高考化学一轮复习-专题三-第三单元-含硅物质及其应用课件-苏教版

1、1.掌握硅和二氧化硅的主要性质。2了解硅和二氧化硅的应用。3了解常见的无机非金属材料及其应用。 第三单元 含硅物质及信息材料第一页，编辑于星期五：七点 四十四分。1硅的导电能力介于 和 之间，是重要的半导体材料，最早使用的是 ，硅在地壳中的含量仅次于 ，全部以化合态存在，主要存在形式为 和 。2单质硅有 和 两种，晶体硅是 ，有 光泽，硬而脆的固体，熔点很高，是良好的半导体材料。硅的化学性质不活泼，常温下能和 、 、 反响，反响的化学方程式分别为： 、 。 在加热条件下硅可以和氧气、氯等反响。导体绝缘体锗氧二氧化硅硅酸盐灰黑色晶体硅无定形硅金属F2氢氟酸强碱Si2F2=SiF4Si4HF=Si

2、F42H2Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2第二页，编辑于星期五：七点 四十四分。3工业上用SiO2为原料制取硅，反响方程式为 4二氧化硅广泛存在于自然界中，是 、 的主要成分，纯洁的二氧化硅晶体无色、熔点 ，硬度 ， 溶于水，也不溶于其它一般的溶剂，二氧化硅是 的酸酐，具有酸性氧化物的性质，能和HF反响： ，是制造 的原料。沙子石英很高很大不硅酸SiO24HF=SiF42H2O光导纤维第三页，编辑于星期五：七点 四十四分。【想一想】为什么不用碱液在玻璃上进行雕刻，而用氢氟酸？答：玻璃中含有SiO2，SiO2和碱反响慢，且生成的盐具有粘性，所以选择氢氟酸。第四页，编辑于星期五：七点 四

3、十四分。1硅酸盐性质 、熔点 ，大都 溶于水，硅酸盐常用氧化物的形式表示，例如：硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2OSiO2，钠长石(NaAlSi3O8)表示为 。2生产玻璃的原料是 、 、 ，在玻璃熔炉中发生的主要化学反响有 。玻璃的主要成分是 、 和 ，没有固定的熔沸点，是 。稳定很高难Na2OAl2O36SiO2纯碱石灰石石英硅酸钠硅酸钙二氧化硅混合物第五页，编辑于星期五：七点 四十四分。3生产水泥的主要原料是 和 ，普通水泥的主要成分是 、 和 。水泥具有 ，而陶瓷是以 等天然硅酸盐为主要原料烧制而成。4新型无机非金属材料包括 、 、 。石灰石黏土硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙水硬性黏土

4、高温结构陶瓷生物陶瓷压电陶瓷第六页，编辑于星期五：七点 四十四分。【议一议】 能否依据Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2说明H2SiO3的酸性比H2CO3强？答：不能。因为酸盐互化关系：强酸弱酸盐=强酸盐弱酸，仅适用于常温下水溶液中进行的反响，而该反响是在高温且干态下进行，只能从化学平衡移动 角度去解释反响发生的原因，因CO2为气体，及时离开反响体系，使化学反响得 以向右进行。 第七页，编辑于星期五：七点 四十四分。【例1】(2021重庆理综，26)工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料，其中局部原料可用于制备多晶硅。(1)右图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图，电解槽阳极产生的气体是

5、_；第八页，编辑于星期五：七点 四十四分。NaOH溶液的出口为_(填字母)；精制饱和食盐水的进口为_(填字母)；枯燥塔中应使用的液体是_。(2)多晶硅主要采用SiHCl3复原工艺生产，其副产物SiCl4的综合利用受到广泛关注。SiCl4可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同)，方法为高温下SiCl4与H2和O2反响，产物有两种，化学方程式为_。SiCl4可转化为SiHCl3而循环使用，一定条件下，在20 L恒容密闭容器中的反响：3SiCl4(g)2H2(g)Si(s) 4SiHCl3(g)达平衡后，H2和SiHCl3物质的量浓度分别为0.140 mol/L和0.020 mol/L，假设H2全部

6、来源于离子交换膜法的电解产生，理论上需消耗纯NaCl的质量为_kg。第九页，编辑于星期五：七点 四十四分。(3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水，可制取氯酸钠，同时生成氢气，现制得氯酸钠213.0 kg，那么生成氢气_m3(标准状况)。解析：(1)电解饱和食盐水的电极反响分别为：阴极：2H2eH2；阳极：2Cl2eCl2。所以阳极产物为氯气，H在阴极放电，水中的c(OH)增大，即NaOH在阴极(a处)产生。电解饱和食盐水所用的阳离子交换膜只允许阳离子(Na)通过，阻止阴离子和气体通过，电解过程中，Cl在阳极大量消耗，因此应在阳极区(d)处补充NaCl。枯燥塔枯燥的气体为Cl2，应用浓H2SO4枯燥

