高考化学第一轮复习-4.1-无机非金属材料的主角-硅课件-新人教版

高考化学第一轮复习-4.1-无机非金属材料的主角-硅课件-新人教版第一页，共60页。第四单元非金属及其化合物第一页第二页，共60页。第1节无机非金属材料的主角——硅第二页第三页，共60页。合作学习·速通关知识梳理·打基础误区警示·破难点课时作业速效提升·提素能第三页第四页，共60页。1．了解碳元素的单质及某些氧化物、氢化物、碳酸盐的性质。2.了解碳的氧化物对大气的污染及其防治；初步了解粉尘对环境及人类健康的影响。1.本节内容重点考查：(1)C、Si元素的单质及其化合物间的转化；(2)C、Si元素的单质及化合物的性质及应用；(3)C、Si新型材料。试题形式不固定，以了解和综合应用为主，试题较易。第四页第五页，共60页。3.了解Si和SiO2的主要性质，了解CO2和SiO2物理性质差异的主要原因。4.了解硅酸及常见硅酸盐的性质。5.了解硅酸盐工业及新型无机非金属材料的性质与应用。2.高考时非选择题的考查形式有两种：一种是与元素及其化合物性质及其转化相结合；一种是以工业生产流程图为载体考查综合应用。第五页第六页，共60页。课前知识梳理·打基础01夯实基础厚积薄发第六页第七页，共60页。一、碳和硅碳硅在自然界中的存在既有________，也有________，是组成有机物的基本元素只有________，是构成矿物和岩石的主要元素与O2反应能反应，且产物CO、CO2常温下为气体能反应，产物SiO2常温下为固体第七页第八页，共60页。与强碱溶液作用离子方程式为：__________________与水蒸气作用________与F2、HF反应____________________、____________________用途________用于切割刀具，________用作电极、铅笔芯________材料和合金材料第八页第九页，共60页。第九页第十页，共60页。二、CO2和SiO2物质二氧化硅二氧化碳化学式SiO2CO2主要物理性质硬度________，熔沸点______，常温下为______体，不溶于水熔沸点________，常温下为气体，微溶于水第十页第十一页，共60页。化学性质①与水反应不反应______________②与酸反应只与HF反应：______________不反应③与碱(NaOH)反应____________(盛碱液的试剂瓶用______塞)____________________________④与盐反应如与Na2CO3反应：____________________________________如与Ca(ClO)2反应：________________________________⑤与碱性氧化物反应如与CaO反应：______________________________________如与Na2O反应：____________________________________第十一页第十二页，共60页。用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐第十二页第十三页，共60页。三、硅酸和硅酸盐1．硅酸(H2SiO3)(1)物理性质硅酸________溶于水。(2)化学性质①弱酸性(比碳酸还弱)与NaOH溶液反应的化学方程式：____________________________________________________________；向Na2SiO3溶液中通入CO2的化学方程式：_____________________________________________________。第十三页第十四页，共60页。②不稳定性硅酸受热分解的化学方程式：________________________________________________________________。(3)制备：可用硅酸钠与盐酸反应制得：________________________________________________。(4)用途：硅胶可用作________的载体和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂。第十四页第十五页，共60页。2．硅酸盐(1)硅酸盐：是由________元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。(2)硅酸钠：硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。(3)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：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为：_____________________________。第十五页第十六页，共60页。(4)硅酸盐的用途①土壤保肥——土壤胶粒带________电，能吸附NH4＋、K＋等。②硅酸盐产品——陶瓷、玻璃、水泥等无机非金属材料。硅酸盐制品性质稳定，耐压强度高，硬度大，熔点较高，大都难溶于水。第十六页第十七页，共60页。(3)Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl

(4)催化剂2．(1)硅、氧和金属(3)K2O·Al2O3·6SiO2

(4)负第十七页第十八页，共60页。

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？提示：不同意，因为SiO2只与酸中的氢氟酸反应，而与其他酸都不反应，SiO2是一种酸性氧化物。第十八页第十九页，共60页。四、无机非金属材料1．硅酸盐材料水泥普通玻璃陶瓷生产原料________________黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑第十九页第二十页，共60页。2.特殊功能的含硅物质(1)碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。(2)含硅元素4%的硅钢具有________性。(3)硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。答案：1.黏土、石灰石纯碱、石灰石、石英2．(2)导磁第二十页第二十一页，共60页。1．常温下，下列不发生反应的一组物质是(

)①硅与NaOH溶液②硅与盐酸③硅与氢氟酸④二氧化硅与碳酸钠⑤二氧化硅与NaOH溶液⑥二氧化硅与浓硝酸A．①②④ B．③④⑥C．②⑤⑥

D．②④⑥解析：硅的化学性质稳定，常温下除了与氟气、氢氟酸和强酸反应外，它不易与其他物质如氢气、氧气、氯气等反应。答案：D第二十一页第二十二页，共60页。2．下列说法正确的是 (

