2017年高考化学一轮复习 第4章 非金属及其化合物 第1讲 碳、硅及无机非金属材料课件.ppt

首先，对碳、硅和无机非金属材料的“最新试验纲”1 .了解碳、硅元素单体的主要性质和应用。 2、了解碳元素、硅元素重要化合物的主要性质和应用。 3 .了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。 从碳、硅单体及其重要化合物的性质来看，1.C、Si单体的存在形态、物理性质和用途(1)自然界的碳元素有游离状态和化合状态，但硅元素有亲氧性，因此只有化合状态。 碳单体主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单体主要有结晶硅和非晶硅两种。 2 .碳、硅单体的化学性质碳、硅参与化学反应时，一般显示还原性。 a .反应中SiO2作为玻璃成分被消耗， 用于蚀刻玻璃b .反应中SiO2显示氧化性c .反应中SiO2显示酸性氧化物的通过性d .反应用难挥发性酸酐制造易挥发性酸酐的理由e .反应中SiO2未参加氧化还原反应A.aceB.bdeC.cdeD.ab， 分析：通常用氢氟酸对玻璃进行蚀刻，与此相对应的反应为，因此a判断为错误. c的判断也不正确。 酸性氧化物是能够与碱反应生成盐和水的氧化物，这正好是与反应对应的反应是置换反应，其中二氧化硅被还原，显示出氧化性，判断为b正确的反应是双分解反应，取出难以挥发的二氧化硅中容易挥发的二氧化碳， d判断为正确的反应碳的价数从0价变为-4和2，硅的价数和氧的价数都没有变化，因此二氧化硅不参加氧化还原反应，e的判断也是正确的。 b项是对的。 答： b、碳、硅单体的特殊性(1)Si的还原性强于c，但c还原SiO2生成Si，氧化产物为CO:2C SiO2Si 2CO。 其原因是产物CO为气体，其释放使产物浓度降低，反应向正反应方向进行。 (2)非金属单体与碱溶液作用一般不产生H2，但Si与碱溶液作用可释放H2，如Si 2NaOH H2O=Na2SiO3 2H2。 (3)CO2是温室气体，但CO2不是污染性气体。 (4)酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸，但SiO2不与水反应。 (5)SiO2是酸性氧化物，但SiO2能够与酸(氢氟酸)和NaOH溶液两者反应。 (6)非金属单体一般不与非氧化性酸反应，但Si可与HF反应。 问题组碳、硅单体及其化合物的性质和用途1.(教材改编)以下说法正确： (a )非金属单体熔点低的b .非金属单体是绝缘体c .硅是计算机芯片的重要材料，二氧化硅是光纤的主要成分d .粗硅的制备： SiO2 CSi CO2，解析： a项b项，石墨属于导体，晶体硅属于半导体，错误的d项，反应中co:SiO 22cs I 2co，错误。 答： c，2 .下面的物质性质和用途的对应关系正确的是()，分析了尽管硅作为半导体材料使用，但b是错误的。 二氧化硅硬度大，与氢氟酸和玻璃的反应无关，c错误； 焦炭具有可燃性，与焦炭还原二氧化硅无关，d错误。 2016苏仙区月考)用4种溶液进行实验，下表中“操作与现象”和“溶液”的对应关系错误的是()，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，析出Na2CO3 CO2 H2O=2NaHCO3，a项为正确的b项， co2 na2SiO3 h2o=na2co3 H2SiO3、CO2 Na2CO3 H2O=2NaHCO3、h2so3与CO2不反应，浑浊不消失，错误c项、co2 ca(clo)2 h2o=caco3 2HClO，溶液浑浊后，加入品红色溶液， 被hclo氧化褪色，正确的d项首先通过CO2、Ca(OH)2=CaCO3 H2O、CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，若进一步加入足够的NaOH，则2 NaOH ca (HCO3)2=CaCO 3na2co 32 h2o、溶液混浊答： b，4.(2016厦门十中)某同学为了验证碳和硅两种元素的非金属性的相对强弱，采用下图所示的装置进行了实验。 实验操作步骤：.打开弹簧夹1，关闭弹簧夹2，打开活塞a，滴加盐酸。 .a中发现白色沉淀时，关闭活塞a。 (1)请回答b中反应的离子方程式是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。 (2)在工序I、ii中得知盐酸具有的性质是_。 a .挥发性b .