高考复习---含硅矿物与信息材料

1、碳碳族元素族元素1、名称；符号；位置一、碳和一、碳和硅硅碳碳硅硅存在形态存在形态物理性质物理性质金刚石：熔点金刚石：熔点 、硬、硬度度 石墨：石墨： 硬度硬度 、电的电的 导体导体 色固体，有金色固体，有金属光泽、熔点属光泽、熔点 、硬度硬度 ，有脆性，有脆性用途用途 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 材料和合金材料和合金材料，太阳能电池材料，太阳能电池游离态和化合态游离态和化合态化合态化合态高高大大小小良良灰黑灰黑高高大大金刚石金刚石石墨石墨半导体半导体1单质的存在形态、物理性质和用途单质的存在形态、物理性质和用途金刚石是正四面体空金刚石是正四面体空间网状结构，

2、原子间间网状结构，原子间的作用力很的作用力很强，强，属于属于原子晶体原子晶体金刚石石墨碳、硅单质的晶体结构碳、硅单质的晶体结构Si10928晶体硅的晶体结构与金刚晶体硅的晶体结构与金刚石相似，也是由一个硅原石相似，也是由一个硅原子与子与4 4个硅原子结合形成个硅原子结合形成正四面体，属正四面体，属原子晶体原子晶体笼状分子，固态时是笼状分子，固态时是分子晶体分子晶体，每个碳原，每个碳原子只跟相邻的三个碳子只跟相邻的三个碳原子形成共价键，原子形成共价键，C C6060( (富勒烯富勒烯) )2化学性质化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。与与NaO

3、H溶液反应溶液反应: Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2硅硅的制备与提纯的制备与提纯Si+2Cl2 SiCl4高温高温SiO2+2C Si+2CO高温高温粗硅粗硅SiCl4+2H2 Si+4HCl高温高温精硅精硅二、碳、硅的氧化物二、碳、硅的氧化物1二氧化碳和二氧化硅的比较二氧化碳和二氧化硅的比较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，不结构，不存在单个分子存在单个分子存在单个存在单个CO2分子分子主要主要物理物理性质性质硬度硬度 ，熔、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 ，常温，常温下为气体，可溶于水下为气体，可溶于水空

4、间网状立体空间网状立体大大高高固固低低物质物质二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳化学化学性质性质与水与水反应反应与与HF反应反应只与氢氟酸反应：只与氢氟酸反应：不反应不反应SiO24HF= SiF42H2OCO2H2O H2CO3不反应不反应物质物质二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳化化学学性性质质与碱与碱(NaOH) 液反应液反应与盐与盐反应反应如与如与Na2CO3反应：反应：如与如与Ca(ClO)2反应：反应：SiO22NaOH=Na2SiO3H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O 或或CO2NaOH=NaHCO3Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO SiO2Na2CO3 N

5、a2SiO3CO2物质物质二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳化学化学性质性质与碱与碱性氧化性氧化物反应物反应如与如与CaO反应：反应：如与如与Na2O反应：反应：用途用途 、光学仪、光学仪器、电子部件器、电子部件制饮料、制碳酸盐制饮料、制碳酸盐SiO2CaOCaSiO3CO2Na2ONa2CO3光导纤维光导纤维跟踪跟踪训练训练1 下列关于下列关于SiO2的叙述中，正确的是的叙述中，正确的是()A二氧化硅是酸性氧化物，因此可以和水反二氧化硅是酸性氧化物，因此可以和水反应生成酸应生成酸B用用SiO2制硅的时候，生成制硅的时候，生成2.24L气体（标气体（标况），得到况），得到2.8g硅。硅。C6g二

6、氧化硅中有二氧化硅中有0.2mol的共价键的共价键D二氧化硅不和碳酸钠溶液反应，但是可以二氧化硅不和碳酸钠溶液反应，但是可以在高温下和其固体反应在高温下和其固体反应D例题解析：例题解析： 在在SiO2的晶体中，每个硅原子的晶体中，每个硅原子与与_个氧原子结合，每个氧原子个氧原子结合，每个氧原子与与_个硅原子结合，即个硅原子结合，即SiO2晶晶体是由体是由Si和和O按按_的比例所的比例所组成的组成的_结构结构的晶体。的晶体。1mol SiO2晶体中含有晶体中含有_molSiO键。键。421：2立体空间网状立体空间网状4Sio样品样品 所加试剂所加试剂 主要操作主要操作 SiO2(CaCO3)Ca

