山东省高考化学一轮复习 第4章第1节 硅 无机非金属材料 (2)课件

第1节硅无机非金属材料

点面导图考向分析本节高考重点考查：(1)硅单质及其重要化合物的主要性质和应用；(2)无机非金属材料。高考对本节内容考查形式不固定，选择题难度较小；非选择题中等难度，但综合性较大。预计2013年仍会出题。基于此，我们在复习时应注重以下三个方面的问题：硅及其化合物的实验探究；硅及其化合物的推断；无机非金属材料在现实中的应用。(1)物理性质色泽硬度熔沸点导电性灰黑色、有金属光泽大高介于_______________之间导体与绝缘体 (3)工业制法 用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅，反应的化学方程式为_____________________________。 (4)主要用途 用做______________材料、生产硅合金等。半导体1．(判一判)判断下列说法是否正确(正确的打“√”，不正确的打“×”) (1)自然界中硅的含量稀少() (2)自然界中存在大量的单质硅() (3)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应() (4)硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料() (5)高纯度的单晶硅被广泛用于制造计算机芯片() (6)光导纤维的主要成分是硅() 【答案】(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)×2．光导纤维 (1)主要成分：__________。 (2)用途：用于通讯、能量传输、信息处理、遥测遥控、医疗器械制造等方面。 (3)优点：耐腐蚀、传送量大、损耗少、抗干扰等。SiO22．(选一选)下列说法正确的是() A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应 B．根据反应SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，可推知硅酸的酸性比碳酸的酸性强 C．石英的主要成分是SiO2 D．CO2与SiO2均可溶于水生成对应的酸 【答案】C3．(想一想)有人认为SiO2既能与酸反应又能与碱反应，所以认为它是一种两性氧化物，你同意这种看法吗？ 【答案】

不同意，因为SiO2只与HF反应，这是SiO2的特性，与其他的酸不反应，所以SiO2是一种酸性氧化物。2．传统无机非金属材料玻璃水泥主要原料______________________石灰石、黏土生产过程中的主要变化SiO2＋Na2CO3

_________________________，CaCO3＋SiO2_________________________________复杂的物理、化学变化纯碱、石灰石、石英Na2SiO3＋CO2↑CaSiO3＋CO2↑主要成分___________________________________________________________重要特性无固定熔点_______________Na2SiO3，CaSiO3，SiO23CaO·SiO2,2CaO·SiO2,3CaO·Al2O3水硬性4．(连一连)属于硅酸盐材料的用线连起来：硅及其化合物的特性及应用

物质一般规律硅及其化合物特性Si硅还原性大于碳2C＋SiO2Si＋2CO↑非金属单质与强碱溶液反应一般不产生H2硅可与强碱溶液反应产生H2非金属一般不与非氧化性酸反应Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑一般非金属单质为绝缘体硅为半导体，常用于电子部件SiO2酸性氧化物一般与水反应生成相应酸SiO2不溶于水，不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H2CO3酸性大于H2SiO3以下反应不符合此规律Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑H2SiO3无机酸一般易溶于水硅酸和原硅酸均难溶于水硅酸盐大多数硅酸盐难溶于水常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3，其水溶液俗称水玻璃、泡花碱 (1)工业上用焦炭和石英制取粗硅生成的是CO而不是CO2。 (2)中学化学中能与碱反应生成H2的单质是Al和Si。 ①装置B中的试剂是________。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是______________________________________________。(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)： ②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是_______________________。 ③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________。 ④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是(填写字母代号)________。 a．碘水b．氯水c．NaOH溶液 d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液 【精讲精析】

