高三化学一轮创新设计非金属及其化合物无机非金属材料的主角——硅张PPT课件

1、 1了解C、Si的单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2了解C、Si的单质及其重要化合物对环境质量的影响。 3以新材料、新技术为背景考查C、Si的单质及其重要化合物的性质及应用。 1关于硅单质及其化合物的实验探究。 2有关硅单质及其化合物的物质推断。 3硅的单质和化合物的综合利用及有关工艺流程。第1页/共59页 一、碳和硅 1C、Si单质的存在形态、物理性质(1)碳在自然界既有 态又有 态。碳的同素异形体有 、 、无定形碳、 等。(2)硅在地壳中的含量占第二位，仅次于氧，全部以 态存在，是一种亲 元素，单质硅有 和 两种。游离化合金刚石石墨C60化合氧晶体无定形第2页/共59页不 还原 第3

2、页/共59页F2 氢氟酸 强碱 第4页/共59页Si4HF=SiF42H2 Si2OHH2O=SiO2H2 第5页/共59页 3工业制法 4用途：作为半导体材料；生产硅合金；制造太阳能电池。第6页/共59页 硅可用作半导体材料，是否可用于解释元素周期性变化的规律？提示可以，硅位于金属和非金属的分界线附近，性质上由金属逐渐过渡到非金属，即有金属的性质又有非金属的性质。第7页/共59页 二、二氧化硅和二氧化碳物质物质二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳结构结构 结构，结构，不存在单个分子不存在单个分子存在单个存在单个CO2分分子，其结构为直线子，其结构为直线型型主要物理主要物理性质性质硬度硬度 ，熔、

3、沸点，熔、沸点 ，常温下为常温下为 体，不溶于水体，不溶于水熔、沸点熔、沸点 ，常，常温下为气体，微溶温下为气体，微溶于水于水空间立体网状大固低高第8页/共59页SiO22NaOH=Na2SiO3H2O 玻璃 CO2少量：CO22NaOH=Na2CO3H2OCO2过量：CO2NaOH=NaHCO3 第9页/共59页SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2 Na2SiO3H2OCO2(不足)=H2SiO3Na2CO3 Na2OCO2=Na2CO3 第10页/共59页 盛放碱液的试剂瓶，为什么不能用玻璃塞？提示玻璃中含有SiO2，SiO2能够与碱液缓慢反应，带玻璃塞的玻璃试剂瓶一般都是磨砂口的，接

4、触非常严密，接触碱液时间长了会生成具有黏合性的Na2SiO3水溶液，从而使瓶塞与瓶颈黏在一起，不易分开。第11页/共59页 三、硅酸、硅酸盐和无机非金属材料 1硅酸(1)物理性质：固体 溶于水。(2)化学性质弱酸性，酸性比碳酸 ，硅酸 (填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。不不能弱第12页/共59页H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O 干燥剂 第13页/共59页 2硅酸盐(1)性质特征：化学性质稳定，熔点 ，大都难溶于水(Na2SiO3等例外)。(2)组成的表示：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为 ，石棉(CaMg3Si4O

5、12)可表示为： 。(3)硅酸钠(Na2SiO3)白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 ，有黏性，水溶液显碱性。较高Na2OSiO2CaO3MgO4SiO2水玻璃第14页/共59页它能与酸性比硅酸强的酸反应，化学方程式分别为与盐酸反应： 。与CO2水溶液反应： 。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3第15页/共59页 3.传统无机非金属材料 玻璃玻璃水泥水泥陶瓷陶瓷主要原料主要原料 黏土黏土设备设备玻璃熔炉玻璃熔炉水泥回转窑水泥回转窑陶瓷窑陶瓷窑生产过生产过程中的程中的主要主要变化变化复杂

