专题7 碳、硅及其化合物 无机非金属材料 (共39张PPT).

1、目 录 Contents考情精解读考点1考点2考点4考点3A.知识全通关B.题型全突破C.能力大提升考法1考法2方法一考情精解读考纲解读命题趋势知识体系构建考情精解读1 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料考试大纲考点2016全国2015全国2014全国自主命题地区1.了解常见非金属元素(C、Si)单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。2.了解常见非金属元素(C、Si)单质及其重要化合物对环境的影响。3.以上各部分知识的综合应用。碳、硅及其化合物的性质及应用【18%】全国,7,6分全国,7,6分2016江苏,1,2分2015北京,27(1)2015上海,11,3分201

2、5江苏,4,2分2015江苏,8,2分2014天津,7(4)2014江苏,4,2分无机非金属材料【5%】考纲解读知识体系构建考情精解读2命题趋势 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料1.碳及其化合物之间的转化考纲解读知识体系构建考情精解读3命题趋势 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料2.硅及其化合物之间的转化考纲解读知识体系构建考情精解读4返回目录命题趋势 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料1.热点预测高考对该部分内容的考查将与STSE结合起来以选择题的形式对碳、硅及其重要化合物的性质、用途进行考查,以实验题的形式对碳及其化合物的性质和应用进行考查,以工艺流程题的形

3、式对碳、硅新型材料的生产原理、过程进行考查,分值为26分。2.趋势分析预计以新材料、新工艺为载体,考查硅及其化合物的性质及应用将是今后命题的趋势和方向。知识全通关知识全通关1 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点一碳、硅单质的性质 石墨金刚石晶体硅色、态黑色鳞片状固体无色晶体有金属光泽的灰黑色固体晶体类型混合晶体原子晶体原子晶体硬度很小自然界中硬度最大硬度大导电性导体不能导电半导体 1.存在形态自然界中的碳元素既有游离态,又有化合态,而硅元素仅有化合态。2.碳、硅的主要单质的物理性质及用途知识全通关2 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点一碳、硅单质的性

4、质元素符号C Si 主要化合价-4、+2、+4-4、+4与非金属单质反应C+O2CO2(O2充足)2C+O22CO(O2不足)C+2SCS2Si+O2SiO2Si+2H2SiH4Si+2Cl2SiCl4Si+CSiCSi+2F2SiF4与氧化物反应C+2CuO2Cu+CO2C+H2O(g)CO+H2Si+2FeO2Fe+SiO23.碳、硅单质的化学性质及重要用途知识全通关3 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点一碳、硅单质的性质元素符号C Si 与酸反应与稀盐酸、稀硫酸不反应,能被浓硫酸、硝酸氧化仅与氢氟酸反应:Si+4HFSiF4+2H2与碱反应Si+2NaOH+H2ON

5、a2SiO3+2H2重要用途金刚石用于切割、研磨及制作钻头和装饰品等;石墨用作润滑剂、电极、铅笔芯等;活性炭作吸附剂作半导体材料,可用来制备信息技术器件,作光电转化常用材料3.碳、硅单质的化学性质及重要用途知识全通关4 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点一碳、硅单质的性质硅的还原性比碳的强,但碳能置换出SiO2中的硅。这是因为碳元素和硅元素位于元素周期表中A族,碳的原子半径比硅的小,失电子能力比硅的弱,所以硅的还原性比碳的强。但反应2C+SiO2 Si+2CO是在高温条件下进行的,且生成物CO为气体,从反应体系中逸出,有利于反应向右进行。【拓展延伸】4.硅的工业制法(1)

6、制取粗硅:工业上,用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。SiO2+2CSi(粗)+2CO(2)粗硅提纯:Si(粗)+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si(纯)+4HClSi(粗)+3HClSiHCl3+H2SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl注意：用焦炭还原SiO2,产物是CO而不是CO2。知识全通关5 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点二二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化碳 化学式CO2,表示一个分子的构成晶体类型分子晶体主要物理性质熔、沸点低,常温下为气体,微溶于水化学性质与水反应CO2+H2OH2CO3与酸反应不反应与碳反应CO2+C2CO与碱反应

7、CO2(少量)+2NaOHNa2CO3+H2O,CO2(过量)+NaOHNaHCO3与盐反应H2O+CO2(不足)+Na2SiO3H2SiO3+Na2CO3,2H2O+2CO2(足量)+Na2SiO3H2SiO3+2NaHCO3与碱性氧化物反应CO2+Na2ONa2CO3用途灭火、冷藏食品、人工降雨等知识全通关6 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点二二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化硅化学式SiO2,没有分子,只表示组成及其原子比例晶体类型原子晶体主要物理性质硬度大,熔、沸点高,常温下为固体,不溶于水化学性质与水反应不反应与酸反应只与HF反应:SiO2+4HFSiF4+2

