高三化学总复习实用 必考41 无机非金属材料的主角—硅课件 新人教版.ppt

1 了解碳 硅元素单质及其化合物的主要性质及应用2 了解氯元素单质及其化合物的主要性质和用途3 了解硫的氧化物 硫酸的性质及用途4 了解氮的氧化物 氨和hno3的主要性质及用途5 了解氯 硫 氮 硅等非金属及其化合物的综合应用及其对环境的影响 能说明化工生产中遵循 绿色化学 的思想重要性 非金属元素及其化合物知识历来是高考的重点 命题的主要热点有 卤素及其化合物的性质和用途 卤素性质的迁移应用 硫及其化合物的相互转化关系 如硫化氢的强还原性 so2的氧化性和还原性 浓硫酸的性质和用途等 n2 nh3 hno3的性质及检验等 碳 硅及其化合物的性质和用途等 对非金属元素的考查几乎涉及各种题型 如选择 填空 推断等 试题以基础题和中档题为主 预计2011年高考仍将重点考查非金属元素的单质 氧化物 氢化物 最高价氧化物的水化物的结构 性质 制备 用途和检验等基础知识 以元素化合物知识为载体 与化学基本概念 基本理论 化学实验和化学计算密切结合 加以考查 其中推断题综合性较强 考查考生运用基础知识进行逻辑推断的能力 第一讲无机非金属材料的主角 硅 一 二氧化硅1 结构二氧化硅是一种结构的物质 结构中以硅为中心形成构型 其化学式sio2不表示有分子 只表示硅 氧原子个数比为 立体网状 正四面体 1 2 2 化学性质sio2是氧化物 1 与hf反应 2 与cao反应 3 与naoh溶液反应 3 用途二氧化硅除用作饰品外 还可以用于制和 sio2 4hf sif4 2h2o 酸性 2naoh sio2 na2sio3 h2o 石英坩埚 光导纤维 二 硅酸和硅酸盐1 硅酸 1 弱酸性 硅酸的酸性很弱 比碳酸的酸性弱 2 制备 通过硅酸盐与较强的酸反应制得 如na2sio3溶液与盐酸反应 化学方程式为 3 硅胶可用作 催化剂的 可溶性 na2sio3 2hcl 2nacl h2sio3 干燥剂 载体 2 硅酸盐 1 概念 硅酸盐是由组成的化合物的总称 2 硅酸盐的组成表示方法 通常用的组合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 3 硅酸钠溶液俗称 是无色液体 常用来制备黏合剂 防腐剂 等 硅 氧和金属 sio2和金属 氧化物 na2o sio2 k2o al2o3 6sio2 水玻璃 黏稠 防火材料 4 硅酸盐的用途 土壤保肥 土壤胶粒一般带负电 能吸附nh k 等营养离子 硅酸盐产品a 陶瓷 主要是传统硅酸盐陶瓷 它们都是以为原料 经高温烧结而成 b 普通玻璃 是以为主要原料 经混合 粉碎 在中熔融制得 c 水泥 以为主要原料 经研磨 混合后在中煅烧 再加入 研成细粉即得普通水泥 黏土 纯碱 石灰石和石英 玻璃窑 黏土和石灰石 水泥回转窑 石膏 三 硅硅单质有两种 晶体硅与具有相似结构 晶体硅是半导体 也是信息技术的关键材料 制计算机芯片和光电池的材料都使用了 晶体和无定形 金刚石 si 考点一硅及其化合物的性质 例1 2008 广东 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制备高纯硅的化学反应方程式 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 写出配平的化学反应方程式 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 根据原子守恒即质量守恒可以写出sihcl3与h2反应的化学方程式 sihcl3和h2o剧烈反应生成h2sio3 hcl和另一种物质 分析它们化合价的变化可知 而cl的化合价未发生变化 