2013(人教版新课标)届高考第一轮复习无机非金属主角--硅

,2013届高考化学一轮总复习,第四章非金属及其化合物,第一节无机非金属材料的主角硅,今天多一份拼搏、明天多几份欢笑。,高考复习目标,一、硅的结构和性质,1、晶体结构,正四面体的空间网状结构,原子晶体,（1）.硅在地壳里的含量仅次于氧而居第二位，硅只以化合态形式存在于自然界。（硅酸盐和二氧化硅）（2）.硅是灰黑色有金属光泽的固体，硬而脆，熔、沸点较高，是重要的半导体材料。,高温,2、硅的存在和物理性质,一、硅的结构和性质,3、化学性质,一、硅的结构和性质,常温下：,与F2,与HF,与强碱（如NaOH）,Si+2F2=SiF4,Si+4HF2=SiF4+2H2,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,在常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氟化氢和强碱外，硅不与其他物质反应，如氧气、氯气、硫酸、硝酸等,3、化学性质,一、硅的结构和性质,常温下：,加热条件下：,与F2,与HF,与强碱（如NaOH）,Si+2F2=SiF4,Si+4HF2=SiF4+2H2,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,与氧气,与氢气,与氯气,4、工业制法,练习1：硅十良好的半导体材料，但是自然界中硅只以_态形式存在。工业上，在高温下用_方法制得含少量杂质的粗硅。将粗硅在高温下跟氯气反应生成四氯化硅，SiCl4经分馏提纯后，再用氢气还原得纯硅。写出制粗硅的方法和制得纯硅得所有化学方程式：_、_、_、标出反应中的氧化剂、还原剂，画出电子转移方向和总数,化合,碳还原,Si+2Cl2SiCl4,SiO2+2CSi+2CO,3.碳和硅,游离态，化合态,亲氧元素，只有化合态,石墨，金刚石，C60等,晶体硅，无定形硅,C+O2CO22C+O22CO,Si+O2SiO2,C+CuOCu+CO,晶体硅有金属光泽的灰黑色固体,熔点高,硬度大,有脆性,石墨熔点高，硬度小，是电的良导体；金刚石是硬度最大的物质。,3C+4HNO3(稀)=3CO2+4NO+2H2O,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,石墨：铅笔芯，润滑剂，电极金刚石：切割刀具,半导体材料和合金材料（芯片、光电池）,Si+4HF=SiF4+2H2,C+H2O(g)CO+H2,仅与氧化性酸反应，生成CO2,只与HF反应,水煤气,课堂互动探究,探究点一,。,一、硅及其化合物的特性,小结:,(1)Si的还原性大于C，但C能在高温下还原出Si：SiO2+2C=Si+2CO。,(2)非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与NaOH反应却放出H2：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。,(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si4HF=SiF42H2。,(4)非金属单质一般为非导体，但Si为半导体,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H2SiO3HCl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_,高温下H2与O2反应发生爆炸,(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,ABC,(3)硅酸钠水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_,SiHCl3+H2Si+3HCl,SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2+3HCl,高温下,H2遇O2发生爆炸,B、C,石英坩埚,光导纤维,玛瑙,水晶,二、二氧化硅,SiO2晶体是一种立体网状结构。每个Si与4个O形成4个共价键，前者位于正四面体的中心后者位于正四面体的顶点；每个Si周围又有4个O，每个O的周围有2个Si，实际上SiO2晶体是由Si原子和O原子按1:2的比例组成的原子晶体,1、结构,1,2,3,4,2,1,二、二氧化硅,2、物理性质,3、化学性质,酸性氧化物,H2SiO3,但SiO2不与水反应生成硅酸,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,SiO2与碱性氧化物（CaO）,SiO2与强碱（如NaOH）,SiO2与HF,SiO2+CaO=CaSiO3,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,坚硬难熔的固体；不溶于水,思考3：1、浓硝酸2、水3、王水4、氢氟酸5、氢氧化钾溶液中，能与二氧化硅起化学反应的是_,4、5,二、二氧化硅,4、用途：,制造光导纤维、光学仪器、玻璃原料、建筑材料,SiO2与C,SiO2与CaCO3、Na2CO3,【思考题1】能否用瓷坩埚、氧化铝坩埚熔融烧碱？,答案：否，因为瓷坩埚、氧化铝坩埚中的SiO2、Al2O3加热时与NaOH反应。,【思考题2】由反应Na2CO3SiO2=Na2SiO3CO2能否判断硅酸酸性强于碳酸？,答案：根据反应Na2CO3SiO2=Na2SiO3CO2不能断定硅酸酸性比碳酸强，也不能断定Si的非金属性比C强。强酸制弱酸的规律在高温条件下不适用，一般只适用于在水溶液中，高温条件下一般是难挥发性物质制易挥发性物质。,三、二氧化硅和晶体硅的比较,都是原子晶体,熔点都很高，硬度都很大。,常温下化学性质都不活泼。,氧化物,单质,不导电,半导体,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,Si+4HF=SiF4+2H2,不反应,Si+2F2=SiF4,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,CO2与SiO2的比较,SiO2,CO2,原子晶体,分子晶体,硬度大熔沸点高常温下为固体不溶于水,熔沸点低常温下为气体微溶于水,不反应,CO2+H2O=H2CO3,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,不反应,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O或CO2+NaOH=NaHCO3,Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClONa2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3,三、硅酸及硅酸盐,1、硅酸,把硅酸钠溶液敞口放置在空气中一段时间后，观察到的现象,思考：,溶液变浑浊,（1）性质：,不溶于水，酸性比碳酸弱。,（2）制备：,三、硅酸及硅酸盐,2、硅酸盐,（1）硅酸钠：,硅酸钠水溶液俗称水玻璃,（2）表示方法：,通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成,硅酸钠：Na2SiO3高岭石：Al2Si2O5(OH)4,Na2OSiO2,Al2O32SiO22H2O,【思考题3】Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，实验室中应如何保存？,答案：用玻璃瓶且配橡胶塞密封保存。因Na2SiO3易与空气中的CO2反应生成H2SiO3而变质，同时又由于Na2SiO3能把玻璃瓶和玻璃塞黏合在一起，故应用橡胶塞密封。,实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？,防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起,。,一、硅及其化合物的特性,小结:,(1)Si的还原性大于C，但C能在高温下还原出Si：SiO2+2C=Si+2CO。,(2)非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与NaOH反应却放出H2：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。,(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si4HF=SiF42H2。,(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的却很高。,(7)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO24HF=SiF42H2O。,(8)无机酸一般易溶于水，H2SiO3却难溶于