高考化学 4.1无机非金属材料的主角——硅复习探究课件.ppt

第四章非金属及其化合物 一 硅 1 1 硅在无机非金属材料中一直扮演着重要角色 被誉为无机非金属材料的主角 下列物品用到硅单质的是 a 玻璃制品b 石英钟表c 计算机芯片d 光导纤维 2 不能说明碳元素的非金属性比硅元素强的是 a 甲烷比硅化氢稳定b 硅酸钠溶液的碱性比碳酸钠溶液的碱性强c 碳酸与硅酸钠溶液反应生成硅酸d 高温下sio2和na2co3反应 解析 1 制玻璃 石英钟表以及光导纤维的含硅原料为sio2 故a b d三项不合题意 计算机芯片的含硅原料为单质硅 2 元素的非金属性越强 其气态氢化物越稳定 弱酸的酸性越弱 对应的强碱盐水溶液碱性越强 较强的酸与弱酸盐反应可生成弱酸 a b c均能说明碳元素的非金属性比硅元素强 d项 高温下的反应不能说明碳和硅元素非金属性的强弱 答案 1 c 2 d 1 存在形式硅在地壳中的含量居第二位 仅次于 硅是一种亲氧元素 在自然界中全部以存在 且常见的化合态的硅有和硅酸盐 2 物理性质单质硅有体和形两种 晶体硅是色 有光泽 而硬的固体 结构类似于金刚石 熔 沸点高 是良好的材料 3 化学性质常温下 硅的化学性质不活泼 除f2 氢氟酸和强碱外 不易与其他物质反应 硅与naoh反应的离子方程式为 加热时可与o2 cl2等非金属反应 si o2 氧 化合态 sio2 晶 无定 灰黑 金属 脆 半导体 sio2 4 工业制法 1 工业制粗硅的化学方程式为 sio2 石英砂 c 焦炭 2 将粗硅提纯后可获得高纯硅 5 硅的用途 1 在计算机等电子工业 可用作 大规模等 2 硅是人类将能转换为能的常用材料 所以硅还用于制造 2 si 粗硅 2co 半导体芯片 集成电路 太阳 电 光电池 二 二氧化硅 2 1 下列关于sio2和co2的叙述中不正确的是 a 都是共价化合物b 都是酸性氧化物 都能与强碱溶液反应c 都能溶于水且与水反应生成相应的酸d sio2可用于制光导纤维 干冰可用于人工降雨 2 下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶存放的是 a naoh溶液b na2sio3溶液c 盐酸d 氢氟酸解析 1 sio2不溶于水 不能与水化合生成h2sio3 2 naoh溶液 氢氟酸均能和玻璃中的sio2发生反应而腐蚀玻璃 na2sio3溶液具有很强的黏性 若用带玻璃塞的玻璃瓶盛放 na2sio3溶液能将瓶塞粘住 答案 1 c 2 c 2 结构 1 sio2晶体的基本结构单元如右图所示 是四面体结构 2 晶体中每个si原子周围有氧原子 每个氧原子周围有si原子 化学式为 晶体中 填 存在 或 不存在 sio2分子 1molsio2中含si o键的数目是 4个 2个 sio2 不存在 4na 3 化学性质 1 酸性氧化物的通性 与强碱反应与naoh溶液反应的化学方程式为 sio2 2naoh 盛碱液的试剂瓶用塞 不能用塞 与碱性氧化物反应与cao反应的化学方程式为 2 氧化性 3 特殊性 与氢氟酸反应 na2sio3 h2o 橡皮 玻璃 sio2 4hf sif4 2h2o 4 硅酸盐的用途 土壤保肥 土壤胶体一般带电 能吸附nh k 硅酸盐产品 陶瓷 玻璃 水泥等无机非金属材料 硅酸盐制品性质稳定 耐压强度高 硬度大 熔点较高 大都难溶于水 4 主要用途 1 信息高速公路的骨架 2 石英坩埚 石英玻璃 石英钟表等 3 电子工业的重要部件 光学仪器 4 用作工艺饰品如水晶 玛瑙等 负 光导纤维 三 硅酸 h2sio3 硅酸盐 无机非金属材料 3 1 均为0 1mol l 1的na2co3溶液和水玻璃 的ph值大 2 正长石kalsi3o8的氧化物形式可写作 答案 1 水玻璃 2 k2o al2o3 6sio2 1 硅酸 h2sio3 1 酸性 是一种很弱的酸 酸性比碳酸还 2 存在形式 硅酸在水中的溶解度很小 易聚合形成 浓度较小时 硅酸 浓度较大时 硅酸 硅酸凝胶干燥脱水形成吸附水分能力强 常用作剂 也用作剂的载体 3 化学性质 弱酸性 比碳酸弱与naoh溶液反应的化学方程式为 向na2sio3溶液中通入少量co2的反应方程式为 不稳定性受热分解 化学方程式为 弱 胶体 溶胶 凝胶 硅胶 干燥 催化 h2sio3 2naoh na2sio3 2h2o na2sio3 co2 h2o na2co3 h2sio3 2 硅酸盐 1 硅酸盐由元素组成的化合物的总称 是构成地壳岩石的主要成分 2 硅酸钠硅酸钠水溶液俗称 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 硅 氧和金属 水玻璃 na2o sio2 cao 3mgo 4sio2 3 无机非金属材料 1 硅酸盐材料 2 特殊功能的含硅物质 