高考化学一轮复习 第4章 非金属及其化合物 第1讲 碳、硅及无机非金属材料课件.ppt

第1讲碳 硅及无机非金属材料 最新考纲 1 了解碳元素 硅元素的单质的主要性质及应用 2 了解碳元素 硅元素的重要化合物的主要性质及应用 3 了解碳元素 硅元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响 考点一碳 硅单质及其重要化合物的性质 1 c si单质的存在形态 物理性质及用途 1 自然界中的碳元素既有游离态 又有化合态 而硅元素因有亲氧性 所以仅有化合态 碳单质主要有金刚石 石墨 c60等同素异形体 硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类 2 碳 硅单质的化学性质碳 硅在参与化学反应时 一般表现还原性 a 反应 中sio2作为玻璃的成分被消耗 用于刻蚀玻璃b 反应 中sio2表现出氧化性c 反应 中sio2表现了酸性氧化物的通性d 反应 符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性酸酐的道理e 反应 中sio2未参加氧化还原反应a aceb bdec cded ab 解析 通常用氢氟酸来刻蚀玻璃 与之对应的反应是 因此a判断错误 c判断也不正确 因为酸性氧化物是指能与碱反应生成盐和水的氧化物 这正好与反应 对应 反应 是一个置换反应 其中二氧化硅被还原 表现出氧化性 b判断正确 反应 是一个复分解反应 用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳 d判断正确 反应 中碳的化合价由0价变为 4和 2 硅的化合价和氧的化合价都没有改变 因此二氧化硅没有参加氧化还原反应 e判断也正确 故b项正确 答案 b 碳 硅单质的特殊性 1 si的还原性强于c 但c能还原sio2生成si 且氧化产物为co 2c sio2si 2co 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si 2naoh h2o na2sio3 2h2 3 co2是温室气体 但co2不是污染性气体 4 酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸 但sio2不与水反应 5 sio2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 6 非金属单质一般不与非氧化性酸反应 但si却能与hf反应 题组一碳 硅的单质及其化合物的性质及用途1 教材改编 下列说法正确的是 a 所有非金属单质的熔点都很低b 所有非金属单质都是绝缘体c 硅是计算机芯片的重要材料 二氧化硅是光导纤维的主要成分d 粗硅的制备 sio2 csi co2 解析 a项 金刚石 晶体硅属于非金属单质 但它们属于原子晶体 熔点很高 错误 b项 石墨属于导体 晶体硅属于半导体 错误 d项 反应生成co sio2 2csi 2co 错误 答案 c 2 下列物质性质与用途对应关系正确的是 解析 硅胶吸附水 与硅用作半导体材料无关 b错误 二氧化硅硬度大 与氢氟酸和玻璃反应无关 c错误 焦炭具有可燃性 与焦炭还原二氧化硅无关 d错误 答案 a 题组二碳 硅单质及其化合物间的相关实验探究3 2016 苏仙区月考 用四种溶液进行实验 下表中 操作及现象 与 溶液 对应关系错误的是 ca oh 2 caco3 h2o 继续通co2 生成可溶于水的ca hco3 2 再加入足量的naoh 则2naoh ca hco3 2 caco3 na2co3 2h2o 溶液又变浑浊 正确 答案 b 4 2016 厦门十中 某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱 用下图所示装置进行实验 夹持仪器已略去 气密性已检验 实验操作步骤 打开弹簧夹1 关闭弹簧夹2 并打开活塞a 滴加盐酸 a中看到白色沉淀时 关闭活塞a 请回答 1 b中反应的离子方程式是 2 通过步骤 得知盐酸具有的性质是 填字母 a 挥发性b 还原性c 氧化性d 酸性 3 c装置的作用是 x是 写化学式 4 为了验证碳的非金属性强于硅 步骤 