6、的物理、复杂的物理、化学变化化学变化复杂的物理、化复杂的物理、化学变化学变化主要主要成分成分 纯碱、石灰石、石英石灰石、黏土Na2SiO3，CaSiO3，SiO23CaOSiO2,2CaOSiO2,3CaOAl2O3第16页/共59页 4.新型无机非金属材料(1) 陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学浸蚀性和电绝缘性等。(2) 陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。(3)压电陶瓷：具有 效应。高温结构生物压电第17页/共59页提示不能。强酸制弱酸的规律：强酸弱酸盐=强酸盐弱酸，仅适用于常温下水溶液中进行的反应，而该反应是在高温且干态下进行，只能从化学平衡移动角度去解释

7、反应发生的原因，因CO2为气体，能及时离开反应体系，使化学反应得以向右进行。第18页/共59页第19页/共59页第20页/共59页第21页/共59页 3氧化物的反应规律反常一般情况，碱性氧化物酸盐水，SiO2是酸性氧化物却能与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O(SiF4不属于盐)。 五种溶液通入过量CO2后溶液仍浑浊，符合条件的五种溶液是：Na2SiO3溶液；NaAlO2溶液；ONa溶液；饱和的Na2CO3溶液；饱和NaCl的氨溶液(侯氏制碱原理)。第22页/共59页 一种技巧 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。氧化物前系数配置

8、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系数。注意事项：氧化物之间以“”隔开；系数配置出现分数应化为整数。第23页/共59页第24页/共59页第25页/共59页 我的体会硅的性质内容不是很多，只要注意几点：一是注意硅、二氧化硅的用途，二是注意硅、二氧化硅的几个特殊的性质及作用，如SiO2能与氢氟酸反应但不能与水反应直接制硅酸、盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞子，三是注意硅酸盐氧化物的写法。第26页/共59页 我的警示CO2、SO2、SiO2均为酸性氧化物，但SiO2不能与水直接化合生成H2SiO3；SiO2先转化为硅酸盐，才能进一步转化为硅酸。SiO22NaOH=Na2SiO3H2O，

9、Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl。第27页/共59页 问题征解有人认为SiO2既能与某些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？提示不同意，因为SiO2只与HF反应，这是SiO2的特性，与其他的酸不反应，所以SiO2是一种酸性氧化物。 第28页/共59页 必考点25 碳、硅及其化合物的“特殊性” 1一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。 2一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。 第29页/共59页第30页/共59页第31页/共59页第32页/共59页

10、C二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧 化硅是两性氧化物D二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能 与水反应生成硅酸解析强酸制弱酸的反应规律适用于在溶液中的反应，而该反应是在高温干态下进行的，不能根据该规律判断。事实上碳酸酸性比硅酸强，故A项错误；CO2和SiO2属不同类型晶体，在物理性质方面有很大差异，故B项错误； 第33页/共59页SiO2能与氢氟酸反应，是SiO2的特性，并不能说明它具有碱性，故C项错误；SiO2虽属于酸性氧化物，但不能直接与H2O反应生成H2SiO3，D项正确。答案D第34页/共59页物质的性质不仅取决于物质的组成，还取决于物质的结构，物质的性质不仅

11、取决于物质的组成，还取决于物质的结构，Si与与C都处于都处于A族族且二者相邻，性质相似，但其氧化物的某些性质相差很大。其原因是且二者相邻，性质相似，但其氧化物的某些性质相差很大。其原因是CO2为独立为独立的小分子，分子之间的作用很小；而的小分子，分子之间的作用很小；而SiO2中不存在这样的单个分子，是靠共价中不存在这样的单个分子，是靠共价键形成的空间立体网状结构，其硬度很大，熔沸点很高。键形成的空间立体网状结构，其硬度很大，熔沸点很高。 第35页/共59页第36页/共59页第37页/共59页解析通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是，因此a判断错误，中反应表现的是SiO2的特性，c判断也错；

12、反应是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b判断正确；反应是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确；反应中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断也正确；所以选项B正确。答案B第38页/共59页 必考点26 硅酸盐及无机非金属材料 1硅酸盐的表示方法硅酸盐的种类很多，结构复杂，其组成的表示方法有两种：(1)盐化学式法如：硅酸钠Na2SiO3，硅酸钙CaSiO3等。此法一般用于表示组成较简单的硅酸盐。第39页/共59页(2)氧化物法如：黏土：Al2O32SiO22H2O石棉：CaO2MgO4SiO2云母：K2O3Al2O3

