高三化学一轮复习-4.1-无机非金属材料的主角-硅课件-新人教版

第四单元非金属及其化合物,第1节无机非金属材料的主角硅,-3-,考纲要求:1.了解碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.了解常见无机非金属材料的性质和用途。,-4-,基础梳理,考点突破,考点一碳、硅单质及其氧化物的性质1.碳、硅单质(1)原子结构、存在形态、物理性质及用途。,-5-,基础梳理,考点突破,-6-,基础梳理,考点突破,(2)碳、硅单质的化学性质。,-7-,基础梳理,考点突破,-8-,基础梳理,考点突破,2.SiO2和CO2的比较,-9-,基础梳理,考点突破,-10-,基础梳理,考点突破,自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)(2015海南化学)可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液()(2)(2015安徽理综)SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应,所以是两性氧化物()(3)(2015全国)硅胶可用作食品干燥剂()(4)(2014天津理综)NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中()(5)(2014海南化学)Si和SiO2都用于制造光导纤维()(6)(2014海南化学)玻璃容器可长期盛放各种酸(),-11-,基础梳理,考点突破,(7)(2014海南化学)浓硫酸可刻蚀石英制艺术品()(8)(2014江苏化学)晶体硅熔点高硬度大,所以可用于制作半导体材料()(9)(2013广东理综)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅()(10)(2012全国)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料()(11)(2013江苏化学)二氧化硅不与强酸反应,可用石英器皿盛放氢氟酸()(12)(2013广东理综)SiO2可与HF反应,所以氢氟酸不能保存在玻璃瓶中(),-12-,基础梳理,考点突破,1.硅及其化合物的特性,-13-,基础梳理,考点突破,-14-,基础梳理,考点突破,2.硅的制备工艺流程涉及的化学方程式:,-15-,基础梳理,考点突破,例1(2015浙江宁波鄞州中学模拟)SiO2是一种化工原料,可以制备一系列物质(如下图所示)。下列说法错误的是()A.上图涉及的反应都不属于氧化还原反应B.纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料C.用盐酸可除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙D.高炉炼铁时用石灰石将铁矿石中的脉石转化为炉渣,答案,解析,-16-,基础梳理,考点突破,易错警示:(1)硅在加热条件下能与O2发生反应,粗硅制备时,用焦炭在电炉中隔绝空气还原SiO2,生成CO,而不是CO2。(2)粗硅中杂质不是碳单质,而是SiC,因为发生反应C+SiSiC。(3)制备纯硅时,石英管不能更换为玻璃管,因为高温条件下玻璃会软化。,-17-,基础梳理,考点突破,跟踪训练1.(2015北京二中期中)下列说法不正确的是()A.水玻璃可用作木材防火剂B.硅是制造光导纤维的材料C.硅是制造太阳能电池的常用材料D.硅是构成一些岩石和矿物的基本元素,答案,解析,-18-,基础梳理,考点突破,2.(2015湖南长沙模拟)下列有关SiO2的叙述正确的是()A.SiO2不与任何酸反应B.玻璃中含有SiO2,所以不能用玻璃瓶盛装稀氢氧化钠溶液C.SiO2是酸性氧化物,能与NaOH反应D.SiO2能与水反应生成硅酸,答案,解析,-19-,基础梳理,考点突破,3.(2015广东佛山禅城调研)氮化硅(Si3N4)陶瓷是高温结构陶瓷,具有优良的性能,人们常常利用它来制造轴承、汽轮机叶片、永久性模具等机械构件。设计的合成氮化硅工艺流程如下:(1)电弧炉中发生的主要反应是。用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为,碳化硅又称,其晶体结构与相似。,-20-,基础梳理,考点突破,(2)在流化床反应的产物中,SiCl4大约占85%,还有Cl2等,有关物质的沸点数据如下表。提纯SiCl4的主要工艺操作依次是沉降、,其中温度最好控制在(填序号)。A.略低于-34.1B.高于57.6C.略低于57.6D.-34.1(3)粉末状Si3N4遇水能生成一种有刺激性气味、常用做制冷剂的气体和一种难溶性酸,该反应的化学方程式是。,-21-,基础梳理,考点突破,解析:(1)粗硅的制备注意产物为CO而不是CO2。(2)从三种组分的沸点分析,Si在常温下以固态形式存在,应以沉降方式分离,而Cl2溶于液态的SiCl4中且沸点相差较大,用蒸馏法进行分离,为尽量减少SiCl4的损失,温度应略低于SiCl4的沸点。(3)Si3N4与水的反应可按水解方式处理。,-22-,基础梳理,考点突破,考点二硅酸、硅酸盐工业及无机非金属材料1.硅酸(H2SiO3)(1)溶解性:难溶于水。(2)化学性质:弱酸性(比碳酸还弱)。与NaOH溶液反应的化学方程式:向Na2SiO3溶液中通入CO2的化学方程式:不稳定性。硅酸受热分解的化学方程式:,-23-,基础梳理,考点突破,2.硅酸盐硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称,最简单的硅酸盐是硅酸钠,化学式为Na2SiO3,用氧化物的形式表示为Na2OSiO2。硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,是无色黏稠液体,常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料等。3.常见硅酸盐材料,-24-,基础梳理,考点突破,4.特殊含硅材料(1)SiC(俗称金刚砂)具有金刚石结构,硬度大,可用作砂纸、砂轮的磨料。(2)含硅4%的硅钢具有很高的导磁性,可用作变压器的铁芯。(3)硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。