2012高考化学一轮复习 第4章 第1节 无机非金属材料的主角-硅知识研习课件 新人教版

第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅

知识研读(对应学生用书P39)课程解读课程标准了解C、Si单质的主要性质和应用。了解C、Si重要化合物的主要性质、应用。了解C、Si单质及其重要化合物对环境质量的影响。了解ⅣA元素性质递变规律。考点展示金刚石、石墨、晶体硅、二氧化硅的结构和性质比较。2.C、CO的还原性，CO2的制取、检验、性质。3.CO2与NaOH反应产物的确定及计算。4.典型碳酸盐的性质。5.环境保护，消除碳的氧化物污染等。知识梳理一、碳、硅1．元素的存在、单质的物理性质及用途(1)存在形态碳元素既有＿＿＿态，又有＿＿＿态，而硅元素仅有＿＿＿＿态。碳单质主要有＿＿＿、＿＿＿等同素异形体，硅单质主要有＿＿＿和＿＿＿＿＿＿两大类。(2)单质的物理性质晶体硅与金刚石结构类似，二者熔点＿＿，硬度＿＿，石墨是层状结构晶体，熔点＿＿，硬度较小，是电的＿＿＿，有滑腻感。(3)单质主要用途金刚石可用作割刀具、装饰品等；石墨作电极、润滑剂、铅笔芯等；硅可用作＿＿＿＿材料和＿＿＿材料。游离晶体硅大化合金刚石无定形硅石墨高高良导体化合合金半导体2．化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。[想一想1]工业上制备硅的原理是什么？请写出有关反应的化学方程式。二、碳、硅的氧化物1．一氧化碳CO是无色无味的有毒气体，不溶于水，可用作气体燃料和冶金工业的＿＿＿。还原剂2．CO2和SiO2CO2和SiO2都属于＿＿＿氧化物，具有酸性氧化物的通性。(1)与碱反应与NaOH溶液反应的化学方程式分别为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(2)与盐反应与Na2CO3反应的化学方程式分别为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。酸性CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2ONa2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3(3)与碱性氧化物反应与Na2O反应的化学方程式分别为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。三、硅酸和硅酸盐1．硅酸(1)物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸的溶解度很＿＿。(2)化学性质①弱酸性：酸性比碳酸＿＿，与NaOH溶液反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。SiO2＋Na2O===Na2SiO3小CO2＋Na2O===Na2CO3H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O弱②不稳定性：受热易分解，化学方程式为(3)制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如Na2SiO3溶液与盐酸反应：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(4)用途：硅胶可用作＿＿＿＿、＿＿＿＿的载体等。2．硅酸盐(1)硅酸盐：硅酸盐是由＿＿＿＿＿＿组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)硅酸钠：硅酸钠溶液俗称＿＿＿＿，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3＋2NaCl催化剂干燥剂水玻璃硅、氧和金属(3)硅酸盐组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组成形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为＿＿＿＿＿＿，长石(KAlSi3O8)可表示为：＿＿＿＿＿＿＿。注意：硅酸盐写法与氧化物写法中各元素的化合价保持不变，原子个数比相等。[想一想2]如何设计实验比较硅酸、碳酸酸性的相对强弱？提示：根据复分解反应中，强酸可制得弱酸的原理可设计实验：向硅酸钠溶液中通入CO2，溶液变浑浊，说明有硅酸生成，即可证明碳酸的酸性强于硅酸。Na2O·SiO2K2O·Al2O3·6SiO2四、无机非金属材料1．硅酸盐材料水泥玻璃陶瓷生产原料＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿主要设备＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿陶瓷窑石灰石、黏土水泥回转窑黏土(瓷土)玻璃窑纯碱、石灰石和石英2.特殊功能的含硅物质(1)＿＿＿＿具有金刚石结构，可用作磨料。(2)含硅元素4%的钢具有＿＿＿性。(3)硅橡胶具有＿＿＿＿＿＿＿＿的性质。