13、6SiO22H2O滑石：3MgO4SiO2H2O钾长石：K2OAl2O36SiO2第40页/共59页 2无机非金属材料分类第41页/共59页 【典例2】 下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是 ()。 A传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的许多缺点 C高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点 D传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐第42页/共59页解析无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等

14、；新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应、具有生物功能等。答案D第43页/共59页无机非金属材料在生活和高科技的发展中起着重要作用，其应用点较多，在以后的高考中将会有所体现。考查时除选择题某一选项外，还可能出现在以矿物资源开发和利用的综合试题中。在解答有关无机非金属材料试题时首先要认真阅读题目、充分挖掘信息、了解无机非金属材料的类别、成分、性质和功能，然后针对问题逐一解决。第44页/共59页 【应用2】(2013广东四校联考)材料与化学密切相关，表中对应关系

15、错误的是 ()。 解析A项中金刚石是碳的一种单质。 答案A材料材料主要化学成分主要化学成分A刚玉、金刚石刚玉、金刚石三氧化二铝三氧化二铝B大理石、石灰石大理石、石灰石碳酸钙碳酸钙C普通水泥、普通玻璃普通水泥、普通玻璃硅酸盐硅酸盐D沙子、石英沙子、石英二氧化硅二氧化硅第45页/共59页从2013年高考理综化学卷常见错误分析，学生答题不规范主要表现在以下方面：(1)书写不规范；(2)化学方程式没配平或漏掉生成物或抄错；(3)错别字多；(4)字符书写潦草难以辨认；第46页/共59页(5)书写有机结构简式多氢或少氢。出现以上情况并非说明考生化学基础知识欠缺，而是平时没有养成良好的习惯。因此，同学们有必

16、要培养自己严谨的学习态度，养成良好的书写习惯，减少因非智力因素而丢分。 试卷采样(9分)获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。第47页/共59页第48页/共59页第49页/共59页 当场指导 审题指导(1)根据二氧化硅的主要用途进行判断。(2)方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的是粗硅，还要进行除杂处理，杂质为二氧化硅和炭等。杂质如果不易除去，则可以考虑将所需物质从混合物中进行分离出来。(3)根据信息先判断反应物与产物的种类，再进行书写化学方程式。第50页/共59页 失分提示 1对硅和二氧化硅的用途混淆。 2叙述问题不全面。 3化学方程式书写不全面。

17、第51页/共59页第52页/共59页 Hold住考向 名师揭秘随着新能源，新材料，新工艺的发展应用，硅及其化合物的性质和应用有逐渐增多的趋势。高考将对硅及其化合物的性质和有关实验进行重点考查，以选择题为基础题型，以化工综合应用题为提高题型，预计2014年将有多种考查方式出现。考向考向1硅及其化合物的性质硅及其化合物的性质5年年10考考考向考向2无机非金属材料无机非金属材料5年年4考考第53页/共59页 角度1.硅单质的性质和用途的判断 1判断正误(1)单晶硅是将太阳能转变为电能的常用材料 () (2012新课标，8B)(2)单质硅常用作半导体材料和光导纤维 () (2011山东理综，10B)(

18、3)高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 () (2009广东理基，22)第54页/共59页(4)单晶硅常用于制造光导纤维 () (2009四川理综，6D)(5)硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 () (2009广东理基，22) 角度2.SiO2性质及用途 2判断正误(1)SiO2与酸、碱均不反应 () (2012天津理综，2B)第55页/共59页 (2)SiO2有导电性，所以SiO2可用于制备光导纤维 () (2012广东理综，12B) (3)二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器() (2011江苏，3B) (4)SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应 () (2010山东理综，13A) (5)A.二氧化硅是生产光纤制品的基本原料 () B水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 () (2010江苏，4A、B) 第56页/共59页 (6)可以用Si3N4、Al2O3