2017年高考化学一轮复习 专题4.1 无极非金属材料的主角--硅（讲）（含解析）

1、专题4.1无电极非金属材料的主人公-硅1.掌握碳、硅及其化合物的性质、切换关系和应用。2.了解硅酸盐工业、常见无机非金属材料的性质和用途，以及新型无机非金属材料的特性和应用。3.以新材料、新技术为背景，考察C、Si元素及其重要化合物的性质和应用。第一，碳、硅的存在及其单体的性质和用途1，存在形式自然界的碳元素既有自由状态，又有化合状态，但硅元素只有化合状态。碳单质主要有钻石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅。2、元素结构、物理特性和用途比较碳硅结构钻石：空间网格结构石墨：层状结构晶体硅：类似钻石的空间网状结构物理性质钻石熔点高，硬度大石墨熔点高，质量柔和，有滑溜感结晶硅是

2、灰色黑色固体，金属光泽、硬度、熔点高用途钻石是切割工具，石墨是电极，铅芯晶体硅用作半导体材料、硅筹码和硅太阳电池3、碳、硅元素化学性质碳硅参与化学反应时一般表现出可恢复性。(2)Si4、碳、硅元素元素及其化合物的特殊性一般非金属元素单质熔点低，硬度小，但硅、金刚石熔点、硬度高，其中金刚石是硬度最大的物质。一般来说，非金属元素单晶体是绝缘体，但硅是半导体，石墨是电的良导体。一般强氧化剂强还原剂=弱氧化剂弱还原剂，碳比其强还原剂：SiO2 2c=si 2co，FeO c=Fe co还原硅是非金属，但能与强碱反应，释放氢。Si 2 NaOH H2O=Na2 sio3 2 H2。一般更活跃的金属酸=盐

3、氢，但Si是非金属，但可以与氢氟酸反应：Si 4HF=Si F42 H2。一般碱性氧化物酸=盐水，SiO2是酸性氧化物，但可以与氢氟酸反应：SiO 2 4HF=SIF 42 H2O。一般可以更换非常活跃的金属(Na、K等)牙齿H2O的氢，但C H2O (G)=鼻子H2。一般非金属氧化物生成与水反应相对应的酸，例如CO2 H2O=H2CO3，但SiO2不溶于水，与水没有反应。5、硅和铝的相似性和差异(1)与强碱溶液反应时相似Si，Al均与NaOH溶液反应，产生盐和H2。SiO2、Al2O3、H2SiO3、h3alo3 al (oh) 3均与NaOH溶液反应，产生盐和水。Na2SiO3，NaAlO

4、2溶液进入过量的CO2，都会产生白色沉淀物。(2)差异除氢氟酸外，Si，SiO2，H2SiO3与其他酸没有反应。Al2O3，Al(OH)3是两性化合物。Na2SiO3溶液、NaAlO2溶液出现盐酸反应过度等现象。典型案例1在以下对碳和硅的叙述中，错误的是()A.四价氧化物能与氢氧化钠溶液反应B.硬度在加热时能与氧气反应C.氧化物可溶于水，产生相应的酸。D.碳和硅都有导电的固体回答 c试验点：调查碳硅及其化合物的性质。碳，硅元素都位于我的IVA族，硅及其化合物不同于自然界中硅的存在，SiO2不同于酸性氧化物的特性等其他非金属特性。复习的时候要重点把握硅及其化合物的特性。迁移训练1 江西省高级中学

5、二年级2016届三次月考硅及其化合物的应用范围很广。以下说明为()A.硅是人类把太阳能量转换为电能的常用材料B.粗硅制备单晶硅不包括氧化还原反应C.反应：Si 2 NaOH H2O=na 2 SiO 3 2 H2中，Si是还原剂，NaOH和H2O是氧化剂D.硅能与氢氟酸反应，硅能与盐酸反应回答 a测试点：调查硅及其化合物的性质二、CO2和SiO2的比较物质二氧化硅二氧化碳结构三维网状结构，无单分子一个CO2分子存在主要物理特性硬度大，熔化，沸点高，常温下是固体，不溶于水熔化，沸点低，常温下作为气体，略微溶于水化学性质与水反应没有反应Co2 h2oh2 co3酸和反应仅对氢氟酸反应：SiO 2

