新课标2011高考化学第一轮复习《无机非金属材料主角硅》(2课时)

1、第一节第一节 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅 2011新课标高考化学第一轮复习知识点五：新型无机非金属材料知识点一：碳和硅知识点二：碳和硅的氧化物知识点三：碳酸和硅酸知识点四：硅酸盐 知识点一、碳和硅知识点一、碳和硅物质物质碳碳硅硅存在形式存在形式同素异形体同素异形体物理性质物理性质化化学学性性质质与与O O2 2反应反应与金属与金属氧化物氧化物反应反应 游离态，化合态游离态，化合态 亲氧元素，只有化合态亲氧元素，只有化合态石墨，金刚石，石墨，金刚石，C60等等 晶体硅，无定形硅晶体硅，无定形硅C + O2 CO2 2C + O2 2COSi + O2 SiO2C+CuO Cu+

2、CO晶体硅有金属光泽的灰晶体硅有金属光泽的灰黑色固体黑色固体,熔点高熔点高,硬度大硬度大,有脆性有脆性石墨熔点高，硬度小，是电石墨熔点高，硬度小，是电的良导体；金刚石是硬度最的良导体；金刚石是硬度最大的物质。大的物质。物质物质碳碳硅硅化化学学性性质质与与H H2 2O O反反应应与酸反与酸反应应与碱反与碱反应应主要用途主要用途3C + 4HNO3(稀稀) = 3CO2 +4NO+2H2OSi + 2NaOH + H2O= Na2SiO3 + 2H2石墨：铅笔芯，润滑剂，电极石墨：铅笔芯，润滑剂，电极金刚石：切割刀具金刚石：切割刀具半导体半导体材料和合金材料材料和合金材料（芯片、光电池）（芯片、

3、光电池）Si + 4HF = SiF4+ 2H2 C + H2O(g) CO + H2仅与氧化性酸反应，生成仅与氧化性酸反应，生成CO2 只与只与HF反应反应水煤气水煤气2. 能置换水中的氢的能置换水中的氢的非金属单质为非金属单质为 C ;4.能与碱反应生成氢气的能与碱反应生成氢气的固体单质有固体单质有Al和和Si推推 断断 题题 的的 题题 眼眼5.非金属单质一般为绝缘体，但硅作为非金属单质一般为绝缘体，但硅作为 半导体半导体材料，而石墨为电的良导体。材料，而石墨为电的良导体。 非金属单质一般熔沸点，硬度小，但硅、金刚石熔沸高非金属单质一般熔沸点，硬度小，但硅、金刚石熔沸高 其中金刚石为其中

4、金刚石为硬度最大硬度最大的物质。的物质。 非金属单质一般不能和非氧化性酸反应，而非金属单质一般不能和非氧化性酸反应，而Si不但能和不但能和HF反应，且能放出氢气。反应，且能放出氢气。课堂练习：课堂练习： (2009广东理基广东理基)下列关于硅单质及其化合物的说法正下列关于硅单质及其化合物的说法正 确的是确的是 () 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素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陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 A B C D

5、知识点二、碳和硅的氧化物知识点二、碳和硅的氧化物 1、CO （1）物理性质：）物理性质： 色色 味味 毒的气体，毒的气体， 溶于水溶于水. （2）化学性质：可燃性）化学性质：可燃性 ， 还原性还原性 。无无 无无 有有 不不 2CO + O2 2CO2 CO + CuO Cu + CO22. CO2 和和 SiO2物质物质CO2 SiO2 物理性质物理性质化化学学性性质质与水反与水反应应与酸反与酸反应应与碱反与碱反应应与碱性与碱性氧化物氧化物反应反应与盐反与盐反应应与碳反与碳反应应无色无味的气体，无毒，微无色无味的气体，无毒，微溶于水，固态时叫干冰溶于水，固态时叫干冰硬度大，熔沸点高，常温硬度

