高考化学总复习 33含硅矿物与信息材料精品课件 苏教版.ppt

第三单元含硅矿物与信息材料 1 认识二氧化硅和硅酸的组成 性质和用途 2 了解几种硅酸盐的组成和用途 3 了解硅的性质 结构和用途 4 了解玻璃 水泥和陶瓷的组成 生产原料及生产原理 1 命题特点近几年高考对硅及其化合物的考查 主要考点集中在三个方面 一是硅 二氧化硅的用途 二是硅及其化合物的性质 三是硅及其化合物的制备 常见的题型为选择题和实验题 广东 江苏 浙江等省特别青睐对硅及其化合物制备的实验考查 2 预测展望 1 硅及其化合物的用途越来越受到人们的重视 许多高科技领域的新型无机非金属材料都与硅有关 因此 近几年有关硅及其化合物的考题越来越多 备受高考命题专家的青睐 已成为现在高考的新热点 2 今后高考命题方向之一是综合试题 以硅及其化合物知识为载体 结合基本概念 基本理论 化学计算或结合其他元素及化合物知识进行综合性命题 以考查学生思维能力 3 随着化学与高科技的联系目益密切 硅酸盐以及新型无机材料的知识也可能会出现在大型综合试题中 一 硅 二氧化硅1 硅单质 1 结构与金刚石相似 为正四面体结构 2 物理性质熔点和沸点很高 导电性介于导体和绝缘体之间 2 二氧化硅 1 存在广泛存在于自然界中 沙子 石英 水晶的主要成分均是二氧化硅 2 物理性质纯sio2是无色透明的晶体 硬度很大 熔 沸点很高 3 化学性质 稳定性 常温下与水 酸等不反应 耐高温 耐腐蚀 4 用途沙子用作建筑材料 提取单质硅的原料 生产玻璃的原料 纯净的sio2用于制造光学仪器 石英坩埚和光导纤维 二 硅酸盐矿物与硅酸盐产品1 硅酸钠 1 物理性质 可溶于水 其水溶液俗称水玻璃 2 化学性质 和盐酸 co2等反应的化学方程式 hcl na2sio3 2hcl h2sio3 2nacl co2 na2sio3 co2 h2o na2co3 h2sio3 3 用途建筑业的黏合剂 木材 纺织品的防腐剂和防火剂 2 传统的无机非金属材料 一 硅及其化合物的特性1 si的还原性大于c 但c却能在高温下还原出si sio2 2csi 2co 2 非金属单质跟碱作用一般无h2放出 但si能跟强碱液作用放出h2 si 2naoh h2o na2sio3 2h2 3 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用 但si能跟hf作用 si 4hf sif4 2h2 4 酸性氧化物一般不与酸作用 但sio2能与hf作用 9 非金属氧化物的熔沸点一般较低 但sio2的却很高 10 na2sio3的水溶液俗称水玻璃 但它与玻璃的成分大不相同 na2sio3的水溶液也称泡花碱 但它却是盐溶液并不是碱溶液 二 碳族元素单质的性质 三 碳和硅的氧化物的性质 四 碳和硅的含氧酸及其盐 考点1硅及其化合物 典例1 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 解析 本题考查学生对质量守恒定律的理解 考查学生对盐类水解 单质和化合物主要性质的掌握 考查学生从信息中准确提取实质性内容 并与已有知识整合 重组为新知识的能力 考查学生用正确的化学术语做出解释的能力 1 根据给定的反应物和生成物写出化学方程式 注意反应条件和配平 写出反应物和给出的生成物h2sio3和hcl 用原子守恒法得出另一种生成物为h2 并配平 2 a项水泥是硅酸盐 b c选项回忆课本硅的化合物的用途可知 两项说法都正确 d项玻璃是混合物没有固定熔点 e项盐酸和硅不反应 针对训练1 2009 广东理科基础 下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥 玻璃 水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料a b c d 解析 光导纤维的成分是sio2 错 陶瓷的成分是sio2 不属于硅酸盐 错 故a项正确 答案 a 考点2硅酸盐及无机非金属材料 典例2 2009 四川理综 开发新材料是现代科技发展的方向之一 下列有关材料的说法正确的是 a 氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料b c60属于原子晶体 用于制造纳米材料c 纤维素乙酸酯属于天然高分子材料d 单晶硅常用于制造光导纤维 解析 c60是分子晶体 不是原子晶体 b项不正确 纤维素乙酸酯是人工合成的 不是天然高分子材料 c项错误 制造光导纤维的材料是sio2而不是si d项不正确 答案选a 答案 a 针对训练2下列表述正确的是 人造刚玉熔点很高 可用作高级耐火材料 主要成分是二氧化硅 化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成 