)A．硅是人类将太阳能转变为电能的常用材料B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应答案：A第二十二页第二十三页，共60页。3．下列叙述中正确的是________。①光导纤维、石英钟的主要成分是单质硅②计算机芯片、太阳能电池板、半导体晶体管的主要成分是单质硅③金刚石、石墨、C60是碳元素的同素异形体，它们之间的转化属于化学变化④在自然界中有游离态的碳，但没有游离态的硅答案：②③④第二十三页第二十四页，共60页。4．下列叙述中正确的是________。①CO2溶于水生成碳酸，所以SiO2溶于水也能生成硅酸②SiO2是酸性氧化物，不与任何酸反应③SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应④SiO2既能与碱反应，又能与酸(氢氟酸)反应，属于两性氧化物答案：③第二十四页第二十五页，共60页。5．下列说法中正确的是________。①硅酸易溶于水，酸性比碳酸弱②水玻璃是纯净物③硅胶是SiO2④硅酸化学性质比较稳定，受热不分解⑤实验室中可以用水玻璃与CO2反应生成硅酸⑥SiO2溶于水即得硅酸⑦生产水泥和玻璃的共同原料是石英第二十五页第二十六页，共60页。⑧高温结构陶瓷比金属材料具有更多优点，如不怕氧化、密度小等优点⑨新型无机非金属材料具有光学特性、生物功能、电学特性、耐高温、强度高⑩玛瑙手镯、水晶镜片、玻璃所用材料均为硅酸盐答案：⑤⑧⑨第二十六页第二十七页，共60页。课堂合作学习·速通关02互动探究各个击破第二十七页第二十八页，共60页。

CO2与碱、盐的反应及CO32－、HCO3－的检验1．与碱的反应(1)反应原理(2)反应后溶质成分的判断第二十八页第二十九页，共60页。溶质成分x≤1∶1NaHCO31∶1<x<2∶1Na2CO3、NaHCO3x＝2∶1Na2CO3x>2∶1NaOH、Na2CO3也可用数轴表示第二十九页第三十页，共60页。2．与盐溶液的反应(1)CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3(2)CO2(少量)＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO(3)CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO33．CO32－、HCO3－的检验第三十页第三十一页，共60页。离子CO32－HCO3－原理CO32－＋Ca2＋===CaCO3↓HCO3－＋H＋===CO2↑＋H2O方法取少量待检验溶液于试管中，滴加一定量的Ca2＋或Ba2＋的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成，再加入适量的酸，白色沉淀溶解且生成无色无味的气体，则待检溶液中有CO32－取少量待检验溶液于试管中，滴加足量的Ca2＋或Ba2＋的可溶性盐溶液，无明显现象，再向溶液中加入足量的酸。若溶液中有无色无味的气体生成，则待检验溶液中有HCO3－第三十一页第三十二页，共60页。(1)不能用Ca(OH)2溶液和Ba(OH)2溶液检验CO32－和HCO3－，原因是OH－能将HCO3－转化为CO32－。(2)加酸后可根据气体是否有气味排除SO32－、HSO3－的干扰。(3)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HCO3－两种离子都有该现象发生。第三十二页第三十三页，共60页。[例1]向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体后，在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图(忽略CO2的溶解和HCl的挥发)：则下列分析都正确的组合是 (

)第三十三页第三十四页，共60页。溶液组成主要成分对应现象溶液中离子浓度关系ANa2CO3、NaHCO3Ⅰc(Na＋)＝c(HCO3－)BNaHCO3、Na2CO3Ⅱc(CO32－)＝c(HCO3－)CNaOH、Na2CO3Ⅲc(OH－)>c(CO32－)DNa2CO3Ⅳc(Na＋)＝c(CO32－)＋c(HCO3－)＋c(H2CO3)第三十四页第三十五页，共60页。

