.1mol60g/mol =6gsio2%=答：生成co2气体在标准状况下体积为4.48l原混合物中sio2的质量分数为23.08%。2.解：设样品中na2co3，nahco3物质的量为n1，n2, nahco3分解生成的co2为n3co2+ca(oh)2=caco3+h2o 1 1 n3 n3=0.005mol2nahco3na2co3+co2+h2o 2 1 n2 0.005moln2=0.01molm(nahco3)=0.01mol84g/mol=0.84g即样品中m(nahco3)=2m(nahco3)=20.84g=1.68g又一半样品需n(hcl)=2510-3l0.1mol/l=0.05molm(na2co3)=(0.05mol-0.01mol)106g/mol=2.12g样品中m(na2co3)=2m(na2co3)=22.12g=4.24g答：样品中sio2质量分数为8.92%走向高考1.（90年上海）下列化合物最容易脱水的是（ ）anaoh bmg(oh)2 cal(oh)3 dh4sio42.（90年上海）某科研小组用高岭土（主要成分al2o32sio22h2o）并含有少量cao、fe2o3）研制新型净水剂（铝的化合物）。其实验步骤如下：将土样和纯碱混匀，加热熔融，冷却后过滤，弃去残渣。滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即为净水剂。（1）写出熔融时主要成分与纯碱反应的方程式 _、_（2）最后沉淀物是_，生成该沉淀的离子方程式为_（3）实验室中常用的坩埚有瓷坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚。本实验在熔融土样时，应选用_坩埚。答案：1.d2.al2o3+na2co3=2naalo2+co2 sio2+na2co3=na2sio3+co2 al(oh)3 alo2-+h+h2o=al(oh)3 铁坩埚（解析1）碳族元素包括：碳（c）、硅（si）、锗（ge）锡（sn）、铅（pb）等五种元素。这五种元素原子的最外电子层上都有4个电子，位于周期表的第a族.碳族元素随着核电荷数的增加,一些性质呈现规律性的变化。例如，在周期表中从上到下，元素原子的半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，非金属性向金属性递变的趋势很明显。在碳族元素形成的单质中，碳是非金属，其单质之一金刚石硬度最大；硅在地壳中的含量仅次于氧，硅是非金属元素，但硅单质外貌像金属，其晶体是一种良好的半导体材料，锗的金属性比非金属性强；锡和铅都是金属。碳族元素的化合价主要有+4和+2。碳元素形成的化合物种类最多，少量无机物，大量的是有机物。（解析2）硅。硅在地壳中含量居第二位，硅以化合态存在于自然界。硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体，晶体硅的结构与金刚石的结构相似，是灰黑色有金属光泽、硬而脆的固体，硬度较大，熔沸点较高，晶体硅是重要的半导体材料。硅的化学性质不活泼，在常温下一般不跟o2、cl2、h2so4、hno3等发生反应。而无定形硅比晶体硅活泼，在常温下，既可与强碱反应放出h2，又可与氢氟酸反应放出h2。si+2naoh+h2o=na2sio3+2h2，si+4hf(aq)=sif4+2h2，把硅研细后加热，在氧气中燃烧生成sio2，放出大量的热si+o2sio2。二氧化硅：天然的二氧化硅也叫硅石，纯净的硅石叫石英。sio2是一种坚硬难熔的固体。二氧化硅是一种酸性氧化物，它不溶于水，不与水反应生成酸，可与碱性氧化物或强碱反应生成硅酸盐。sio2+caocasio3，sio2+2naoh=na2sio3+h2o由于玻璃中含有sio2，所以玻璃可被碱腐蚀。二氧化硅可与氢氟酸反应sio2+4hf=sif4+2h2o二氧化硅的用途很广，光导纤维的主要原料就是二氧化硅。硅酸：硅酸为组成复杂的白色固体，通常用化学式h2sio3表示。不溶于水，是一种二元弱酸，它的酸性比碳酸还弱。硅酸盐。硅酸盐是构成地壳、岩石的主要成分。常用的硅酸盐是硅酸钠（na2sio3）俗称“泡花碱”，易溶于水，其水溶液又叫水玻璃，是一种矿物胶，