6、4 HF=SIF 42 H2 o没有反应碱反应Sio2 2 NaOH=Na2 sio3 H2O(含碱液的试剂瓶用橡胶塞)少量O2:CO2 2 NaOH=Na2 co 3 H2O，超出CO2:CO2 NaOH=nahco 3与盐反应对Na2CO3的反应：SiO 2 na 2co 3na2 SiO 3 CO2对Na2SiO3反应：na2sio3 H2O CO2(不足)=h2sio 3+na2co 3或na2sio 3+2H2O+2co 2 CO2(足够)=碱性氧化物反应与CaO反应：SiO 2 Cao casio 3Na2O等反应：Na2O CO2=Na2CO3用途光纤、光学仪器、电子元件饮料，碳

7、酸盐典型事例2在以下反应中，指出SiO2表示的化学性质或作用，从A E选项中选择正确答案，放在括号中。(1) SiO2 2 NaOH=Na2 sio3 H2O()(2)SiO 2 na 2 co 3 na 2 SiO 3 CO2-()(3)SiO 2 2cs I 2co()(4)SiO 2 3c sic 2co()(5)SiO 2 4 HF=SIF 42 H2O()A.玻璃的成分被消耗掉，玻璃被腐蚀了B.氧化性C.酸性氧化物的透气性D.用盐代替挥发性酐。E.不参与氧化还原反应回答 (1)C (2)D (3)B (4)E (5)A二氧化碳和二氧化硅都是酸性氧化物，但两者结构不同。物理和化学性质都

8、有很大的差异，比记忆更能掌握每种物质的特性。迁移训练2 内蒙古巴彦淖尔1中2016届9月试验 1.00L 1mol/L氢氧化钠溶液中加入16.8L基准状态的CO2气体。结果溶液中的溶质()A.na2co3b。nahco3C.Na2CO3和NaHCO3d.naoh、Na2CO3和nahco3回答 c分析测试问题分析：1.00L 1mol/L氢氧化钠溶液中氢氧化钠物质的量为1mol，CO2物质的量为16.8L 22.4L/MOL=0.75MOL。如果将生成的碳酸钠和碳酸氢钠的数量分别设置为xmol，ymol，则根据原子保存情况，您将看到X Y=0.75，2X Y=1，X=0.25，Y=0.5。这意

9、味着产物既有碳酸钠又有碳酸钠。答案是C。试验点：调查对二氧化碳和氢氧化钠溶液反应的判断三、硅酸和硅酸盐，传统无机非金属材料1，硅酸盐(1)溶解度：溶解度很小。(2)化学性质弱酸性：酸性比碳酸更弱。Na2sio3 co2h2o=Na2CO3 h2sio3缺少。硅酸不稳定，容易分解热：H2SI O3 SIO 2 H2O。硅酸可以与碱溶液反应，例如与NaOH溶液反应的化学方程式H2SIO3 2 NAOH=NA2SIO3 2H2O。硅酸在水中容易聚合，形成胶体。硅胶吸附水分的能力强，经常用作干燥剂。(3)准备：可由硅酸钠和盐酸反应制成：NA2SIO3 2 HCL=2 NACL H2SIO32，硅酸盐(

10、1)硅酸盐：是由硅、氧、金属构成的化合物的统称，是构成地壳岩石的重要成分。(2)硅酸钠：硅酸钠的水溶液一般称为水玻璃，是制备硅和木材防火剂等的原料。白色，可溶于水的粉状固体，其水溶液俗称水玻璃，粘性，水溶液呈碱性。与酸性比硅酸更强的酸反应，可以分别写出以下化学方程式。盐酸和反应：na2sio3 2 HCl=2 NaCl h2sio3。与CO2水溶液反应：na2sio 3 CO2 H2O=h2sio 3na2co 3。用途：粘合剂(矿物粘合剂)，耐火阻燃材料。(3)硅酸盐组成的表达硅酸盐的组成通常用硅土和金属氧化物的组合来表示。例如，硅酸钠(Na2SiO3)可以表示为Na2OSiO2，长石(KA

11、lSi3O8)可以表示为K2OAl2O36SiO2。注意事项：氧化物次序：活跃的金属氧化物相对活跃的金属氧化物二氧化硅水。氧化物前系数构成原则：除氧元素外，其他元素根据构成前后原子数的保留原则构成系数。氧化物分为“”。系数构成的分数必须变成整数。范例：长石：KAlSi3O8不能写成K2OAl2O33SiO2，必须写成K2OAl2O36SiO2。3、无机非金属材料传统的无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。(1)一般玻璃主要原料：纯碱、石灰石、石英。主要设备：玻璃主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2。玻璃生产中两种茄子重要反应：Na2 co 3 SiO 2 SiO 3 CO