因此另一种元素即h元素的化合价必定降低 即另一种物质是h2 2 碳化硅 氮化硅为原子晶体 a b正确 c正确 玻璃是一种玻璃态物质 无固定的熔点 盐酸不能与硅反应 而hcl在573k以上的温度下可与硅发生反应 因此d e都不正确 答案 1 sihcl3 h2si 3hcl sihcl3 3h2o h2sio3 3hcl h2 氧气与氢气混合 可能引起爆炸 氧气可能会氧化sihcl3 2 abc 3 现象 试管中有白色胶状沉淀生成 并且有刺激性气体生成 解释 na2sio3和nh4cl均能水解 二者相互促进 na2sio3水解生成h2sio3 nh4cl水解生成nh3 一 结构分析 1 硅与二氧化硅都是原子晶体 其结构模型可由金刚石的结构类推 如果将金刚石结构中的碳原子全部用硅原子代换 则为硅晶体 在硅晶体中 每两个硅原子之间夹一个氧原子 即为二氧化硅 由于键长 si si si o c c 所以 其硬度和熔 沸点 硅晶体 二氧化硅 金刚石 2 硅酸及其盐 它们分子间缩水后可得多种复杂的形式 因此 硅酸盐的种类多 组成复杂 二 碳 硅元素单质及其化合物的特性1 一般情况 非金属元素单质 熔沸点低 硬度小 但硅 金刚石熔沸点高 硬度大 其中金刚石为硬度最大的物质 2 一般情况 非金属元素单质为绝缘体 但硅为半导体 石墨为电的良导体 3 一般情况 较强氧化剂 较强还原剂 较弱氧化剂 较弱还原剂 而碳却能还原出比它更强的还原剂 sio2 2csi 2co feo cfe co 4 硅为非金属 却可以和强碱反应 放出氢气 si 2naoh h2o na2sio3 2h2 5 一般情况 较活泼金属 酸 盐 氢气 然而si是非金属 却能与氢氟酸发生反应 si 4hf sif4 2h2 6 一般情况下 碱性氧化物 酸 盐 水 sio2是酸性氧化物 却能与氢氟酸发生反应 sio2 4hf sif4 2h2o 7 一般情况 较强酸 较弱酸盐 较弱酸 较强酸盐 虽然酸性 h2co3 h2sio3 却能发生如下反应 na2co3 sio2na2sio3 co2 8 一般情况 非常活泼金属 na k等 才能够置换出水中的氢 但c h2o g co h2 9 一般情况 非金属氧化物与水反应生成相应的酸 如co2 h2o h2co3 但sio2不溶于水 不与水反应 与强碱反应生成h2的固体单质有al和si 能够置换出水中的氢的非金属单质为c 这些特征反应常作为推断题的突破口 1 二氧化硅的熔 沸点较高的原因是 a 二氧化硅中 硅 氧原子个数之比为1 2b 二氧化硅晶体不溶于水c 二氧化硅呈空间网状结构且si o键的键能大d 二氧化硅晶体中原子以共价键相结合 解析 此题难度不大 但涉及二氧化硅晶体结构的重点知识 二氧化硅熔 沸点较高的原因 是由于其晶体里si o键的键能很高 并形成了一种立体网状的原子晶体 熔融它需消耗较多的能量 故选c 答案 c 2 下列反应不能一步得到的是 a sio2 na2sio3b sio2 h2sio3c na2co3 na2sio3d h2sio3 sio2 解析 二氧化硅可与氢氧化钠溶液直接反应生成硅酸钠 碳酸钠可与二氧化硅在高温下反应生成硅酸钠 硅酸可直接加热分解生成二氧化硅 故只有b符合题意 答案 b 解析 选项a 根据置换反应和化合反应的概念即可判断 选项b 根据反应 可知还原性焦炭大于硅 根据反应 可知还原性氢气大于硅 选项c 在三个反应中 硅元素的化合价从0价变为 4价或从 4价变为0价 故每消耗或生成28g硅 转移电子均为4mol 选项d 将反应中得到的易挥发的sicl4分离出来后 再用氢气还原才可以得到高纯硅 故原操作不正确 答案 d 考点二硅酸盐的表示方法 2 这个反应能够发生的原因是 解析 1 