必考4-1.ppt

1、1了解碳、硅元素单质及其化合物的主要性质及应用 2了解氯元素单质及其化合物的主要性质和用途 3了解硫的氧化物、硫酸的性质及用途 4了解氮的氧化物、氨和HNO3的主要性质及用途 5了解氯、硫、氮、硅等非金属及其化合物的综合应用及其对环境的影响，能说明化工生产中遵循“绿色化学”的思想重要性,非金属元素及其化合物知识历来是高考的重点。命题的主要热点有：卤素及其化合物的性质和用途；卤素性质的迁移应用；硫及其化合物的相互转化关系，如硫化氢的强还原性，SO2的氧化性和还原性，浓硫酸的性质和用途等；N2、NH3、HNO3的性质及检验等；碳、硅及其化合物的性质和用途等。对非金属元素的考查几乎涉及各种题型，如选

2、择、填空、推断等，试题以基础题和中档题为主。,预计2011年高考仍将重点考查非金属元素的单质、氧化物、氢化物、最高价氧化物的水化物的结构、性质、制备、用途和检验等基础知识。以元素化合物知识为载体，与化学基本概念、基本理论、化学实验和化学计算密切结合，加以考查。其中推断题综合性较强，考查考生运用基础知识进行逻辑推断的能力。,第一讲 无机非金属材料的主角硅,一、二氧化硅 1结构 二氧化硅是一种结构的物质，结构中以硅为中心形成构型，其化学式SiO2不表示有分子，只表示硅、氧原子个数比为 。,立体网状,正四面体,12,2化学性质 SiO2是氧化物。 (1)与HF反应： (2)与CaO反应： (3)与N

3、aOH溶液反应： 3用途 二氧化硅除用作饰品外，还可以用于制和。,SiO24HF=SiF42H2O,酸性,2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O,石英坩埚,光导纤维,二、硅酸和硅酸盐 1硅酸 (1)弱酸性：硅酸的酸性很弱，比碳酸的酸性弱。 (2)制备：通过硅酸盐与较强的酸反应制得，如Na2SiO3溶液与盐酸反应，化学方程式为：。 (3)硅胶可用作、催化剂的。,可溶性,Na2SiO3,2HCl=2NaClH2SiO3,干燥剂,载体,2硅酸盐 (1)概念：硅酸盐是由组成的化合物的总称。 (2)硅酸盐的组成表示方法：通常用 的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为：，长石(K

4、AlSi3O8)可表示为：。 (3)硅酸钠溶液俗称，是无色 液体，常用来制备黏合剂、防腐剂、等。,硅、氧和金属,SiO2和金属,氧化物,Na2OSiO2,K2OAl2O36SiO2,水玻璃,黏稠,防火材料,(4)硅酸盐的用途 土壤保肥土壤胶粒一般带负电，能吸附NH 、K等营养离子。 硅酸盐产品 a陶瓷主要是传统硅酸盐陶瓷，它们都是以 为原料，经高温烧结而成。 b普通玻璃是以 为主要原料，经混合、粉碎，在中熔融制得。 c水泥以 为主要原料，经研磨、混合后在中煅烧，再加入 ，研成细粉即得普通水泥。,黏土,纯碱、石灰石和石英,玻璃窑,黏土和石灰石,水泥回转窑,石膏,三、硅 硅单质有 两种，晶体硅与具

5、有相似结构。晶体硅是半导体，也是信息技术的关键材料。制计算机芯片和光电池的材料都使用了。,晶体和无定形,金刚石,Si,考点一硅及其化合物的性质,例1(2008广东)硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题： (1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：,写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式_。 整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式_；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是_。,(2)下列有关硅材料的说法正确

6、的是_(填字母)。 A碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥 B氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承 C高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料光导纤维 D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高 E盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅,(3)硅酸钠溶液俗称水玻璃。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_。 解析(1)根据原子守恒即质量守恒可以写出SiHCl3与H2反应的化学方程式。 SiHCl3和H2O剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，分析它们化合价的变化可知， ，而Cl的化合价未发生变 化，因此另一种元素即

7、H元素的化合价必定降低，即另一种物质是H2。,(2)碳化硅、氮化硅为原子晶体，A、B正确。C正确。玻璃是一种玻璃态物质，无固定的熔点。盐酸不能与硅反应，而HCl在573K以上的温度下可与硅发生反应。因此D、E都不正确。,答案(1)SiHCl3H2 Si3HCl SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2 氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl3 (2)ABC (3)现象：试管中有白色胶状沉淀生成，并且有刺激性气体生成；解释：Na2SiO3和NH4Cl均能水解，二者相互促进，Na2SiO3水解生成H2SiO3，NH4Cl水解生成NH3。,一、结构分析 (1)硅与二氧化硅都是原

