山东省高考化学一轮复习第4章第1节硅无机非金属材料课件PPT课件

1、第第1节硅无机非金属材料节硅无机非金属材料 点面导图点面导图第1页/共51页考向分析考向分析本节高考重点考查：本节高考重点考查： (1)硅单质及其重要化合物的主要性质和应用；硅单质及其重要化合物的主要性质和应用； (2)无机非金属材料。无机非金属材料。 高考对本节内容考查形式不固定，选择题难度较小；非选择高考对本节内容考查形式不固定，选择题难度较小；非选择题中等难度，但综合性较大。预计题中等难度，但综合性较大。预计2013年仍会出题。基于此，我年仍会出题。基于此，我们在复习时应注重以下三个方面的问题：硅及其化合物的实验探们在复习时应注重以下三个方面的问题：硅及其化合物的实验探究；硅及其化合物的

2、推断；无机非金属材料在现实中的应用。究；硅及其化合物的推断；无机非金属材料在现实中的应用。第2页/共51页一、硅与半导体材料一、硅与半导体材料1硅元素在自然界中的存在硅元素在自然界中的存在在地壳中的含量：在地壳中的含量：_，自然界中存在形态：，自然界中存在形态：_，主要存在形式：，主要存在形式：_和硅酸盐等。和硅酸盐等。2单质硅单质硅单 质 硅 有单 质 硅 有 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 和 无 定 形 硅和 无 定 形 硅 ( 非 晶 体 硅非 晶 体 硅 ) 两 种两 种_，其晶体结构与金刚石类似。，其晶体结构与金刚石类似。居第二位化合态二氧化硅晶体硅同素异形体第3页/共

3、51页(1)物理性质色泽色泽硬度硬度熔沸点熔沸点导电性导电性灰黑色、有金灰黑色、有金属光泽属光泽大大高高介于介于_之间之间导体与绝缘体第4页/共51页(3)工业制法用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅，反应的化学方程式为_。(4)主要用途用做_材料、生产硅合金等。半导体第5页/共51页1(判一判判一判)判断下列说法是否正确(正确的打“”，不正确的打“”)(1)自然界中硅的含量稀少 ()(2)自然界中存在大量的单质硅 ()(3)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 ()(4)硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料()( 5 ) 高 纯 度 的 单 晶 硅 被 广 泛 用 于 制

4、造 计 算 机 芯 片 ()(6)光导纤维的主要成分是硅 ()【答案答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)第6页/共51页二、二氧化硅与光导纤维二、二氧化硅与光导纤维1二氧化硅二氧化硅(1)物理性质：硬度：物理性质：硬度：_，熔沸点：很高。，熔沸点：很高。(2)化学性质化学性质很大第7页/共51页2光导纤维光导纤维(1)主要成分：主要成分：_。(2)用途：用于通讯、能量传输、信息处理、遥测遥控、医用途：用于通讯、能量传输、信息处理、遥测遥控、医疗器械制造等方面。疗器械制造等方面。(3)优点：耐腐蚀、传送量大、损耗少、抗干扰等。优点：耐腐蚀、传送量大、损耗少、抗干扰等。SiO2第8页/共51

5、页2(选一选选一选)下列说法正确的是()A二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应B根据反应SiO2CaCO3 CaSiO3CO2，可推知硅酸的酸性比碳酸的酸性强C石英的主要成分是SiO2DCO2与SiO2均可溶于水生成对应的酸【答案答案】C第9页/共51页3(想一想想一想)有人认为SiO2既能与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？【答案答案】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10页/共51页三、硅酸盐和无机非金属材料三、硅酸盐和无机非金属材料1硅酸盐硅酸盐(1)硅酸盐制品的性质

6、特征硅酸盐制品的性质特征化学性质稳定，熔点较高，大都难溶于水化学性质稳定，熔点较高，大都难溶于水(Na2SiO3例外例外)，Na2SiO3的水溶液俗称的水溶液俗称_，常用作黏合剂和耐火，常用作黏合剂和耐火材料。材料。(2)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 ( N a2S i O3) 可 表 示 为可 表 示 为 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ， 石 棉， 石 棉(CaMg3Si4O12)可表示为：可表示为：_。水玻璃Na2OSiO2CaO