7、。第十页，编辑于星期五：七点 四十四分。(2)光导纤维为SiO2，产物为两种，另一种物质只能为HCl。n(H2) 203 mol，由2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2258.5 2m(NaCl) 6 gm(NaCl)351 g0.35 kg。第十一页，编辑于星期五：七点 四十四分。(3)由题意，可写出反响的化学方程式为：NaCl3H2O NaClO33H2 106.5 6 213 kg m(H2)m(H2)12 kg，n(H2)6 000 mol，V(H2)134.4 m3。答案：(1)氯气ad浓硫酸(2)SiCl42H2O2SiO24HCl0.35(3)134.4第十二页，编辑于星期五

8、：七点 四十四分。一、硅及其化合物的特性1Si的复原性大于C，但C却能在高温下复原出Si：SiO22C Si2CO。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：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。3非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：Si4HF=SiF42H2。4酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF作用。5无机酸一般易溶于水，但H2SiO3和H4SiO4均难溶于水。第十三页，编辑于星期五：七点 四十四分。6H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，但在高温下Na2CO3SiO2 Na2S

9、iO3CO2也能发生，原因是：在高温下反响，生成的CO2是气体，生成后离开反响体系使反响向右进行到底。7非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。8SiO2是H2SiO3的酸酐，但不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。9非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的却很高。10Na2SiO3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。第十四页，编辑于星期五：七点 四十四分。二、CO2和SiO2的比较二氧化碳二氧化硅存在空气中岩石中，硅石、石英、水晶、硅藻土中都含SiO2物理性质熔、沸点低，常温时是气体，微溶于水坚硬难熔的固体，

10、不溶于水化学性质与碳CO2C 2COSiO22C Si2COSiO23C SiC2CO 与水CO2H2OH2CO3不反应与酸不反应SiO24HF=SiF42H2O与NaOH溶液CO22NaOH=Na2CO3H2OSiO22NaOH=Na2SiO3H2O与CaOCO2CaO=CaCO3SiO2CaO CaSiO3用途饮料、制碱光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表、电子部件第十五页，编辑于星期五：七点 四十四分。1 将2.8 g硅粉与2.3 g钠同时放入足量水中，采用恰当的方法收集反响过程中产生的气体(全部收集)，这些气体在标准状况下的体积为()A1.12 L B4.48 L C5.6 L D3.3

11、6 L解析：此题重点考查钠与水、硅与碱溶液反响的有关计算。2Na2H2O=2NaOHH2 223 g 2 mol 22.4 L 2.3 g 0.1 mol 1.12 L第十六页，编辑于星期五：七点 四十四分。Si 2NaOHH2O=Na2SiO32H228 g 2 mol 222.4 L14 g 0.1 mol 2.24 L反响后硅有剩余，V(H2)1.12 L2.24 L3.36 L。答案：D第十七页，编辑于星期五：七点 四十四分。2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与烧碱反响生成含A元素的化合物D。(1)在元素周期表中

12、，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发生化学反响的酸是_，反响的化学方程式是_。第十八页，编辑于星期五：七点 四十四分。(3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反响生成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，又发生化学反响生成含A的化合物F。写出生成D的及D和E反响的化学方程式：_。要将纯碱高温熔化，以下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)100 g C与石灰石的混合物充分反响后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,1

13、00 g混合物中石灰石的质量分数是_。第十九页，编辑于星期五：七点 四十四分。解析：(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反响的酸只有氢氟酸。(3)SiO2与Na2CO3高温下反响生成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在高温下反响，故不能用以上材质的坩埚熔融Na2CO3。(4)假设SiO2恰好或过量，与CaCO3反响方程式只有一个，即CaCO3SiO2 CaSiO3CO2。第二十页，编辑于星期五：七点 四十四分。假设C

14、aCO3过量，除发生上述反响外，还会发生反响：CaCO3 CaOCO2。总之，CaCO3的多少决定了CO2的产量，可通过以下关系式求解：CaCO3CO2 m(CaCO3)50 g。 混合物中CaCO3的质量分数： 100%50%。 答案：(1)A最外层均有4个电子，最内层均有2个电子(2)氢氟酸 SiO24HF=SiF42H2O(3)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2； Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3ABC(4)50%第二十一页，编辑于星期五：七点 四十四分。【例2】(2021四川理综，6)开发新材料是现代科技开展的方向之一。以下有关材料的说法正确的选项是()A氮化

