北京市高三化学一轮复习 4.1 无机非金属材料的主角硅课件.ppt

第四章非金属及其氧化物第一课时无机非金属材料的主角 硅 高三化学第一轮复习 知识精讲 1 碳 硅元素及单质 1 存在形态自然界中碳元素既有游离态 又有化合态 而硅元素仅有化合态 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 单质的结构 物理性质与用途比较 知识精讲 3 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 知识精讲 4 硅的工业制法 制取粗硅工业上 用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅 sio2 2csi 2co 知识精讲 粗硅提纯a si 2cl2sicl4sicl4 2h2si 4hcl b si 3hclsihcl3 h2sihcl3 h2si 3hcl 注意问题a 用焦炭还原sio2 产物是co而不是co2 b 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 知识精讲 2 co2和sio2的比较 知识精讲 3 硅酸 1 溶解性 溶解度很小 2 化学性质 弱酸性 酸性比碳酸还弱 na2sio3 co2 h2o na2co3 h2sio3 硅酸不稳定 受热易分解 h2sio3sio2 h2o 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 硅酸在水中易聚合形成胶体 硅胶吸附水分能力强 常用作干燥剂 3 制备 可用硅酸钠与盐酸反应制得 na2sio3 2hcl 2nacl h2sio3 知识精讲 4 硅酸盐 1 硅酸盐 是由硅 氧和金属组成的化合物的总称 是构成地壳岩石的重要成分 2 硅酸钠 硅酸钠的水溶液俗称水玻璃 是制备硅胶和木材防火剂等的原料 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 它能与酸性比硅酸强的酸反应 分别写出以下化学方程式 与盐酸反应 na2sio3 2hcl 2nacl h2sio3 与co2水溶液反应 na2sio3 co2 h2o h2sio3 na2co3 用途 黏合剂 矿物胶 耐火阻燃材料 知识精讲 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na2o sio2 长石 kalsi3o8 可表示为 k2o al2o3 6sio2 用氧化物形式表示硅酸盐的注意事项 氧化物的顺序 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 氧化物前系数配置原则 除氧元素外 其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数 氧化物之间以 隔开 系数配置出现分数应化为整数 例如 长石 kalsi3o8不能写成k2o al2o3 3sio2 应写成k2o al2o3 6sio2 知识精讲 5 无机非金属材料传统无机非金属材料 如水泥 玻璃 陶瓷等硅酸盐材料 1 普通玻璃 主要原料 纯碱 石灰石 石英 主要设备 玻璃熔炉 主要成分 na2sio3 casio3 sio2 玻璃生产中的两个重要反应 na2co3 sio2na2sio3 co2 caco3 sio2casio3 co2 2 普通硅酸盐水泥 主要原料 石灰石 黏土 主要设备 水泥回转窑 主要成分 写出名称和化学式 硅酸三钙 3cao sio2 硅酸二钙 2cao sio2 铝酸三钙 3cao al2o3 知识精讲 3 陶瓷 主要原料 黏土 主要设备 陶瓷窑 4 新型无机非金属材料 如高温结构陶瓷 光导纤维 生物陶瓷 压电陶瓷等 方法精讲 1 碳 硅及其化合物的特性及应用 1 熔沸点一般情况下 非金属单质熔沸点低 硬度小 但硅 金刚石熔沸点高 硬度大 其中金刚石为自然界中硬度最大的物质 所以可用金刚石制作钻头和切割工具 2 导电性一般情况下 非金属单质为绝缘体 但硅为半导体 石墨为电的良导体 所以晶体硅可作半导体材料 石墨可作电极 3 sio2作为酸性氧化物的特性一般情况下 只有碱性氧化物与酸反应 酸性氧化物只与碱反应 不与酸反应 但sio2是酸性氧化物 却能与氢氟酸反应 sio2 4hf sif4 2h2o 所以不能用玻璃容器盛放氢氟酸 可以用氢氟酸刻蚀玻璃 一般情况下 酸性氧化物与水反应均能生成相应的酸 如so2 h2o h2so3 但sio2不溶于水 不与水反应 方法精讲 4 碳与水的反应一般情况下 只有活泼金属 k na fe等 才能够置换出水中的氢 但碳单质却能与水蒸气反应 c h2o g co h2 所以工业上用焦炭制取水煤气或氢气 5 硅酸和硅酸盐的溶解性一般情况下 