【苏教版】2018届高考一轮：5.4《含硅矿物与信息材料》ppt50张课件(含答案)

1、第第4 4讲含硅矿物与信息材料讲含硅矿物与信息材料-2-考纲要求:1.了解碳、硅单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境的影响。考点一碳、硅及其氧化物的特性及应用碳、硅及其氧化物的特性及应用导学诱思导学诱思下列叙述中正确的是。光导纤维、石英钟的主要成分是单质硅计算机芯片、太阳能电池板、半导体晶体管的主要成分是单质硅金刚石、石墨、C60是碳元素的同素异形体,它们之间的转化属于化学变化在自然界中有游离态的碳,但没有游离态的硅CO2溶于水生成碳酸,所以SiO2溶于水也能生成硅酸SiO2是酸性氧化物,不与任何酸反应SiO2是酸性氧化物,能与NaOH溶

2、液反应SiO2既能与碱反应,又能与酸(氢氟酸)反应,属于两性氧化物-3-知识梳理考点突破-4-知识梳理考点突破落实基础落实基础1.碳、硅单质(1)原子结构、存在形态、物理性质及用途。化合态游离态化合态-5-知识梳理考点突破高大不导小导高大金刚石石墨半导体-6-知识梳理考点突破(2)碳单质的化学性质。CO2CO2+2Cu2COCO+H2CO2+2SO2+2H2OCO2+4NO2+2H2O2CO-7-知识梳理考点突破2.碳、硅的氧化物(1)CO2和SiO2的性质比较。可溶不溶低高2CO-8-知识梳理考点突破-9-知识梳理考点突破(2)SiO2的用途。存在:二氧化硅广泛存在于自然界的硅石、石英、水晶

3、、玛瑙中。用途:光导纤维的主要成分是,石英可制作石英玻璃和石英钟。二氧化硅-10-知识梳理考点突破考查角度一硅、二氧化硅的用途例1下列说法正确的是()A.硅主要以单质、氧化物、硅酸盐的形式存在于自然界中B.高纯硅可以制作太阳能电池,其工作原理与原电池不相同C.SiO2可用于制造光导纤维,其性质稳定,不溶于强酸、强碱溶液D.SiO2具有导电性,可用于制造半导体材料方法指导方法指导 一般与光有联系的材料是二氧化硅,与电有联系的材料是晶体硅。 答案解析解析关闭在自然界中无单质Si,A选项错误;B选项,高纯硅制作太阳能电池是把光能转化为电能,原电池是把化学能转化为电能,正确;C选项,SiO2与强碱溶液

4、反应,错误;D选项,SiO2无导电性,半导体材料是晶体硅,错误。 答案解析关闭B-11-知识梳理考点突破考查角度二SiO2的结构与性质例2下列有关硅及其化合物的说法中正确的是。A.在粗硅的制取中发生反应2C+SiO22CO+Si,硅被还原,说明碳的还原性强于硅的还原性B.酸性氧化物可以与碱反应,但均不能与酸反应C.澄清石灰水贮存在带有橡胶塞的玻璃试剂瓶中D.氢氟酸贮存在带有橡胶塞的玻璃试剂瓶中E.SiO2是酸性氧化物,能与NaOH溶液反应F.CO2是酸性氧化物,SiO2是两性氧化物G.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸 答案解析解析关闭A选项,碳、硅在同一主族,硅在碳的下面,所以硅的还原

5、性大于碳的,题述反应可以进行的原因是反应物均为固体,生成物CO是气体,为熵增反应,错误;由SiO2与氢氟酸反应,可知B、D选项错误;SiO2不溶于水,也不与水反应,G选项错误。 答案解析关闭CE-12-知识梳理考点突破方法指导方法指导 熟记硅及其化合物的特殊性质:(1)硅单质的特殊性。非金属单质一般不跟非氧化性酸作用,但Si能与HF作用:Si+4HFSiF4+2H2。(2)SiO2的特殊性。SiO2是酸性氧化物,但它不溶于水,不能直接与水作用制备H2SiO3;SiO2既能与氢氟酸反应,又能与碱反应,但它是酸性氧化物,不属于两性氧化物,与两性氧化物Al2O3不同。Al2O3与所有的强酸、强碱均反

6、应,SiO2只与特殊的酸(氢氟酸)反应,不能与其他酸反应。-13-知识梳理考点突破考查角度三除去CO2、CO气体中的杂质例3下列除杂方法中正确的是()A.CO2中的CO杂质,可以通入适量氧气,然后点燃B.SO2中的CO2杂质,可以通过盛有澄清石灰水的洗气瓶C.CO2中的HCl杂质,可以通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶D.CO2中的SO2杂质,可以通过盛有饱和碳酸钠溶液的洗气瓶 答案解析解析关闭混合气体中的少量CO不易点燃,且又混入O2,A错误;二氧化硫也与石灰水反应,B错误;HCl与NaHCO3反应生成CO2,C正确;CO2也与碳酸钠溶液反应,D错误。 答案解析关闭C-14-知识梳理考点突破互