具有金刚石结构 可用作磨料 含硅元素4 的硅钢具有性 硅橡胶具有的性质 3 新型无机非金属材料新型无机非金属材料除具有传统无机非金属材料的优点外 还具有一些特殊的结构和特殊功能 如高温结构陶瓷 生物陶瓷和压电陶瓷等 碳化硅 导磁 既耐高温又耐低温 硅及其化合物的性质 1 碳和硅的比较 特别提醒 碳与水蒸气反应生成水煤气这一置换反应是高考的热点之一 2 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 但硅和金刚石熔 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 原因 c转化为气体逸出 4 非金属单质一般不能生成h2 但c si均可 c h2o g co h2 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 但生成的sif4不属于盐 6 一般情况 碱性氧化物 酸 盐 水 sio2是酸性氧化物却能与氢氟酸反应 sio2 4hf sif4 2h2o 7 无机酸一般能溶于水 而h2sio3却难溶于水 8 h2co3的酸性大于h2sio3 所以有na2sio3 co2 h2o h2sio3 na2co3 但高温下 na2co3 sio2na2sio3 co2 也能发生 co2离开反应体系 3 硅与铝的相似性及区别 1 与强碱溶液反应时相似 si al均与naoh溶液反应生成盐和h2 sio2 al2o3 h2sio3 h3alo3 al oh 3 均与naoh溶液反应生成盐和水 na2sio3 naalo2溶液中通入过量co2均生成白色沉淀 2 区别 除氢氟酸外 si sio2 h2sio3不与其它酸反应 al2o3 al oh 3属两性化合物 na2sio3溶液 naalo2溶液与过量盐酸反应时现象不同 2009年高考浙江理综 单晶硅是信息产业中重要的基础材料 通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅 含铁 铝 硼 磷等杂质 粗硅与氯气反应生成四氯化硅 反应温度450 500 四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅 以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图 相关信息如下 a 四氯化硅遇水极易水解 b 铁 铝 硼 磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物 c 有关物质的物理常数见下表 请回答下列问题 1 写出装置a中发生反应的离子方程式 2 装置a中g管的作用是 装置c中的试剂是 装置e中的h瓶需要冷却 理由是 3 装置e中h瓶收集到的粗产物可通过精馏 类似多次蒸馏 得到高纯度四氯化硅 精馏后的残留物中 除铁元素外可能还含有的杂质元素是 填写元素符号 4 为了分析残留物中铁元素的含量 先将残留物预处理 把铁元素还原成fe2 再用kmno4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定 反应的离子方程式是 5fe2 8h 5fe3 mn2 4h2o 滴定前是否要滴加指示剂 填 是 或 否 请说明理由 某同学称取5 000g残留物 预处理后在容量瓶中配制成100ml溶液 移取25 00ml试样溶液 用1 000 10 2mol lkmno4标准溶液滴定 达到滴定终点时 消耗标准溶液20 00ml 则残留物中铁元素的质量分数是 思路点拨 从a f各装置所盛装的试剂是什么 起何作用 题目中所给物质的相关性质对理解e装置作用和粗硅的提纯有什么提示作用 指示剂在滴定中是通过什么现象指示滴定终点的 kmno4作为滴定试剂需要外加指示剂吗 在计算铁元素含量时 可运用的计算技巧是什么 听课记录 先理解各装置的用途 本实验目的是制备四氯化硅 根据题意 要用原料cl2和粗si a装置为cl2的制备装置 浓盐酸与mno2 b装置除hcl 可用饱和nacl溶液 c装置 浓h2so4 干燥cl2 sicl4遇水极易水解 所以d装置中不能有水蒸气 d装置发生cl2与铁 铝 硼 磷的反应 e装置使sicl4冷凝 也使升华后的alcl3 fecl3 pcl5凝结 bcl3 沸点12 8 以气体形式进入f装置 f装置防止空气中的水蒸气进入e装置 3 注意 cl元素也是杂质 答案 1 mno2 4h 2cl mn2 cl2 2h2o 2 平衡压强 或使分液漏斗中的压强与圆底烧瓶中的压强相同 便于盐酸流下 浓硫酸使sicl4冷凝 3 al p cl 4 否kmno4溶液自身可作指示剂 4 480 1 硅及其化合物的应用范围很广 