将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物形式时 只需将除o以外所有的元素写成其氧化物形式 中间用 间隔 注意组成要与原硅酸盐一致 2 风化的反应是复杂的化学反应 但我们可以试图用简单的化学原理去理解它 抓住了由较强的酸可以制得较弱的酸这一规律 问题就会迎刃而解 答案 1 k2o al2o3 6sio2 al2o3 2sio2 2h2o 2 因为碳酸酸性比硅酸强 由较强的酸可制得较弱的酸 硅酸盐组成的表示方法1 硅酸盐种类繁多 结构复杂 组成各异 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成 例如 石棉 cao 3mgo 4sio2 2 方法 1 找出组成元素 2 写出氧化物的形式 3 注意原子守恒 4 检查有无遗漏 3 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 1 三硅酸镁晶体可用来治疗胃溃疡病患者的胃酸过多症 这是因为该物质不溶于水 服用后能中和胃酸 作用持久 其化学式为mg2si3o8 nh2o 1 用氧化物形式表示三硅酸镁的化学式 2 写出该药物中和胃酸的化学方程式 解析 用氧化物形式表示硅酸盐时 应注意其书写原则 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 第 2 问若直接写三硅酸镁与盐酸反应 会感到无从下手 应从氧化物形式书写 碱性氧化物 mgo 能与盐酸反应 而sio2不能与盐酸反应 当成杂质 最后写出正确的方程式 答案 1 2mgo 3sio2 nh2o 2 2mgo 3sio2 nh2o 4hcl 2mgcl2 3sio2 n 2 h2o 2 高岭土的组成可表示为al2si2ox oh y 其中x y的数值分别是 a 7 2b 5 4c 6 3d 3 6 解析 根据化合物中各元素化合价的代数和为零 可得2 3 2 4 x 2 y 1 0故有2x y 14将选项代入 便可得出答案 答案 b 3 2009 广东深圳高三联考 青石棉是一种致癌物质 是 鹿特丹公约 中受限制的46种化学品之一 其化学式为na2fe5si8o22 oh 2 青石棉用稀硝酸溶液处理时 还原产物只有no 下列说法不正确的是 a 青石棉是一种硅酸盐原料b 青石棉中含有一定量的石英晶体c 青石棉的化学组成可表示为 na2o 3feo fe2o3 8sio2 h2od 1mol青石棉能使1molhno3被还原 答案 b 关于硅和sio2的实验1 一定要准确记住工业上提纯硅的四个典型的反应 2 读题时一定要留意出一些关键字眼 重要字句 这些字句往往与后面的问题有关 如 已知sihcl3能与水强烈反应 在空气中易自燃 意味着sihcl3的还原必须在无水 无o2的环境下进行 制取的h2需干燥等 这些有用的信息必须认真思考和总结 才能真正做对这种题目 请回答下列问题 1 第 步制备粗硅的化学反应方程式为 2 粗硅与hcl反应完全后 经冷凝得到的sihcl3 沸点33 0 中含有少量sicl4 沸点57 6 和hcl 沸点 84 7 提纯sihcl3采用的方法为 3 用sihcl3与过量h2反应制备纯硅的装置如下 热源及夹持装置略去 装置b中的试剂是 装置c中的烧瓶需要加热 其目的是 反应一段时间后 装置d中观察到的现象是 装置d不能采用普通玻璃管的原因是 装置d中发生反应的化学方程式为 为保证制备纯硅实验的成功 操作的关键是检查实验装置的气密性 控制好反应温度以及 为鉴定产品硅中是否含微量铁单质 将试样用稀盐酸溶解 取上层清液后需再加入的试剂 填写字母代号 是 a 碘水b 氯水c naoh溶液d