7、3MgO4SiO2第11页/共51页2传统无机非金属材料传统无机非金属材料玻璃玻璃水泥水泥主要原料主要原料_石灰石、黏土石灰石、黏土生产过程中的生产过程中的主要变化主要变化SiO2Na2CO3 _，CaCO3SiO2_复杂的物理、复杂的物理、化学变化化学变化纯碱、石灰石、石英Na2SiO3CO2CaSiO3CO2第12页/共51页主要成分主要成分_重要特性重要特性无固定熔点无固定熔点_Na2SiO3，CaSiO3，SiO23CaOSiO2,2CaOSiO2,3CaOAl2O3水硬性第13页/共51页4(连一连连一连)属于硅酸盐材料的用线连起来：第14页/共51页5(填一填填一填)三硅酸镁晶体被

8、用来治疗胃溃疡病患者的胃酸过多症，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。三硅酸镁晶体化学式为：Mg2Si3O8nH2O。(1)用氧化物的形式表示三硅酸镁的化学式：_。( 2 ) 写 出 该 药 物 中 和 胃 酸 的 离 子 方 程 式_。【答案答案】(1)2MgO3SiO2nH2O(2)Mg2Si3O8nH2O4H=2Mg23SiO2(n2)H2O 第15页/共51页硅及其化合物的特性及应用硅及其化合物的特性及应用 物质物质一般规律一般规律硅及其化合物特性硅及其化合物特性Si硅还原性大于碳硅还原性大于碳2CSiO2 Si2CO非金属单质与强碱溶液非金属单质与强碱溶液反应一般不产生

9、反应一般不产生H2硅可与强碱溶液反应产生硅可与强碱溶液反应产生H2非金属一般不与非氧化非金属一般不与非氧化性酸反应性酸反应Si4HF=SiF42H2一般非金属单质为绝缘一般非金属单质为绝缘体体硅为半导体，常用于电子部件硅为半导体，常用于电子部件第16页/共51页SiO2酸性氧化物一般与水反酸性氧化物一般与水反应生成相应酸应生成相应酸SiO2不溶于水，不与水反应不溶于水，不与水反应酸性氧化物一般不与酸酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应发生复分解反应SiO24HF=SiF42H2O“较强酸制较弱酸较强酸制较弱酸” 是复分解反应的一般规是复分解反应的一般规律，律，H2CO3酸性大于酸性大于H2SiO

10、3以下反应不符合此规律以下反应不符合此规律Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2CaCO3SiO2 CaSiO3CO2H2SiO3无机酸一般易溶于水无机酸一般易溶于水硅酸和原硅酸均难溶于水硅酸和原硅酸均难溶于水硅酸盐硅酸盐大多数硅酸盐难溶于水大多数硅酸盐难溶于水常见的可溶性硅酸盐为常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3，其水溶液俗称水玻，其水溶液俗称水玻璃、泡花碱璃、泡花碱第17页/共51页(1)工业上用焦炭和石英制取粗硅生成的是工业上用焦炭和石英制取粗硅生成的是CO而不而不是是CO2。(2)中学化学中能与碱反应生成中学化学中能与碱反应生成H2的单质是的单质是Al和和Si。第18页/共51页第

11、19页/共51页装置B中的试剂是_。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是_。(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：第20页/共51页反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_，装 置 D 不 能 采 用 普 通 玻 璃 管 的 原 因 是_。为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及_。为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解 ， 取 上 层 清 液 后 需 再 加 入 的 试 剂 是 ( 填 写 字 母 代号)_。a碘水b氯水cNaOH溶液dKSCN溶液eNa2SO3溶液第21页/共51页【精讲精析精讲精析】(1)

12、根据题意信息，粗硅可用碳还原二氧化根据题意信息，粗硅可用碳还原二氧化硅的方法制取。硅的方法制取。(2)因因HCl易溶于水，而易溶于水，而SiHCl3遇遇H2O强烈强烈水解，故提纯水解，故提纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下采用分馏的方法只能在无水的条件下采用分馏(或蒸馏或蒸馏)的方法进行分离，的方法进行分离，(3)因因SiHCl3强烈水解，故强烈水解，故A产生的产生的H2必须干燥，必须干燥，B中盛装的液体为浓硫酸，烧瓶需加中盛装的液体为浓硫酸，烧瓶需加热是为了使热是为了使SiHCl3气化，加快与氢气的反应。气化，加快与氢气的反应。根据信息，根据信息，石英管中产生的物质为硅，石英管中产生的物

