高三化学一轮复习-硅及其化合物

第一节无机非金属材料的主角——硅、碳第四章非金属元素及其化合物

第1课时碳和硅第一轮复习考向分析

☆本节高考重点考查：

(1)了解C、Si及其化合物主要性质、应用；

(2)了解无机非金属材料的应用。☆题型以选择题、推断题为主，难度为低中档题。☆预测2018年会以新材料、新科技为背景在C、Si及其主要化合物性质应用方面进行命题。因此平时复习注意关注与C、Si有关的新材料、新科技。☆点面导图课前体验1.回答下列问题(1)写出碳族元素的所有元素名称、元素符号，

C(碳)Si(硅)Ge(锗)Sn(锡)Pb(铅)①二氧化碳与某种金属反应②实验室制取二氧化碳③工业上制取粗硅氢氟酸腐蚀玻璃④石英与苛性钠溶液反应⑤制取普通玻璃的两个主要反应(2)写出下列反应方程式2Mg+CO22MgO+CCaCO3+2HCl2CaCl2+H2O+CO2↑2C+SiO22CO↑+SiSiO2+4HFSiF4+2H2OSiO2+2NaOHNa2SiO3+H2OSiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑课前体验(2)写出下列反应方程式⑥硅单质与氢氧化钾溶液反应⑦水玻璃长期放置于空气中变质：⑧工业上制取水煤气Si+2KOH+H2OK2SiO3+2H2↑Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓C+H2OCO+H21．存在形态及常见单质 自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有__________态。碳单质主要有金刚石、石墨等同素异形体，硅单质主要有________和____________两大类。化合晶体无定形2．单质的结构、物理性质与用途比较碳硅结构金刚石：_____________结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点______、硬度大石墨熔点高、质______，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点_______用途金刚石用作切割刀具，__________用作电极、铅笔芯晶体硅用作_______材料、硅芯片和硅太阳能电池空间网状高软石墨高半导体一、碳和硅的存在和性质自然界中硬度最大的物质3.碳的化学性质(一般表现为还原性)

写出下列反应的化学方程式以C为还原剂还原氧化物均生成CO(2)单质硅的主要化学性质(一般表现为还原性)思考与交流：硅既可以与HF反应，也可以与强碱反应，那么硅具有两性吗？没有两性，是特性Si＋2NaOH＋H2O==Na2SiO3＋2H2↑√×√×课前体验2.下列说法均摘自某些科普杂志，你认为无科学性错误的事A.铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可以用嘴吮吸铅笔，以免引起铅中毒B.CO有毒，生有煤炉的居室，可放置数盆清水，这样可有效的吸收CO，防止煤气中毒C.汽水浇灌农田有一定的道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用D.用加酶洗衣粉洗涤衣服时，热水比温水好

晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下： ①高温下用过量的碳与二氧化硅反应制得粗硅； ②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3(Si＋3HCl===SiHCl3＋H2)； ③SiHCl3与过量的H2在1000～1100℃反应制得纯硅，已知SiHCl3能与水剧烈反应，在空气中易自燃。

请回答：

(1)第一步，制备粗硅的化学方程式为

，氧化剂是_____。

(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点－84.7℃)，提纯SiHCl3可采用

的方法。

(3)已知SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和H2，其化学方程式为___________________________________________。

(4)H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是________________。2C＋SiO2====Si＋2CO↑高温SiO2蒸馏或分馏SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑氧化SiHCl3，引起爆炸。高纯硅的制备 (5)实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅的装置如图所示(加热器和夹持装置略去)： ①装置B中的试剂是________，装置C需水浴加热，目的是___________________________________________________。 ②反应一段时间后，装置D中可观察到有晶体硅生成，D中发生的反应的化学方程式是___________________________。 ③为保证实验的成功，操作的关键除题中已告知的以外，你认为最重要的还有：_________________________________ _________________________________________(说出三点)。浓硫酸使SiHCl3挥发至D，且能较好地控制温度a.实验前要检查气密性；b.加热前要先排尽装置中的空气和H2O(g)；c.加热温度控制要适当SiHCl3＋H2====Si＋3HCl

1000～1100℃SiHCl3(沸点33.0℃)第一节无机非金属材料的主角——硅、碳第四章非金属元素及其化合物

第2课时二氧化硅、硅酸、硅酸盐及非金属材料第一轮复习二、二氧化硅（SiO2）水晶玛瑙与盐反应二氧化碳二氧化硅（石英）空气硅石、石英、水晶、玛瑙、沙子、硅藻土熔、沸点低，能溶于水熔点高，硬度大，不溶于水不溶于水，与水不反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO高温CaSiO3存在物理性质不反应只与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O化学性质与水反应与NaOH反应与CaO反应与酸反应1、二氧化碳和二氧化硅的性质SiO2既跟NaOH溶液反应又跟HF反应，所以它是两性氧化物？CO2＋H2OH2CO3想一想1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？2、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。2、SiO2