7、动探究(1)CO中含HCl杂质是否可以通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶除去?(2)列举几种除去CO中混有的SO2的方法。答案: (1)不能,又生成了新的杂质CO2;(2)通过氢氧化钠溶液、溴水或酸性高锰酸钾溶液等。-15-知识梳理考点突破方法指导方法指导 除去CO2、CO气体中的杂质常用方法:(1)CO中混有CO2:通过盛有NaOH溶液的洗气瓶。(2)CO2中混有CO:通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管。(3)CO2中混有O2:通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管。(4)CO2中混有SO2:通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶。(5)CO2中混有HCl:通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗

8、气瓶。-16-知识梳理考点突破考查角度四CO2与碱、盐反应A.1 1B.1 2C.2 1D.1 3 答案解析解析关闭 答案解析关闭-17-知识梳理考点突破方法指导方法指导 CO2与碱反应产物的定量判断CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液时,生成物与CO2气体的通入量有关。当CO2通入少量时,生成碳酸盐;当CO2通入过量时,生成碳酸氢盐;当CO2的通入量介于两者之间时,既有正盐生成又有酸式盐生成。因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。以CO2与NaOH溶液反应为例:当n(OH-) n(CO2)的值不同时产物如下:-18-知识梳理考点突破跟踪训练跟踪训练1.判断正误,正确的画“”,错

9、误的画“”。(1)NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中()(2)Ca(HCO3)2溶液与过量NaOH溶液反应可得到Ca(OH)2()(3)晶体硅熔点高、硬度大,所以可用于制作半导体材料()(4)甲、乙、丙均含有相同的某种元素,它们之间具有如下转化关系:(5)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅() 答案解析解析关闭(2)中,Ca(HCO3)2溶液与过量NaOH反应,Ca2+全部生成CaCO3沉淀,错误;(3)中,熔点高、硬度大与作半导体材料无关,错误;(4)中,按照题中转化关系,若甲为焦炭,丁是O2,则乙是CO,丙是CO2,正确。 答案解析关闭(1)(2)(3)(4)(

10、5)-19-知识梳理考点突破2.(2016陕西西安模拟)下列关于材料的说法不正确的是()A.太阳能电池板中含有硅单质,硅在元素周期表中处于金属与非金属的交界位置B.二氧化硅可用于制作光导纤维C.石英玻璃耐强酸强碱,可用于制造化学仪器D.Si3N4是一种新型无机非金属材料,可用于制造发动机 答案解析解析关闭硅元素在第3周期第A族,处于金属与非金属的交界位置,A项正确;二氧化硅是制作光导纤维的主要原料,B项正确;石英玻璃含二氧化硅,而二氧化硅能与强碱反应,C项错误;Si3N4是一种新型无机非金属材料,硬度大,可作耐磨材料,可用于制造发动机,D项正确。 答案解析关闭C-20-知识梳理考点突破3.下列

11、除杂方法正确的是()A.SiO2中含Al2O3杂质,可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去B.CO2中含有CO杂质,可以通入盛有CuO的玻璃管且加热C.CO2中含有HCl杂质,可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶D.Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质,可以通入足量的CO2,然后过滤 答案解析解析关闭A项,SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应;C项,Na2CO3溶液会吸收CO2生成NaHCO3,应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶;D项,Na2CO3溶液能与CO2反应生成NaHCO3。 答案解析关闭B-21-知识梳理考点突破4.(2016河南濮阳综合高中模拟)下列关于SiO2和CO2的

12、叙述中不正确的是()A.都是共价化合物B.SiO2可用于制光导纤维,干冰可用于人工降雨C.都能溶于水且与水反应生成相应的酸D.都是酸性氧化物,都能与强碱溶液反应 答案解析解析关闭SiO2和CO2中都只含有共价键,均为共价化合物,A项正确;干冰升华吸热,可用于人工降雨,B项正确;SiO2不溶于水,C项错误;SiO2与强碱溶液反应生成硅酸盐,CO2与强碱溶液反应生成碳酸盐或碳酸氢盐,D项正确。 答案解析关闭C-22-知识梳理考点突破考点二硅酸及硅酸盐工业硅酸及硅酸盐工业导学诱思导学诱思下列说法中正确的是。硅酸易溶于水,酸性比碳酸的弱水玻璃是纯净物硅胶是SiO2硅酸化学性质比较稳定,受热不分解实验室