13、质为硅，D中应有固体物质产生，普通中应有固体物质产生，普通玻璃在该反应条件下会软化，玻璃在该反应条件下会软化，D中发生中发生SiHCl3被氢气还原被氢气还原生成硅的反应。生成硅的反应。因高温下氢气和氧气混合容易爆炸，故因高温下氢气和氧气混合容易爆炸，故应先排净装置中的空气。应先排净装置中的空气。铁与盐酸反应生成二价铁，常铁与盐酸反应生成二价铁，常用氯水先将二价铁氧化，然后再加入硫氰化钾溶液进行检用氯水先将二价铁氧化，然后再加入硫氰化钾溶液进行检验。验。第22页/共51页【答案答案】(1)SiO22C Si2CO(2)分馏分馏(或蒸馏或蒸馏)(3)浓硫酸使滴入烧瓶中的浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHC

14、l3气化气化有固体物质生成在该反应温度下，普通玻璃会软化有固体物质生成在该反应温度下，普通玻璃会软化排尽装置中的空气排尽装置中的空气bd第23页/共51页第24页/共51页1下列说法正确的是()A盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅BSiO2既能与HF反应又能与NaOH溶液反应，说明SiO2是两性氧化物CNa2CO3SiO2 Na2SiO3CO2。该反应不符合强酸制弱酸规律，但符合高沸点物质制低沸点物质的规律D硅酸、硅酸盐都难溶于水【解析解析】盐酸与硅不反应，故盐酸与硅不反应，故A项错；项错；SiO2是酸性氧化物，是酸性氧化物，故故B错。高沸点物质制低沸点物质，如错。高沸点物质制低沸

15、点物质，如H2SO4、H3PO4制制HCl，Na制制K，SiO2制制CO2，C正确。正确。Na2SiO3易溶于水，易溶于水，D错误。错误。【答案答案】C第25页/共51页无机非金属材料无机非金属材料 第26页/共51页 下列关于无机非金属材料的说法正确的是()水泥、普通玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料高温结构陶瓷耐高温、硬度大，但是质脆，不可用于制造发动机普通玻璃中加入氧化亚铜(Cu2O)制成红色玻璃ABC D第27页/共51页【精讲精析精讲精析】水晶成分是水晶成分是SiO2，它是氧化物，不是盐，它是氧化物，不是盐，错误；制作光导纤维

16、的材料是错误；制作光导纤维的材料是SiO2，不是，不是Si，错误；错误；陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料，陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料，正确；高温结构陶正确；高温结构陶瓷可以制造发动机，瓷可以制造发动机，错误；错误；Cu2O(红色红色)、Co2O3(蓝色蓝色)，正确。正确。【答案答案】C第28页/共51页2(2012济宁联考济宁联考)硅及其化合物是重要的无机材料，下列有关说法正确的是()A反应SiO22C 2COSi，每生成1 mol Si转移4 mol eB光纤的主要成分是硅单质，它质量轻且对光的传输能力强C光纤可以将光能转化为电能，是制造光电池的最佳材料D所有的玻璃都是硅酸盐产品【解析解析

17、】标出选项标出选项A反应前后元素的化合价，分析反应前后反应前后元素的化合价，分析反应前后化合价的变化，可知化合价的变化，可知A说法正确；光纤是光导纤维的简称，其说法正确；光纤是光导纤维的简称，其主要成分是二氧化硅，主要成分是二氧化硅，B说法错误；制造光电池的材料是晶体说法错误；制造光电池的材料是晶体硅，硅，C说法错误；石英玻璃的主要成分是二氧化硅，不是硅酸说法错误；石英玻璃的主要成分是二氧化硅，不是硅酸盐产品，故盐产品，故D说法错误。说法错误。【答案答案】A 第29页/共51页第30页/共51页(1)选择制取SO2的合适试剂：_。A10%的H2SO4溶液B80%的H2SO4溶液CNa2SO3固