中未写的操作和现象是 d中反应的化学方程式是 5 碳 硅的非金属性逐渐减弱的原因是 从原子结构角度加以解释 解析 b中caco3与盐酸反应的离子方程式为caco3 2h ca2 co2 h2o 此反应表明盐酸具有酸性 a中看到的白色沉淀是agcl沉淀 此现象表明盐酸具有挥发性 c装置是用nahco3溶液除去co2中混有的hcl气体 以保证与na2sio3溶液反应生成白色胶状沉淀的是co2 此反应的化学方程式为co2 na2sio3 h2o h2sio3 na2co3 从而说明碳酸的酸性强于硅酸 进而证明碳的非金属性强于硅 答案 1 caco3 2h ca2 co2 h2o 2 ad 3 除去co2中混有的hcl气体nahco3 4 关闭弹簧夹1 打开弹簧夹2 当d中出现白色胶状沉淀后na2sio3 co2 h2o h2sio3 na2co3 5 碳和硅位于同一主族 从上到下 原子半径逐渐增大 得电子的能力减弱 非金属性减弱 考点二硅酸盐及无机非金属材料 1 硅酸硅酸难溶于水 其酸性比碳酸弱 硅酸不能 填 能 或 不能 使紫色石蕊试液变红色 1 硅酸不稳定 受热易分解 其化学方程式为 h2sio3sio2 h2o 2 硅酸能与碱溶液反应 如与naoh溶液反应的化学方程式为h2sio3 2naoh na2sio3 2h2o 3 硅酸在水中易聚合形成胶体 硅胶有很强的吸水能力 常用作干燥剂 2 硅酸盐 1 概念 由硅 氧和金属元素组成的化合物的总称 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 常用氧化物的形式表示它们的组成 如硅酸钠 na2sio3 写成na2o sio2 钾云母 kh2al3si3o12 写成k2o 3al2o3 6sio2 2h2o 3 硅酸钠 na2sio3 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 它能与较强的酸反应 如与盐酸反应的化学方程式为 na2sio3 2hcl 2nacl h2sio3 与co2水溶液反应的化学方程式为na2sio3 co2 h2o h2sio3 na2co3 用途 黏合剂 矿物胶 耐火阻燃材料 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 主要用途 陶瓷 玻璃 水泥是主要建筑材料 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 利用下图中的装置和试剂验证酸性h2co3 h2sio3 能否达到实验目的 为什么 思考提示 不能 挥发出来的hcl气体进入硅酸钠溶液后 也能与硅酸钠溶液反应 生成白色沉淀 和co2与硅酸钠溶液反应的现象相同 无法确定是谁发生了反应 典例2 2015 天津高三模拟 晶体硅是一种重要的非金属材料 制备纯硅的主要步骤如下 高温下用炭还原二氧化硅制得粗硅 粗硅与干燥hcl气体反应制得sihcl3 si 3hclsihcl3 h2 用sihcl3与过量h2在1000 1100 反应制得纯硅 已知sihcl3能与h2o强烈反应 在空气中易自燃 请回答下列问题 1 第 步制备粗硅的化学方程式为 2 粗硅与hcl反应完全后 经冷凝得到的sihcl3 沸点33 0 中含有少量sicl4 沸点57 6 和hcl 沸点 84 7 提纯sihcl3采用的方法为 3 用sihcl3与过量h2反应制备纯硅的装置如下 热源及夹持装置略去 装置b中的试剂是 装置c中的烧瓶需要加热 其目的是 反应一段时间后 装置d中观察到的现象是 装置d不能采用普通玻璃管的原因是 装置d中发生反应的化学方程式为 为保证制备纯硅实验的成功 操作的关键是检查实验装置的气密性 控制好反应温度以及 为鉴定产品硅中是否含微量铁单质 将试样用稀盐酸溶解 取上层清液后需再加入的试剂是 填字母 a 碘水b 氯水c naoh溶液d kscn溶液e na2so3溶液 解析 高纯硅的制备是以初步冶炼得到的粗硅为原料 在加热条件下与氯化氢气体反应 制成气态化合物sihcl3 与杂质分离 然后在高温条件下用氢气还原 重新得到硅和氯化氢气体 这样就去掉杂质 得到高纯硅 2 中由题给物质沸点的不同 可以考虑用分馏的方法来进行分离 3 由于sihcl3遇水强烈反应 