硅无机非金属材料学案

1、硅 无机非金属材料高考要求1、了解硅单质、SiO2、硅酸、硅酸盐的主要性质及应用。2、了解常见的无机非金属材料及应用【基础知识回顾】知识点1-单质硅-半导体材料 1、硅在元素周期表中的位置：硅位于 周期 族，易形成+4价共价化合物。 2、硅在自然界中的存在：硅在地壳中含量占第 位，主要以 和 的形式存在。硅以化合态存在于自然界。 3、硅的物理性质单质硅有 和 两种。晶体硅是 色、有 光泽的固体； 熔沸点高 、硬度大。是 材料。4、硅的化学性质：在常温下稳定，化学性质不活泼（1）常温下与 F2反应： （2）常温下与 HF溶液反应： （3）常温下与 NaOH溶液反应：（4）加热下与O2反应： 5、

2、硅的工业制备：制粗硅： 该反应中，氧化剂是 ，还原剂是 。6、硅的用途 ：用于制造 晶体管，集成电路，硅整流器，太阳能电池等知识点2-二氧化硅-光导纤维1、二氧化硅的结构、物理性质：二氧化硅晶体由 和 构成，熔点 ，硬度 。 溶于水。2、自然界中的存在： 沙子、石英【透明的石英晶体-水晶、玛瑙（彩色环带状）】3、化学性质：-不活泼(1)具有酸性氧化物的通性（与水不反应）与强碱溶液（缓慢反应）： 与碱性氧化物(高温)： 【思考1】氢氧化钠溶液能否用玻璃塞的试剂瓶存放，为什么？（2）特性与某些碳酸盐(高温)： （制玻璃）与氢氟酸（特性）： （盛HF溶液不能用玻璃瓶）【思考2】根据反应Na2CO3S

3、iO2 Na2SiO3CO2能否说明硅酸的酸性比碳酸酸性强？【思考3】有人认为SiO2既能与氢氟酸反应又能与碱反应，所以认为它是一种两性氧化物，你同意这种看法吗？为什么？4、用途：制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、耐高温化学仪器。知识点3-硅酸盐-无机非金属材料1、硅酸：H2SiO3 （1）很弱的酸，比碳酸 （2）白色固体， 溶于水。（3）制取：Na2SiO3 + HCl = , Na2SiO3 + CO2 + H2O = 【思考4】如何用二氧化硅制硅酸？2、硅酸盐（1）是一类结构复杂的物质，一般不溶于水，化学性质稳定。（2）硅酸盐的表示方法：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水如：

4、粘土（Al2O32SiO26H2O ）氧化物表达式为： (3) 硅酸钠：水溶液俗称 用途有：粘合剂、防腐剂 、 耐火材料 。3.传统的无机非金属材料： 材料是传统的无机非金属材料。常见的有 、 、 （1）工业制玻璃（玻璃是混合物、无固定熔点）制造普通玻璃的主要原料是 普通玻璃的主要成分 发生的主要反应有： （2）制造水泥的主要原料 水泥的主要成分 水泥具有 性混凝土是指 、 、 的混合物（3）制造陶瓷的主要原料 4、新型无机非金属材料高温结构陶瓷包括氮化硅（化学式 ）陶瓷、碳化硅陶瓷等生物陶瓷包括氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷压电陶瓷知识点四、碳族元素简介1、碳族元素的元素符号及名称： 2、碳族元素随

5、着核电荷数的增加，一些性质呈现规律性的变化。例如，在周期表中从上到下，元素原子的半径逐渐 ，失电子能力逐渐 ，得电子能力逐渐 ，非金属性向金属性递变的趋势很明显。在碳族元素的单质中，碳是非金属；硅虽外貌像金属，但在化学反应中多显示非金属性，通常被认为是非金属；锗的金属性比非金属性强；锡和铅都是金属。3、碳族元素的化合价主要有+4和+2，碳、硅、锗、锡的+4价化合物是稳定的，而铅的+2价化合物是稳定的。硅 非金属材料定时练习1.有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是()A高纯度的硅广泛用于制作计算机B硅

6、可由二氧化硅还原制得C低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应D自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅2. 下列说法正确的是 （ ）ASiO2能和水发生化合反应生成硅酸 BSiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸CSiO2的俗名叫水玻璃，不溶于水 DSiO2晶体又叫水晶，能溶于NaOH溶液中3下列叙述中不正确的是()ACO2与水反应生成碳酸，是酸性氧化物，SiO2不能与水反应生成相应的硅酸，不是酸性氧化物BC、Si的最外层电子数相同，而次外层电子数不同CCO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应D碳、硅元素的单质均存在同素异形体4.将过量的二氧化碳通入下列溶液中，

7、最终会出现浑浊的是 （ ）A氯化钙溶液 B澄清的石灰水 C水玻璃 D硝酸钡溶液5.熔融烧碱应选用的器皿是 （ ）A铁制坩埚 B普通玻璃坩埚 C石英坩埚 D陶瓷坩埚6. 下列反应能证明H2SiO3是弱酸的是()AH2SiO32NaOH=Na2SiO3H2O BNa2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3CSiO2Na2CO3Na2SiO3CO2 DH2SiO3SiO2H2O7. 诺贝尔物理学奖授予“光纤之父”英国华裔科学家高锟以及两位美国科学家威拉德博伊尔和乔治史密斯。光导纤维的主要成分是二氧化硅，下列关于二氧化硅的说法正确的是()A二氧化硅是H2SiO3的酸酐，因此能与水反应B用二氧化