碳化硅导磁既耐高温又耐低温考点一

硅及其化合物的特性及应用考点整合(即时巩固解析为教师用书独有)【案例1】根据下图所示A、B、D、E的变化关系，回答下列问题：(1)写出A、D的名称：A：________，D：________。(2)写出B→A的化学方程式：_______________________。(3)写出下列反应的离子方程式：A→E：_________________________________________；B→E：________________________________________。【解析】由图示分析：A与O2反应生成B，而B与碳在高温下反应生成A，可推知A是单质，B是氧化物。而A、B均能与NaOH溶液反应，应确认A是硅，B是二氧化硅，则E是硅酸钠，D是硅酸。【答案】

(1)硅硅酸【规律方法】与元素硅有关的几个问题：①在常温下硅的化学性质虽然很稳定，但自然界中没有游离态的硅存在；②单质硅虽然是原子晶体，但可以做半导体材料；③单质硅与强碱水溶液反应能生成氢气，与氢氟酸反应也能生成氢气，这是其他非金属单质所不具有的性质；④碳在高温下与二氧化硅反应只能被氧化为CO，而不能被氧化为CO2，这一反应是非金属把另一非金属从其氧化物中还原成单质的一个特例；⑤硅酸是弱酸，不溶于水是其特性。【即时巩固1】下列物质：①氢氟酸②浓H2SO4

③烧碱溶液④Na2CO3固体⑤氧化钙⑥浓HNO3。其中在一定条件下能与SiO2反应的有(

)A．①②⑥

B．全部C．①③④⑤D．②③⑥【解析】

SiO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，故可以与碱及碱性氧化物反应；另外，SiO2也可以与Na2CO3、氢氟酸反应。【答案】

C考点二硅、碳重要化合物的比较1．SiO2和CO2物质二氧化硅二氧化碳化学式SiO2CO2主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水2.H2CO3和H2SiO3【案例2】下列说法正确的是(

)A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟强碱反应，但不能与任何酸反应C．二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以用来制得硅酸D．CO2与SiO2均可溶于水生成对应的酸【解析】本题主要考查了SiO2性质及SiO2与CO2性质的比较。二氧化硅可以跟氢氟酸反应，反应方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，所以A不正确；B项反应只有在高温条件下才能进行，由于CO2是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继续进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸强，比较硅酸和碳酸的酸性强弱要比较它们在水溶液中电离出H＋的难易程度；H2CO3酸性比H2SiO3强，故可用H2CO3制取H2SiO3，C项正确，反应方程式为Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓；D项不正确，SiO2难溶于水，不与水反应。【答案】

C【即时巩固2】光导纤维的主要成分为SiO2，请回答下列问题：(1)下列说法不正确的是(

)A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应B．水晶项链、石英钟都是硅酸盐制品C．SiO2和CO2在一定条件下均可与CaO发生反应D．SiO2不溶于水，而CO2可与水反应，生成H2CO3(2)将过量的CO2分别通入：①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是(

)A．①②③④

B．②④

C．①②③

D．②③【解析】

(1)水晶项链，石英钟的主要成分都是SiO2，不是硅酸盐制品；SiO2是一种酸性氧化物，可与强碱及CaO发生反应。(2)CO2溶于水：CO2＋H2O===H2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸强，根据酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液无明显现象(一般弱酸不能制强酸)；过量的CO2通入Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至过量：Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀产生；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3，生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而结晶析出。【答案】

(1)B

(2)B考点三硅酸盐的表示方法硅酸盐的种类多，结构复杂，其组成的表示方法有两种：1．盐化学式法例如：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．氧化物法例如：高岭土：Al2O3·2SiO2·2H2O石棉：CaO·3MgO·4SiO2沸石：Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O云母：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O滑石：3MgO·4SiO2·H2O长石：K2O·Al2O3·6SiO2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。灵犀一点：由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为了简化对硅酸盐组成的表示方法，采用了氧化物法。实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的，而是以各种结构复杂的盐的形式存在的。【案例3】

(1)将下述复杂硅酸盐改写成氧化物形式：①KAlSi3O8________________________________________________________________________。②Al2Si2O5(OH)4________________________________________________________________________。(2)北京2008年奥运金牌“金镶玉”环形玉璧由昆仑玉制成，昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为______。【解析】用氧化物表示硅酸盐时的顺序为活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→非金属氧化物→二氧化硅→水。【答案】

(1)①K2O·Al2O3·6SiO2②Al2O3·2SiO2·2H2O(2)2CaO·5Mg