12、2；Caco3 SiO2 casio3 CO2。(2)一般硅酸盐水泥主要原料：石灰石、粘土。主要设备：水泥回转窑主要成分(写姓名和化学公式):硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙(3CaOAl2O3)(3)陶瓷主要原料：粘土主要设备：陶瓷窑炉(4)高温结构陶瓷、光纤、生物陶瓷、压电陶瓷等新型无机非金属材料。典型案例3 100所大学2016届吉林一中第六次月考关于硅单质及其化合物的以下说法是正确的()硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物标记为“Na2O2FeO3SiO2”。水泥、玻璃、郑秀晶配件是硅酸盐产品。高纯硅单晶体广泛用于制作光纤元素硅是将太阳能量转化为电

13、能的常用材料A.b .c .d .回答 d试点位置牙齿问题主要是调查硅元素的化合物性质和用途判断。牙齿问题的难点是氧化物形式表示硅酸盐，硅酸盐被改编成氧化物形式，需要注意以下几点。(1)氧化物的顺序：活跃的金属氧化物相对活跃的金属氧化物二氧化硅水。(2)氧化物前系数构成原则：除氧元素外，其他元素根据构成前后原子数的保存原则构成系数。(3)氧化物分为“”。系数配置的具体值分数必须转换为整数。之前的训练3 黑龙江大庆实验初中2016年第一次月考下面的叙述是正确的()A.在含有CaCO3沉淀物的水中通过CO2，沉淀正确融化，在溶液中加入NaHCO3饱和溶液，又产生CaCO3沉淀B.在Na2CO3溶液

14、中加入一滴等物质的稀盐酸，产生的CO2和原Na2CO3的物质量比率为1: 2C.等质量NaHCO3和Na2CO3分别与足够的盐酸反应，在相同温度下生成等量的CO2体积。D.在Na2CO3饱和溶液中加入CO2，用NaHCO3晶体析出回答 d试验点：调查关于碳酸钙、碳酸钠、碳酸氢钠的性质和转化的判断。试验点1:硅的特性和高纯硅的制备1，硅的性质硅的性质在考察中是稳定的，但可能会有发生和比较特殊的反应。诗2.高纯度硅在信息产业中的应用越来越广泛，其制造也成为热点。制造过程通常如下：SiO2粗硅SiCl4高纯硅典型案例4单晶硅是信息产业的重要基础材料。一般使用碳在高温下还原二氧化硅，形成粗硅(铁、铝、

15、硼、磷等杂质)，粗硅和氯反应生成四氯化硅(反应温度为450 500)，四氯化硅精制后还原为氢，就能得到高纯硅。下面是在实验室准备四氯化硅的装置示意图。相关信息包括：四氯化硅遇水容易水解。铝铁磷在高温下直接与氯反应，相应的氯化物相关物质的物理常数见下表。物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/57.712.8-315-熔点/c-70.0-107.2-升华温度/-180300162回答以下问题：(1)g管在设备a中的作用如下：C装置的试剂。(2) a节目：f连接装置；b节目：f连接设备。但是设备I，II都有不足之处，请评价一下并填写下表。方案优点缺点甲以(3)在以上(2)评价的基础

16、上，设计合理的方案，然后用文字表达。(4)SiCl4和H2反应的化学方程式如下：回答(1)压力平衡，使液体在分液漏斗中顺利流动浓硫酸(2)方案优点缺点甲收集的产品的导管很厚，不堵塞导管。冷凝产品，减少产品损失空气中的水蒸气进入产品收集装置，水解SiCl4废气未经处理，污染了环境。以废气处理装置，侧重环境保护的避免空气中的水蒸气进入装置产品容易堵塞导管。没有冷凝装置，产品容易丢失。(3)连接设备 I中的干管j型引线(4)SiCl4 2H2=Si 4HCl评论与新能源相关的多晶硅将成为今后命题的热点。教材仅在练习问题上简要介绍了粗硅和高纯硅制备的反应原理，但高考命题者将牙齿知识点转移到高纯硅制备的工艺过程中。在制备过程中，氯制备、气体净化、物质分离纯化等操