还原性c .氧化性d .酸性，(3)C装置的作用是_ _ _ _ _ _ _ _，x是_ _ _ _ _ _ _。 (4)为了验证碳的非金属性比硅强，步骤ii中未写入的操作和现象是： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。 (5)碳、硅的非金属性减弱的原因是： _ _ _ _ _ _ _ _ (从原子构造的观点来说明)。 分析： b中CaCO3与盐酸反应的离子方程为caco3 2h=ca2co2 h2o，该反应表明盐酸为酸性，a中可见的白色沉淀为AgCl沉淀，这种现象表明盐酸具有挥发性。 c装置用NaHCO3溶液除去混入CO2中的HCl气体，与Na2SiO3溶液反应生成白色胶状沉淀的是CO2，该反应的化学方程式是co2 na2SiO3 h2o=h2so3 na2co3，表示碳酸的酸性比硅酸强，碳的非金属性比硅强答： (1)caco3 2h=ca2co2h2o (2) ad (3)去除混入co 2中的HCl气体NaHCO3(4)关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，d中出现白胶状沉淀后na2SiO3co2h2o=h2so 3no 碳和硅位于同一主族，原子半径自上而下逐渐增大，获得电子的能力减弱，非金属性减弱，测定的二硅酸盐和无机非金属材料，1 .硅酸盐难溶于水，其酸性弱于碳酸，硅酸不能红紫色的石蕊试液。 (1)硅酸不稳定，易受热分解，其化学方程为H2SiO3SiO2 H2O。 (2)硅酸与碱溶液反应，与NaOH溶液反应的化学方程为H2SiO3 2NaOH=Na2SiO3 2H2O。 (3)硅酸在水中易聚合形成胶体，硅胶具有较强的吸水能力，常用作干燥剂。 硅酸盐(1)概念：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 (2)表示方法：以硅酸盐矿物成分复杂、常用的氧化物形式，将硅酸钠(Na2SiO3)表示为Na2OSiO2，将钾云母(KH2Al3Si3O12 )表示为K2O3Al2O36SiO22H2O . (3)硅酸钠(Na2SiO3)。 白色，可溶于水的粉末状固体，其水溶液通称为水玻璃，具有粘性，水溶液显示碱性。 与盐酸反应的化学方程式为Na2SiO3 2HCl=2NaCl H2SiO3； 与CO2水溶液反应的化学方程为na2sio3 co2 h2o=h2so3 na2co3. 用途：粘结剂(矿物橡胶)、耐火阻燃材料。 3 .无机非金属材料(1)传统的无机非金属材料。 三种硅酸盐工业生产的比较。 主要用途：陶瓷、玻璃、水泥为主要建筑材料，广泛应用于生活。 (2)新型无机非金属材料。 高温结构陶瓷：例如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。 生物陶瓷：生物体无排他性反应，不引起代谢作用异常。 压电陶瓷：具有压电效应。 用下图的装置和试剂验证了酸性H2CO3H2SiO3，能否达到实验目的，这说明挥发的HCl气体进入硅酸钠溶液后，与硅酸钠溶液反应，可以生成白色沉淀。 和CO2和硅酸钠溶液反应的现象一样，谁反应还不清楚。 【典型例2】(2015天津高三模拟)晶体硅是重要的非金属材料，制备纯硅的主要工艺包括：在高温下用碳还原二氧化硅制备粗硅； 使粗硅与干燥HCl气体反应SiHCl3:Si 3HClSiHCl3 H2； 使SiHCl3和过剩的H2在10001100下反应，得到纯硅。 已知SiHCl3与H2O反应强烈，在空气中容易自燃。请回答以下问题： (1)第一步制造粗硅的化学方程式是： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。 (2)粗硅与HCl完全反应后，凝结得到的SiHCl3(沸点33.0)中含有少量SiCl4(沸点57.6)和HCl (沸点-84.7)，精制SiHCl3的方法是_。 (使SiHCl3与过剩的H2反应来制造纯硅的装置如下(省略热源及夹持装置):装置b中的试剂为_。 装置c的烧瓶需要加热，其目的是 反应不久后，装置d观察到的现象是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _为了保证制造纯硅的实验成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，反应温度和为了判断产品硅中是否含有微量的铁单体，用稀盐酸溶解试样，取出上层清洗液后添加的试剂为_ (加入字母)。 