硅、无机非金属材料

第一节硅、无机非金属材料（章节复习）【学习目标区】1了解硅在自然界的存在含量；了解单质硅的主要性质、工业制法、主要用途；掌握二氧化硅的性质；4掌握硅酸钠的用途；了解传统硅酸盐产品的用途；了解新型无机非金属材料的用途及发展前景。【课前预习区】1.传统的无机非金属材料如 、的主要成分是盐。2.硅的存在：在地壳里，硅的含量仅次于 ，全部以态存在，主要存在形式为和 。一、单质硅与半导体材料1.硅的物理性质：晶体硅是色，有光泽，而脆的固体。单质硅的导电性介于和绝缘体之间，属于半导体。2.硅的化学性质（1）在下，硅的化学性质不活泼，硅能和F2、NaOH(aq)和HF（aq）反应，不易跟其他物质如 、 、 、 等反应。反应方程式为 、 、 。（2）在条件下，硅能跟某些非金属单质发生反应。例如，加热时，研细的硅能在氧气中燃烧，生成并放出大量的热。方程式为 3.硅的工业制法：工业制粗硅的原理：4.硅的用途： 。【特别提醒】碳与氧气反应可以生成CO和CO2，但硅与氧气反应只生成SiO2；反应SiO22CSi2CO是典型的非金属元素之间的置换反应二、二氧化硅与光导纤维1.二氧化硅自然界中的存在：沙子、石英的主要成分是；水晶的成分是。2.二氧化硅晶体是由氧原子和硅原子构成的空间网状结构的晶体。因此，二氧化硅晶体的 高、 大。3.二氧化硅的化学性质（1）酸性氧化物：二氧化硅是一种酸性氧化物，能跟NaOH溶液缓慢反应；高温时，它能跟碱性氧化物如CaO反应。有关化学方程式： （2）和氢氟酸反应：常温下，二氧化硅能跟氢氟酸反应，此反应常被用于。有关化学方程式：。4.二氧化硅的用途：二氧化硅用途广泛，常被用于石英表中的高性能的现代通讯材料 。5.SiO2和CO2的比较（填写方程式）CO2SiO2物理性质常温下为体，熔沸点，硬度与水反应不反应与碱性氧化物反应CaO+CO2CaCO3与碱液的反应与盐反应Na2SiO3+CO2+H2O=Ca(ClO)2+CO2+H2O=SiO2+CaCO3 SiO2+Na2CO3与碳反应与酸反应不反应只与HF反应SiO2+4HF=SiF4+H2O【特别提醒】二氧化硅是酸性氧化物，但不能直接与水反应生成硅酸；三、硅酸盐与无机非金属材料1.常见的无机非金属材料有、 、陶瓷、砖瓦、水玻璃(的水溶液)等。（1）玻璃制造普通玻璃的主要原料：、。主要的化学反应方程式：玻璃的成分：制造玻璃的原料里，石英的用量较多，所以普通玻璃是 、和熔化在一起所得到的物质。（2）水泥制造水泥的主要原料： 和 。普通水泥的主要成分：、和。水泥的水硬性水泥具有 性。水泥、沙子和碎石的混合物叫做。混凝土常用钢筋做结构，这就是通常说的 钢筋混凝土强度大，常用建高楼大厦、桥梁等高大建筑。（3）陶瓷人类应用最早的硅酸盐材料是 ，传统陶瓷是以 等天然硅酸盐为主要原料烧成的制品。2.新型无机非金属材料常见的新型无机非金属材料有：、等。1.在自然界中，硅存在于地壳中的各种矿物和岩石中的主要形式是（ ）A.晶体硅B.硅酸C.二氧化硅和硅酸盐D.SiC2.下列关于硅的说法不正确的是（ ）A.硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色、有金属光泽的固体B.硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D.当加热到一定温度时，硅能与氧气发生反应【课堂互动区】一、硅的结构与性质1 晶体硅与金刚石的结构相似。常温下硅的化学性质稳定，下列关于硅的叙述正确的是()A硅元素在自然界中主要以单质的形式存在B硅元素是一种亲氧元素，在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在CSi即使在高温下也难与O2等反应 DSi与所有的酸都不反应2 制备硅单质时，主要化学反应如下：SiO2(石英砂)2C(焦炭)Si(粗硅)2CO；Si(粗硅)2Cl2SiCl4；SiCl42H2Si(纯硅)4HCl，下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是()A为置换反应 B均为氧化还原反应C为化合反应 D三个反应的反应物中硅元素均被还原二、二氧化硅的性质3 地壳中含量第一和第二的两种元素形成的化合物不具有的性质是 ()A熔点很高 B是酸性氧化物，与水反应生成对应的酸C可与纯碱反应 D与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质4 下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是()ACO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐 BCO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸CCO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物 DCO2和SiO2都是由相应的分子组成的5 下列叙述中，正确的是 ()A自然界中存在大量的单质硅 B石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应 D自然界中二氧化硅都存在于石英中三、硅和二氧化硅的重要用途6 