6、大，熔沸点高，常温 下为固体，不溶于水。下为固体，不溶于水。CO2+H2O H2CO3 CO2+ 2NaOH= Na2CO3+ H2O SiO2+4HF = SiF4+2H2O SiO2+ 2NaOH= Na2SiO3 + H2O CO2+ CaO=CaCO3 SiO2+ CaO CaSiO3 CO2+ Na2CO3+ H2O = 2NaHCO3 CO2+C 2CO SiO2+ Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 SiO2+ 2C Si + 2CO 盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞 不反应不反应不反应不反应石英钟石英钟实实验验室室使使用用的的石石英英坩坩埚埚玛瑙饰

7、品玛瑙饰品信息高速公路的骨架信息高速公路的骨架-石英光导纤维石英光导纤维 1. CO1. CO为不成盐氧化物，为不成盐氧化物，2. 2. 酸性氧化物一般不和非氧化性酸反应，而酸性氧化物一般不和非氧化性酸反应，而COCO2 2 和和 SiOSiO2 2为酸性氧化物为酸性氧化物SiOSiO2 2+4HF = SiF+4HF = SiF4 4+2H+2H2 2O O 3. 3. 一般酸性氧化物可以和水反应生成对应的酸，一般酸性氧化物可以和水反应生成对应的酸， 而而SiOSiO2 2和和H H2 2O O 不反应不反应可用于刻蚀玻璃可用于刻蚀玻璃知识点三：碳酸和硅酸知识点三：碳酸和硅酸1. H2CO3

8、弱酸性，不稳定，一般写作弱酸性，不稳定，一般写作 CO2+H2O 2. H2SiO3 物理性质：物理性质： 化学性质化学性质 a.弱酸性：弱酸性： b.不稳定性：不稳定性： c.制备：制备：2HCl+ Na2SiO3 = H2SiO3 +2NaCl 2CO2+ Na2SiO3+ 2H2O =H2SiO3+ 2NaHCO3H2SiO3+ 2NaOH= Na2SiO3 + H2O H2SiO3 SiO2+H2O 难溶于水的透明的胶状固体难溶于水的透明的胶状固体酸性比碳酸更弱酸性比碳酸更弱(3)用途用途硅胶可作干燥剂、催化剂的载体硅胶可作干燥剂、催化剂的载体1. 无机酸一般易溶于水，而硅酸却难溶于水

9、。无机酸一般易溶于水，而硅酸却难溶于水。2. 碳酸酸性大于硅酸碳酸酸性大于硅酸CO2+ Na2SiO3+ H2O =H2SiO3+ Na2CO3水溶液中水溶液中SiO2+ Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 高温条件下高温条件下分析分析：在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸强，因此发生了反应：在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸强，因此发生了反应生成了硅酸沉液，在高温重要条件下，生成的二氧化碳离生成了硅酸沉液，在高温重要条件下，生成的二氧化碳离开了反应体系而使反应进行到底（化学平衡）。开了反应体系而使反应进行到底（化学平衡）。知识点四：硅酸盐知识点四：硅酸盐（1）硅酸盐：硅酸盐是由）硅酸盐：硅酸盐是由

10、组成的化合物的总组成的化合物的总 称，是构成地壳岩的主要成分。称，是构成地壳岩的主要成分。（2）硅酸钠的水溶液俗称）硅酸钠的水溶液俗称 ，是无色黏稠液体，是无色黏稠液体， 常用于制备黏合剂、防腐剂和耐火材料。常用于制备黏合剂、防腐剂和耐火材料。（3）硅酸盐组成的表示）硅酸盐组成的表示 通常用通常用二氧化硅和金属氧化物二氧化硅和金属氧化物的组成形式表示硅酸盐的组成。的组成形式表示硅酸盐的组成。 例：例： Na2SiO3 可表示为可表示为Na2O SiO2长石长石KAlSi3O8 可表示为可表示为 。K2OAl2O3 6SiO2硅、氧和金属硅、氧和金属水玻璃水玻璃1. 硅酸盐写法与氧化物写法中的各