kscn溶液e na2so3溶液 1 由于o2的存在对该实验有较大影响 实验中应通入x气体作为保护气 试管中的固体药品可选用 填序号 石灰石 锌粒 纯碱 2 实验开始时 必须先通入x气体 再加热反应物 其理由是 当反应引发后 移走酒精灯 反应能继续进行 其原因是 3 反应结束后 待冷却至常温时 往反应后的混合物中加入稀盐酸 可观察到闪亮的火星 产生此现象的原因用化学方程式表示为 答案 1 2 防止在加热条件下h2和o2混合发生爆炸sio2和mg粉的反应是放热反应 3 mg2si 4hcl 2mgcl2 sih4 sih4 2o2 sio2 2h2o 1 宣传科学知识 介绍高新科技 揭露伪科学 是科学工作者的义务 下列说法正确的是 a 以石英砂为主要原料生产光导纤维b 水玻璃 超薄透明 是一种新型装饰材料c 纳米材料是一种称为 纳米 的新物质制成的材料d 炭炉边放盆水 可防止煤气中毒 解析 石英砂的主要成分是sio2 水玻璃 是na2sio3水溶液的俗称 纳米是长度单位 1nm 10 9m 煤气 co 不溶于水 答案 a 2 下列说法不正确的是 a 有自主产权的 中国芯 主要成分是sib 氢氟酸应盛放在带胶塞的瓷器中c 向水玻璃中通入co2 能生成胶状沉淀d 用光纤上网 可提高网速 解析 瓷器中也含有sio2 氢氟酸与sio2反应 b错误 答案 b 3 2010 烟台统考 在一定条件下 下列物质不能与二氧化硅反应的是 焦炭 纯碱 碳酸钙 氢氟酸 硝酸 氢氧化钠 硫酸钙a b c d 解析 sio2属于酸性氧化物 可以与碱 碱性氧化物或盐反应 sio2在高温下具有一定的氧化性 能与c等反应 si属于亲氟元素 sio2能与hf反应生成sif4 答案 d 4 2010 海安模拟 世界著名的科技史专家 英国剑桥大学的李约瑟博士考证说 中国至少在距今3000年以前 就已经使用玻璃了 下列有关玻璃的说法不正确的是 a 制普通玻璃的原料主要是纯碱 石灰石和石英砂b 玻璃在加热熔化时有固定的熔点c 普通玻璃的主要成分是硅酸钠 硅酸钙及二氧化硅d 盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞 是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口黏在一起 解析 玻璃的主要成分可以表示为na2o cao 6sio2 属于玻璃态物质 是混合物 根据所学知识不难判断ac正确 混合物没有固定的熔 沸点 故b错误 玻璃中的sio2与烧碱反应生成易溶于水的硅酸钠 硅酸钠是无机黏合剂 将玻璃塞与瓶口黏合 故d正确 答案 b 5 有些科学家提出硅是 21世纪的能源 这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用 下列关于硅的说法中不正确的是 a 自然界中硅元素的贮量丰富b 自然界中存在大量的单质硅c 高纯度的单质硅广泛用于制造计算机芯片d 硅可由二氧化硅还原制得 答案 b 6 1 将下列硅酸盐改写成氧化物的形式 改写时注意金属氧化物在前 非金属氧化物在后 低价在前 高价在后 h2o一般写在最后 镁橄榄石 mg2sio4 高岭石 al2 si2o5 oh 4 2 许多含氧酸及其盐类均可以类似地改写为氧化物形式 请继续改写以下物质 hno3 hcooh kal so4 2 12h2o 通过以上改写可知 hno3的酸酐为 hcooh与h2so4反应可制 气体 3 已知在一定条件下 fe在cl2中燃烧可以生成fe3cl8 它可以看作是fecl2 2fecl3 类似地 碘与fe在一定条件下可得到fe3i8 则它可以看作是 解析 改写时注意中心元素的化合价不变 同时不能出现分数 不够