高考化学一轮复习第章材料家族中的元素第节硅无机非金属材料学案鲁科

1、第1节硅无机非金属材料考纲定位全国卷5年考情1.掌握硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.了解常见的无机非金属材料。4.了解硅及其重要化合物的制备方法。2017年：卷T26(2)；卷T27(2)2016年：卷T7(D)2015年：卷T7(A)2014年：卷T8(A、C)、T13(D)；卷 T7(D)、T10(C)2013年：卷T7(D)；卷T9(B)、T10(C)考点1| Si、SiO2的性质及应用(对应学生用书第76页)考纲知识整合1硅元素的原子结构与存在硅元素在地壳中含量为第二位，在周期表中位置为第3周期A族，原子结构示意图为，在自然界中只

2、以化合态形式存在，主要存在形式为SiO2和硅酸盐。2单质硅与半导体材料(1)Si的物理性质单质硅有晶体硅和无定形硅两大类，晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽，熔点高、硬度大，有脆性。(2)硅的化学性质与氢氟酸反应：Si4HF=SiF42H2。与NaOH溶液反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。与O2反应：SiO2SiO2。(3)工业制备纯硅(写出有关化学方程式)提醒：(1)自然界中没有游离态硅，工业上常用焦炭在电炉中还原SiO2得到粗硅。(2)Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：2CSiO2Si2CO，其原因是产物CO为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使

3、反应向正反应方向进行。且该反应必须在隔绝空气的条件下进行。3二氧化硅与光导纤维(1)二氧化硅存在在自然界中主要存在：沙子、石英、水晶。物理性质：熔点高，硬度大。化学性质用途制造电子部件、光学仪器、光导纤维，生产水泥、玻璃等硅酸盐产品，水晶可制作饰品。(2)光导纤维光导纤维是高性能的现代通讯材料，又可用于能量传输、信息处理、遥测遥控和医疗器械制造等方面。提醒：SiO2既能与HF反应，又能与NaOH溶液反应，但SiO2不是两性氧化物。高考命题点突破命题点1硅及其氧化物的主要性质及应用1下列说法正确的是_(填序号)。(1)(2016全国卷)因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记(2)

4、(2016江苏高考)下列转化在一定条件下能够实现：SiO2SiCl4Si(3)SiSiO2H2SiO3SiO2SiO均能一步转化(4)(2016上海高考)用NaOH溶液不能分离氧化铁中混有的二氧化硅(5)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O体现了SiO2为酸性氧化物的性质(6)硅的最高价氧化物可用于制造光导纤维，光导纤维能导电(7)(2015安徽高考)SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物(8)(2014海南高考)Si和SiO2都用于制造光导纤维(9)(2013广东高考)SiO2可与HF反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中(10)存放NaOH溶液的试剂瓶应用橡皮塞

5、，不用玻璃塞的理由是玻璃中含有的SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3【答案】(1)(5)(9)(10)2(2018临沂模拟)据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种叫作生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是()A二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅属于酸性氧化物B将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸C因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强D水晶是比较纯净的二氧化硅，沙子的主要成分是硅酸盐BA项，SiO2与H2O不反应；C项，H2SiO3酸性比H2CO

6、3弱；D项，沙子的主要成分为SiO2。易错防范SiO2的特性认识误区(1)一般情况下，碱性氧化物与酸反应，酸性氧化物与碱反应，不与酸反应，但SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O，所以不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。,(2)一般情况下，酸性氧化物与水反应能生成相应的酸，如CO2H2OH2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。,(3)一般情况下，因为碳酸的酸性比硅酸强，可发生反应，如Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，即符合“较强酸制较弱酸”的复分解反应规律。而SiO2与Na2CO3、CaCO3高温可以发生反应：Na2CO3S

7、iO2Na2SiO3CO2(原理是：难挥发性物质制备易挥发性物质)。命题点2硅的实验室制备探究3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：.高温下用焦炭还原二氧化硅制得粗硅；.粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si3HClSiHCl3H2；.SiHCl3与过量H2在1 0001 100 时反应制得纯硅。已知：SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题： 【导学号：95160073】(1)第步制备粗硅的化学方程式为_。(2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(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

8、一段时间后，装置D中观察到的现象是_；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_。SiHCl3的电子式为_，SiHCl3与H2O反应的化学方程式为_。【解析】(1)常用C和SiO2反应制备粗硅，反应的化学方程式为SiO22C,Si2CO。(2)SiHCl3与水发生剧烈反应，因此要避免水进入装置，因此装置B中盛放浓硫酸，吸收H2中混有的水蒸气；装置C中的烧瓶需要加热是为了使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化进入石英管反应。装置D中发生反应：SiHCl3H2,Si3HCl，有灰黑色固体物质生成。氢气是可燃性气体，与氧气混合容易发生爆

9、炸，因此要排尽装置中的空气。参考SiCl4的结构，SiHCl3的电子式为；已知SiHCl3与水剧烈反应，在空气中易自燃，说明反应产生可燃性气体：SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2。【答案】(1)SiO22C,Si2CO(2)浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化进入石英管反应有灰黑色固体物质生成SiHCl3H2,Si3HCl排尽装置中的空气SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2(或SiHCl34H2O=H4SiO43HClH2)思维建模工业制硅的一般流程考点2| 硅酸及其盐和无机非金属材料(对应学生用书第78页)考纲知识整合1硅酸的性质、制备与应用(写出有关的化学方程式)提醒

10、：硅胶制备硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为硅胶。2硅酸盐由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(1)硅酸钠白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。与酸性较硅酸强的酸反应a与盐酸反应的化学方程式：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。b与SO2的水溶液反应的离子方程式：SiOSO2(少量)H2O=H2SiO3SO。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。(2)硅酸盐的组成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Na2OSiO2，长石(K2Al2Si6O1

11、6)可表示为K2OAl2O36SiO2。提醒：(1)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。(2)硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。硅胶(mSiO2nH2O)是一种很好的无毒干燥剂。3无机非金属材料(1)传统无机非金属材料水泥玻璃陶瓷生产原料黏土、石灰石纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑生产条件高温(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。(3)特殊功能的含硅物质碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。含硅元素4%的硅钢具有导磁性。硅橡胶具有既耐高温又耐低

12、温的性质。提醒：玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2CaSiO3CO2。高考命题点突破命题点1硅酸及其盐和无机非金属材料1下列说法正确的是_(填序号)。(1)(2015全国卷)硅胶可用作食品干燥剂(2)(2014全国卷)如图：中为浓硝酸，中为Na2CO3，中为Na2SiO3溶液，可证明酸性：硝酸碳酸硅酸(3)(2012全国卷)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料(4)陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐(5)(2016四川高考)硅胶作袋装食品的干燥剂的过程中没有发生化学变化(6)(2016四川高考)pH2的溶液中可能大量存在Na、NH、SiO

13、(7)(2016江苏高考)向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式：Na2SiO32H=H2SiO32Na(8)(2015山东高考)向Na2SiO3溶液中通入过量SO2的离子方程式：SiOSO2H2O=H2SiO3SO(9)(2015重庆高考)烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应【答案】(1)(5)2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HNO3溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是() 【导学号：95160074】A青石棉是一种硅酸盐材料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Na2O3F

14、eOFe2O38SiO2H2OD1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原B青石棉是一种硅酸盐，硅元素以盐的形式存在，不含有SiO2晶体。方法技巧硅酸盐氧化物形式的表示方法)(1)氧化物的一般书写顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。(2)氧化物前系数的配置原则：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，且不同氧化物间以“”隔开。(3)当系数配置出现分数时一般应化为整数。如正长石：KAlSi3O8将K2OAl2O33SiO2，写成K2OAl2O36SiO2，但原子个数比不变。命题点2硅及其化合物的转化关系及应用3SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是 ()A图中所有反应都不属于氧化还原反应 B硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维C可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高C图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐，B错误；玻璃没有固定的熔点，D错误。4已知A是灰黑色的、有金属光泽的固体单质。根据如图所示的物质之间的转化关系，回答下列