8、硅制取单质硅时，当生成2.24 L气体(标况)时，得到2.8 g硅C二氧化硅属于传统的无机非金属材料D二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应8氯气用途十分广泛，可用于生产半导体材料硅，其生产的流程如下，下列说法不正确的是()A是置换反应，是化合反应B高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C该流程反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子D高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合即可得高纯硅9. 下列物品或设备：水泥路桥、门窗玻璃、水晶镜片、石英钟表、玛瑙手镯 、硅太阳能电池 光导纤维、计算机芯片。所用材料为SiO2或生产过程要用到SiO2的是 （ ）A B

9、C D全部10.下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶保存的是 （ ）A硅酸钠溶液 B盐酸 C氢氟酸 D氢氧化钠溶液11、 工业上制造金刚砂的化学方程式如下：SiO2 + 3C =SiC + 2CO，在这个氧化还原反应中，氧化剂与还原剂物质的量之比为 （ ）A1：2 B2：1 C5：3 D3：512下列说法正确的是 ( )A二氧化硅广泛用于光纤通讯 B工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 D粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应13、某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素()A在自然界中只以化合态的形式存在 B单质常用作半导体材料和光导纤维C最高

10、价氧化物不与酸反应 D气态氢化物比甲烷稳定14下列离子方程式不正确的是()A石英与烧碱反应：SiO22OH=SiOH2OB硅与烧碱反应：Si2OH=SiOH2C硅酸钠溶液中通入少量CO2： SiOCO2H2O=COH2SiO3D往水玻璃中加入盐酸：2HSiO=H2SiO315将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后所得的固体物质是()ANa2SiO3 BNa2CO3、Na2SiO3 CNa2CO3、SiO2 DSiO216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

11、式是_，目前在现代通讯方面B已被用作_的主要原料。(2)B和a溶液反应的离子方程式是_。(3)C和过量盐酸反应的离子方程式是_。17已知A、B、C、D、E、F、G、H 可以发生如下图所示的转化，反应中部分生成物已略去。其中，A、G为同一主族元素的单质，B、C、H在通常情况下为气体，化合物C是一种形成酸雨的大气污染物。请填空：（1）H的名称是 。（2）E的两种用途是 、 。（3）反应的化学方程式是 。（4）反应的离子方程式是 。18.2010年5月15日，CCTV对“南澳一号”沉船的考古进行了两个小时的现场直播，从沉船中发现了大量宋代精美瓷器，体现了灿烂的中华文明。青花瓷胎体的原料高岭土Al2S

12、i2O5(OH)x，可掺进瓷石制胎，青花瓷釉料的成分主要是钾长石(KAlSi3O8)，在1 300左右一次烧成的釉可形成精美的青花瓷。(1)下列说法正确的是_(填序品)。A高岭土分子中x2B钾长石能完全溶解在盐酸中形成澄清的溶液C烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化D青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品(2)在“南澳一号”考古直播过程中，需用高纯度SiO2制造的光纤。如图是用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程。洗涤石英砂的目的是_。二氧化硅与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是_。在以上流程中，要将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是_。工业上常用纯净石英砂与C在高

13、温下发生反应制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为11。下列说法正确的是_(填序号)。A制造粗硅时的反应为：2SiO25CSiSiC4COB在以上流程中，将盐酸改为NaOH溶液，也可达到目的C纯净的SiO2只能用于制造光导纤维1.解析：自然界中硅元素是以化合态存在的。答案：D2. D3.解析：H2SiO3H2OSiO2，故SiO2是酸性氧化物，区别是否是酸性氧化物，不是以其是否溶于水为标准。答案：A4. C5. A6.解析：据“强酸制弱酸”规律可知，B项反应证明H2CO3酸性强于H2SiO3，故H2SiO3为弱酸。答案：B7.解析：A项中二氧化硅不能与水反应；B项中用二氧

14、化硅制取单质硅，当生成2.24 L气体(标况)时，只能得到1.4 g硅；C项中传统无机非金属材料指硅酸盐材料。答案：D8.解析：在高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合，则石英砂与焦炭反应，氯气与氢气反应，不是按照题干的流程进行，不会得到高纯硅。答案：D9. D10. B11. A12. A13.【解析】该短周期非金属元素为Si，硅在自然界中只以化合态形式存在，A项正确；单质硅可用作半导体材料，而光导纤维的主要成分是SiO2，B项错误；Si的最高价氧化物为SiO2，其可以与氢氟酸反应，C项错误；由于非金属性SiC，因此气态氢化物稳定性：SiH4CH4，D项错误。【答案】A14. 【解析

15、】硅与烧碱溶液反应时，H2O参与反应，Si2OHH2O=SiO2H2。【答案】B15.解析：发生的反应依次为：Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3，H2SiO3H2OSiO2，SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，故最后所得固体物质是Na2SiO3。答案：A16.解析：A常作半导体，A为Si；F是最轻的气体，F为H2、a溶液是NaOH溶液，C为Na2SiO3溶液，B为SiO2，E为H2SiO3。答案：(1)SiO2光导纤维 (2)SiO22OHSiOH2O (3)SiO2HH2SiO317.答案（1）一氧化碳 （2）生产玻璃，制粗硅等 （3）C+2H2SO4（浓）CO2+2SO2+2H2O （4）SiO32+CO2 +H2O H2SiO3+CO32 18.解析：(1)选项A，根据化合价代数和等于零的原则，可得：6810x0，解得x4。选项B，钾长石与盐酸反应后不能形成澄清的溶液。选项C，根据水泥制造过程可推测出烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化。选项D，青花瓷、玻璃、水泥符合硅酸盐产品的特点，是硅酸盐产品。(2)石英砂中含有易溶于水的NaCl杂质，洗涤石英砂可使NaCl与SiO2分离。SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O，据此可写出相应的离子