含硅矿物与信息材料一轮复习课件

1、 探究点一碳探究点一碳 硅硅碳碳硅硅存在形态存在形态单质的存单质的存在形态在形态金刚石金刚石、石墨、石墨、C C6060等同素异等同素异形体形体_和和_ 单质物单质物理性质理性质金刚石金刚石：_石墨：石墨：_ _色固体、色固体、有金属光泽，熔有金属光泽，熔点高、硬度大，点高、硬度大，有脆性有脆性游离态和化合态游离态和化合态化合物化合物晶体硅晶体硅无定形硅无定形硅熔点高、硬度大熔点高、硬度大硬度小、电的良导体硬度小、电的良导体灰黑灰黑 一、碳、硅比较一、碳、硅比较【知识梳理】碳碳硅硅用途用途_用作切割刀具，用作切割刀具， _用作电极、铅笔芯用作电极、铅笔芯_材料和合材料和合金材料金材料与非金属与

2、非金属单质反应单质反应与与O2反应：反应：_与与O2、F2反应：反应：_与氧化与氧化物反应物反应与与CuO、SiO2反应：反应：_金刚石金刚石石墨石墨半导体半导体碳碳硅硅与酸反应与酸反应与浓与浓H2SO4、浓、浓HNO3反应：反应：与氢氟酸反应：与氢氟酸反应： 碳、硅的特性碳、硅的特性一般规律一般规律碳、硅的特性碳、硅的特性非金属单质一般熔点低、硬度小非金属单质一般熔点低、硬度小金刚石、晶体硅熔点高、硬度大金刚石、晶体硅熔点高、硬度大非金属单质一般为绝缘体非金属单质一般为绝缘体硅为半导体，常用于电子部件；石墨为硅为半导体，常用于电子部件；石墨为电的良导体电的良导体非金属一般不与强碱反应非金属一

3、般不与强碱反应Si2NaOHH2ONa2SiO32H2非金属一般不与非氧化性酸反应非金属一般不与非氧化性酸反应Si4HFSiF42H2硅还原性大于碳硅还原性大于碳一般情况下，较活泼金属能置换酸一般情况下，较活泼金属能置换酸或水中的氢，而大多数非金属不能或水中的氢，而大多数非金属不能Si4HF=SiF42H2【重点点拨】例例1 1硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是的是 ( ) A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C反应：反应：Si2NaOH

4、H2ONa2SiO32H2中，中，Si为还原剂，为还原剂，NaOH和和H2O为氧化剂为氧化剂 D盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅晶硅【典例精析典例精析】点评点评 由本题的由本题的C项可联想到金属项可联想到金属Al与与NaOH溶液的溶液的反应，该反应的实质也分两步：反应，该反应的实质也分两步：2Al6H2O=2Al(OH)33H2，Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O。前者为置。前者为置换反应，也是氧化还原反应，其中铝是还原剂；后者为复换反应，也是氧化还原反应，其中铝是还原剂；后者为复分解反应，分解反应，NaOH既不是氧化剂，也不是

5、还原剂。下边的既不是氧化剂，也不是还原剂。下边的变式题则以新材料、新技术为背景，考查了碳的用途。变式题则以新材料、新技术为背景，考查了碳的用途。我国科学家在纳米材料研究领域位于世界前列。我国科学家在纳米材料研究领域位于世界前列。不久前我国科学家成功研制出了不久前我国科学家成功研制出了3 mm长的管状定向碳纳长的管状定向碳纳米管，长度居世界之首。这种碳纤维具有强度高、刚度大、米管，长度居世界之首。这种碳纤维具有强度高、刚度大、密度小、熔点高、化学稳定性好等特点，因而被称为密度小、熔点高、化学稳定性好等特点，因而被称为“超超级纤维级纤维”。下列对此碳纳米管的说法中不正确的是。下列对此碳纳米管的说法