18、体 DCaSO3固体( 2 ) 写 出 装 置 B 中 发 生 的 主 要 反 应 的 化 学 方 程 式 ：_。(3)你认为该装置是否有不足之处？_，如果有，请列出两点：_。.某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，他们以课本为基础，查阅资料后得到以下可供参考的信息：第31页/共51页工业上在高温时用C还原SiO2可制得SiMg在高温的条件下即可与SiO2反应金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐和SiH4Si和SiO2均不与稀硫酸反应SiH4在空气中自燃他们在研究报告中记录“选用合适的物质在适宜的条件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量在用稀硫酸溶解固体产

19、物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右”。( 4 ) 该 小 组 “ 实 验 室 制 S i ” 的 化 学 方 程 式 是_。(5)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是_。第32页/共51页【解析解析】(1)SO2的溶解度较大，应选用浓度较大的的溶解度较大，应选用浓度较大的H2SO4溶液；为了使反应顺利进行须选择溶液；为了使反应顺利进行须选择Na2SO3固体与硫固体与硫酸反应酸反应(CaSO3固体与硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水固体与硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水)。(2)根据根据Mg与与CO2的反应知的反应知Mg与与SO2反应能生成氧化镁与反应能生成氧

20、化镁与单质硫，但单质硫能与镁反应生成硫化镁。单质硫，但单质硫能与镁反应生成硫化镁。(3)SiO2、CO2都是酸性氧化物，所以镁与玻璃中的二氧化都是酸性氧化物，所以镁与玻璃中的二氧化硅能发生反应，镁不能与玻璃管直接接触；又因为镁与钠硅能发生反应，镁不能与玻璃管直接接触；又因为镁与钠的性质相似，能与水反应，因此的性质相似，能与水反应，因此A、B间应加干燥装置；从间应加干燥装置；从整个装置看是完全封闭的，这是不允许的，因此整个装置看是完全封闭的，这是不允许的，因此C应与大气应与大气相通。相通。(4)根据二氧化碳与镁的反应可写出二氧化硅与镁反应的化根据二氧化碳与镁的反应可写出二氧化硅与镁反应的化学方程

21、式。学方程式。(5)根据信息根据信息可知，用稀可知，用稀H2SO4溶解固体产物时产生溶解固体产物时产生了了SiH4，所以固体产物中有金属硅化物，从而可知镁与二，所以固体产物中有金属硅化物，从而可知镁与二氧化硅反应时生成的硅与镁反应生成了硅化镁。氧化硅反应时生成的硅与镁反应生成了硅化镁。第33页/共51页第34页/共51页高考题组一硅及其化合物和无机非金属材料高考题组一硅及其化合物和无机非金属材料1(2011山东高考山东高考)某短周期非金属元素的原子核外最外层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

22、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单质常用作半导体材料和光导纤维C最高价氧化物不与酸反应最高价氧化物不与酸反应D气态氢化物比甲烷稳定气态氢化物比甲烷稳定第35页/共51页【解析解析】该短周期非金属元素为该短周期非金属元素为Si，硅在自然界中只以，硅在自然界中只以化合态形式存在，化合态形式存在，A项正确；单质硅可用作半导体材料，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而光导纤维的主要成分是SiO2，B项错误；项错误；Si的最高价氧的最高价氧化物为化物为SiO2，其可以与氢氟酸反应，其可以与氢氟酸反应，C项错误；由于非金项错误；由于非金属性属性SiC，因此

23、气态氢化物稳定性：，因此气态氢化物稳定性：SiH4CH4，D项错项错误。误。【答案答案】A第36页/共51页2判断下列说法是否正确(正确的打“”，错误的打“”)(1)SiO2不与任何酸反应，可用石英制耐酸容器(2010全国高考) ()(2)SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应(2010山东高考) ()(3)二氧化硅是生产光纤制品的基本原料(2010江苏高考) ()(4)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂(2010江苏高考) ()(5)可以用Si3N4、Al2O3制作高温结构陶瓷制品(2010天津高考) ()第37页/共51页【答案答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)第38页