硅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陶瓷餐具 B石英钟表 C计算机芯片 D光导纤维7 光纤通信是20世纪70年代后期发展起来的一种新型通信技术，目前长距离光纤通信系统已投入使用，光纤通信的光学纤维是由下列哪种物质经特殊工艺制成的 ()A碳 B石英 C锗 D硅8 我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是()A晶体硅和金刚石的物理性质相似 B晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应C晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格昂贵D晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电9 下列有关硅及其化合物的说法中，正确的是()A由于硅的化学性质很稳定，故自然界中存在大量的单质硅 B二氧化硅用于制造晶体管集成电路C二氧化硅是制造光导纤维的主要材料 D二氧化硅是酸性氧化物，与水反应可以生成硅酸10硅单质是从它的氧化物中提取出来的，主要的化学反应如下：SiO2 2CSi2CO Si(粗)2Cl2SiCl4 SiCl42H2Si(纯)4HCl石英砂 焦炭 粗硅根据以上反应，回答下列问题：(1)在制取粗硅的反应中，焦炭的作用是_。(2)在由粗硅制取纯硅的反应中Cl2与Si的反应属于_(填四种基本反应类型)；SiCl4与H2的反应属于_(填四种基本反应类型)，H2的作用是_。11A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。请回答：(1)形成单质A的原子的结构示意图为_，它的最高化合价为_。(2)B的化学式为_， B与炭反应生成A和E的化学方程式是_。(3)C的化学式为_，D的化学式为_。12把河沙(主要成分是SiO2)跟镁粉按一定质量比(质量比约大于1524)混合均匀，装入试管中加热大约一分钟后发生剧烈反应，生成一种白色固体化合物和一种硅化物，待生成的混合物冷却后放入盛有稀硫酸的烧杯中，立即产生气泡并伴有爆炸声，产生的气体是一种能在空气中自燃的硅的气态氢化物。(1)写出河沙与镁粉在加热时反应的化学方程式： _，该反应是_(填“放热”或“吸热”)反应。(2)生成的混合物放入稀硫酸中，产生的气体是(填化学式)_。(3)写出产生“爆炸声”的化学方程式：_。13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：(1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：_。(2)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，写出反应的化学反应方程式：_；H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是_。【课后巩固区】四、硅酸盐的组成与性质1 汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡(化学式：BaCuSi2Ox，Cu为2价)，下列有关“汉紫”的说法中不正确的是()A用盐的形式表示：BaSiO3CuSiO3 B用氧化物形式表示：BaOCuO2SiO2C易溶于强酸、强碱 D性质稳定，不易褪色2、我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5 cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石CaMgSi2O6、斜长石KAlSi3O8和橄榄石(Mg，Fe)2SiO4等，下列说法或分析不正确的是A辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿 B斜长石的氧化物形式可表示为：K2OAl2O36SiO2C橄榄石中铁为2价 D月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱3 下列有关硅酸盐的叙述中不正确的是 ()A大部分硅酸盐都难溶于水，Na2SiO3是常见的可溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，可用作建筑黏合剂 B石英砂可与烧碱反应制水玻璃：SiO22OH=SiOH2OC硅酸具有酸的通性，但不能使石蕊试液变红D石棉CaMg3(SiO3)4可表示为氧化物形式3MgOCaO4SiO24 下列溶液中硅酸钠溶液氢氟酸氢氧化钠溶液氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是()A B C D五、无机非金属材料5 下列各项叙述中，错误的是()A普通水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙等 B水泥是一种混合物C混凝土常以钢筋做骨架，而不用其他金属，是因为钢筋的硬度大且其热膨胀系数和混凝土相差不大 D水泥具有水硬性，故不适合水下施工6 下列叙述正确的是 ()A石灰窑、玻璃熔炉出来的气体的主要成分不相同 B用石灰抹墙和用水泥砌墙两过程的硬化原理相同C玻璃、陶瓷、水泥容器均不能贮存氢氟酸 D任何酸均不能与酸性氧化物反应7 下列有关材料的说法不正确的是 ()A传统的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传统的无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同8 据报道我国科学家研制出一种新型的“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成的。