下列说法正确的是 a 硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料b 粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应c 反应 si 2naoh h2o na2sio3 2h2 中 si为还原剂 naoh和h2o为氧化剂d 盐酸可以与硅反应 故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅解析 c项只有h2o是氧化剂 d项盐酸与si不反应 氢氟酸才可 答案 a co2和sio2的比较 2011年潍坊模拟 下列说法正确的是 a 因sio2不溶于水 故sio2不是h2sio3的酸酐b co2通入水玻璃可以得到原硅酸c co2通入饱和氯化钙溶液中能生成白色沉淀d 水晶项链是硅酸盐制品 思路点拨 1 酸酐是否一定要溶于水 2 原硅酸 h4sio4 失去1分子水即为h2sio3 3 co2通入盐溶液若能反应 属于什么反应类型 发生的条件是什么 听课记录 sio2 硅酸 h2sio3 原硅酸 h4sio4 中硅均为 4价 故sio2是h2sio3和h4sio4的酸酐 a错误 co2通入水玻璃中可生成原硅酸 习惯上写生成硅酸 h2sio3 b正确 co2通入cacl2溶液中不会生成caco3沉淀 c错误 水晶项链的成分是sio2而不是硅酸盐 答案 b 2 2011年济南模拟 和空气接触可发生非氧化还原反应的物质组是 na na2sio3溶液 na2o2 烧碱溶液 石灰水 fe oh 2a b c d 答案 d 无机非金属材料 无机非金属材料包括两大类 一类是传统无机非金属材料 另一类是新型无机非金属材料 1 传统无机非金属材料 主要指硅酸盐材料 如水泥 玻璃 陶瓷等 其优点有抗腐蚀 耐高温等 但也有质脆 经不起热冲击等弱点 传统无机非金属材料的制备及成分 2 新型无机非金属材料 主要指高温结构陶瓷 光导纤维 生物陶瓷等 2011年常州质检 下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是 a 传统无机非金属材料是指玻璃 水泥 陶瓷等硅酸盐材料b 新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点 但强度比较差c 高温结构材料具有耐高温 耐酸碱腐蚀 硬度大 耐磨损 密度小等优点d 传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 听课记录 无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类 传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料 包括玻璃 水泥 砖瓦 陶瓷等 新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料 新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比 具有许多优良性能 如耐高温 耐磨损 耐酸碱腐蚀 具有压电效应 具有生物功能等 答案 bd 3 2009年高考广东理基 下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥 玻璃 水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料a b c d 解析 本题着重考查硅元素的有关知识 硅是地壳中含量居第二位的元素 是构成岩石与矿物的基本元素 正确 水泥 玻璃是硅酸盐制品 水晶的主要成分是sio2 错 sio2制作光导纤维 错 陶瓷是人类应用最早的硅酸盐材料 正确 答案 c 1 2010年高考福建理综 下表各组物质中 满足下图物质一步转化关系的选项是 答案 c 答案 d 3 在 浓硝酸 水 王水 氢氟酸 氢氧化钾溶液中 能与二氧化硅起化学反应的是 a b c d 解析 sio2为酸性氧化物 不与hno3 盐酸等酸发生反应 但能与氢氟酸发生反应 sio2不溶于水 也不与水反应 但能与强碱溶液反应 答案 c 4 2011年广州模拟 华裔科学家高锟因 在光纤传输信息领域中的突破性成就 获得2009年诺贝尔物理学奖 下列有关硅材料的说法正确的是 a 光纤的主要成分是高纯度的单质硅b 金刚砂的主要成分是二氧化硅c 28g硅含有6 02 1023个电子d 28si 29si 30si是不同的核素 答案 d 5 在下列物质的转化关系中 a是一种固体单质 且常作半导体材料 e是一种白色沉淀 f是最轻的气体单质 据此填写 1 b的化学式是 目前在现代通讯方面b已被