所以反应环境必须无水 制得的氢气必须干燥 b中放的是干燥剂 浓硫酸 常温下 sihcl3呈液态 为了增大两者的接触面积 可以通过加热的方法使sihcl3汽化 d装置用石英管而不用普通玻璃管的目的是两者反应需要在高温条件下进行 而普通玻璃管会软化 sihcl3在空气中会自燃 必须排尽空气 铁元素的检验是利用fe3 遇kscn溶液变红色 所以鉴定产品硅中是否含微量铁单质 试样用稀盐酸溶解后 还需要的试剂是氯水和kscn溶液 实验题中隐含信息的筛选要重视实验题中的信息条件 如若指明某物质 与水强烈反应 或 在潮湿空气中即水解 等特性 则意味着制取该物质或收集它的前后装置中必须隔绝水蒸气 若题中给出多个物质的沸点 则意味着要用分馏法分离它们 若给出几个离子开始水解和完全水解时的ph 则意味着要通过调节溶液ph来分离它们 题组一硅酸盐及无机非金属材料的性质1 硅是构成无机非金属材料的一种主要元素 下列有关硅的化合物的叙述错误的是 a 氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料 其化学式为si3n4b 碳化硅 sic 的硬度大 熔点高 可用于制作高温结构陶瓷和轴承 c 光导纤维是一种新型无机非金属材料 其主要成分为sio2d 二氧化硅为立体网状结构 其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1 2 解析 a项 在氮化硅中n元素为 3价 si元素为 4价 则化学式为si3n4 正确 d项 在sio2晶体中 一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键 错误 答案 d 2 2016 太原联考 下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是 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 na2sio3 h2o co2 na2co3 h2sio3 反应 na2co3 sio2na2sio3 co2 两反应是相互矛盾的 不可能都能发生 c 普通玻璃 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3beo al2o3 6sio2 解析 a项 硅酸钠本身是一种黏合剂 易造成磨口玻璃塞与瓶口粘结 错误 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 逸出反应体系 能促使反应发生 错误 c项 石英玻璃的成分为sio2 sio2是氧化物不是盐 错误 答案 d 归纳提升 1 不要混淆二氧化硅和硅的用途 用于制作光导纤维的是sio2 用于制作半导体材料 计算机芯片的是晶体硅 2 熟悉几种常见饰品的主要成分 水晶 石英 玛瑙的主要成分是sio2 珍珠的主要成分是caco3 钻石是金刚石 宝石的主要成分是al2o3 3 了解用氧化物的形式表示复杂硅酸盐的方法 书写顺序 较活泼的金属氧化物 较不活泼的金属氧化物 sio2 水 各元素的化合价保持不变 各元素原子个数比符合原来的组成 题组二无机非金属材料的制备及应用3 2015 海南卷 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的化学反应方程式为 y分子的电子式为 3 z x中共价键的类型分别是 解析 由单质z是一种常见的半导体材料可知z为si 则x为sio2 y为sih4 然后按其性质解题 答案 1 氢氟酸sio2 2mgo2 mg2si 2 mg2si 4hcl 2mgcl2 sih4 3 非极性键极性键 1 由于氧气的存在对该实验有较大影响 实验中应通入气体x作为保护气 试管中的固体药品可选用 填字母 a 石灰石b 锌粒c 纯碱 2 实验开始时 必须先通入x气体 再加热反应物 其理由是 当反应开始后 移走酒精灯反应能继续进行 其原因是 3 反应结束后 待冷却至常温时 往反应后的混合物中加入稀盐酸 可观察到闪亮的火星 产生此现象的原因用化学方程式表示为 解析 1 由于mg可在co2中燃烧 故不能用co2作为保护气而可用h2 那么试管中应选用的固体药品为锌粒 2 实验开始时应先通入氢