高考化学一轮复习 第七章 第二节　硅、二氧化硅、无机非金属材料课件.ppt

第二节硅 二氧化硅 无机非金属材料 1 si和sio2的结构和性质 2 硅酸及常见硅酸盐的性质 3 常见硅酸盐产品的特性及应用 4 新型无机非金属材料的特性及应用 1 硅硅全部以形式存在于地壳中 是构成的主要元素 硅晶体的结构及主要物理性质结构 原子晶体 主要物理性质 晶体 有金属光泽 硬度 熔 沸点 化合态 矿物和岩石 正四面体型空间网状 灰黑色 大 高 主要化学性质常温下与f2 hf 强碱反应 加热下与o2等反应 反应式分别为 si 2f2 sif4 si 4hf sif4 2h2 si 2naoh h2o na2sio3 2h2 高纯硅的制取 反应式分别为 2 二氧化硅 晶体结构 空间网状结构的原子晶体 1个硅原子跟个氧原子结合成个共价键 每个氧原子跟个硅原子相结合 晶体中硅 氧原子个数比为 sio2是化学式 并不是分子式 1molsio2含有molsi o键 化学性质sio2是不溶于水的氧化物 可与hf作用 氢氟酸雕刻玻璃 4 4 1 2 4 酸性 sio2 4hf sif4 2h2o 2 与naoh作用 盛放碱性溶液的试剂瓶不能用磨砂玻璃塞 高温下与na2co3 caco3反应 sio2 2naoh na2sio3 h2o 3 硅酸与硅酸盐 硅酸 不溶于水 其酸性小于碳酸na2sio3 co2 h2o na2sio3 2hcl na2co3 h2sio3 2nacl h2sio3 硅酸盐a 常用的硅酸盐是na2sio3 俗称 易溶于水 其水溶液叫做水玻璃 是一种胶 显碱性 易吸收空气中的co2生成硅酸 因而需保存 b 硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分 种类很多 结构复杂 常用氧化物的形式来表示其组成 表示顺序一般为活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 例如 硅酸钠na2sio3 na2o sio2 钙沸石caal2si3o10 3h2o 泡花碱 矿物 密封 cao al2o3 3sio2 3h2o 2007年广东 下列说法正确的是 a 硅材料广泛应用于光纤通讯b 工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品c 水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品d 粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 解析 b项工艺师应利用氢氟酸 c项中水晶 sio2 d项中粗硅制备单晶硅的反应有 si 2cl2sicl4 sicl4 2h2si 4hcl 答案 a 1 硅酸盐工业以物质为原料 制成硅酸盐产品的工业叫做硅酸盐工业 它包括水泥 玻璃 陶瓷等常见材料 水泥 普通水泥生产的主要原料 水泥的成分是 水泥具有性 石膏作用是 石灰石 黏土 石膏 3cao sio2 2cao sio2 3cao al2o3 水硬 调节水泥 的硬化速度 含硅 加热 玻璃普通玻璃的生产原料是 纯碱 石灰石和石英 普通玻璃的成分以氧化物形式表示为na2o cao 6sio2 普通玻璃的特点是加热后在一定温度范围内 即无熔 沸点 特种玻璃 钢化玻璃的成分同于 蓝玻璃的成分是加入普通玻璃 红玻璃的成分是加入普通玻璃 石英玻璃的成分是 不同于普通玻璃 熔化 固定 普通玻璃 co2o3 cu2o sio2 陶瓷陶瓷生产的主要原料是 我国的陶都是 瓷都是 黏土 宜兴 景德镇 2 新型无机非金属材料 新型无机非金属材料的特点及用途 高温 高 电学 光学 生物 种类a 高温结构陶瓷 如陶瓷 陶瓷 b 光导纤维 传导的能力强 制取光导纤维的主要原料是 氧化铝 氮化硅 光 sio2 2009年重庆理综 材料与化学密切相关 表中对应关系错误的是 解析 a项 刚玉的主要化学成分为三氧化二铝 而金刚石的主要化学成分为碳 答案 a 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却能放出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 非金属单质一般为非导体 但si为半导体 5 sio2是h2sio3的酸酐 但它不溶于水 不能直接将它与水作用制备h2sio3 6 非金属氧化物的熔 