13、中可以用水玻璃与CO2反应生成硅酸SiO2溶于水即得硅酸 -23-知识梳理考点突破生产水泥和玻璃的共同原料是石英高温结构陶瓷比金属材料具有更多优点,如不怕氧化、密度小等优点新型无机非金属材料具有光学特性、生物功能、电学特性、耐高温、强度高玛瑙手镯、水晶镜片、玻璃所用材料均为硅酸盐-24-知识梳理考点突破落实基础落实基础1.硅酸(H2SiO3)(1)物理性质硅酸溶于水。(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: 。不-25-知识梳理考点突破(3)用途硅胶可用作干燥剂,也可以作催化剂的载

14、体等。2.硅酸盐硅酸盐是由组成的化合物的总称,硅酸钠是极少数可溶于水的硅酸盐中的一种,其化学式为,用氧化物的形式表示为。硅酸钠的水溶液俗称,是无色黏稠液体,常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料等。硅、氧和金属Na2SiO3Na2OSiO2水玻璃-26-知识梳理考点突破3.常见硅酸盐材料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。石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英-27-知识梳理考点突破考查角度一硅酸及硅酸钠例1下列有关硅及其化合物的说法中正确的是。B.硅胶多孔

15、,吸水能力强,常用作袋装食品的干燥剂和抗氧化剂C.用SiO2制取硅酸,应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应,然后再通入CO2D.水玻璃是混合物,可用于生产黏合剂和防火剂E.硅胶是硅酸钠的水溶液失去水后形成的凝胶 答案解析解析关闭A选项,两者反应条件不同,在水溶液中进行符合强酸制弱酸的规律,而是在高温干态下进行,且反应物均为固体,生成物中有气体,属于熵增的反应,可以发生,错误;B选项,硅胶不具有还原性,错误;D选项,水玻璃是硅酸钠的水溶液,正确;E选项,硅胶是硅酸凝胶,错误。 答案解析关闭CD-28-知识梳理考点突破方法指导方法指导 (1)水玻璃是混合物;(2)我们常见的不溶于水的酸是硅酸,不与水反

16、应的酸性氧化物是二氧化硅;(3)注意水玻璃及硅胶的用途。-29-知识梳理考点突破考查角度二硅酸盐工业例2下列有关玻璃的说法不正确的是()A.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英B.玻璃在加热熔化时有固定的熔点C.普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,是为了防止烧碱与二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口黏在一起 答案解析解析关闭B选项,玻璃属于玻璃态物质,是混合物,没有固定的熔点,错误。 答案解析关闭B-30-知识梳理考点突破跟踪训练跟踪训练1.下列有关说法正确的是。A.陶瓷、水泥和光导纤维均属于硅酸盐材料B.航天飞机上使用的隔热陶瓷瓦,大多是以碳纤维做增强

17、体的新型复合材料C.硅陶瓷和碳纤维复合制成的材料是一种新型无机非金属材料D.生活中常见的石英玻璃、陶瓷都属于硅酸盐产品E.水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品F.生石灰、铁粉、硅胶是食品包装中常用的干燥剂G.反应:SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2,说明H2SiO3的酸性强于H2CO3的酸性H.水玻璃长期露置在空气中会发生复分解反应而变质 答案解析解析关闭A选项,光导纤维不属于硅酸盐材料,错误;石英玻璃、水晶的主要成分均为SiO2,不属于硅酸盐材料,D、E错误;F选项,铁粉不属于干燥剂,错误;G选项,此反应不是在水溶液中进行的,错误;H选项,因为碳酸的酸性强于硅酸的,所以CO2与硅酸

18、钠溶液反应,生成硅酸,正确。 答案解析关闭BCH-31-知识梳理考点突破2.(2016湖北大联考)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()A.Na2SiO3B.Na2CO3、Na2SiO3C.Na2CO3、SiO2D.SiO2 答案解析解析关闭 答案解析关闭-32-知识梳理考点突破3.石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯与综合利用工艺如下:-33-知识梳理考点突破(1)向反应器中通入Cl2前,需通一段时间N2,主要目

19、的是。(2)高温反应后,石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物,气体中的碳氧化物主要为。由气体中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为。(3)步骤为:搅拌、,所得溶液中的阴离子有。(4)由溶液生成沉淀的总反应的离子方程式为。100kg初级石墨最多可获得的质量为kg。-34-知识梳理考点突破-35-知识梳理考点突破解析: (1)1500时活性炭能与空气中的氧气反应,不利于初级石墨的提纯,因此,通Cl2前,通N2目的是排净反应器中的空气,减少C的损失。(2)根据信息和高温时C与氧化物反应的产物为CO可知,初级石墨通入Cl2在1500时发生的反应为:故气体中含有AlCl3(g)、FeCl3(g)、MgCl