8、H2O与碳反应SiO2+2CSi+2CO与碱反应SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O(盛碱液的试剂瓶用橡皮塞)与盐反应SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2与碱性氧化物反应SiO2+CaOCaSiO3用途制光导纤维、化学仪器、饰品等知识全通关7 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点二二氧化碳和二氧化硅的比较(1)由于酸性:H2CO3H2SiO3,因而向Na2SiO3水溶液中通入CO2生成H2SiO3,而高温下:SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2,该反应熵值增加,驱动反应向右进行。(2)水晶、石英、玛瑙的主要成分为SiO2;固态CO2俗称干冰。【拓展延伸

9、】知识全通关8 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点三碳、硅元素的酸及其盐物质主要内容碳酸、硅酸水溶性H2CO3可溶于水,H2SiO3难溶于水不稳定性H2CO3CO2+H2O,H2SiO3SiO2+H2O酸性H2CO3H2SiO3制备1.碳、硅元素的酸及其盐知识全通关9 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点三碳、硅元素的酸及其盐物质主要内容碳酸盐水溶性正盐(碳酸盐)除K2CO3、Na2CO3和(NH4)2CO3外,其余均不溶于水;酸式盐(碳酸氢盐)全溶于水热稳定性部分碳酸盐高温分解,如CaCO3;碳酸氢盐受热分解:Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+C

10、O2与酸反应CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2,Ca(HCO3)2+2HClCaCl2+2H2O+2CO2与碱反应Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3+2NaOH,NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O与盐反应CaCl2+Na2CO3CaCO3+2NaCl知识全通关10 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点三碳、硅元素的酸及其盐物质主要内容硅酸盐含义 由硅、氧以及金属元素组成的化合物的总称表示方法通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式来表示,如Na2SiO3可表示为Na2OSiO2,长石(KAlSi3O8)可表示为K2OAl2O36SiO2主要性质知识全通关

11、11 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点三碳、硅元素的酸及其盐(1)硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,是一种黏合剂,是制备硅胶和木材防火剂的原料,Na2SiO3易与空气中的CO2反应,要密封保存。(2)可溶性碳酸盐、硅酸盐的水溶液呈碱性,保存该溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,应用橡胶塞。2.硅酸盐材料的表示形式硅酸盐中的硅元素以SiO2的形式表示,金属元素如Na、K、Mg、Al、Ca等,以它们常见的氧化物的形式表示,氢元素以H2O的形式表示。硅酸盐改写成氧化物形式的方法:【拓展延伸】知识全通关12 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点三碳、硅元素的酸及其盐(1)书写

12、顺序氧化物的一般顺序:较活泼金属的氧化物较不活泼金属的氧化物二氧化硅水。(2)书写原则氧化物之间以“”隔开;氧化物前面的化学计量数出现分数时应化为整数,且化学计量数只表示该氧化物的数目;用氧化物形式表示时,各元素的化合价保持不变,各元素原子个数比符合原来的组成。【拓展延伸】知识全通关13 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点四无机非金属材料 1.材料的分类知识全通关14 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点四无机非金属材料 水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑变化复杂的物理、化学变化过程主要反应:Na2CO

13、3+SiO2Na2SiO3+CO2、CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2复杂的物理、化学变化过程2.硅酸盐材料知识全通关15 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点四无机非金属材料 水泥玻璃陶瓷组成硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙(3CaOAl2O3)硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅硅酸盐用途重要的建筑材料制化学实验用的玻璃仪器、窗玻璃等在工农业生产、科技、生活中使用广泛知识全通关16 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考点四无机非金属材料3.特殊功能的含硅物质物质性质用途SiC俗称金刚砂,具有金刚石结构,硬度很大用作砂纸、砂

14、轮的磨料含4%硅的硅钢具有很高的导磁性用作变压器铁芯硅橡胶既耐高温又耐低温用于制造火箭、导弹、飞机零件和绝缘材料等分子筛具有均匀微孔结构的铝硅酸盐用作吸附剂和催化剂知识全通关17 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料考点四无机非金属材料4.新型无机非金属材料的种类和用途材料类别主要特性示例用途高温结构陶瓷能承受高温,强度高氮化硅陶瓷汽轮机叶片、轴承、永久性模具等半导体陶瓷具有电学特性二氧化锡陶瓷集成电路中的半导体光学材料具有光学特性光导纤维光缆通讯、医疗、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化铝陶瓷人造骨骼、人造关节、接骨螺钉返回目录题型全突破题型全突破1 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非