玛瑙的主要成分是硅酸盐 提前建成的三峡大坝使用了大量水泥 水泥是硅酸盐材料 夏天到了 游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛 太阳能电池可采用硅材料制作 其应用有利于环保 节能a b c d 解析 人造刚玉主要成分是氧化铝 玛瑙是含有色杂质的石英晶体 主要成分是二氧化硅 有色玻璃是在制造玻璃的过程中加入某些金属氧化物 加入co2o3后呈蓝色 加入cu2o后呈红色 但不是变色玻璃 变色玻璃是含有agbr的玻璃 agbr具有感光性 水泥 玻璃 陶瓷都是硅酸盐材料 所以 正确 答案 d 考点3硅及其化合物的转化关系 典例3 a b c d e代表单质或化合物 它们之间的相互转换关系如下图所示 a为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质 其晶体结构与金刚石相似 请填空 1 形成单质a的原子的结构示意图为 它的最高化合价为 2 b的化学式 分子式 为 b的晶体类型为 b和碳反应生成a和e的化学方程式是 3 c的化学式 分子式 为 d的化学式 分子式 为 针对训练3含a元素的一种单质是一种重要的半导体材料 含a元素的一种化合物c可用于制造高性能的现代通讯材料 光导纤维 c与烧碱反应生成含a元素的化合物d 1 在元素周期表中 a位于 族 与a同族但相对原子质量比a小的元素b的原子结构示意图为 a与b在原子的电子层结构上的相同点是 2 易与c发生化学反应的酸是 反应的化学方程式是 3 将c与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成d 同时还生成b的最高价氧化物e 将全部的e与全部的d在足量的水中混合后 又发生化学反应生成含a的化合物f 写出生成d和f的化学反应方程式 要将纯碱高温熔化 下列坩埚中不可选用的是 a 普通玻璃坩埚b 石英玻璃坩埚c 氧化铝坩埚d 铁坩埚 4 100gc与石灰石的混合物充分反应后 生成的气体在标准状况下的体积为11 2l 100g混合物中石灰石的质量分数是 解析 本题首先根据a元素单质及化合物性质推断出a为si 并依据a b在周期表中的位置关系得出b为碳的结论 然后结合sio2等特殊性知识作答 1 a元素单质可做半导体材料 含a元素的某化合物是制造光导纤维的原料 可知a为硅元素 比硅相对原子质量小的同族元素为碳 2 c为sio2 能与sio2反应的酸只有氢氟酸 3 sio2与na2co3高温下反应生成na2sio3和co2 故含sio2的材料普通玻璃 石英玻璃以及al2o3等都能与na2co3在高温下反应 故不能用以上材质的坩埚熔融na2co3 解析 sio2能与氢氟酸发生反应 sio2 4hf sif4 2h2o a项错 b项反应是在高温条件下进行的 由于co2是气体 生成后脱离反应体系使反应得以继续进行 但还不能说明硅酸的酸性比碳酸强 要比较硅酸和碳酸的酸性强弱 必须比较它们在水溶液中电离出h 的难易程度 由于c的非金属性较si强 所以h2co3的酸性较h2sio3强 b项错 由于h2co3的酸性比h2sio3强 所以有na2sio3 co2 h2o na2co3 h2sio3 c项正确 h2sio3 h4sio4的酸酐均是sio2 即sio2对应的水化物有h2sio3和h4sio4两种组成 d项正确 答案 cd 2 下列说法正确的是 a 硅材料广泛用于光纤通讯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 解析 答案 a 答案 d 4 关于硅的下列说法中 不正确的是 a 硅是非金属元素 它的单质是灰黑色有金属光泽的固体b 硅的导电性介于导体和绝缘体之间 是良好的半导体材料c 硅的化学性质不活泼 常温下不与任何物质反应d 加热到一定温度时 硅能与氧气 氯气等非金属单质反应 解析 硅是非金属元素 晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体 单质硅的导电性介于导体和绝缘体之间 是良好的半导体材料 在常温下 硅的化学性质不活泼 除能与f2 hf 强碱反应外 硅不易跟其他物质反应 但在加热条件下 硅能与一些非金属如氧气 氯气等反应 答案 c 5 根据陈述的知识 类推得出的结论正确的是 a 镁条在空气中燃烧生成的氧化物是mgo 则钠在空气中燃烧生成的氧化物是na2ob 乙烯可使酸性高锰酸钾溶液褪色 则丙烯也可以使其褪色c co2与sio2化学式相似 则co2与sio2的物理性质也相似d 金刚石的硬度大 则c60的硬度也大 解析 mg在空气中燃烧生成mgo 而na燃烧生成na2o2 乙烯和丙烯是同系物 