高考化学 4.1无机非金属材料的主角硅知识研习课件 新人教版.ppt

第四章非金属及其化合物 一 碳 硅1 元素的存在 单质的物理性质及用途 1 存在形态碳元素既有 态 又有 态 而硅元素仅有化合态 碳单质主要有 等同素异形体 硅单质主要有 和 两大类 2 单质的物理性质晶体硅与金刚石结构类似 二者熔点 硬度 石墨是层状结构晶体 熔点 硬度较小 是电的 有滑腻感 游离 化合 金刚石 石墨 晶体硅 无定形硅 高 大 良导体 高 3 单质主要用途金刚石可用作割刀具 装饰品等 石墨作电极 润滑剂 铅笔芯等 硅可用作 材料和 材料 2 化学性质碳 硅在参与化学反应时 一般表现还原性 合金 半导体 si 2f2 sif4 si 4hf sif4 2h2 co2 2so2 2h2o co2 4no2 2h2o 想一想1 工业上制备硅的原理是什么 请写出有关反应的化学方程式 二 碳 硅的氧化物1 一氧化碳co是无色无味的有毒气体 不溶于水 可用作气体燃料和冶金工业的 还原剂 2 co2和sio2co2和sio2都属于 氧化物 具有酸性氧化物的通性 1 与碱反应与naoh溶液反应的化学方程式分别为 2 与盐反应 酸性 co2 2naoh na2co3 h2o sio2 2naoh na2sio3 h2o na2co3 co2 h2o 2nahco3 3 与碱性氧化物反应与na2o反应的化学方程式分别为 三 硅酸和硅酸盐1 硅酸 1 物理性质 与一般的无机含氧酸不同 硅酸的溶解度 sio2 na2o na2sio3 co2 na2o na2co3 很小 2 化学性质 弱酸性 酸性比碳酸弱 与naoh溶液反应的化学方程式为 3 制备 通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得 如na2sio3溶液与盐酸反应 4 用途 硅胶可用作 的载体等 h2sio3 2naoh na2sio3 2h2o h2o na2sio3 2hcl h2sio3 2nacl 干燥剂 催化剂 2 硅酸盐 1 硅酸盐 硅酸盐是由 组成的化合物的总称 是构成地壳岩石的主要成分 2 硅酸钠 硅酸钠溶液俗称 是无色黏稠液体 常用于制备黏合剂 防腐剂 耐火材料 3 硅酸盐组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组成形式表示硅酸盐的组成 如硅酸钠 na2sio3 可表示为 长石 kalsi3o8 可表示为 注意 硅酸盐写法与氧化物写法中各元素的化合价保持不变 原子个数比相等 硅 氧和金属 水玻璃 na2o sio2 k2o al2o3 6sio2 想一想2 如何设计实验比较硅酸 碳酸酸性的相对强弱 提示 根据复分解反应中 强酸可制得弱酸的原理可设计实验 向硅酸钠溶液中通入co2 溶液变浑浊 说明有硅酸生成 即可证明碳酸的酸性强于硅酸 四 无机非金属材料1 硅酸盐材料2 特殊功能的含硅物质 1 具有金刚石结构 可用作磨料 2 含硅元素4 的钢具有 性 3 硅橡胶具有 的性质 石灰石 黏土 水泥回转窑 纯碱 石灰石 和石英 玻璃窑 黏土 瓷土 碳化硅 导磁 既耐高温又耐低温 考点一硅及其化合物的特性及应用 即时巩固解析为教师用书独有 案例1 2011 山东理综 某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半 该元素 a 在自然界中只以化合态的形式存在b 单质常用作半导体材料和光导纤维c 最高价氧化物不与酸反应d 气态氢化物比甲烷稳定 解析 先准确推断出该元素为硅 然后对照它的性质与用途进行判断 通过信息可推知该元素为si b项 其单质能用作半导体材料而不能用作光导纤维 b项错误 c项 它的最高价氧化物sio2能与氢氟酸反应 化学方程式为sio2 4hf sif4 2h2o c项错误 d项 由于元素的非金属性c si 故sih4的稳定性弱于甲烷 d项错误 答案 a 规律方法 与元素硅有关的几个问题 在常温下硅的化学性质虽然很稳定 但自然界中没有游离态的硅存在 单质硅虽然是原子晶体 