第5讲含硅物质与信息材料

1、常见的非金属及其化合物常见的非金属及其化合物第二讲第二讲 含硅物质与信息材料含硅物质与信息材料第一课时第一课时考纲要求：了解碳、硅单质及其重要考纲要求：了解碳、硅单质及其重要化合物的主要性质和应用化合物的主要性质和应用问题一：金刚石、晶体硅、碳化硅、问题一：金刚石、晶体硅、碳化硅、石英为何熔点高，硬度大？它们的熔石英为何熔点高，硬度大？它们的熔点高低顺序是什么？石墨为何硬度很点高低顺序是什么？石墨为何硬度很小熔点却比金刚石还高？小熔点却比金刚石还高？知识梳理：考点一知识梳理：考点一P64小结：小结：1.C、Si单质的存在形态、物理性质及用途单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中碳元素既有

2、自然界中碳元素既有游离态游离态，又有，又有化合化合态态，而硅元素因有亲氧性，所以仅，而硅元素因有亲氧性，所以仅有有态。碳单质主要有金刚石、石墨、态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60等等同素异形体同素异形体，硅单质主要有，硅单质主要有和和两大类。两大类。游离态游离态晶体硅晶体硅无定形硅无定形硅思考：什么是游离态思考：什么是游离态?化合态？同素异化合态？同素异形体？形体？(2)单质的结构、物理性质与用途比较单质的结构、物理性质与用途比较碳碳硅硅结构结构金刚石：金刚石：结构石墨：结构石墨：层状结构层状结构晶体硅：与金刚石类晶体硅：与金刚石类似的似的空间网状空间网状结构结构物理物理性质性质金刚石熔点高

3、、硬度大金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质石墨熔点高、质，有，有滑腻感滑腻感晶体硅为灰黑色固体，晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、有金属光泽、硬度大、熔点熔点用途用途金刚石用作切割刀具，金刚石用作切割刀具，用作电极、铅笔芯用作电极、铅笔芯高温润滑剂高温润滑剂晶体硅用作晶体硅用作材料、材料、硅芯片硅芯片和和硅太阳能电硅太阳能电池池空间网状空间网状软软高高石墨石墨半导体半导体问题二、写出一定条件下碳分别与问题二、写出一定条件下碳分别与H2O、SiO2、浓硫酸反应的方程式、浓硫酸反应的方程式2.碳、硅单质的化学性质碳、硅单质的化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现碳、硅在参与化学反应时，一般

4、表现还原性还原性 22aV14.煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，发生的主要反应为：发生的主要反应为：C(s)+2H2(g)在在VL的容器中投入的容器中投入amol碳（足量），同时通入碳（足量），同时通入2amolH2，控制条件使其发生上述反应，实验测，控制条件使其发生上述反应，实验测得碳的平衡转化率随压力及温度的变化关系如右得碳的平衡转化率随压力及温度的变化关系如右图所示。下列说法正确的是图所示。下列说法正确的是A上述正反应为吸热反应上述正反应为吸热反应B在在4MPa、1200K时，图时，图中中X点点(H2)正正(H2)逆逆C在在5MPa、800

5、K时，该时，该反应的平衡常数为反应的平衡常数为D工业上维持工业上维持6MPa1000K而不采用而不采用10MPa1000K，主要是因为前者碳的转化率高主要是因为前者碳的转化率高CH4(g)。思考：试设计一个实验检验碳与浓硫思考：试设计一个实验检验碳与浓硫酸反应的产物酸反应的产物要点要点（1）分别选什么试剂？）分别选什么试剂？（2）检验先后顺序怎样？）检验先后顺序怎样？（3）SO2的存在对的存在对CO2有干扰？有干扰？怎样排除干扰？怎样排除干扰？问题三、下列药品能盛放在磨口玻璃问题三、下列药品能盛放在磨口玻璃瓶塞试剂瓶中的是瓶塞试剂瓶中的是A、NaOH溶液溶液 B、浓硫酸、浓硫酸C、浓硝酸、浓硝