沸点一般较低 但sio2的熔 沸点却很高 7 酸性氧化物一般不与酸作用 但sio2能跟hf作用 sio2 4hf sif4 2h2o 8 无机酸一般易溶于水 h2sio3却难溶于水 9 因h2co3的酸性大于h2sio3 所以na2sio3溶液中通入co2能发生下列反应 na2sio3 co2 h2o h2sio3 na2co3 但在高温下na2co3 sio2na2sio3 co2 也能发生 10 na2sio3的水溶液俗称水玻璃 但它与玻璃的成分大不相同 硅酸钠又称泡花碱 但它却是盐 并不是碱 下列各单质和化合物之间有以下转化关系 而且各单质和化合物组成的元素皆为短周期元素 根据上述关系判断 1 单质a只可能是 填名称 2 单质b是金属还是非金属 3 写出各化合物的化学式 甲 乙 丙 丁 解析 本题的突破口是短周期元素的单质a与naoh溶液反应生成氢气c 此元素可能是al或si 而产生的化合物乙与过量盐酸反应 生成的化合物丁能两次失去化合物丙生成化合物甲 则进一步推断出a单质不是金属al 而只能是si 又由于单质a和化合物甲都能跟naoh溶液反应 都生成化合物乙 na2sio3 只不过a的另一种产物是氢气 而化合物甲的另一种产物为化合物丙 丙又可通过氢气与单质b反应生成 故单质b为o2 其他的各种化合物也就能推出来了 答案 1 硅 2 非金属 3 sio2na2sio3h2oh4sio4 1 已知 a b e为固体化合物 d g为固体单质 f x z为可燃性气体 且f x燃烧的火焰呈蓝色或淡蓝色 在一定条件下它们能实现如图所示的变化 1 写出a b z的名称 a b e 2 g跟氢氧化钠溶液反应生成气体x和溶液 写出y跟这种溶液所发生反应的类型 3 写出g和氢氧化钠溶液反应的化学方程式 4 写出1molz跟1molhcl反应的化学方程式 答案 1 二氧化硅氧化钙碳化钙 2 复分解反应 3 si 2naoh h2o na2sio3 2h2 1 传统硅酸盐工业简介 2 两种新型无机非金属材料 高温结构陶瓷a 高温结构陶瓷的优点 能经受高温 不怕氧化 耐酸碱腐蚀 硬度大 耐磨损 密度小等 b 高温结构陶瓷的种类氧化铝陶瓷 又称人造刚玉 具有熔点很高 硬度高的优点 可用于作坩埚 高温炉管 球磨机 高压钠灯的灯管等 氮化硅陶瓷 具有硬度极高 耐磨损 抗腐蚀和抗氧化能力等优点 可用于制造轴承 汽轮机叶片 机械密封环 永久性模具 发动机部件等 碳化硼陶瓷 具有熔点高 硬度大的优点 广泛应用于工农业生产 原子能工业 宇航工业等 光导纤维 光纤 a 光导纤维的特点 传导光的能力非常强 抗干扰性能好 不发生电辐射等 b 光导纤维的应用 通讯 医疗 信息处理 传能传像 遥测遥控 照明等 实验室中硅酸盐材料仪器问题 1 盛碱性溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞 sio2与oh 反应生成把瓶口与瓶塞粘结 2 氢氟酸用塑料容器贮存不能用玻璃容器 sio2与hf反应 3 氢气燃烧火焰呈淡蓝色 可是h2在普通玻璃管口燃烧火焰为黄色 na 焰色反应所致 4 瓷坩埚不能用于加热碱性物质 下列有关材料的说法不正确的是 a 传统的无机材料虽有不少优点 但质脆 经不起热冲击b 新型无机非金属材料虽然克服了传统无机材料的缺点 但强度比较差c 高温结构材料具有能受高温 不怕氧化 耐酸碱腐蚀 硬度大 耐磨损 密度小等优点d 新型无机非金属材料特性之一是具有电学特性 解析 传统的无机非金属材料缺点为质地较脆 经不起热冲击 所以a选项正确 新型无机非金属材料不但克服了传统的无机非金属材料的缺点还具有若干优点 如能承受高温 强度较高 具有电学特性等 所以b选项错误 d选项正确 高温结构材料具有能受高温 不怕氧化耐酸碱腐蚀 硬度高 耐磨损 密度小等优点 c选项正确 答案 b 2 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b 玻璃在加热熔化时有固定的熔点c 普通玻璃的成分主要是硅酸钠 硅酸钙和二氧化硅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粘在一起 解析 玻璃是混合物 非晶态物质 无固定的熔点 答案为b 答案 b 已知sio2 so2和co2都是酸性氧化物 化学性质具有一定的相似性 mg和na的化学性质也具有一定相似性 某兴趣小组用如下图所示装置进行mg与so2反应的实验 1 选择制取so2的合适试剂 10 的h2so4溶液 