6、中不正确的是() A它是制造飞机的理想材料它是制造飞机的理想材料 B它与石墨互为同素异形体它与石墨互为同素异形体 C这种碳纳米管中含有非极性共价键这种碳纳米管中含有非极性共价键 D碳纤维复合材料为一种高分子化合物碳纤维复合材料为一种高分子化合物D 【解析解析】碳纳米管中碳元素间以非极性共价键结合；它碳纳米管中碳元素间以非极性共价键结合；它与与C60、石墨和金刚石一样，是碳元素的不同单质，同属于碳、石墨和金刚石一样，是碳元素的不同单质，同属于碳的同素异形体；该的同素异形体；该“超级纤维超级纤维”可作为金属为基体的增强体制可作为金属为基体的增强体制成高性能的碳纤维复合材料，作为飞机机翼或机身的材料

7、，可成高性能的碳纤维复合材料，作为飞机机翼或机身的材料，可知该碳纤维复合材料不属于高分子化合物。知该碳纤维复合材料不属于高分子化合物。 探究点二碳、硅的氧化物探究点二碳、硅的氧化物 1SiO2的存在及用途的存在及用途 (1)存在：存在：SiO2广泛存在于自然界中，如硅石、石英、水晶、广泛存在于自然界中，如硅石、石英、水晶、玛瑙。玛瑙。 （2)用途：光导纤维的主要成分是用途：光导纤维的主要成分是_，石英可制作石，石英可制作石英玻璃和石英钟。英玻璃和石英钟。二氧化硅二氧化硅【知识梳理知识梳理】 2CO2和和SiO2的比较的比较物质物质二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅结构特点结构特点由由CO2分子构

8、成分子构成由硅、氧原子构由硅、氧原子构成的网状结构成的网状结构物理物理性质性质熔沸点熔沸点溶解性溶解性可溶可溶不溶不溶低低高高化化学学性性质质物质物质二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅与水反应与水反应CO2H2O H2CO3不反应不反应与酸反应与酸反应不反应不反应SiO24HF_与碱反应与碱反应(如如NaOH)CO22NaOH=Na2CO3H2O或或_(盛碱液的试剂瓶不能用盛碱液的试剂瓶不能用_塞塞)与碱性氧与碱性氧化物反应化物反应与与Na2O反应：反应：_与与CaO反应：反应：_与盐反应与盐反应(如如Na2CO3)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2SiF42H2O玻璃玻璃CO2NaOH=

9、NaHCO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2OCO2Na2O=Na2CO3Na2CO3CO2H2O2NaHCO3 1SiO2的特性的特性通常情况通常情况二氧化硅的特性二氧化硅的特性碱性氧化物酸碱性氧化物酸=盐水盐水SiO2是酸性氧化物，却能与是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：氢氟酸发生反应：SiO24HF=SiF42H2O较强酸较弱酸盐较强酸较弱酸盐=较弱酸较弱酸较强酸盐较强酸盐(水溶液中水溶液中)酸性：酸性：H2CO3H2SiO3，却，却能发生如下反应：能发生如下反应：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2【重点点拨重点点拨】2CO2与碱、盐的反应与碱、盐的反应与与碱碱的的反反应应

10、反应原理反应原理CO22NaOH(足量足量)=Na2CO3H2OCO2NaOH(少量少量)=NaHCO3反应后溶质成分反应后溶质成分的判断的判断xn(NaOH)n(CO2)x11NaHCO311x21Na2CO3、NaHCO3x21Na2CO3x21NaOH、Na2CO3与盐的反应与盐的反应CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3CO2(少量少量)2NaAlO23H2O=2Al(OH)3Na2CO3CO2(足量足量)NaAlO22H2O=Al(OH)3NaHCO3CO2(少量少量)Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClOCO2Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3 3.CO32-的

11、检验的检验 (1)检验方法检验方法 向待检验溶液中滴加一定量的向待检验溶液中滴加一定量的Ca2或或Ba2的可溶性盐溶液，的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成，再加入适量的盐酸，白色沉淀溶解且生成无有白色沉淀生成，再加入适量的盐酸，白色沉淀溶解且生成无色、无味的气体，则待检验溶液中有色、无味的气体，则待检验溶液中有CO32-。 (2)注意事项注意事项 不能用加酸看是否有无色无味气体产生的方法检验，因不能用加酸看是否有无色无味气体产生的方法检验，因CO32-与与HCO3-两种离子都有该现象发生。两种离子都有该现象发生。 不能用不能用Ca(OH)2溶液和溶液和Ba(OH)2溶液鉴别溶液鉴别CO32-和和H