,-25-,基础梳理,考点突破,自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)(2015山东理综)向Na2SiO3溶液中通入过量(2)(2015重庆理综)烧结黏土制陶瓷不涉及化学反应()(3)(2014重庆高考)氢氟酸刻蚀玻璃的过程不涉及化学变化()(4)(2012全国)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料()(5)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂()(6)氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料()(7)水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品(),-26-,基础梳理,考点突破,硅酸盐改写成氧化物形式的方法技巧氧化物的顺序:活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。氧化物前计量数配置原则:除氧元素外,其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数。注意事项:氧化物之间以“”隔开;计量数配置出现分数的应化为整数。实例:高岭土(Al2Si2O72H2O)Al2O32SiO22H2O石棉(CaMg3Si4O12)CaO3MgO4SiO2沸石(Na2Al2Si3O102H2O)Na2OAl2O33SiO22H2O云母(KAl3Si3O11H2O)K2O3Al2O36SiO22H2O,-27-,基础梳理,考点突破,例2(1)青石棉是一种致癌物质,是鹿特丹公约中受限制的46种化学品之一,其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时,还原产物只有NO,下列说法不正确的是()A.青石棉是一种硅酸盐材料B.青石棉中含有一定量的石英晶体C.青石棉的化学组成可表示为Na2O3FeOFe2O38SiO2H2OD.1mol青石棉能使1molHNO3被还原(2)(2013上海化学,25)SiO2是硅酸盐玻璃(Na2CaSi6O14)的主要成分,Na2CaSi6O14也可写成Na2OCaO6SiO2。盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成黏性的硅酸盐而无法打开,发生反应的化学方程式为。长石是铝硅酸盐,不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。由钠长石化学式NaAlSi3O8可推知钙长石的化学式为。,-28-,基础梳理,考点突破,答案:(1)B(2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2OCaAl2Si2O8,解析:(1)硅酸盐是硅、氧和金属(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)组成的化合物的总称,故青石棉是一种硅酸盐产品;青石棉是一种纯净物,不可能含有一定量的石英晶体;1molNa2O3FeOFe2O38SiO2H2O跟硝酸反应时,失去3mol电子,故能使1molHNO3被还原。(2)由钠长石的化学式NaAlSi3O8可知钙长石的化学式符合CaAlxSiyO8,由“氧原子物质的量分数相同”可知x+y=4,依据化合价代数和为0,可知2+3x+4y=16,求解即可。,-29-,基础梳理,考点突破,易错警示:(1)不要混淆二氧化硅和硅的用途。用于制作光导纤维的是SiO2;用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。(2)水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2;珍珠的主要成分是CaCO3;钻石是金刚石;宝石的主要成分是Al2O3。(3)硅酸盐写成氧化物形式,并不是以氧化物形式存在。但有利于理解硅酸盐的性质。,-30-,基础梳理,考点突破,跟踪训练1.(2015北京海淀期末)下列关于材料的说法中,正确的是()A.光导纤维是信息社会必不可少的有机合成材料B.棉布、羊毛和涤纶燃烧后都只生成二氧化碳和水C.航天飞机上的陶瓷防护片属于新型无机非金属材料D.食品保鲜膜、塑料水杯等生活用品的主要成分是聚氯乙烯,答案,解析,-31-,基础梳理,考点突破,2.近期,业内公布了20152020年中国晶体硅太阳能电池市场深度调研与投资机会研究报告,统计了相关的信息,分析了晶体硅太阳能电池行业现状,并对行业未来投资前景作了分析预测。下列有关硅及其化合物的说法中正确的是()A.硅酸钠属于盐,不属于碱,所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中B.反应Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3,反应Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2,两反应是相互矛盾的,不可能都能发生C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料D.祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18,用氧化物形式表示为3BeOAl2O36SiO2,答案,解析,-32-,基础梳理,考点突破,3.金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性,应用广泛。(1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物,其中一种化合物R为非极性分子。碳元素在周期表中的位置是,Q是,R的电子式为。(2)一定条件下,Na还原CCl4可制备金刚石。反应结束冷却至室温后,回收其中的CCl4的实验操作名称为,除去粗产品中少量钠的试剂为。(3)碳还原SiO2制SiC,其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将20.0gSiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应,收集到0.1mol氢气,过滤得SiC固体11.4g,滤液稀释到1L。生成氢气的离子方程式为,硅酸盐的物质的量浓度为。,-33-,基础梳理,考点突破,(4)下列叙述正确的有(填序号)。A.Na还原CCl4的反应、Cl2与H2O的反应均是置换反应B.水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同C.Na2SiO3溶液与SO3的反应可用于推断Si与S的非金