15、硅陶瓷是新型无机非金属材料 BC60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：B项，C60属于分子晶体；C项，纤维素乙酸酯不是天然高分子材料；D项，二氧化硅常用于制造光导纤维。答案：A第二十二页，编辑于星期五：七点 四十四分。硅酸盐的表示方法硅酸盐的种类很多，结构复杂，其组成的表示方法有两种：1盐化学式法如：硅酸钠Na2SiO3，硅酸钙CaSiO3等。此法一般用于组成较简单的硅酸盐。2氧化物法如：黏土：Al2O32SiO22H2O石棉：CaO2MgO4SiO2云母：K2O3Al2O36SiO22H2O第二十三页，编辑于星期五：七点 四十四分

16、。滑石：3MgO4SiO2H2O钾长石：K2OAl2O36SiO2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 水氧化物前系数配置原那么：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原那么配置系数。注意：氧化物之间以“隔开；系数配置出现分数应化为整数。第二十四页，编辑于星期五：七点 四十四分。3从下面所给的四个词中选出一个与陶瓷、玻璃、水泥同类的是()A光导纤维 B有机玻璃 C人造纤维 D砖瓦解析：从题干所给的信息：陶瓷属于硅酸盐，也属于传统无机非金属材料，玻璃和水泥属于硅酸盐，很明显，另一物质，必须属于硅酸盐才能使其归纳在一起，由此不难得出选项D是正确的，A的主要成分SiO2，不属

17、于硅酸盐，有机玻璃和人造纤维都属于有机物，不符合题意，砖瓦是陶瓷器中的土器，属于硅酸盐。答案：D第二十五页，编辑于星期五：七点 四十四分。4北京2021年奥运金牌“金镶玉环形玉壁由昆仑玉制成，昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，那么其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为()ACaOMgOSiO2H2O B2CaO5MgO8SiO2H2OC2CaOMgOSiO22H2OD5CaO2MgO8SiO2H2O解析：根据硅酸盐改写成氧化物的要求和元素守恒，昆仑玉的氧化物形式为2CaO5MgO8SiO2H2O。答案：B第二十六页，编辑于星期五：七点 四十四分。5以下各单质和化合物之

18、间有以下转化关系，而且各单质和化合物组成的元素皆为短周期元素。根据上述关系判断：(1)单质A只可能是_。(2)单质B是金属还是非金属？_。(3)写出各化合物的化学式：甲_、乙_、丙_、丁_。第二十七页，编辑于星期五：七点 四十四分。解析：此题是元素及化合物的推断题，解题的突破口是短周期元素的单质A与NaOH溶液反响生成氢气，此元素可能是Al或Si ，而产生的化合物乙与过量盐酸溶液反响，生成的化合物丁能两次失去化合物丙生成化合物甲，那么进一步推断出A单质不是金属Al，而只能是Si。又由于单质A和化合物甲都能跟NaOH溶液反响，都生成化合物乙(Na2SiO3)，只不过A的另一种产物是氢气，而化合物

19、甲的另一种产物为化合物丙，丙又可通过氢气与单质B反响生成，故单质B为O2，其他的各种化合物也就能推出来了。答案：(1)硅(2)非金属(3)SiO2Na2SiO3H2OH4SiO4第二十八页，编辑于星期五：七点 四十四分。【例题】(2021改编题)以下关于碳族元素的表达中错误的选项是()A. 与其他元素化合时易形成共价化合物，也能形成离子化合物B碳族元素形成化合物时的最高价均为4价C碳的氧化物(CO2)和硅的氧化物(SiO2)都是酸性氧化物，均不能与酸反响D碳族元素是形成化合物最多的一族元素 第二十九页，编辑于星期五：七点 四十四分。审题视点：以元素周期律(表)的知识为指导，相似性和递变性为思维切入点，同时还要注意到特殊性。思路点拨：正确答案：C 第三十页，编辑于星期五：七点 四十四分。错因分析对于肯定结论要采用举反例的方法，如C项所述“均不能与酸反响，举出SiO2能与HF反响就可判断该肯定说法是错误的；对于可能的结论要采用举正例的方法，如A项所述“易形成，也能形成离子化合物，举出CaC2即可判断A项正确。 第三十一页，编辑于星期五：七点 四十四分。【例题】(8分)获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息产业的飞速开展离不开材料科学的推动。(1)光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维，利用光缆通讯，能同时传输大量信息。制造光纤电缆的主要原材