但可以做半导体材料 单质硅与强碱水溶液反应能生成氢气 与氢氟酸反应也能生成氢气 这是其他非金属单质所不具有的性质 碳在高温下与二氧化硅反应只能被氧化为co 而不能被氧化为co2 这一反应是非金属把另一非金属从其氧化物中还原成单质的一个特例 硅酸是弱酸 不溶于水是其特性 即时巩固1 2012 汕头模拟 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 答案 b 考点二硅 碳重要化合物的比较1 sio2和co2 2 h2co3和h2sio3 案例2 下列有关sio2的性质和该性质的应用均正确的是 a sio2是酸性氧化物 能与naoh溶液反应b 二氧化硅不与任何酸反应 可用石英制造耐酸容器c sio2可以制耐火材料 其原因是sio2具有很高的熔点 解析 酸性氧化物是指能够跟碱反应 生成盐和水的氧化物 因为2naoh sio2 na2sio3 h2o 故a项正确 b项中二氧化硅可与氢氟酸反应 故b项错误 sio2具有硬度大 熔点很高的特点 c项正确 sio2不溶于水 故不能实现上述转化 d项错误 答案 ac 即时巩固2 光导纤维的主要成分为sio2 请回答下列问题 1 下列说法不正确的是 a sio2和co2都是酸性氧化物 均可与naoh溶液反应b 水晶项链 石英钟都是硅酸盐制品c sio2和co2在一定条件下均可与cao发生反应d sio2不溶于水 而co2可与水反应 生成h2co3 2 将过量的co2分别通入 cacl2溶液 na2sio3溶液 ca oh 2溶液 饱和na2co3溶液 最终溶液中有白色沉淀析出的是 a b c d 解析 1 水晶项链 石英钟的主要成分都是sio2 不是硅酸盐制品 sio2是一种酸性氧化物 可与强碱及cao发生反应 2 co2溶于水 co2 h2o h2co3 h2co3的酸性比盐酸弱 而比硅酸强 根据酸与盐反应的规律 co2通入cacl2溶液无明显现象 一般弱酸不能制强酸 过量的co2通入na2sio3溶液中有白色沉淀h2sio3生成 co2通入ca oh 2溶液至过量 ca oh 2 co2 caco3 h2o caco3 h2o co2 ca hco3 2 最终生成ca hco3 2而无沉淀产生 过量co2通入饱和na2co3溶液中 na2co3 h2o co2 2nahco3 生成的nahco3溶解度比na2co3溶解度小而结晶析出 答案 1 b 2 b 考点三硅酸盐的表示方法硅酸盐的种类多 结构复杂 其组成的表示方法有两种 1 盐化学式法例如 硅酸钠na2sio3 硅酸钙casio3等 此法一般用于组成较简单的硅酸盐 2 氧化物法例如 高岭土 al2o3 2sio2 2h2o石棉 cao 3mgo 4sio2沸石 na2o al2o3 3sio2 2h2o 云母 k2o 3al2o3 6sio2 2h2o滑石 3mgo 4sio2 h2o长石 k2o al2o3 6sio2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 灵犀一点 由于硅酸盐的组成与结构很复杂 为了简化对硅酸盐组成的表示方法 采用了氧化物法 实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的 而是以各种结构复杂的盐的形式存在的 案例3 1 将下述复杂硅酸盐改写成氧化物形式 kalsi3o8 al2si2o5 oh 4 2 北京2008年奥运金牌 金镶玉 环形玉璧由昆仑玉制成 昆仑玉的成分可简单看成是ca2mg5si8o22 oh 2 则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为 解析 用氧化物表示硅酸盐时的顺序为活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 非金属氧化物 二氧化硅 水 答案 1 k2o al2o3 6sio2 al2o3 2sio2 2h2o 2 2cao 5mgo 8sio2 h2