(1)根据题意信息，粗硅可用碳还原二氧化硅的方法制取。(2)因HCl易溶于水，而SiHCl3遇H2O强烈水解，故提纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下采用分馏(或蒸馏)的方法进行分离，(3)①因SiHCl3强烈水解，故A产生的H2必须干燥，B中盛装的液体为浓硫酸，烧瓶需加热是为了使SiHCl3气化，加快与氢气的反应。②根据信息，石英管中产生的物质为硅，D中应有固体物质产生，普通玻璃在该反应条件下会软化，D中发生SiHCl3被氢气还原生成硅的反应。③因高温下氢气和氧气混合容易爆炸，故应先排净装置中的空气。④铁与盐酸反应生成二价铁，常用氯水先将二价铁氧化，然后再加入硫氰化钾溶液进行检验。1．下列说法正确的是() A．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 B．SiO2既能与HF反应又能与NaOH溶液反应，说明SiO2是两性氧化物 C．Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑。该反应不符合强酸制弱酸规律，但符合高沸点物质制低沸点物质的规律 D．硅酸、硅酸盐都难溶于水 【解析】盐酸与硅不反应，故A项错；SiO2是酸性氧化物，故B错。高沸点物质制低沸点物质，如H2SO4、H3PO4制HCl，Na制K，SiO2制CO2，C正确。Na2SiO3易溶于水，D错误。 【答案】C无机非金属材料

【精讲精析】

水晶成分是SiO2，它是氧化物，不是盐，①错误；制作光导纤维的材料是SiO2，不是Si，②错误；陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料，③正确；高温结构陶瓷可以制造发动机，④错误；Cu2O(红色)、Co2O3(蓝色)，⑤正确。 【答案】C2．(2012·济宁联考)硅及其化合物是重要的无机材料，下列有关说法正确的是() A．反应SiO2＋2C2CO↑＋Si，每生成1molSi转移4mole－ B．光纤的主要成分是硅单质，它质量轻且对光的传输能力强 C．光纤可以将光能转化为电能，是制造光电池的最佳材料 D．所有的玻璃都是硅酸盐产品 【解析】

标出选项A反应前后元素的化合价，分析反应前后化合价的变化，可知A说法正确；光纤是光导纤维的简称，其主要成分是二氧化硅，B说法错误；制造光电池的材料是晶体硅，C说法错误；石英玻璃的主要成分是二氧化硅，不是硅酸盐产品，故D说法错误。 【答案】A

(1)选择制取SO2的合适试剂：________。 A．10%的H2SO4溶液B．80%的H2SO4溶液 C．Na2SO3固体 D．CaSO3固体 (2)写出装置B中发生的主要反应的化学方程式：__________ ____________________________________________________。 (3)你认为该装置是否有不足之处？________，如果有，请列出两点：________________________________________ __________________________________________________。 Ⅱ.某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，他们以课本为基础，查阅资料后得到以下可供参考的信息： ①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si②Mg在高温的条件下即可与SiO2反应③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐和SiH4

④Si和SiO2均不与稀硫酸反应⑤SiH4在空气中自燃 他们在研究报告中记录“……选用合适的物质在适宜的条件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量……在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右”。 (4)该小组“实验室制Si”的化学方程式是_______________。 (5)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是______________________________________________ ___________________________________________________。 【解析】

(1)SO2的溶解度较大，应选用浓度较大的H2SO4溶液；为了使反应顺利进行须选择Na2SO3固体与硫酸反应(CaSO3固体与硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水)。 (2)根据Mg与CO2的反应知Mg与SO2反应能生成氧化镁与单质硫，但单质硫能与镁反应生成硫化镁。 (3)SiO2、CO2都是酸性氧化物，所以镁与玻璃中的二氧化硅能发生反应，镁不能与玻璃管直接接触；又因为镁与钠的性质相似，能与水反应，因此A、B间应加干燥装置；从整个装置看是完全封闭的，这是不允许的，因此C应与大气相通。 (4)根据二氧化碳与镁的反应可写出二氧化硅与镁反应的化学方程式。 (5)根据信息③可知，用稀H2SO4 溶解固体产物时产生了SiH4，所以固体产物中有金属硅化物，从而可知镁与二氧化硅反应时生成的硅与镁反应生成了硅化镁。高考题组一硅及其化合物和无机非金属材料1．(2011·山东高考)某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素() A．在自然界中只以化合态的形式存在 B．单质常用作半导体材料和光导纤维 C．最高价氧化物不与酸反应 D．气态氢化物比甲烷稳定 【解析】