24、/共51页3(2010上海高考改编上海高考改编)胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8nH2O)等化合物。(1)三硅酸镁的氧化物形式为_。(2)某元素与铝元素同周期且原子半径比镁原子半径大，该元素离子半径比铝离子半径_(填“大”或“小”)，该元素和铝元素的最高价氧化物的水化物之间发生反应的离子方程式为：_。(3)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是_。第39页/共51页aAl2O3、MgO和SiO2都不溶于水bAl2O3、MgO和SiO2都是白色固体cAl2O3、MgO和SiO2都是氧化物dAl2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点【解析解析】(1)硅酸

25、盐用氧化物的形式来表示组成的书写顺硅酸盐用氧化物的形式来表示组成的书写顺序是：活泼金属氧化物序是：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物非金属氧化非金属氧化物物二氧化硅二氧化硅水，并将氧化物的数目用阿拉伯数字在其水，并将氧化物的数目用阿拉伯数字在其前面表示。比如斜长石前面表示。比如斜长石KAlSi3O8：K2OAl2O36SiO2。(2)与铝元素同周期且原子半径大于镁的元素是钠，其离子与铝元素同周期且原子半径大于镁的元素是钠，其离子半径大于铝的离子半径；两者氢氧化物反应的离子方程式半径大于铝的离子半径；两者氢氧化物反应的离子方程式为：为：Al(OH)3OH=Al(OH)4；(3)分析三

26、种氧化物，分析三种氧化物，可知三者都不溶于水且都具有很高的熔点。可知三者都不溶于水且都具有很高的熔点。 第40页/共51页【答案答案】(1)2MgO3SiO2nH2O(2)大大Al(OH)3OH=Al(OH)4(3)ad第41页/共51页高考题组二与高考题组二与“硅单质及其化合物硅单质及其化合物”有关的推断题和实验有关的推断题和实验探究探究4(2011天津高考节选天津高考节选)图中图中X、Y、Z为单质，其他为化为单质，其他为化合物，它们之间存在如下转化关系合物，它们之间存在如下转化关系(部分产物已略去部分产物已略去)。其。其中，中，A俗称磁性氧化铁；俗称磁性氧化铁；E是不溶于水的酸性氧化物，能

27、是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。与氢氟酸反应。第42页/共51页回答下列问题：(1)组成单质Y的元素在周期表中的位置是_；M中存在的化学键类型为_；R的化学式是_。(2)一定条件下，Z与H2反应生成ZH4。ZH4的电子式为_。(3)已知A与1 mol Al反应转化为X时(所有物质均为固体)，放 出 a k J 热 量 ， 写 出 该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 ：_。【解析解析】(1)、(2)依题意结合物质的特性可推出框图中依题意结合物质的特性可推出框图中的的A为为Fe3O4，E为为SiO2，再结合框图中的信息推出，再结合框图中的信息推出X为为Fe、Y为为O2、Z为为Si，D为

28、为HNO3溶液、溶液、G为为Fe(NO3)3、M为为Na2SiO3溶液、溶液、R为为H2SiO3(或或H4SiO4)。第43页/共51页(3)先写出反应的化学方程式：先写出反应的化学方程式：8Al3Fe3O4=9Fe4Al2O3，根据方程式中，根据方程式中Al的化学计量数得出反应热的数值的化学计量数得出反应热的数值为为8a，再根据书写热化学方程式的要求，再根据书写热化学方程式的要求注明反应体系注明反应体系中各物质的状态，放热用中各物质的状态，放热用“”、吸热用、吸热用“”，单位是，单位是“kJmol1”，正确写出该反应的热化学方程式：，正确写出该反应的热化学方程式：8Al(s)3Fe3O4(s)=9Fe(s)4Al2O3(s)H8a kJmol1【 答 案答 案 】 ( 1 ) 第第 2 周 期 第周 期 第 A 族 离 子 键 、 共 价 键族 离 子 键 、 共 价 键H2SiO3(或或H4SiO4)(3)8Al(s)3Fe3O4(s)=9Fe(s)4Al2O3(s)H8a kJmol1第44页/共51页5(2009浙江高考节选浙