解答本题应注意下列关键点：(1)CO2与NaOH反应后溶液成分的判断。(2)明确CO32－与H＋反应的原理：CO32－＋H＋===HCO3－，HCO3－＋H＋===CO2↑＋H2O[解析]向NaOH溶液中通入CO2时，所得溶液中的溶质可能有：①只有Na2CO3，②只有NaHCO3，③Na2CO3与NaHCO3，④Na2CO3与NaOH。而NaOH、Na2CO3、NaHCO3分别与HCl反应的方程式为：NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3第三十五页第三十六页，共60页。和NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，设未产生气体时消耗盐酸的体积为V1，产生CO2气体时消耗盐酸的体积为V2，由图Ⅰ可知，开始就有CO2生成，故溶质应为NaHCO3，c(Na＋)＝c(HCO3－)，A错；由图Ⅱ知，开始无CO2生成，且V2＝2V1，可知溶质为Na2CO3和NaHCO3，且c(CO32－)＝c(HCO3－)，B正确；由图Ⅲ可知，V1＝V2，所以溶质只有Na2CO3，且c(CO32－)>c(OH－)，C错；由图Ⅳ可知，V1＝2V2，所以溶质为NaOH、Na2CO3，且c(OH－)＝c(CO32－)，D错。[答案]B第三十六页第三十七页，共60页。把多元弱酸的酸酐(或弱酸)通入其正盐溶液中，可以继续发生反应，生成相应的酸式盐。如：CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3H2S＋Na2S===2NaHS。第三十七页第三十八页，共60页。往100mLNaOH溶液中通入CO2，充分反应后，在减压和较低温度下，小心将溶液蒸干，得白色固体M。通入CO2的体积V(CO2)(mL)(标准状况，下同)与M的质量W(g)的关系如图。(1)A点时，白色固体M的化学式为________，通入CO2的体积为________mL；(2)C点时，白色固体M的化学式为________，通入CO2的体积为________mL；(3)推算B点时M的组成________(用化学式表示)及通入CO2气体的体积为________mL。第三十八页第三十九页，共60页。解析：首先NaOH转化为Na2CO3，继续通CO2又转化为NaHCO3，结合图形得出：A点M为Na2CO3，V(CO2)＝1120mL；C点M为NaHCO3，V(CO2)＝2240mL；B点为Na2CO3和NaHCO3的混合物，由守恒法求出V(CO2)＝1792mL。第三十九页第四十页，共60页。答案：(1)Na2CO3

1120(2)NaHCO3

2240(3)Na2CO3和NaHCO3

1792第四十页第四十一页，共60页。

硅及其化合物的比较及硅材料的应用(一)比较物质一般规律硅及其化合物特性Si硅还原性大于碳非金属单质与强碱溶液一般不产生H2硅可与强碱溶液反应产生H2非金属一般不与非氧化性酸反应Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑一般非金属单质为绝缘体硅为半导体，常用于电子部件第四十一页第四十二页，共60页。SiO2酸性氧化物一般与水反应生成相应酸SiO2不溶于水，不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一个规律，H2CO3酸性大于H2SiO3但以下反应不符合此规律第四十二页第四十三页，共60页。H2SiO3无机酸一般易溶于水硅酸和原硅酸均难溶于水硅酸盐大多数硅酸盐难溶于水常见的可溶硅酸盐为Na2SiO3，水溶液称水玻璃、泡花碱第四十三页第四十四页，共60页。(二)硅酸盐的表示方法及应用1．硅酸盐的表示方法——氧化物法(1)氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。(2)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。(3)氧化物之间以：“·”隔开。(4)系数配置出现分数应化为整数。第四十四页第四十五页，共60页。2．硅酸盐产品第四十五页第四十六页，共60页。3．新型无机非金属材料的种类和用途材料类别主要特性示例用途高温结构陶瓷能承受高温，强度高氮化硅陶瓷汽轮机叶片、轴承、永久性模具等半导体陶瓷具有电学特性氧化锡陶瓷集成电路中的半导体光学材料具有光学特性光导纤维光缆通讯、医疗、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化铝陶瓷人造骨、人造关节、接骨螺钉第四十六页第四十七页，共60页。[例2](2013·苏北四市调研)下列叙述正确的是(

)B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能与水反应生成硅酸第四十七页第四十八页，共60页。

如何判断两性氧化物？[解析]强酸制弱酸的反应规律适用于在溶液中的反应，而该反应是在高温干态下进行的，不能根据该规律判断。事实上碳酸酸性比硅酸强，故A项错误；CO2和SiO2属不同类型晶体，在物理性质方面有很大差异，故B项错误；SiO2能与氢氟酸反应，是SiO2的特性，并不能说明它具有碱性，故C项错误；SiO2虽属于酸性氧化物，但不能直接与H2O反应生成H2SiO3，D项正确。[答案]D第四十八页第四十九页，共60页。物质的性质不仅取决于物质的组成，还取决于物质的结构，Si与C都处于ⅣA族且二者相邻，性质相似，但其氧化物的某些性质相差很大。其原因是CO2为独立的小分子，分子之间的作用很小；而SiO2中不存在这样的单个分子，是靠共价键形成的空间立体网状结构，其硬度很大，熔沸点很高。第四十九页第五十页，共60页。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 (

)A．在自然界中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C．最高价氧化物不与酸反应D．气态氢化物比甲烷稳定第五十页第五十一页，共60页。解析：本题是利用元素周期律和元素周期表来考查非金属硅及其化合物的性质和应用。硅及其化合物的性质有非金属及化合物的共性，又有其特殊性，对考生的要求是很全面的。此题对一部分考生来说有一定难度，要求考生对知识的掌握不仅要全面更要细致入微。短周期最外层电子数是次外层电子数一半的元素是Si或Li，故该元素是Si(Si是非金属而Li是金属)。Si在自然界中只以化合态存在；Si常用作半导体材料，而光导纤维的主要成分为SiO2；Si的最高价氧化物SiO2不与一般酸反应，但可以与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；稳定性：SiH4<CH4。答案：A第五十一页第五十二页，