6、酸 D、氢氟酸、氢氟酸 E、碳酸钠溶液、碳酸钠溶液BC问题四：工业制普通玻璃的生产原料问题四：工业制普通玻璃的生产原料为石灰石、纯碱和石英，试写出反应为石灰石、纯碱和石英，试写出反应原理原理问题五：高炉炼铁时铁矿石中的脉石问题五：高炉炼铁时铁矿石中的脉石（SiO2）如何除去？）如何除去？3.二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，不存在单结构，不存在单个分子个分子存在单个存在单个CO2分分子子主要物理主要物理性质性质硬度大，熔、沸点硬度大，熔、沸点高高，常，常温下为固体，不溶于水温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常熔、沸点低，常温下为

7、气体，微温下为气体，微溶于水溶于水化化学学性性质质与水与水反应反应不反应不反应CO2H2O=H2CO3与酸与酸反应反应只与氢氟酸反应：只与氢氟酸反应：不反应不反应空间立体网状空间立体网状SiO24HF=SiF42H2O化化学学性性质质与与碱碱反反应应(盛碱液的盛碱液的试剂瓶用试剂瓶用塞塞)CO2少量：少量：、CO2过量：过量：与与盐盐反反应应如与如与Na2CO3反应：反应：如与如与Na2SiO3反应：反应：或或Na2SiO32H2O2CO2(足量足量)=H2SiO32NaHCO3橡胶或木塞橡胶或木塞SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO2Na2CO3=Na2SiO3CO2高温高温化学化

8、学性性质质与碱与碱性氧性氧化物化物反应反应如与如与CaO反应：反应：如与如与Na2O反应：反应：用途用途光导纤维光导纤维、光学仪光学仪器器、电子部件、电子部件制饮料、制碳酸制饮料、制碳酸盐盐SiO2CaO=CaSiO3高温高温2下列说法中，不正确的是下列说法中，不正确的是ASiO2和和CO2都是酸性氧化物，均可都是酸性氧化物，均可与与NaOH溶液反应溶液反应BSiO2不能与不能与任何酸任何酸发生反应发生反应C都能溶于水都能溶于水且与水反应生成相应的且与水反应生成相应的酸酸DSiO2可用于制光导纤维，干冰可用可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨于人工降雨讲义讲义2.写出除去下列气体中混有的杂质写

9、出除去下列气体中混有的杂质(括括号内为杂质号内为杂质)可采取的方法：可采取的方法：(1)CO(CO2)：(2)CO2(CO)：(3)CO2(O2)：(4)CO2(SO2)：(5)CO2(HCl)：思考：思考：P65NaOH溶液、洗气溶液、洗气灼热的氧化铜灼热的氧化铜灼热的铜网灼热的铜网饱和饱和NaHCO3溶液、洗气溶液、洗气或或KMnO4溶液、洗气溶液、洗气饱和饱和NaHCO3溶液、洗气溶液、洗气3.如何用所提供的试剂和方法除去各如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质粉末状混合物中的杂质(括号内为杂括号内为杂质质)。将所选答案的编号填入下表内相。将所选答案的编号填入下表内相应的空格

10、内应的空格内(如果不需要外加试剂，则如果不需要外加试剂，则对应答案栏可空着对应答案栏可空着)。可供选择的试剂：可供选择的试剂：A.盐酸盐酸B.氢氧化氢氧化钠溶液钠溶液C.氧气氧气D.水水E.二氧化碳二氧化碳可选用的操作：可选用的操作：水洗水洗加热加热高温灼烧高温灼烧过滤过滤结晶结晶粉末状混合物粉末状混合物选择的试剂选择的试剂选用的操作选用的操作(1)CaCO3(SiO2)(2)NaCl(SiO2)(3)SiO2(Fe2O3)(4)SiO2(CaCO3)(5)SiO2(NH4Cl)A.盐酸盐酸B.氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液C.氧气氧气D.水水E.二氧化碳二氧化碳水洗水洗加热加热高温灼烧高温灼烧过滤