8、子晶体，其结构模型可由金刚石的结构类推，如果将金刚石结构中的碳原子全部用硅原子代换，则为硅晶体。在硅晶体中，每两个硅原子之间夹一个氧原子，即为二氧化硅。由于键长：SiSiSiOCC，所以，其硬度和熔、沸点：硅晶体二氧化硅金刚石。,(2)硅酸及其盐,它们分子间缩水后可得多种复杂的形式。因此，硅酸盐的种类多，组成复杂。 二、碳、硅元素单质及其化合物的特性 1一般情况，非金属元素单质，熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。 2一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。,3一般情况，较强氧化剂较强还原剂=较弱氧化剂较弱还原剂，而碳却能还原出

9、比它更强的还原剂：SiO22C Si2CO，FeOC FeCO。 4硅为非金属，却可以和强碱反应，放出氢气： Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。 5一般情况，较活泼金属酸=盐氢气，然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si4HF=SiF42H2。,6一般情况下，碱性氧化物酸=盐水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO24HF=SiF42H2O。 7一般情况，较强酸较弱酸盐=较弱酸较强酸盐。虽然酸性：H2CO3H2SiO3，却能发生如下反应：Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2。 8一般情况，非常活泼金属(Na、K等)才能够置换出水中的氢，但CH2O(g)COH2

10、。 9一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2H2O=H2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。,与强碱反应生成H2的固体单质有Al和Si，能够置换出水中的氢的非金属单质为C，这些特征反应常作为推断题的突破口。,1二氧化硅的熔、沸点较高的原因是() A二氧化硅中，硅、氧原子个数之比为12 B二氧化硅晶体不溶于水 C二氧化硅呈空间网状结构且SiO键的键能大 D二氧化硅晶体中原子以共价键相结合 解析此题难度不大，但涉及二氧化硅晶体结构的重点知识。二氧化硅熔、沸点较高的原因，是由于其晶体里SiO键的键能很高，并形成了一种立体网状的原子晶体，熔融它需消耗较多的能量。故选C。 答案C,2下

11、列反应不能一步得到的是() ASiO2Na2SiO3 BSiO2H2SiO3 CNa2CO3Na2SiO3 DH2SiO3SiO2 解析二氧化硅可与氢氧化钠溶液直接反应生成硅酸钠；碳酸钠可与二氧化硅在高温下反应生成硅酸钠；硅酸可直接加热分解生成二氧化硅；故只有B符合题意。 答案B,解析选项A，根据置换反应和化合反应的概念即可判断；选项B，根据反应可知还原性焦炭大于硅，根据反应可知还原性氢气大于硅；选项C，在三个反应中，硅元素的化合价从0价变为4价或从4价变为0价，故每消耗或生成28 g硅，转移电子均为4 mol；选项D，将反应中得到的易挥发的SiCl4分离出来后，再用氢气还原才可以得到高纯硅，

12、故原操作不正确。 答案D,考点二硅酸盐的表示方法,(2)这个反应能够发生的原因是_。 解析(1)将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物形式时，只需将除O以外所有的元素写成其氧化物形式，中间用“”间隔，注意组成要与原硅酸盐一致。 (2)风化的反应是复杂的化学反应，但我们可以试图用简单的化学原理去理解它，抓住了由较强的酸可以制得较弱的酸这一规律，问题就会迎刃而解。,答案(1)K2OAl2O36SiO2 Al2O32SiO22H2O (2)因为碳酸酸性比硅酸强，由较强的酸可制得较弱的酸,硅酸盐组成的表示方法 1硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。例如，石棉：C

13、aO3MgO4SiO2。 2方法：(1)找出组成元素；(2)写出氧化物的形式；(3)注意原子守恒；(4)检查有无遗漏。 3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。,1三硅酸镁晶体可用来治疗胃溃疡病患者的胃酸过多症，这是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。其化学式为Mg2Si3O8nH2O。 (1)用氧化物形式表示三硅酸镁的化学式： _ (2)写出该药物中和胃酸的化学方程式： _,解析用氧化物形式表示硅酸盐时，应注意其书写原则：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。第(2)问若直接写三硅酸镁与盐酸反应，会感到无从下手，应从氧化物形式书写。碱性氧化物(MgO)能与盐

14、酸反应，而SiO2不能与盐酸反应，当成杂质，最后写出正确的方程式。 答案(1)2MgO3SiO2nH2O (2)2MgO3SiO2nH2O4HCl=2MgCl23SiO2(n2)H2O,2高岭土的组成可表示为Al2Si2Ox(OH)y，其中x、y的数值分别是() A7、2 B5、4 C6、3 D3、6 解析根据化合物中各元素化合价的代数和为零，可得2(3)2(4)x(2)y(1)0 故有2xy14 将选项代入，便可得出答案。 答案B,3(2009广东深圳高三联考)青石棉是一种致癌物质，是鹿特丹公约中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时