该短周期非金属元素为Si，硅在自然界中只以化合态形式存在，A项正确；单质硅可用作半导体材料，而光导纤维的主要成分是SiO2，B项错误；Si的最高价氧化物为SiO2，其可以与氢氟酸反应，C项错误；由于非金属性Si<C，因此气态氢化物稳定性：SiH4<CH4，D项错误。 【答案】

A2．判断下列说法是否正确(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)SiO2不与任何酸反应，可用石英制耐酸容器(2010·全国高考)() (2)SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应(2010·山东高考)() (3)二氧化硅是生产光纤制品的基本原料(2010·江苏高考)() (4)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂(2010·江苏高考)() (5)可以用Si3N4、Al2O3制作高温结构陶瓷制品(2010·天津高考)()【答案】(1)×(2)√(3)√(4)√(5)√(6)×(7)×(8)×3．(2010·上海高考改编)胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。 (1)三硅酸镁的氧化物形式为________________。 (2)某元素与铝元素同周期且原子半径比镁原子半径大，该元素离子半径比铝离子半径________(填“大”或“小”)，该元素和铝元素的最高价氧化物的水化物之间发生反应的离子方程式为：__________________________________________ __________________________________________________。 (3)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是________。 a．Al2O3、MgO和SiO2都不溶于水 b．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固体 c．Al2O3、MgO和SiO2都是氧化物 d．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点 【解析】

(1)硅酸盐用氧化物的形式来表示组成的书写顺序是：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→非金属氧化物→二氧化硅→水，并将氧化物的数目用阿拉伯数字在其前面表示。比如斜长石KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2。 (2)与铝元素同周期且原子半径大于镁的元素是钠，其离子半径大于铝的离子半径；两者氢氧化物反应的离子方程式为：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－；(3)分析三种氧化物，可知三者都不溶于水且都具有很高的熔点。

【答案】(1)2MgO·3SiO2·nH2O (2)大Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ (3)ad高考题组二与“硅单质及其化合物”有关的推断题和实验探究4．(2011·天津高考节选)图中X、Y、Z为单质，其他为化合物，它们之间存在如下转化关系(部分产物已略去)。其中，A俗称磁性氧化铁；E是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。 回答下列问题： (1)组成单质Y的元素在周期表中的位置是_________；M中存在的化学键类型为________；R的化学式是________。 (2)一定条件下，Z与H2反应生成ZH4。ZH4的电子式为________________。 (3)已知A与1molAl反应转化为X时(所有物质均为固体)，放出akJ热量，写出该反应的热化学方程式：_____________。 【解析】

(1)、(2)依题意结合物质的特性可推出框图中的A为Fe3O4，E为SiO2，再结合框图中的信息推出X为Fe、Y为O2、Z为Si，D为HNO3溶液、G为Fe(NO3)3、M为Na2SiO3溶液、R为H2SiO3(或H4SiO4)。 (3)先写出反应的化学方程式：8Al＋3Fe3O4===9Fe＋4Al2O3，根据方程式中Al的化学计量数得出反应热的数值为8a，再根据书写热化学方程式的要求——注明反应体系中各物质的状态，放热用“－”、吸热用“＋”，单位是“kJ·mol－1”，正确写出该反应的热化学方程式：8Al(s)＋3Fe3O4(s)===9Fe(s)＋4Al2O3(s)ΔH＝－8akJ·mol－1 【答案】(1)第2周期第ⅥA族离子键、共价键H2SiO3(或H4SiO4) (3)8Al(s)＋3Fe3O4(s)===9Fe(s)＋4Al2O3(s) ΔH＝－8akJ·mol－15．(2009·浙江高考节选)单晶硅是信息产业中重要的基础材料