下列相关叙述不正确的是 ()A它耐高温，抗氧化 B它比钢铁轻、硬，但质地较脆C它没有固定的熔点 D它是一种新型无机非金属材料9 有一种矿石，测定其含有的镁、硅、氧三种元素的质量比为12716。(1)用盐的组成表示其化学式：_；(2)用氧化物的组成表示其化学式：_；(3)该矿石的成分属于_(填物质的分类)。10实验室配制好的硅酸钠溶液保存过程中变质的主要原因是_，变质现象是_，相应化学方程式是_。11硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。(1)SiO2是玻璃的成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_。工艺师常用_(填物质名称)来雕刻玻璃。(2)用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现Na2SiO3的用途可作_的原料。(3)工业上常用2CSiO2Si2CO制备硅单质，该反应中有元素化合价升高的物质是_(填化学式，下同)，氧化剂是_。12氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大，熔点高，化学性质稳定，工业上普遍采用高纯度硅与纯氮在1 300 时反应获得。请回答下列问题：(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是_(填序号)。A制汽轮机叶片 B制有色玻璃 C制永久性模型 D制柴油机(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式_；(3)用四氯化硅在氢气中与氮气反应(加强热)可制得高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为_。拓展探究13为探究HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答：(1)若锥形瓶中装有某可溶性正盐溶液，分液漏斗中所盛试剂应为_。(2)装置B所盛的试剂是_，其作用是_。(3)装置C所盛试剂是_，C中反应的离子方程式是_。(4)由此得出的结论是酸性：_。单元检测 非金属及其化合物一、选择题（本题含10小题，每题2分，共20分。每题只有1个正确选项）用一种试剂证明生石灰中含有石灰石和石英，下列试剂适宜的是 ( )A盐酸B硫酸CNaOH溶液D氯化钠溶液光纤通信70年代后期发展起来的一种新型通信技术，目前长距离光纤通信系统已投入使用，光纤通信的光学纤维是由下列哪种物质经特殊工艺制成的 ( )A碳B石英C锗D硅硅酸铜钡是当今用最新科学技术才能合成的一种物质。然而现在发现，我国秦朝兵马俑用的一种颜料竟是硅酸铜钡。下列关于硅酸铜钡的学说错误的是 ( )A易溶于水B难溶于水C属于硅酸盐D属于复盐能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是 ( )ACO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水BCO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀 下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是 ( )AHF溶液 BKOH溶液C盐酸D水玻璃在下列溶液中通入CO2至过量，原溶液一直保持澄清的是 ( )A硅酸钠溶液B氯化钡溶液C石灰水 D漂白粉溶液饱和氯水长期放置后，下列微粒在溶液中不减少的是 ( )ACl2BHClOCClDH2O为了除去氯气中混有的少量水蒸气，可使含杂质的氯气通过某特定的干燥管，此干燥管中装有下列药品中的A五氧化二磷粉末 B浓硫酸 C饱和食盐水 D碱石灰稀硫酸中插一块铜片，加入下列物质后，可使铜片迅速发生反应的是 ( )A稀盐酸 B硫酸钠晶体 C硝酸钾晶体D氯化钠晶体只用一种试剂就能把Na2SO4、NaCl、(NH4)2SO4、NH4Cl四种溶液区分开来，这种试剂是 ( )AAgNO3BNaOHCBaCl2DBa(OH)2二、多选题（每题3分，共18分。每小题有12个正确选择。若两个选项只选一个且正确，只给1分；只要错一个零分）下列叙述不正确的是 ( )ANH3易液化，液氨常用作制冷剂B与金属反应时，稀HNO3可能被还原为更低价态，则稀HNO3氧化性强于浓HNO3C氨盐受热易分解，因此贮存氨态氮肥时要密封保存，并放在阴凉通风处D稀HNO3和活泼金属反应时主要得到氢气欲迅速除去水壶底的水垢，又不损坏铝壶，最好选用 ( )A浓盐酸B稀硝酸C冷的浓硫酸D冷的浓硝酸起固定氮作用的化学反应是 ( )AN2与H2在一定条件下反应生成NH3B 硝酸工厂用