12、CO3-，原，原因是因是OH将将HCO3-转化为转化为CO32-。 4二氧化硅的用途二氧化硅的用途 二氧化硅除了用于制作光学镜片、石英坩埚外，还可二氧化硅除了用于制作光学镜片、石英坩埚外，还可以用于制造光导纤维。光导纤维很细，导光能力很强，一以用于制造光导纤维。光导纤维很细，导光能力很强，一条光缆由上万条光导纤维组成，因此，一条光缆通讯能同条光缆由上万条光导纤维组成，因此，一条光缆通讯能同时传输大量信息。时传输大量信息。 问题：为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而问题：为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用磨口玻璃塞？不用磨口玻璃塞？ 分析：因为玻璃中含有分析：因为玻璃中含有SiO2

13、，SiO2是酸性氧化物，能和是酸性氧化物，能和碱起反应生成具有黏性的碱起反应生成具有黏性的Na2SiO3溶液，容易使玻璃瓶塞溶液，容易使玻璃瓶塞和瓶颈黏在一起而不能打开。和瓶颈黏在一起而不能打开。例例2 2下列表述正确的是下列表述正确的是() 人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅是二氧化硅 化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐玛瑙的主要成分是硅酸盐 三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料 夏天到了，游客佩戴

14、由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛制作的变色眼镜来保护眼睛 太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能节能 A B C D【典例精析典例精析】D【解析解析】人造刚玉的成分是氧化铝；玛瑙的主要成人造刚玉的成分是氧化铝；玛瑙的主要成分是二氧化硅；水泥是硅酸盐工业产品，属于硅酸盐材分是二氧化硅；水泥是硅酸盐工业产品，属于硅酸盐材料；石英玻璃具有很好的折光性能，可以制作精密仪器料；石英玻璃具有很好的折光性能，可以制作精密仪器和镜片；利用高纯硅的半导体性能制成的光电池，可将和镜片；利用高

15、纯硅的半导体性能制成的光电池，可将太阳光的光能直接转换成电能。太阳光的光能直接转换成电能。点评点评学习中要善于关注身边的化学，如钻石学习中要善于关注身边的化学，如钻石金金刚石、玛瑙刚石、玛瑙SiO2、甘油、甘油丙三醇等。下边的变式题丙三醇等。下边的变式题则主要考查二氧化碳与强碱的反应。则主要考查二氧化碳与强碱的反应。 。 2011长沙模拟长沙模拟向四只盛有一定量向四只盛有一定量NaOH溶液的烧溶液的烧杯中通入不同量的杯中通入不同量的CO2气体后，在所得溶液中逐渐加入稀盐酸气体后，在所得溶液中逐渐加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的至过量，并将溶液加热，产生的CO2气体与气体与HCl物质的量的

16、关物质的量的关系如图系如图(忽略忽略CO2的溶解和的溶解和HCl的挥发的挥发)：则下列分析都正确的组合是则下列分析都正确的组合是()溶液组成的主要溶液组成的主要成分成分对应图对应图象象溶液中离子浓度的溶液中离子浓度的关系关系ANa2CO3、NaHCO3c(Na)c(HCO)BNaHCO3、Na2CO3c(CO)c(HCO)CNaOH、Na2CO3c(OH)c(CO)DNa2CO3c(Na)c(CO)c(HCO)c(H2CO3) 探究点三硅酸探究点三硅酸 硅酸盐硅酸盐 1硅酸硅酸(1)物理性质：物理性质：_溶于水。溶于水。(2)化学性质化学性质弱酸性弱酸性(比碳酸还弱比碳酸还弱)与与NaOH溶液

17、反应的化学方程式：溶液反应的化学方程式：_。向向Na2SiO3溶液中通入溶液中通入CO2的化学方程式：的化学方程式：_。不不2NaOHH2SiO3=Na2SiO32H2ONa2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3【知识梳理知识梳理】 不稳定性不稳定性 硅酸受热分解的化学方程式：硅酸受热分解的化学方程式：_。 (3)用途：硅胶可用作干燥剂，也可以用作催化剂的载体等。用途：硅胶可用作干燥剂，也可以用作催化剂的载体等。 2硅酸盐硅酸盐 (1)硅酸盐硅酸盐 由由_元素组成的化合物的总称，是构成地壳元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。岩石的主要成分。 (2)硅酸钠硅酸钠 硅酸钠水