20、2(g)、SiCl4(g)、CO、Cl2;结合题给信息80冷凝得气体中含有CO、Cl2、SiCl4(g),Cl2和SiCl4(g)被NaOH吸收,固体为AlCl3(s)、FeCl3(s)、MgCl2(s);加过量的NaOH后溶液中溶质主要为NaAlO2、NaCl、NaOH,加乙酸乙酯加热后得到沉淀为Al(OH)3;气体中的SiCl4可与NaOH反应,产生Na2SiO3。-36-知识梳理考点突破-37-分类思想认识非金属及其化合物分类思想认识非金属及其化合物一、非金属单质除F、O外,非金属元素既有正价也有负价,所以非金属单质大多数既具有氧化性,又具有还原性;常作氧化剂的有O2、O3、Cl2、Br

21、2等,常作还原剂的有C、Si。Cl2、Br2与水、碱反应既作氧化剂,又作还原剂。非金属气体单质只有第A族的F2、Cl2有颜色,均能与水、碱反应,其他气体单质均不与水、碱反应。-38-二、非金属氧化物1.酸性氧化物常见的酸性氧化物:CO2、SiO2、SO2、SO3。(2)特例:中学阶段,SiO2是唯一不与水反应的酸性氧化物,但能与氢氟酸反应。SO2具有还原性、漂白性,属于大气污染物,是形成酸雨的重要气体。-39-40-例1下列说法正确的是()A.NO2溶于水得到HNO3,所以NO2是酸性氧化物B.SiO2与氢氟酸反应,但其他酸性氧化物均不与任何酸反应C.酸性氧化物在常温下均能与氢氧化钠溶液反应D

22、.酸性氧化物与NaOH反应生成的正盐水溶液均显碱性 答案解析解析关闭A选项,NO2不属于酸性氧化物,错误;B选项,由SO2与硝酸、HClO发生氧化还原反应可知错误;由SO3可知D选项错误。 答案解析关闭C-41-三、短周期非金属元素的气态氢化物1.化学式(1)第A族、第A族元素的气态氢化物的化学式中H均写在后面,如CH4、SiH4、NH3、PH3。(2)第A族、第A族元素的气态氢化物的化学式中H均写在前面,如H2O、H2S、HF、HCl。2.水溶性及酸碱性(1)第A族的气态氢化物均不溶于水,其他主族的气态氢化物均溶于水。(2)第A族元素的气态氢化物的水溶液显碱性,如NH3。(3)第A族、第A族

23、元素的气态氢化物的水溶液显酸性,如H2S、HF、HCl。-42-四、酸1.酸性强弱常见强酸有HCl、HBr、HI、HNO3、H2SO4,常见弱酸有HF、H2S、H2SO3、H2CO3、H2SiO3、HClO。应用:强酸制弱酸的实质是强酸与弱酸的盐反应,如由CO2(CO2与H2O结合成H2CO3)分别与Na2SiO3、NaClO、NaAlO2反应制取的弱酸分别为H2SiO3、HClO、Al(OH)3(两性氢氧化物)。CO2通入CaCl2溶液中无沉淀生成,因为HCl是强酸,不可能由H2CO3制得。2.氧化性、还原性H2S、H2SO3、HI具有还原性,能与氧化剂发生反应;硝酸、浓硫酸具有强氧化性,与

24、金属反应时不会生成氢气,且可溶解在金属活动性顺序中排在H后面的金属,如铜。-43-3.水溶性及挥发性(1)常见的无机酸一般易溶于水,而H2SiO3不溶于水。(2)常见的挥发性酸有HF、HCl、HBr、HI、HNO3,难挥发性酸有H2SO4、H3PO4,不稳定性酸有H2SO3、H2CO3。-44-例2下列能证明碳酸比硅酸酸性强的实验是()A.CO2溶于水生成碳酸,而SiO2不溶于水B.高温时发生反应:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2C.碳酸比硅酸受热易分解D.将CO2通入Na2SiO3的水溶液中有乳白色胶状沉淀生成 答案解析解析关闭可溶性、稳定性、相应氧化物与水反应均不能作为判断酸性强弱的依据;B选项中的反应不是在水溶液中进行,所以不能判断酸性强弱,只有D选项符合题意。 答案解析关闭D-45-五、从氧化性、还原性的角度认识非金属及其化合物非金属元素及其化合物参与的反应大多数属于氧化还原反应,所以我们只要熟记一些常见氧化剂和还原剂就能帮助我们记忆理解元素化合物知识。-46-例3(2016安徽合肥模拟)下列实验过程中,始终无明显现象的是()A.NO2通入FeSO4溶液中B.CO2通入CaCl2溶液中C.NH3通入AgNO3溶液中D.SO2通入Ba(NO3)2溶液中 答案解