7、CO3(SiO2) Fe(Si) SiO2(H2SiO3) CO2(SO2, H2 O）2、要除去下表中各混合物中的杂质（括号内为要除去下表中各混合物中的杂质（括号内为杂质杂质），填写），填写所所 用试剂和操作：用试剂和操作：盐酸盐酸 过滤过滤NaOH溶液溶液 过滤过滤NaOH溶液溶液 过滤过滤 加热加热灼烧灼烧饱和饱和NaHCO3溶液溶液 浓浓H2SO4 洗洗气气1.盛放碱液的玻璃瓶能不能用玻璃塞？为什么？盛放碱液的玻璃瓶能不能用玻璃塞？为什么？玻璃中的玻璃中的SiO2可与可与NaOH反应，生成的反应，生成的Na2SiO3可以使瓶塞粘住而不易打开。可以使瓶塞粘住而不易打开。问题思考问题思考2

8、.SiO2能否转化为硅酸，如何转化？能否转化为硅酸，如何转化？SiO2 Na2SiO3 H2SiO3NaOH酸酸1 1、硅酸钠硅酸钠能溶于水，能溶于水，水溶液水溶液俗称俗称 ，商品名商品名泡花碱泡花碱是一种建筑用的黏合剂，是一种建筑用的黏合剂，耐火耐腐蚀耐火耐腐蚀与盐酸、与盐酸、COCO2 2反应反应Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+H2O+CO2= Na2CO3+H2SiO32 2、硅酸、硅酸 原硅酸原硅酸(1)硅酸难溶于水，其酸性比碳酸硅酸难溶于水，其酸性比碳酸_，硅酸，硅酸_ (填填“能能”或或“不能不能”)使紫色石蕊试液变红色。使紫色石蕊试液变红色。(2

9、)硅酸不稳定，受热易分解：硅酸不稳定，受热易分解：硅酸失水可以生成硅胶（硅酸失水可以生成硅胶（ xSiO 2yH2O ）,硅胶吸附水硅胶吸附水分能力强，常用作分能力强，常用作_。干燥剂干燥剂三、硅酸和硅酸盐三、硅酸和硅酸盐水玻璃水玻璃弱弱不能不能硅酸盐硅酸盐是由硅是由硅 、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般都不溶于水盐是一类结构复杂的物质，一般都不溶于水 。化学性。化学性质很稳定质很稳定 ，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。其组成。硅酸钠：硅酸钠：Na2SiO3 Na2OSiO2 硅酸钙

10、：硅酸钙：CaSiO3 CaOSiO2 高岭石：高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4Al2O32SiO22H2O 3、硅酸盐的组成和表示、硅酸盐的组成和表示 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2硅酸盐工业硅酸盐工业玻玻璃璃主要原料主要原料: 纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英主要主要反应反应产品成分产品成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2水泥水泥主要原料主要原料：产品成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙产品成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙陶瓷陶瓷：主要：主要原料原料高温高温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高温高温四、硅酸盐四、硅酸盐工业工业黏土、石灰石黏土、石灰

11、石 石膏石膏黏土黏土例例1(2011山东高考山东高考)某短周期非金属元素的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，原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素该元素 ()A在自然界中只以化合态的形式存在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A例例2 (2009浙江高考浙江高考)单晶硅是信息产业中重要的基单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硫

12、、磷等杂质含铁、铝、硫、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四，粗硅与氯气反应生成四氯化硅氯化硅(反应温度反应温度450500)，四氯化硅经提纯后用，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。的装置示意图。 相关信息如下：相关信息如下： a四氯化硅遇水极易水解；四氯化硅遇水极易水解； b硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；生成相应的氯化物； c有关物质的物理常数见下表：有关物质的物理常数见下表： 请回答下列问题：请回答下列问题： (1)写出装置写出装置A中发生反

13、应的离子方程式中发生反应的离子方程式_ 。 (2)装置装置A中中g管的作用是管的作用是_ ；装置；装置C中的试剂是中的试剂是_ ；装置；装置E中的中的h瓶需要冷却的理由是瓶需要冷却的理由是 _ 。 (3)装置装置E中中h瓶收集到的粗产物可通过精馏瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是含有的杂质元素是_ (填写元素符号填写元素符号)。Al、P、Cl使使SiCl4冷凝冷凝浓硫酸浓硫酸平衡压强平衡压强MnO24H2Cl Mn2Cl22H2O (4)为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成预处理，使铁元素还原成Fe2，再用，再用KMnO4标准溶液标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是是5Fe2MnO8H 5Fe3Mn24H2O滴定前是否要滴加指示剂？滴定前是否要滴加指示剂？ _ (填填“是是”或或“否否”)，请说明理由，请说明理由_ 。某同