11、元素化合价保持一致，原硅酸盐写法与氧化物写法中的各元素化合价保持一致，原 子个数比相等子个数比相等 氧化物的顺序为：活泼金属氧化物氧化物的顺序为：活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物 二氧化硅二氧化硅 水水3. 氧化物之间以氧化物之间以 隔开，系数配置出现分数时化为整数。隔开，系数配置出现分数时化为整数。4. 硅酸盐组成的表示方法采用的是氧化物法。实际上硅酸硅酸盐组成的表示方法采用的是氧化物法。实际上硅酸 盐不是以简单氧化物形式出现的，而是以种种结构复杂盐不是以简单氧化物形式出现的，而是以种种结构复杂 的盐存在着的。的盐存在着的。课堂练习：课堂练习：把下列式子改写成氧化物的形式，请

12、填入横线上：把下列式子改写成氧化物的形式，请填入横线上：硅酸钙：硅酸钙：CaSiOCaSiO3 3高岭石：高岭石：AlAl2 2(Si(Si2 2O O5 5)(OH)(OH)4 4滑石：滑石：MgMg3 3(Si(Si4 4O O1010)(OH)(OH)2 2钙沸石：钙沸石：Ca(AlCa(Al2 2SiSi3 3O O7 7)(OH)(OH)6 6CaOSiO2Al2O32SiO22H2O3MgO4SiO2H2OCaOAl2O33SiO23H2O知识点五：新型无机非金属材料知识点五：新型无机非金属材料1.硅硅酸酸盐盐工工业业玻璃玻璃主要原料主要原料主要反应主要反应产品成分产品成分主要原料

13、主要原料产品成分产品成分水泥水泥陶瓷陶瓷 原料：原料：黏土黏土 纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英SiO2+ Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 SiO2+ CaCO3 CaSiO3 + CO2 SiO2 Na2SiO3 Ca CO3 黏土、石灰石黏土、石灰石硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙2.新型无机非金属材料的各类和用途新型无机非金属材料的各类和用途 材料类别材料类别主要特性主要特性示例示例用途用途高温结构高温结构陶瓷陶瓷能承受主高温，能承受主高温，强度大强度大氮化硅陶氮化硅陶瓷瓷汽轮机叶片，轴承，汽轮机叶片，轴承，永久性模具永久性模具半导体材半导体材料料具

14、有光学特性具有光学特性氧化锡陶氧化锡陶瓷瓷集成电路的半导体材集成电路的半导体材料料光学材料光学材料具有光学特性具有光学特性光导纤维光导纤维光缆通信，医疗，照光缆通信，医疗，照明等明等生物陶瓷生物陶瓷具有生物功能具有生物功能氧化铝陶氧化铝陶瓷瓷人造骨，人造关节，人造骨，人造关节，接骨螺钉接骨螺钉有关材料分类正确的是有关材料分类正确的是A.A.硅酸盐材料属于新型无机非金属材料硅酸盐材料属于新型无机非金属材料B.B.高温结构陶瓷属于新型无机金属材料，属于结构材料高温结构陶瓷属于新型无机金属材料，属于结构材料C.C.新型无机非金属材料包括半导体材料，光导纤维，氧化铝新型无机非金属材料包括半导体材料，光

15、导纤维，氧化铝陶瓷等陶瓷等D.D.氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，但不是高温结构材氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，但不是高温结构材料料课堂练习：课堂练习： (2007 (2007全国全国) )水蒸气通过灼热的焦炭后，流水蒸气通过灼热的焦炭后，流出气体的主要成分是出气体的主要成分是COCO和和H H2 2，还有，还有COCO2 2和水蒸和水蒸气等。请用下图中提供的仪器，选择必要的气等。请用下图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，证明上述混合气中有试剂，设计一个实验，证明上述混合气中有COCO和和H H2 2。( (加热装置和导管等在图中略去加热装置和导管等在图中略去) )回答下列问题：回答下列问题：高考回放高考回放(2)仪器B中需加入试剂的名称(或化学式)是氧化铜(或 CuO)，所发生反应的化学方程式是CuO+H2 H2O+Cu，CuO+CO CO2+Cu 无水硫酸铜(CuSO4)(3)仪器C中需加入试