a .碘水b .氯水c.NaOH溶液d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液以高纯度硅的制备为初步冶炼得到的粗硅为原料，在加热条件下与氯化氢气体反应而制成气体状化合物SiHCl3，与杂质分离后，在高温条件下用氢气还原，将硅和氯化氢气体(2)中问题给出的物质沸点的不同，可以考虑用分馏的方法进行分离。 (3)由于SiHCl3对水反应强烈，反应环境必须无水，得到的氢必须干燥，向b中加入干燥剂(浓硫酸)，常温下SiHCl3为液态，为了增大两者的接触面积，可以通过加热使SiHCl3气化。 d装置用石英管不是通常的玻璃管，需要在高温下进行两者的反应，通常的玻璃管会软化。 SiHCl3在空气中自燃，必须排出空气。 铁元素的检测在Fe3 kscn溶液中变红。 因此，需要鉴定产品硅中是否含有微量的铁单体，用稀盐酸溶解试料后，需要氯水和KSCN溶液。 实验问题中隐性信息的筛选，重视实验问题中的信息条件，如果指定某物质“与水强烈反应”或“在潮湿的空气中水解”等特性，则对于必须采集或收集该物质前后的装置遮断水蒸气的问题，给予多种物质的沸点时， 意味着用分馏法分离若干离子开始水解时和完全水解时的pH值，意味着通过调整溶液的pH值进行分离。 问题组硅酸盐和无机非金属材料的性质1 .硅是构成无机非金属材料的主要元素，以下硅化合物描述错误的是() a .氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4B .碳化硅(SiC )硬度大，熔点高， 可用于高温结构陶瓷和轴承制作，c .光纤为新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2D .二氧化硅为立体网状结构，其结晶中的硅原子与硅氧单键的数量之比为12，a项，氮化硅中的n元素为-3价，Si元素为4价，化学式为Si3N4，是正确的d项， 在SiO2晶体中，一个硅原子与周围的4个氧原子形成4个硅氧单键，是错误的。答： d，2.(2016太原共同考虑)以下硅和硅酸盐材料的说法正确： (a )硅酸钠是盐，不是碱，硅酸钠可以保存在研磨口玻璃栓试剂瓶中，反应:na2sio3 h2o co2=na2co3 h2so3； 反应:na2co3 SiO2sio3 co2两种反应是矛盾的，不可能发生。 c .普通玻璃、石英玻璃、水泥等为硅酸盐材料d .始祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，以氧化物的形式表示为3be2o36SiO2，a项、硅酸钠本身为粘接剂，容易引起研磨口玻璃栓与瓶口的粘接的b项、两个反应条件不同，反应在溶液中强酸可以生成弱酸，但在高温条件下，CO2是气体，可以脱离反应体系，促进反应发生的c项，石英玻璃的成分是SiO2，SiO2氧化物不是盐，是错误的。 答： d，【提高归纳】(1)二氧化硅和硅的用途不可混淆。 用于制作光纤的是SiO2，用于制作半导体材料和计算机芯片的是晶体硅。 (二)熟悉常见饰品的主要成分； 水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2，珍珠的主要成分是CaCO3，金刚石是金刚石，宝石的主要成分是Al2O3。 (3)了解用氧化物形式表示复杂硅酸盐的方法。 标记顺序：活性金属氧化物不活性的金属氧化物SiO2水。 各元素的价数不变，各元素的原子数比符合原来的组成。 问题组双无机非金属材料的制备与应用3.(2015海南卷)单体z是常见的半导体材料，x可以按下图所示途径制备。 这里，x是z的氧化物，y是氢化物，分子结构与甲烷相似。 回答以下问题： (1)与x发生化学反应的酸由下列化学方程式表示： _ x制造Mg2Z : (由Mg2Z生成y的化学反应方程式为_，y分子的电子式为_ _ _ _ _ _ _。 (3)Z、x中的共价键的类型是： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。 分析：由于z单体是一般的半导体材料，因此表明z为Si，x为SiO2，y为SiH4。 答： (1)氢氟酸SiO2- mg go2- mg2si (2) mg2si4HCl=2MGC l2si h 4(3)非极性键的极性键；(1)氧的存在对该实验有很大影响，因此在实验中应通过气体x作为保护气体，试管中的固体药品为_ (阿尔法) a .石灰石b .锌粒c .纯碱(2)实验开始时，首先必须加入x气加热反应物的理由