18、溶液俗称硅酸钠水溶液俗称_，是无色黏稠液体，常用于制，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料等。备黏合剂、防腐剂、耐火材料等。硅、氧和金属硅、氧和金属水玻璃水玻璃 (3)硅酸盐组成的表示硅酸盐组成的表示 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：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：如硅酸钠如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为可表示为Na2OSiO2，石棉，石棉(CaMg3Si4O12)表示表示为为_。 3常见硅酸盐材料常见硅酸盐材料产品产品水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷设备设备水泥回转窑水泥回转窑玻璃窑玻璃窑陶瓷窑陶瓷窑原料原料黏土黏土CaO3MgO4SiO2

19、石灰石、黏土石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英 硅酸盐组成的表示方法硅酸盐组成的表示方法 硅酸盐的种类多，结构复杂，其组成的表示方法有两种：硅酸盐的种类多，结构复杂，其组成的表示方法有两种： 1盐化学式法盐化学式法 如：硅酸钠如：硅酸钠Na2SiO3，硅酸钙，硅酸钙CaSiO3等。此法一般用于组成较等。此法一般用于组成较简单的硅酸盐。简单的硅酸盐。 2氧化物法氧化物法 如：高岭土如：高岭土Al2O32SiO22H2O 石棉：石棉：CaO3MgO4SiO2 沸石：沸石：Na2OAl2O33SiO22H2O 云母：云母：K2O3Al2O36SiO22H2O 滑石：滑石：3MgO4Si

20、O2H2O【重点点拨重点点拨】 氧化物的顺序：活泼金属氧化物氧化物的顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧二氧化硅化硅水水 氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。原子个数守恒原则配置系数。 注意事项：氧化物之间以注意事项：氧化物之间以“”隔开；系数配置出现分数隔开；系数配置出现分数应化为整数。应化为整数。 例如：长石例如：长石KAlSi3O8不能写成不能写成K2OAl2O33SiO2，应写成，应写成K2OAl2O36SiO2。例例3 3矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中一部矿泉水

21、一般是由岩石风化后被地下水溶解其中一部分生成的。此处所指的风化作用是指矿物与水和分生成的。此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2作用时的作用时的过程。例如，长石过程。例如，长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土风化生成高岭土Al2Si2O5(OH)4，此反应的离子方程式为此反应的离子方程式为2KAlSi3O82H2CO35H2O2K2HCO4H2SiO3Al2Si2O5(OH)4。 (1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式：将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式： KAlSi3O8_。 Al2Si2O5(OH)4_。 (2)这个反应能够发生的原因是这个反应能够发生的原因是_。【典例精析典例精析】【答案

22、答案】(1)K2OAl2O36SiO2 Al2O32SiO22H2O (2)碳酸酸性比硅酸强，由较强的酸可制得较弱的酸碳酸酸性比硅酸强，由较强的酸可制得较弱的酸 【解析解析】 (1)将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物形式时，只将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物形式时，只需将除需将除O以外所有的元素写成其氧化物形式，中间用以外所有的元素写成其氧化物形式，中间用“”间隔，间隔，注意组成要与原硅酸盐一致。氧化物的顺序以金属性由强到注意组成要与原硅酸盐一致。氧化物的顺序以金属性由强到弱自左向右书写，水放在最后。弱自左向右书写，水放在最后。 (2)风化的反应是复杂的化学反应，但我们可以试图用简单风化的反应是复杂的化学反应，但我们可以试图用简单的化学原理去理解它，抓住了由较强的酸可以制得较弱的酸的化学原理去理解它，抓住了由较强的酸可以制得较弱的酸这一规律，问题就会迎刃而解。这一规律，问题就会迎刃而解。点评点评硅酸盐实际上不是以简单氧化物的形式存在的，硅酸盐实际上不是以简单氧化物的形式存在的，而是以种种结构复杂的盐的形式存在，以氧化物的形式表而是以种种结构复杂的盐的形式存在，以