11、过滤 结晶结晶BD AAD1.下列关于下列关于SiO2和和CO2的说法中正确的是的说法中正确的是A.CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐分别是碳酸和硅酸的酸酐B.CO2和和SiO2与水反应分别生成相应的与水反应分别生成相应的酸酸C.CO2是酸性氧化物，是酸性氧化物，SiO2是两性氧化是两性氧化物物D.CO2和和SiO2都是由相应的分子组成的都是由相应的分子组成的题组训练题组训练AP65P65题组训练题组训练2.下列说法正确的是下列说法正确的是A.反应：反应：SiO2Na2CO3=Na2SiO3CO2，说明，说明H2SiO3的酸性大于的酸性大于H2CO3的酸性的酸性B.不能在试管内完成焦炭和石

12、英砂不能在试管内完成焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反应制取硅的反应C.二氧化硅是生产光导纤维、玻璃的二氧化硅是生产光导纤维、玻璃的基本原料基本原料D.CO2、CH4、N2是温室气体是温室气体高温高温BC3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2CSiO2=2COSi，硅被还原，说明碳的还原性大于硅的还原性B硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中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由Na2CO3SiO2=CO2Na2SiO3可知硅酸的酸性强于碳酸高温高温高温高温讲义讲义3.用四种溶液进行实验，下表中用四种溶液进

13、行实验，下表中“操作及现象操作及现象”与与“溶液溶液”对应关系错误的是对应关系错误的是选项选项操作及现象操作及现象溶液溶液A通入通入CO2，溶液变浑浊，溶液变浑浊饱和饱和Na2CO3溶液溶液B通入通入CO2，溶液变浑浊，继续通，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失至过量，浑浊消失Na2SiO3溶液溶液C通入通入CO2，溶液变浑浊，再加入品，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去红溶液，红色褪去Ca(ClO)2溶液溶液D通入通入CO2，溶液变浑浊，继续通，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足至过量，浑浊消失，再加入足量量NaOH溶液，又变浑浊溶液，又变浑浊澄清石灰水澄清石灰水P6

14、5题组训练题组训练B4.标准状况下，将标准状况下，将3.36LCO2气体通入气体通入200mL1.00molL1NaOH溶液中，溶液中，充分反应后溶液中充分反应后溶液中c(CO)与与c(HCO)的的比值为比值为(不考虑不考虑CO、HCO的水解的水解)A.11B.12C.21D.13BP65问题六：如何由石英制备硅酸？问题六：如何由石英制备硅酸？4.硅酸和硅酸钠硅酸和硅酸钠(1)硅酸硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸硅酸(填填“能能”或或“不能不能”)使紫色使紫色石蕊试液变红色。石蕊试液变红色。硅酸不稳定，受热易分解硅酸不稳定，受热易分解硅酸能与碱溶液反应，如与

15、硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶溶液反应的化学方程式为液反应的化学方程式为硅酸在水中易聚合形成胶体。硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶硅胶吸附水分能力强，常用作吸附水分能力强，常用作干燥剂干燥剂。不能不能5.下列关于物质应用和组成的说法正确下列关于物质应用和组成的说法正确的是的是AP2O5可用于干燥可用于干燥Cl2和和NH3B硅胶可作袋装食品的干燥剂硅胶可作袋装食品的干燥剂CCCl4可用于鉴别溴水和碘水可用于鉴别溴水和碘水DSi和和SiO2都用于制造光导纤维都用于制造光导纤维常见的非金属及其化合物常见的非金属及其化合物第二讲第二讲 含硅物质与信息材料含硅物质与信息材料第二课时第二课时考纲要求：了

16、解碳、硅单质及其重要考纲要求：了解碳、硅单质及其重要化合物的主要性质和应用化合物的主要性质和应用水玻璃水玻璃2.青石棉是一种致癌物质，是青石棉是一种致癌物质，是鹿特丹鹿特丹公约公约中受限制的中受限制的46种化学品之一，种化学品之一，其化学式为其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有有NO，下列说法不正确的是，下列说法不正确的是()A.青石棉是一种硅酸盐材料青石棉是一种硅酸盐材料B.青石棉中含有一定量的石英晶体青石棉中含有一定量的石英晶体C.青石棉的化学组成可表示为青石棉的化学组成可表示为Na2O3FeOFe2O3