15、，还原产物只有NO，下列说法不正确的是() A青石棉是一种硅酸盐原料 B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：Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O D1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原 答案B,关于硅和SiO2的实验 1一定要准确记住工业上提纯硅的四个典型的反应。 2读题时一定要留意出一些关键字眼，重要字句，这些字句往往与后面的问题有关，如：已知SiHCl3能与水强烈反应，在空气中易自燃，意味着SiHCl3的还原必须在无水、无O2的环境下进行，制取的H2需干燥等，这些有用的信息必须认真思考和总结，才能真正做对这种题目。,请回答下列问题： (1)第步制备粗硅

16、的化学反应方程式为_。 (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采用的方法为_。,(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)： 装置B中的试剂是_。 装置C中的烧瓶需要加热，其目的是_。,反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_，装置D不能采用普通玻璃管的原因是_。装置D中发生反应的化学方程式为_。 为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及。,为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试

17、剂(填写字母代号)是。 a碘水b氯水cNaOH溶液dKSCN溶液eNa2SO3溶液,(1)由于O2的存在对该实验有较大影响，实验中应通入X气体作为保护气。试管中的固体药品可选用(填序号)。 石灰石锌粒纯碱 (2)实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是； 当反应引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，其原因是。 (3)反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为：,_， _。 答案(1)(2)防止在加热条件下H2和O2混合发生爆炸SiO2和Mg粉的反应是放热反应 (3)Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4 SiH4

18、2O2=SiO22H2O,1.宣传科学知识，介绍高新科技，揭露伪科学，是科学工作者的义务，下列说法正确的是() A以石英砂为主要原料生产光导纤维 B“水玻璃”超薄透明，是一种新型装饰材料 C纳米材料是一种称为“纳米”的新物质制成的材料 D炭炉边放盆水，可防止煤气中毒 解析石英砂的主要成分是SiO2，“水玻璃”是Na2SiO3水溶液的俗称，纳米是长度单位，1 nm109m，煤气(CO)不溶于水。 答案A,2下列说法不正确的是() A有自主产权的“中国芯”主要成分是Si B氢氟酸应盛放在带胶塞的瓷器中 C向水玻璃中通入CO2，能生成胶状沉淀 D用光纤上网，可提高网速 解析瓷器中也含有SiO2，氢氟

19、酸与SiO2反应，B错误。 答案B,3(2010烟台统考)在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是() 焦炭纯碱碳酸钙氢氟酸硝酸氢氧化钠硫酸钙 AB C D 解析SiO2属于酸性氧化物，可以与碱、碱性氧化物或盐反应；SiO2在高温下具有一定的氧化性，能与C等反应；Si属于亲氟元素，SiO2能与HF反应生成SiF4。 答案D,4(2010海安模拟)世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的是() A制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英砂 B玻璃在加热熔化时有固定的熔点 C普通玻璃的主要成分是硅酸钠、

20、硅酸钙及二氧化硅 D盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口黏在一起,解析玻璃的主要成分可以表示为Na2OCaO6SiO2，属于玻璃态物质，是混合物。根据所学知识不难判断AC正确；混合物没有固定的熔、沸点，故B错误。玻璃中的SiO2与烧碱反应生成易溶于水的硅酸钠，硅酸钠是无机黏合剂，将玻璃塞与瓶口黏合，故D正确。 答案B,5有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法中不正确的是 () A自然界中硅元素的贮量丰富 B自然界中存在大量的单质硅 C高纯度的单质硅广泛用于制造计算机

21、芯片 D硅可由二氧化硅还原制得,答案B,6(1)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式(改写时注意金属氧化物在前，非金属氧化物在后，低价在前，高价在后，H2O一般写在最后)： 镁橄榄石(Mg2SiO4)：_； 高岭石Al2(Si2O5)(OH)4：_。 (2)许多含氧酸及其盐类均可以类似地改写为氧化物形式，请继续改写以下物质： HNO3_； HCOOH_； KAl(SO4)212H2O_。,通过以上改写可知，HNO3的酸酐为_，HCOOH与H2SO4反应可制_气体。 (3)已知在一定条件下，Fe在Cl2中燃烧可以生成Fe3Cl8，它可以看作是FeCl22FeCl3，类似地，碘与Fe在一定条件下可得到Fe3I8，则它可以看作是_。,解析改写时注意中心元素的化合价不变，同时不能出现分数，不够时可在前面加计量