大多数酸均可溶于水 如盐酸 醋酸 碳酸 但硅酸不溶于水 硅酸盐大多难溶于水 常见可溶性硅酸盐是na2sio3 其水溶液俗称水玻璃 是制备硅胶和木材防火剂等的原料 知识精讲 2 co2的相关性质 1 二氧化碳与弱酸盐溶液反应 强酸制弱酸 碳酸酸性比硅酸 次氯酸 苯酚 偏铝酸等强 将co2气体通入na2sio3 naclo naalo2盐溶液中 均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸 氢 盐 这是 强酸制弱酸 原理的应用 如 co2 na2sio3 h2o na2co3 h2sio3 或co2 na2sio3 2h2o h4sio4 na2co3 co2 ca clo 2 h2o caco3 2hcloco2 h2o nahco3co2 过量 naalo2 2h2o al oh 3 nahco3co2 少量 2naalo2 3h2o 2al oh 3 na2co3 方法精讲 易错警示 co2通入cacl2或bacl2溶液不会产生白色沉淀 因为碳酸的酸性弱于盐酸 2 二氧化碳反应先后关系当有多种组分与一种物质反应时 判断反应顺序的方法 先假设与其中的一种组分反应 若产物还能与另一种组分反应 则假设错误 如将co2通入koh ba oh 2混合溶液中 假设co2先与koh反应 则生成的k2co3会与ba oh 2继续反应生成baco3 故假设错误 应该是co2先与ba oh 2反应 3 co2与碱反应产物的定量判断co2通入naoh ca oh 2等强碱溶液的反应与co2气体的通入量有关 当co2通入少量时生成碳酸盐 当co2通入过量时生成碳酸氢盐 当co2的通入量介于两者之间时 既有正盐又有酸式盐生成 因此推断时一定要注意co2与碱之间量的关系 方法精讲 以co2与naoh溶液反应为例 co2 2naoh na2co3 h2oco2 naoh nahco3当n oh n co2 的值不同时产物如下 方法精讲 3 碳 硅及其化合物之间综合转化关系 1 知识网络 碳及其化合物的转化关系图 方法精讲 硅及其化合物的转化关系图 2 推断中常用题眼解答硅及其化合物的推断题 高温反应条件 特征反应 单质与碱反应 盐溶液与过量盐酸反应产生白色沉淀等往往是推断题的 突破口 典例精讲 例1 下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥 玻璃 水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料a b c d 答案 c 解析 硅在自然界中以硅酸盐和二氧化硅的形式存在 构成岩石和矿物的基本元素 故正确 水晶成分是二氧化硅 不属于硅酸盐 故错误 光导纤维的成分是二氧化硅 故错误 陶瓷是人类应用很早饿硅酸盐材料 故正确 因此选项c正确 例2 在下列各溶液中逐渐通入co2气体直至过量 会出现先沉淀后消失现象的是 饱和na2co3溶液 澄清石灰水 ca clo 2溶液 cacl2溶液 na2sio3溶液 naalo2溶液a 只有 b 只有 c 除 d 全部 典例精讲 答案 a 解析 饱和碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠 出现浑浊 不能消失 错误 氢氧化钙和二氧化碳反应先生成碳酸钙沉淀 后转化为碳酸氢钙 沉淀消失 正确 次氯酸钙和二氧化碳反应先生成碳酸钙沉淀和次氯酸 后碳酸钙转化为碳酸氢钙 沉淀消失 正确 氯化钙和二氧化碳不反应 错误 硅酸钠和二氧化碳反应生成硅酸沉淀 沉淀不溶解 错误 偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀 沉淀不溶于二氧化碳 错误 所以选a 1 下列有关物质的性质或应用的说法不正确的是 a 二氧化硅是生产光纤制品的基本原料b 水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂c na2o na2o2与co2反应产物相同d sio2是酸性氧化物 能与naoh溶液反应 考题精练 答案 c 解析 a 光导纤维的主要成分为二氧化硅 正确 不选a b 水玻璃有黏性和耐火性 正确 不选b c 氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠 过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气 二者产物不同 选c d 二氧化硅是酸性氧化物 能和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水 正确 不选d 2 下列说法 硅的化学性质很稳定 因此硅在自然界中以游离态形式存在 硅和二氧化硅晶体都是由原子构成的