80 的h2so4溶液 na2so3固体 caso3固体 2 写出装置b中发生的主要反应的化学方程式 装置c中的naoh溶液的作用是 3 你认为该装置是否有不足之处 如果有 请指出错误 某研究小组进行了 实验室制si 的研究 他们以课本为基础 查阅资料得到以下可供参考的信息 工业上在高温时用c还原sio2可制得si mg在点燃引发的条件下即可与sio2反应 金属硅化物与稀h2so4反应生成硫酸盐与sih4 sih4在空气中自燃他们在研究报告中记载着 选用合适的物质在适宜的条件下充分反应 再用足量稀硫酸溶解固体产物 然后过滤 洗涤 干燥 最后称量 在用稀硫酸溶解固体产物时 发现有爆鸣声和火花 且 实验室制si 的产率也只有预期值的63 左右 4 该小组 实验室制si 的化学方程式是 5 你估计 用稀硫酸溶解固体产物时 发现有爆鸣声和火花 的原因是 解析 1 实验室中用na2so3固体和浓硫酸制取so2 so2溶解度较大 故不能用稀硫酸 选择试剂 2 b管中镁与so2反应类似于mg与co2的反应 so2 2mg2mgo s 多余的so2需用naoh溶液吸收 以防止大气污染 3 该装置中生成的so2需干燥 同时b c之间应加一个安全瓶防止倒吸 c装置应将胶塞去掉 以平衡气压 4 同理镁与sio2反应为 2mg sio22mgo si 5 根据题给信息 sih4易自燃 故发现有爆鸣声和火花 其反应为 2mg si mg2si mg2si 2h2so4 2mgso4 sih4 sih4 2o2 sio2 2h2o 金属镁与生成的硅继续反应得到硅化镁 硅化镁与硫酸反应生成的sih4在空气中自燃 答案 1 2 so2 2mg2mgo s吸收多余的so2 防止污染环境 3 有一是a b之间缺少干燥装置 二是b c之间应加一个安全瓶防止倒吸 三是c装置没有与大气相通 4 2mg sio22mgo si 5 金属镁与生成的硅继续反应得到硅化镁 硅化镁与硫酸反应生成的sih4在空气中自燃 或用化学方程式说明 2mg si mg2si mg2si 2h2so4 2mgso4 sih4 sih4 2o2 sio2 2h2o 1 2009年四川理综 开发新材料是现代科技发展的方向之一 下列有关材料的说法正确的是 a 氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料b c60属于原子晶体 用于制造纳米材料c 纤维素乙酸酯属于天然高分子材料d 单晶硅常用于制造光导纤维 解析 b项 c60属于分子晶体 c项 纤维素乙酸酯不是天然高分子材料 d项 二氧化硅常用于制造光导纤维 答案 a 2 以下反应最符合绿色化学原子经济性要求的是 a 乙烯聚合为聚乙烯高分子材料b 甲烷与氯气制备一氯甲烷c 以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜d 用sio2制备高纯硅 解析 绿色化学原子经济性要求是在生产中所有原子均转化为产品 没有副产品 a没有副产物 选a项 b有hcl副产物 c有no2等副产物 d有co等副产物 答案 a 3 下列表述正确的是 人造刚玉熔点很高 可用做高级耐火材料 主要成分是二氧化硅 化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成 玛瑙的主要成分是硅酸盐 提前建成的三峡大坝使用了大量水泥 水泥是硅酸盐材料 夏天到了 游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛 太阳能电池可采用硅材料制作 其应用有利于环保 节能a b c d 解析 本题主要考查硅及其化合物的具体应用 刚玉的主要成分为al2o3 玛瑙的主要成分是sio2 玻璃的主要成分为sio2 水泥的主要成分为3cao sio2 2cao sio2 3cao al2o3等 为硅酸盐材料 cu2o虽然是红色的 但它不能变色 也不能吸收有害光线 硅材料不会产生对环境有害的物质 答案 d 4 能正确表示下列反应的化学方程式是 a 黄铁矿煅烧 2fes2 5o22feo 4so2b 石英与石灰石共熔 sio2 caocasio3c 氨的催化氧化 4nh3 5o24no 6h2od 氯气与石灰乳反应 2cl2 2ca oh 2 cacl2 ca clo 2 2h2o 答案 d 5 下列材料的特性及用途叙述不正确的是 a 氧化铝陶瓷具有两性 可用来制造人造牙齿b 氮化硅陶瓷耐高温且不易传热 可用来制