17、8SiO2H2OD.1mol青石棉能使青石棉能使1molHNO3被还原被还原问题七问题七BP661.硅酸盐硅酸盐(1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，如多用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠硅酸钠(Na2SiO3)写成写成Na2OSiO2，钾云母钾云母(KH2Al3Si3O12)写成写成硅酸盐及无机非金属材料硅酸盐及无机非金属材料 考点二考点二IK2O3Al2O36SiO22H2O 1.有报道

18、称，有报道称，2013年太阳能晶体硅供不应求情况恐年太阳能晶体硅供不应求情况恐持续，其价格可望持稳。下列有关硅及其化合物持续，其价格可望持稳。下列有关硅及其化合物的说法中正确的是的说法中正确的是A.硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中存在磨口玻璃塞试剂瓶中B.反应反应Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3，反应，反应Na2CO3SiO2=Na2SiO3CO2，两反应是相互，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生矛盾的，不可能都能发生C.普通玻璃、石英玻璃，水泥等均属于硅酸盐材普通玻璃、石英玻璃，水泥等均属于硅酸盐材料料

19、D.祖母绿的主要成分为祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形，用氧化物形式表示为式表示为3BeOAl2O36SiO2问题八问题八D高温高温P662.无机非金属材料无机非金属材料(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。等硅酸盐材料。常见硅酸盐材料比较常见硅酸盐材料比较水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷生产生产原料原料石灰石、黏石灰石、黏土土纯碱、石灰石、纯碱、石灰石、石英石英黏土黏土主要主要设备设备水泥回转窑水泥回转窑玻璃熔窑玻璃熔窑陶瓷窑陶瓷窑玻璃生产中的两个重要反应：玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2=Na2SiO3C

20、O2高温高温CaCO3SiO2=CaSiO3CO2高温高温4在水玻璃中通入少量的在水玻璃中通入少量的CO2气体，充气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为冷却后所得的固体物质为ANa2SiO3BNa2SiO3与与Na2CO3CSiO2与与Na2CO3DSiO2、Na2SiO3及及Na2CO3讲义讲义高考曾经这样考！高考曾经这样考！1.判断正误，正确的划判断正误，正确的划“”，错误的，错误的划划“”(1)单质硅是将太阳能转变为电能的常单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料用材料(2)合成纤维和光导纤维都是新型无机合成纤维和光导纤维都是新型无

21、机非金属材料非金属材料(3)甲甲乙乙丙，若甲为焦炭，则丙，若甲为焦炭，则丁可能是丁可能是O2(4)SiO2可与可与HF反应，因而氢氟酸不能反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中保存在玻璃瓶中丁丁丁丁甲甲P67(5)高温下用焦炭还原高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅制取粗硅(6)SiO2有导电性，所以有导电性，所以SiO2可用于制备可用于制备光导纤维光导纤维(7)硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中瓶中(8)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂P671.已知甲、乙、丙、已知甲、乙、丙、X是是4种中学化学种中学化学中常见的物质，其转化关系符合下图。

22、中常见的物质，其转化关系符合下图。则甲和则甲和X(要求甲和要求甲和X能互换能互换)不可能是不可能是A.C和和O2B.CO2和和NaOH溶液溶液C.Cl2和和Fe D.AlCl3溶液和溶液和NaOH溶液溶液P66练一练练一练C2.“碳捕捉技术碳捕捉技术”流程如下流程如下下列有关该方法的叙述中正确的是下列有关该方法的叙述中正确的是能耗大是该方法的一大缺点能耗大是该方法的一大缺点整个过程中，只有一种物质可以循环利用整个过程中，只有一种物质可以循环利用“反应分离反应分离”环节中，分离物质的基本操作是蒸发环节中，分离物质的基本操作是蒸发结晶、过滤结晶、过滤该方法可减少碳排放，捕捉到的该方法可减少碳排放，捕捉到的CO2还可用来制备还可用来制备甲醇等产品甲醇等产品A.B.C.D.DP674