硅及其化合物学案.doc

硅及其化合物 考试标准知识条目必考要求加试要求1.硅在自然界的存在形式aa2.硅及其化合物(以SiO2和Na2SiO3为例)的重要性质ab3.工业制备高纯硅的方法ab4.三大硅酸盐产品：水泥、陶瓷、玻璃aa5.硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域中的应用aa6.光导纤维的组成和作用a1.硅的存在硅元素具有亲氧性，在自然界中仅以化合态存在，表现形式为SiO2和硅酸盐，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。2.硅及其化合物的性质和用途物质物理性质化学性质用途Si晶体硅属于原子晶体，灰黑色，有金属光泽，硬度大，熔点高。(1)Si2F2SiF4(2)Si2Cl2SiCl4(3)Si4HF=SiF42H2(4)2Si2NaOH2H2O=Na2SiO32H2晶体硅可用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池SiO2晶体SiO2属于原子晶体，硬度大，熔、沸点高，难溶于水和有机溶剂(1)酸性氧化物性质SiO2CaOCaSiO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(2)特性SiO24HF=SiF42H2O光导纤维、光学仪器、电子部件Na2SiO3白色，可溶于水的粉状固体，水溶液称为水玻璃，有黏性，显碱性(1)Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3(2)Na2SiO3CO2(少量)H2O=Na2CO3H2SiO3黏合剂、矿物胶、耐火阻燃材料3.高纯硅的制备(1)工艺流程(2)反应原理SiO22CSi2CO(石英砂)(焦炭)(粗硅)Si(粗)2Cl2SiCl4，SiCl42H2Si(纯)4HCl。4.无机非金属材料(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。常见硅酸盐材料比较水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2CaSiO3CO2。(2)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。正误辨析正误判断，正确的打“”，错误的打“”(1)单质硅常用作半导体材料和光导纤维()(2)硅在自然界中只以化合态的形式存在()(3)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应()(4)SiO2不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器()(5)向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2出现白色沉淀，证明H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强()(6)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐产品()题组一硅及其化合物的性质1.下列关于硅的说法中不正确的是()A.硅是非金属元素，但它的单质是有金属光泽的灰黑色固体B.硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D.硅与氟、氯、溴、碘在一定条件下能直接化合答案C解析硅的化学性质不活泼，但在常温下能与F2、氢氟酸、强碱溶液等反应，C项错误。题组二工业制取高纯硅2.(2016绍兴选考适应性考试)已知A与D均为非金属单质，其中A有多种同素异形体，其转化关系如下图。请回答：(1)反应为工业制粗硅原理，写出E化学式_。(2)反应的化学方程式为_。答案(1)CO(2)2MgCO22MgOC解析A为非金属单质，A有多种同素异形体，且A能与SiO2反应生成单质D，可推知A为碳，D为Si。B为CO2，C为MgO，E为CO。反应和的化学方程式分别为2MgCO2 2MgOC2CSiO2 Si2CO。3.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制备高纯硅反应的化学方程式：_。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，可用于生产砂纸、砂轮等B.含4%硅的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯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，有固定的熔点E.盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅答案(1)SiHCl3H21 357 K,Si3HClSiHCl33H2O=H2SiO33HClH2高温下H2与O2混合发生爆炸(2)ABC解析(1)H2还原SiHCl3可制备Si，化学方程式为SiHCl3H2Si3HCl。SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、HCl和H2；用H2还原SiHCl3过程中若混入O2，则高温下H2与O2反应发生爆炸。(2)A项，碳化硅硬度很大，可用于生产砂纸、砂轮等；B项，含4%硅的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯；C项，高纯度的SiO2可以制造光导纤维；D项，普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，是由石英(SiO2)、石灰石、纯碱高温下反应产生的，化学方程式为Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，CaCO3SiO2CaSiO3CO2，为混合物，没有固定的熔点；E项，Si与盐酸不反应。题组三硅及其化合物的重要用途4.(2016奉化3月模拟)下列说法错误的是()A.高纯度的单质硅被广泛应用于制作计算机芯片B.铅笔芯的主要成分是石墨C.利用高纯硅可以制成光电池，将光能直接转化为电能D.SiO2可用于制造光导纤维和半导体答案D解析制作半导体的材料是单质硅。5.材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是()选项材料主要化学成分A刚玉、金刚石三氧化二铝B大理石、石灰石碳酸钙C普通水泥、普通玻璃硅酸盐D沙子、石英二氧化硅答案A解析刚玉的成分是Al2O3，金刚石的成分是C，A错误；大理石、石