2104高考化学一轮复习 4.1 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现有以下几种物质 金刚石 石墨 晶体硅 二氧化硅 干冰 硅酸钠 纯碱 金刚砂 请选择填空 只填序号 属于单质的是 属于氧化物的是 属于盐的是 硬度大 常用作切削工具或磨具的是 常作电极的是 用于半导体材料或光电元件的是 用于制作光导纤维的是 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 位 化合态 二 2 碳 硅单质的物理性质和用途 用短线连接 3 碳和硅的化学性质 还原性 1 碳单质的化学性质 与o2反应 a o2不足 b o2足量 2c o22co c o2co2 与其他物质反应 a 与cuo反应 b 与co2反应 c 与水蒸气反应 d 与浓硫酸反应 2cuo c2cu co2 co2 c2co c h2o g co h2 c 2h2so4 浓 co2 2so2 2h2o 2 硅单质的化学性质 与o2反应 与cl2反应 与氢氟酸反应 si o2sio2 si 2cl2sicl4 si 4hf sif4 2h2 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 si 2naoh h2o na2sio3 2h2 二 二氧化碳与二氧化硅的比较向澄清石灰水中持续通入co2 涉及的化学反应依次为 石灰水先变浑浊 最后沉淀溶解又变澄清 co2 ca oh 2 caco3 h2o caco3 co2 h2o ca hco3 2 co2与sio2的比较 sio2 4hf sif4 2h2o co2 h2oh2co3 na2sio3 h2o na2co3 h2o nahco3 na2sio3 co2 casio3 co2 caco3 2hclo 2nahco3 casio3 na2co3 sio2 2csi 2co co2 c2co 光导纤维 制冷剂 1 co2是温室气体 但co2不是污染性气体 2 酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸 但sio2不与水反应 3 sio2是酸性氧化物 sio2既能与酸 氢氟酸 反应又能与naoh溶液反应 三 硅酸和硅酸盐 将盐酸滴入na2co3固体中剧烈反应 产生的气体通入na2sio3溶液中 产生 证明酸性强弱顺序为 反应的化学方程式为 白色沉淀 hcl h2co3 h2sio3 2hcl na2co3 2nacl co2 h2o co2 h2o na2sio3 h2sio3 na2co3 1 硅酸 1 弱酸性 h2sio3难溶于水 其酸性比碳酸弱 不能使指示剂变色 能与强碱 如naoh 反应 反应方程式为 2 不稳定性 h2sio3不稳定 受热易分解 反应方程式为 h2sio3 2naoh na2sio3 2h2o h2sio3sio2 h2o 3 硅酸的制备及硅胶 制备原理 可溶性硅酸盐 如na2sio3 与其他酸 如盐酸 反应 硅胶 硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶 经干燥脱水后即得硅胶 常用作 和 的载体 na2sio3 2hcl h2sio3 2nacl 干燥剂 催化剂 2 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 3 常见无机非金属材料 1 传统无机非金属材料 石灰石 黏土 纯碱 石灰石和石英 黏土 水泥回转窑 玻璃窑 2 特殊功能的含硅物质 碳化硅具有金刚石结构 可用作磨料 含硅元素4 的硅钢具有导磁性 硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质 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与碱液反应却放出h2 si 2naoh h2o na2sio3 2h2 深化剖析 3 非金属单质一般不跟非氧化性酸反应 但si能与hf反应 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 不能直接与水反应制备h2sio3 2 酸性氧化物一般不与酸反应 但sio2能跟hf反应 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 典题通关 2014 南昌模拟 硅及其化合物对人类现代文明具有特殊贡献 请回答下列有关问题 1 硅原子的结构示意图为 2 下列物品或设备所用材料属于硅酸盐的是 长江三峡水泥大坝 光导纤维 陶瓷坩埚 普通玻璃 硅太阳能电池a b c d 3 下列说法正确的是 a 在粗硅的制取中发生2c sio22co si 硅被还原 所以碳的还原性大于硅的还原性b 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c 用sio2制取硅酸 应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应 然后再通入co2d 由na2co3 sio2co2 na2sio3可知硅酸的酸性大于碳酸 4 常温下 sicl4为液态 沸点为57 60 在空气中冒白雾 制备高纯度硅的中间产物sicl4中溶有液态杂质 若要得到高纯度sicl4 应采用的方法是 用化学方程式及必要的文字解释sicl4在空气中冒白雾的原因 解题指南 解答本题应注意以下两点 1 常见含硅化合物的成分及应用 2 硅单质及其化合物的特性 解析 2 水泥大坝为钢筋混凝土 其中的水泥为硅酸盐材料 光导纤维为sio2 硅太阳能电池为晶体硅 3 依据元素周期律 硅的还原性大于碳 a项反应能发生是因为产物中有co气体生成 使平衡向右移动 a选项错误 硅酸钠是一种黏合剂 b错误 d选项中的反应不是在水溶液中进行的 且产物中有气体生成 与酸性强弱无关 d错误 4 sicl4易水解 生成hcl hcl吸收空气中的水蒸气 产生白雾 答案 1 2 d 3 c 4 在干燥条件下蒸馏sicl4 3h2o h2sio3 4hcl hcl遇水蒸气产生白雾 变式训练 2013 银川模拟 二氧化硅 sio2 又称硅石 是制备硅及其化合物的重要原料 硅及其化合物的转化如图 下列说法正确的是 a sio2既能与hf反应 又能与naoh反应 属于两性氧化物b sio2和si都是光导纤维材料c 在硅胶中加入cocl2可显示硅胶吸水是否失效d 图中所示转化反应都是非氧化还原反应 解析 选c 两性氧化物是指与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物 sio2与hf反应得到的sif4不属于盐类 a项错误 sio2是光导纤维材料 si为半导体材料 b项错误 cocl2在吸水和失水状态下显示不同的颜色 c项正确 制取si的过程中涉及氧化还原反应 d项错误 加固训练 1 2013 嘉兴模拟 下列说法正确的是 a 石油裂解 煤的气化 海水制镁等过程中都包含化学变化b 水晶 玻璃 陶瓷等都是硅酸盐制品c 光导纤维 醋酸纤维 纤维素等的主要成分都是糖类d 直径在10 9 10 7m之间的粒子一定属于胶体 解析 选a a项 石油裂解是长链烃断裂为短链烃的过程 煤的气化过程中发生了c与h2o的反应 海水制镁中镁的富集 氯化镁的电解都为化学变化 b项 水晶的主要成分为sio2 不属于硅酸盐制品 c项 光导纤维的主要成分为sio2 d项 分散质的微粒直径在10 9 10 7m之间的分散系为胶体 2 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