都能使酸性高锰酸钾溶液褪色 co2与sio2化学性质相似 但由于晶体类型不同 所以物理性质上有很大差异 金刚石与c60晶体类型不同 前者是原子晶体 有很高的硬度和熔 沸点 后者是分子晶体 其硬度和熔 沸点都不会很高 答案 b 6 硅是无机非金属材料王国中的 国王 以硅为中心的 臣民 应用于社会的各个角落 随着科技的发展 新型无机非金属材料更是备受瞩目 水晶是一种重要的饰品 其主要成分是sio2 下列有关水晶的说法中正确的是 a 水晶的主要成分是酸性氧化物 因此不能被任何酸腐蚀b 水晶的性质非常稳定 但在一定条件下可表现出氧化性c 水晶可以溶于naoh溶液 并产生氢气d 水晶既能与naoh反应 又能与hcl反应 解析 sio2可与hf反应 故a项错误 sio2与c反应表现出氧化性 b项正确 sio2与naoh反应生成na2sio3和h2o c项错误 sio2不能与hcl反应 d项错误 答案 b 7 用四种溶液进行实验 下表中 操作及现象 与 溶液 对应关系错误的是 解析 a项 co2 h2o nahco3 升温至65 以上 c6h5oh完全溶解 溶液变澄清 b项co2 na2sio3 h2o na2co3 h2sio3 h2sio3与co2不反应 浑浊不会消失 c项co2 ca clo 2 h2o caco3 2hclo 溶液变浑浊后加入品红溶液 被hclo氧化褪色 d项 首先 co2 ca oh 2 caco3 h2o 继续通co2 生成可溶于水的ca hco3 2 再加入足量的naoh 则 2naoh ca hco3 2 caco3 na2co3 2h2o 溶液又变浑浊 答案 b 8 将2 8g硅粉与2 3g钠同时放入足量水中 采用恰当的方法收集反应过程中产生的气体 全部收集 这些气体在标准状况下的体积为 a 1 12lb 4 48lc 5 6ld 3 36l答案 d 9 已知a b c d e f g h可以发生如下图所示的转化 反应中部分生成物已略去 其中 a g为同一主族元素的单质 b c h在通常情况下为气体 化合物c是一种形成酸雨的大气污染物 请填空 1 h的名称是 2 写出e的两种用途 3 反应 的化学方程式是 4 反应 的离子方程式是 10 由新型无机非金属材料制成的无水冷发动机 热效率高 寿命长 这类材料中研究较多的是化合物g 1 化合物g的相对分子质量为140 g中含硅元素 其质量分数为60 另有元素y g可以由化合物e 含两种元素 与nh3反应生成 同时产生hcl气体 请推断 g和e的化学式分别为 2 粉末状g能够与氧气反应 所得产物中有一种是空气中的主要成分 另一种是工业上生产玻璃的主要原料 请写出化合物g与氧气反应的化学方程式 3 常压下在g中添加氧化铝 经高温煅烧可制成一种高强度 超硬度 耐磨损 抗腐蚀的陶瓷材料 它们的商品名叫 赛伦 化学通式可表示为si6 xalxoxy8 x 在接近于1700 时 x的极限值约为4 0 在1400 时 x为2 0 以保持整个化合物呈电中性 请推测 赛伦中以下元素的化合价 si y 赛伦的晶体类型为 4 滑石与石棉同属于硅酸盐类 但是二者化学性质 用途和致病性存在显著不同 滑石主要成分是矽酸镁 化学式为mg3 si4o10 oh 2 石棉属于硅酸盐矿物 化学式为mg6 si4o10 oh 8 试用氧化物的形式分别表示滑石和石棉的组成 11 2009 全国卷 已知周期表中 元素q r w y与元素x相邻 y的最高化合价氧化物的水化物是强酸 回答下列问题 1 w与q可以形成一种高温结构陶瓷材料 w的氯化物分子呈正四面体结构 w的氧化物的晶体类型是 2 q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物是 3 r和y形成的二元化合物中 r呈现最高化合价的化合物的化学式是 4 这5种元素的氢化物分子中 立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是 填化学式 其原因是 电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是 5 w和q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下 w的氯化物与q的氢化物加热反应 生成化合物w qh2 4和hcl气体 w qh2 4在高温下分解生成q的氢化物和该陶瓷材料 上述相关反应的化学方程式 各物质用化学式表示 是 解析 本题可结合问题作答 w的氯化物为正四面体型 则应为sicl4或ccl4 又w与q形成高温陶瓷 故可推断w为si 1 sio2为原子晶体 2 高温陶瓷可联想到si3n4 q为n 则有no2与n2o4之间的相互转化关系 3 y的最高价氧化物的水化物