15、金属材料继续学习考法一碳的化合物的性质1.CO(1)毒性:原理同NO,能与人体血液中的血红蛋白结合,使人窒息而亡,即常说的煤气中毒。(2)还原性:加热条件下具有还原性,常利用该性质还原某些金属氧化物(如CuO、Fe2O3)来冶炼金属。CO可以用浓硫酸来干燥。(3)检验方法:点燃后火焰呈淡蓝色,在火焰上方罩一干燥小烧杯,无水雾出现,而罩一内壁涂有澄清石灰水的小烧杯,出现浑浊。2.CO2(1)水溶性:可溶于水,与水反应生成二元弱酸碳酸,因此不能用排水法收集CO2,但可用排饱和NaHCO3溶液法收集。(2)弱酸性:具有酸性氧化物的通性,是碳酸的酸酐,不能用碱石灰等碱性干燥剂来干燥CO2。题型全突破2

16、 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考法一碳的化合物的性质(3)弱氧化性:与Mg、Na等活泼金属在点燃时反应,因而这些金属着火时不可用CO2灭火。(4)检验方法:可将气体先通入品红溶液,品红溶液不褪色,再通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,则证明为CO2气体。(5)实验室制法:CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2。工业制法:CaCO3CaO+CO2。3.除杂质(1)CO中混有CO2,通过盛有NaOH溶液的洗气瓶。(2)CO2中混有CO,通过装有灼热CuO的硬质玻璃管。(3)CO2中混有SO2、HCl,通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。题型全突破3 化学 专题七

17、 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考法一碳的化合物的性质1甲气体可发生如下变化:甲气体乙气体丙气体乙气体丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为A.CO2、CO、O2、CaOB.O2、CO、CO2、CaCO3C.O2、CO2、CO、CaCO3D.CO、CO2、O2、Ca(OH)2答案C解析以丙气体为突破口,丙通过灼热的CuO后,生成的乙气体可与澄清石灰水反应生成固体,说明乙是CO2,则反推丙是CO,则甲是O2,丁是CaCO3。【考法示例】题型全突破4 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考法二“硅三角”及其应用1.“硅三角”的转化关系此转化关系是含硅化合物推断题的重要突破口。Na2

18、SiO3H2SiO3SiO2【考法透析】2.硅的特殊性(1)Si的还原性强于C,但C却能在高温下置换出Si:SiO2+2CSi+2CO。(2)非金属单质跟强碱溶液作用一般无H2放出,但Si与强碱溶液作用却放出H2:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2。题型全突破5 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考法二“硅三角”及其应用(3)非金属单质一般不与非氧化性酸反应,但Si能与HF反应:Si+4HFSiF4+2H2。(4)非金属单质大多不导电,但石墨为导体,Si为半导体。3.含硅化合物的特殊性(1)SiO2是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接与水反应制备H2SiO

19、3。(2)酸性氧化物一般不与酸反应,但SiO2能跟HF反应:SiO2+4HFSiF4+2H2O。(3)无机酸一般都易溶于水,但H2SiO3难溶于水。(4)因H2CO3的酸性强于H2SiO3,所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应:Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO3,但在高温下SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2也能发生。【考法透析】题型全突破6 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考法二“硅三角”及其应用2常温下,下列各组物质不能发生反应的是硅与NaOH溶液硅与盐酸硅与氢氟酸二氧化硅与碳酸钠二氧化硅与NaOH溶液二氧化硅与浓硝酸A.B.

20、C.D.答案D解析硅的化学性质稳定,常温下除与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应外,不与其他物质如氢气、氧气、氯气等反应。二氧化硅与碳酸盐的反应需要在高温条件下才能进行,这也是变相考查玻璃工业的知识。【考法透析】题型全突破7 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料继续学习考法二“硅三角”及其应用硅是能与NaOH溶液反应放出H2的非金属单质,铝是能与NaOH溶液反应放出H2的金属单质,推断题中常以此作为解题突破口。【突破攻略】题型全突破8 化学 专题七 碳、硅及其化合物无机非金属材料考法二“硅三角”及其应用3据报道,科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解,从中提取到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中,正确的是A.二氧化硅溶于水显酸性,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可以得到硅酸C.因为高温时二氧化硅能与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸答