高考化学 第四章 第一节 无机非金属材料的主角硅课件 新人教版.ppt

第四章非金属及其化合物 含 化学与生活 的内容 第一节无机非金属材料的主角 硅 一 碳 硅单质的主要性质及应用1 碳 硅元素在自然界中的存在形态 1 碳 既有游离态又有化合态 2 硅 只有 硅在自然界中的含量占第二位 化合态 2 碳 硅单质的物理性质和用途 用短线连接 2so2 2h2o 3 碳和硅的化学性质 还原性 si o2sio2 si 2f2 sif4 si 2cl2sicl4 si 4hf sif4 2h2 二 碳 硅的重要化合物的主要性质及用途1 co2与sio2的比较 co2 h2oh2co3 sio2 4hf sif4 2h2o sio2 2naoh na2sio3 h2o na2co3 h2o nahco3 sio2 na2co3na2sio3 co2 co2 na2co3 h2o 2nahco3 sio2 caocasio3 co2 na2o na2co3 sio2 2csi 2co co2 c2co 光导纤维 制冷剂 2 硅酸硅酸 溶于水 其酸性比碳酸 硅酸 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 2 硅酸能与碱溶液反应 如与naoh溶液反应的化学方程式为 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 难 弱 不能 h2sio3sio2 h2o h2sio3 2naoh na2sio3 2h2o 干燥剂 3 硅酸盐 1 na2sio3水溶液俗称 常用于制作黏合剂 防腐剂和耐火材料 2 硅酸钠溶液在空气中易变质 反应的化学方程式为 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 石棉 camg3si4o12 可表示为 水玻璃 na2sio3 h2o co2 na2co3 h2sio3 na2o sio2 cao 3mgo 4sio2 三 常见无机非金属材料的生产用途1 硅酸盐材料 1 三种硅酸盐工业生产比较 石灰石 黏土 纯碱 石灰石和石英 黏土 水泥回转窑 玻璃窑 2 主要用途 陶瓷 玻璃 水泥是主要建材 也广泛应用于生活中 2 特殊功能的含硅物质 1 碳化硅具有金刚石结构 可用作磨料 2 含硅元素4 的硅钢具有导磁性 3 硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质 思考辨析 1 2012 新课标全国卷 单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 分析 单质硅是制太阳能电池的常用材料 2 酸性氧化物都只能与碱反应不能与酸发生反应 分析 二氧化硅属于酸性氧化物 但能与氢氟酸发生反应 sio2 4hf sif4 2h2o3 工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为sio2 csi co2 分析 反应生成的是co而不是co2 4 实验室中保存烧碱溶液不能用磨口玻璃塞 分析 sio2能与naoh溶液反应生成na2sio3 使瓶口与瓶塞粘在一起 不易开启 5 2012 江苏高考 向一定浓度的na2sio3溶液中通入适量co2出现白色沉淀 证明h2sio3的酸性比h2co3的酸性强 分析 硅酸钠溶液中通入二氧化碳产生的白色沉淀为硅酸 根据强酸制弱酸 说明碳酸的酸性比硅酸强 考点硅及其化合物的特殊性质 1 硅单质的特殊性 1 si的还原性大于c 但c却能在高温下还原出si sio2 2csi 2co 2 非金属单质跟碱液作用一般无h2放出 但si与碱液作用却放出h2 si 2naoh h2o na2sio3 2h2 3 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用 但si能与hf作用 si 4hf sif4 2h2 4 非金属单质大多为非导体 但si为半导体 2 含硅化合物的特殊性 1 sio2是h2sio3的酸酐 但它不溶于水 不能直接与水作用制备h2sio3 2 酸性氧化物一般不与酸作用 但sio2能跟hf作用 sio2 4hf sif4 2h2o 3 无机酸一般易溶于水 但h2sio3难溶于水 4 因h2co3的酸性大于h2sio3 所以在na2sio3溶液中通入co2能发生下列反应 na2sio3 co2 h2o h2sio3 na2co3 但在高温下sio2 na2co3na2sio3 co2 也能发生 高考警示 1 不要混淆硅和二氧化硅的用途 用作半导体材料的是晶体硅而不是sio2 用于制作光导纤维的是sio2而不是硅 2 不要混淆常见含硅物质的成分 计算机芯片的成分是晶体硅而不是sio2 水晶 石英 玛瑙等主要成分是sio2 而不是硅酸盐 传统无机非金属材料陶瓷 水泥 玻璃的主要成分是硅酸盐 典例 胃舒平主要成分是氢氧化铝 同时含有三硅酸镁 mg2si3o8 nh2o 等化合物 1 三硅酸镁的氧化物形式为 2 某元素与铝元素同周期且原子半径比镁原子半径大 该元素离子半径比铝离子半径 填 大 或 小 该元素和铝元素的最高价氧化物的水化物之间发生反应的离子方程式为 3 al2o3 mgo和sio2都可以制耐火材料 其原因是 a al2o3 mgo和sio2都不溶于水b al2o3 mgo和sio2都是白色固体c al2o3 mgo和sio2都是氧化物d al2o3 mgo和sio2都有很高的熔点 解题指南 解答本题应注意以下3点 1 用氧化物的形式表示硅酸盐组成的书写顺序 2 同周期元素的递变规律和性质 3 物质的性质决定用途 解析 1 硅酸盐用氧化物的形式来表示组成的书写顺序是 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 非金属氧化物 二氧化硅 水 并将氧化物的数目用阿拉伯数字在其前面表示 2 与铝元素同周期且原子半径大于镁的元素是钠 其离子半径大于铝的离子半径 两者氢氧化物反应的离子方程式为al oh 3 oh al 2h2o 3 分析三种氧化物 可知三者都不溶于水且都具有很高的熔点 答案 1 2mgo 3sio2 nh2o 2 大al oh 3 oh al 2h2o 3 a d 变式训练 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 解析 1 书写方程式时 由题目所给的反应物和生成物 根据质量守恒定律配平即可 2 碳化硅本身是一种很好的材料 不能再用来生产水泥 a错 si3n4是一种高温结构陶瓷 熔点高 性质稳定 可用作耐高温材料和轴承 b正确 光导纤维的材料为sio2 c正确 普通玻璃的主要成分为na2sio3和casio3 它是以石英砂 sio2 石灰石 caco3 和纯碱 na2co3 为主要原料反应制成的 玻璃没有固定的熔点 d错 常温下 si能与hf反应 不与hcl反应 e错 3 si n会发生水解相互促进反应 从而有nh3放出 同时有白色沉淀h2sio3生成 答案 1 sihcl3 h2si 3hcl sihcl3 3h2o h2sio3 h2 3hcl高温下 h2遇o2发生爆炸 2 b c 3 生成白色絮状沉淀 有刺激性气味的气体生成 si与n发生水解相互促进反应 si 2n 2nh3 h2sio3 1 下列关于硅的说法中 不正确的是 a 硅是非金属元素 晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体b 硅的导电性能介于导体和绝缘体之间 是良好的半导体c 硅的化学性质不活泼 常温下不与任何物质反应d 加热到一定温度时 硅能与氯气 氧气等非金属反应 解析 选c 晶体硅虽然外形像金属 有金属光泽 但实际上属于非金属 硅既有金属性 又有非金属性 其导电性能介于金属导体和非金属绝缘体之间 是良好的半导体材料 硅的化学性质不活泼 尤其是在常温下 但常温下仍能与氟气 氟化氢和naoh溶液等发生反应 加热至一定温度时 硅能与氯气 氧气等非金属发生反应 2 2013 安庆模拟 向用石蜡围成的 spark 凹槽内注入某溶液 即可在玻璃上刻蚀出 spark 的字样 则该溶液是 a 盐酸b 氢氟酸c 烧碱d 饱和食盐水 解析 选b 能腐蚀玻璃的是氢氟酸 3 2013 海滨区模拟 月球的矿产资源极为丰富 仅月球表层5cm厚的沙土就含铁单质上亿吨 月球上的主要矿物有辉石 camgsi2o6 斜长石 kalsi3o8 和橄榄石 mg或fe 2sio4 等 下列说法或分析不正确的是 a 辉石 斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿b 斜长石的氧化物形式可表示为k2o al2o3 3sio2c 橄榄石中铁为 2价d 月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气 解析 选b 根据辉石 camgsi2o6 斜长石 kalsi3o8 和橄榄石 mg或fe 2sio4 的化学式可知三者均属于硅酸盐矿 a正确 根据元素化合价不变的原则 将斜长石的化学式改写为氧化物的形式可表示为k2o al2o3 6sio2 b不正确 根据化合价代数和为零 橄榄石中铁为 2价 c正确 铁单质与氧气接触易被氧化 所以月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气的缘故 d正确 4 半导体工业中 有一句行话 从沙滩到用户 即由sio2制取si 制取过程中不涉及的化学反应是 a 2c sio2si 2co b sio2 2naoh na2sio3 h2oc si 2cl2sicl4d sicl4 2h2si 4hcl 解析 选b 由sio2制取si时要先制得粗硅 反应为2c sio2si 2co 然后再进行提纯 反应依次为si 2cl2sicl4 sicl4 2h2si 4hcl 5 世博会中国馆 东方之冠 由钢筋混凝土 7000多块红色铝板和1200多块玻璃等建成 1 铝 填 是 或 不是 红色的 铝板和玻璃均易被烧碱腐蚀 原因是 用化学方程式表示 2 生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是 3 石英玻璃化学稳定性强 膨胀系数小 是一种特种玻璃 石英玻璃的主要成分是 有机玻璃 聚甲基丙烯酸甲酯 实际上不是硅酸盐材料 而是一种 选填 橡胶 纤维 或 塑料 解析 1 铝是银白色金属 而红色铝板是添加红色物质所致 al 玻璃中的sio2均能与naoh发生反应而易被腐蚀 化学方程式分别为 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 sio2 2naoh na2sio3 h2o 2 生产水泥与玻璃的主要原料都用到caco3 3 石英玻璃主要成分为sio2 有机玻璃不是硅酸盐材料 而是由甲基丙烯酸甲酯在一定条件下通过加聚反应合成 因此 有机玻璃属于塑料 答案 1 不是2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 sio2 2naoh na2sio3 h2o 2 caco3 3 sio2塑料 1 2012 海南高考 化学与环境密切相关 下列有关说法正确的是 a co2属于大气污染物b 酸雨是ph小于7的雨水c co2 no2或so2都会导致酸雨的形成d 大气中co2含量的增加会导致温室效应加剧 解析 选d 常见的大气污染物有 颗粒物 二氧化硫 三氧化硫 一氧化碳 一氧化氮 二氧化氮 碳氢化合物等 二氧化碳不属于大气污染物 a错误 酸雨是ph小于5 6的降雨 b错误 酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的 二氧化碳不会引起酸雨 c错误 导致全球气温变暖的温室效应 城市中的热岛效应 还有海洋中的厄尔尼诺现象和拉尼娜现象等 都和二氧化碳的排放有关系 d正确 2 下列说法中不正确的是 a 2010 山东高考 sio2是酸性氧化物 能与naoh溶液反应b 2011 江苏高考 二氧化硅不与任何酸反应 可用石英制造耐酸容器c 2010 江苏高考 二氧化硅是生产光纤制品的基本原料d 2010 天津高考 水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 解析 选b 酸性氧化物是能够跟碱反应 生成盐和水的氧化物 故a正确 二氧化硅可与氢氟酸反应 b错误 根据二氧化硅和硅酸钠的性质 c d均正确 3 2011 福建高考 下列关于化学与生产 生活的认识不正确的是 a co2 ch4 n2等均是造成温室效应的气体b 使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一c 节能减排符合低碳经济的要求d 合理开发利用可燃冰 固态甲烷水合物 有助于缓解能源紧缺 解析 选a 常见的温室气体有二氧化碳 甲烷 氮氧化物和氟利昂等 氮气不是造成温室效应的气体 4 双选 2011 海南高考 碳捕捉技术 是指通过一定的方法将工业生产中产生的co2分离出来并利用 如可利用naoh溶液来 捕捉 co2 其基本过程如图所示 部分条件及物质未标出 下列有关该方法的叙述中正确的是 a 能耗大是该方法的一大缺点b 整个过程中 只有一种物质可以循环利用c 反应分离 环节中 分离物质的基本操作是蒸发结晶 过滤d 该方法可减少碳排放 捕捉到的co2还可用来制备甲醇等产品 解析 选a d 碳酸钙高温分解时 需要吸收大量的热 所以该方法的缺点是能耗大 a选项正确 整个过程中 cao和naoh两种物质可以循环利用 b选项错误 反应分离 环节中分离的是naoh溶液和碳酸钙沉淀的混合物 只需过滤即可 c选项错误 该方法吸收了co2 并且把重新收集到的co2进行利用 制备甲醇等化工产品 可减少碳排放 符合 低碳经济 原则 5 2012 重庆高考 金刚石 sic具有优良的耐磨 耐腐蚀特性 应用广泛 1 碳与短周期元素q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物 其中一种化合物r为非极性分子 碳元素在周期表中的位置是 q是 r的电子式为 2 碳还原sio2制sic 其粗产品中杂质为si和sio2 现将20 0gsic粗产品加入到过量的naoh溶液中充分反应 收集到0 1mol氢气 过滤得sic固体11 4g 滤液稀释到1l 生成氢气的离子方程式为 硅酸盐的物质的量浓度为 3 下列叙述正确的有 填序号 na还原ccl4的反应 cl2与h2o的反应均是置换反应 水晶 干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同 na2sio3溶液与so3的反应可用于推断si与s的非金属性强弱 钠 锂分别在空气中燃烧 生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1 2 解析 本题考查碳族元素单质及其化合物的性质 制备 元素周期律 晶体类型 化学计算等 1 碳与q元素形成气态化合物 故q为非金属元素 又由于是常见的含碳化合物 易联想为co co2 且co2为非极性分子 2 非金属单质只有硅可与naoh溶液反应放出h2 其化学方程式为 si 2naoh h2o na2sio3 2h2 将其改写