的用途制晶体硅、光导纤维、化学仪器、石英玻璃SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O2．(判一判)下列说法是否正确(填“√”或“×”) (1)SiO2是沙子、石英、玛瑙的主要成分(

) (2)玻璃、石英玻璃、水泥均是硅酸盐材料(

) (3)SiO2是酸性氧化物，不能与任何酸反应(

) (4)SiO2与CO2是同族元素的氧化物，化学性质相同(

) (5)CO2通入硅酸钠溶液中，有白色沉淀生成，说明酸性H2CO3>H2SiO3(

)（6）SiO2导电性强，因此常用于制作光纤（）√√×××3、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是()A.烧碱溶液B.浓硫酸C.氢氟酸D.碳酸钠溶液4、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（）A.石英坩埚B.普通玻璃坩埚C.铁坩埚D.陶瓷坩埚CC×3、硅酸及硅酸盐：(1)硅酸的制备：Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓(2)硅酸盐：能否用SiO2与水反应生成H2SiO3？

Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓白色胶状沉淀，脱水形成硅胶定义：是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。性质：结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定SiO2＋Na2CＯ3====Na2ＳiＯ３+CO2↑高温Na2SiO3的水溶液：俗名水玻璃，有粘性，溶液呈碱性，也称泡花碱，制备硅胶和用作木材防火剂。Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓（2）氧化物化学式法：

金属氧化物（低价•高价）•二氧化硅•水（1）盐化学式法：

如：Na2SiO3、CaSiO3、K2SiO3等滑石：3MgO•4SiO2•H2O云母：K2O•3Al2O3•6SiO2•2H2O沸石：Na2O•Al2O3•3SiO2•2H2O石棉：3MgO•CaO•4SiO2高岭石（黏土）：Al2O3•2SiO2•2H2O

硅酸盐的表示方法1.回答下列问题(3)把下列式子改写成氧化物的形式，请填入横线上：①硅酸钙：CaSiO3②高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4③滑石：Mg3(Si4O10)(OH)2④钙沸石：Ca(Al2Si3O7)(OH)6CaO·SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O3MgO·4SiO2·H2OCaO·Al2O3·3SiO2·3H2O无机非金属材料能承受高温，强度高，有电学特性、光学特性和生物特性无机非金属材料传统无机非金属材料新型无机非金属材料玻璃水泥陶瓷有抗腐蚀性、耐高温优点，但质脆，经不起力冲击高温陶瓷光导纤维压电陶瓷生物陶瓷晶体硅：半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池用途归纳：二氧化硅：光导纤维、饰品、石英玻璃、制备晶体硅、化学仪器硅酸盐：玻璃、水泥、陶瓷必修1P78(1)传统硅酸盐工业简介｛｛a高温结构陶瓷的优点：能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等。b高温结构陶瓷的种类

☆氧化铝陶瓷Al2O3：又称人造刚玉，具有熔点很高、硬度高的优点。可用于作坩埚、高温炉管、球磨机、高压钠灯的灯管等。☆氮化硅陶瓷Si3N4：具有硬度极高、耐磨损、抗腐蚀和抗氧化能力等优点。可用于制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具、发动机部件等。☆碳化硼陶瓷B4C：也称人造金刚石或黑钻石，具有熔点高、硬度大的优点。广泛应用于工农业生产、原子能工业、宇航工业等。(2)两种新型无机非金属材料课前体验3.有关材料分类正确的是A.硅酸盐材料属于新型无机非金属材料B.高温结构陶瓷属于新型无机金属材料，属于结构材料C.新型无机非金属材料包括半导体材料，光导纤维，氧化铝陶瓷等D.氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，但不是高温结构材料高纯硅的制取方法1，反应式分别为：制粗硅：提纯(与Cl2反应)：还原(用H2还原)：高纯硅的制取方法2，反应式分别为：制粗硅：提纯(与HCl反应)：还原(用H2还原)：Si+3HCl=======SiHCl3+H2高温、催化剂SiHCl3+H2=======Si+3HCl高温难点突破CD硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释

生成白色絮状沉淀，又刺激性气味的气体生成；解释：SiO32−与NH4+发生双水解反应，SiO32−+2NH4++2H2O2NH3·H2O+H2SiO3↓。典例精析【例1】

将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是（）D【解析】混合溶液中有KOH和Ca(OH)2，反应过程按顺序如下：①Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O②2KOH+CO2K2CO3+H2O③K2CO3+H2O+CO22KHCO3④CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2典例精析变式1

向MgSO4和Al2(SO4)3的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列图象中，能正确表示上述反应的是(横坐标表示加入NaOH溶液的体积，纵坐标表示反应生成沉淀的质量)()A典例精析【备选题】纯净的Ca(HCO3)2试样在高温下分解，当剩余固体是原试样质量的一半时，它的分解率为（）

A.50%B.75%

C.92.5%D.100