《金新学案》高三化学一轮复习 第四章 第1讲 硅 无机非金属材料课件 鲁科

第1讲硅无机非金属材料最新展示1.了解Si元素单质及其化合物的主要知识和应用。2.了解Si元素单质及其化合物与无机非金属材料的关系。3.以上各部分知识的综合应用。热点定位1.关于硅及其化合物的实验探究。2.以硅及其化合物的特征性质为突破口的无机推断。3.无机非金属材料在现实中的应用。一、硅1．在自然界中的存在(1)存在形态：只有

，在地壳中的含量居第

位。(2)硅有两种同素异形体：

。(3)硅的重要用途：是良好的

材料。2．化学性质化合态二晶体硅和无定形硅半导体二、二氧化硅1．物理性质：

溶于水的固体，熔沸点

，硬度

。2．化学性质不高大3．用途制造

、石英坩埚、饰物等。

1.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？【提示】该看法是错误的。SiO2和碱溶液反应体现了SiO2为酸性氧化物的性质，但SiO2与氢氟酸反应时并没有生成盐，另外其他酸难与SiO2反应，故SiO2不具备两性氧化物的性质，不属于两性氧化物。光导纤维不干燥剂、催化剂硅、氧和金属元素水玻璃Na2O·SiO2四、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%的硅钢具有

性。黏土、石灰石纯碱、石灰石、石英黏土水泥回转窑碳化硅导磁玻璃窑1．(2009年重庆高考考)材料与化学学密切相关关，表中对对应关系错错误的是()材料主要化学成分A刚玉、金刚石三氧化二铝B大理石、石灰石碳酸钙C普通水泥、普通玻璃硅酸盐D沙子、石英二氧化硅【解析】A项，刚玉的的主要化学学成分为三三氧化二铝铝，而金刚刚石的主要要化学成分分为碳。【答案】A2．(2008年全国卷Ⅱ)对于ⅣA族元素，下下列叙述中中不正确的的是()A．SiO2和CO2中，Si和O、C和O之间都是共共价键B．C、Si和Ge的最外层电子子数都是4，次外层电子子数都是8C．CO2和SiO2都是酸性氧化化物，在一定定条件下都能能和氧化钙反反应D．该族元素的的主要化合价价是＋4和＋2【解析】A项中SiO2、CO2均为共价化合合物，原子间间以共价键结结合；B项中C、Ge的次外层电子子数分别为2、18；C项CO2、SiO2均可与CaO反应生成对应应的盐。【答案】B3．(广东高考)下列说法正确确的是()A．硅材料广泛泛应用于光纤纤通讯B．工艺师利用用盐酸刻蚀石石英制作艺术术品C．水晶项链和和餐桌上的瓷瓷盘都是硅酸酸盐制品D．粗硅制备单单晶硅不涉及及氧化还原反反应【解析】光纤的主要成成分为SiO2；B项，工艺师利利用HF刻蚀石英制作作艺术品；C项，水晶项链链的主要成分分是SiO2，餐桌上的瓷瓷盘是硅酸盐盐制品；D项，粗硅制备备单晶硅先利利用氧化反应应即用Cl2氧化粗硅为SiCl4，再利用还原原反应即用H2还原SiCl4。【答案】A4.(2009年安徽高考)石墨烯是由碳碳原子构成的的单层片状结结构的新材料料(结构示意图如如右图所示)，可由石墨剥剥离而成，具具有极好的应应用前景。下下列说法正确确的是()A．石墨烯与石石墨互为同位位素B．0.12g石墨烯中含6.02×1022个碳原子C．石墨烯是一一种有机物D．石墨烯中碳碳原子间以共共价键结合【解析】A项，石墨烯和和石墨是同素素异形体；B项，0.12g石墨烯物质的的量为0.01mol，含6.02×1021个原子，C项错。【答案】D【应用指南】与强碱溶液反反应生成H2的固体单质有有Al和Si；能够置换出出水中氢的非非金属单质为为C，这些特征反反应常做为推推断题的突破破口。硅单质及其化化合物应用范范围很广。请请回答下列问问题：(1)制备硅半导体体材料必须先先得到高纯硅硅。三氯甲硅硅烷(SiHCl3)还原法是当前前制备高纯硅硅的主要方法法，生产过程程示意图如下下：①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的的化学反应方方程式_________。②整个制备过过程必须严格格控制无水无无氧。SiHCl3遇水剧烈反应应生成H2SiO3、HCl和另一种物质质，写出配平平的化学方程程式___；H2还原SiHCl3过程中若混入入O2，可能引起的的后果是_________。(2)下列有关硅材材料的说法正正确的是________(填字母)。A．碳化硅化学学性质稳定，，可用于生产产耐高温水泥泥B．氮化硅硬度度大、熔点高高，可用于制制作高温陶瓷瓷和轴承C．高纯度的二二氧化硅可用用于制造高性性能通讯材料料——光导纤维D．普通玻璃是是由纯碱、石石灰石和石英英砂制成的，，其熔点很高高E．盐酸可以与与硅反应，故故采用盐酸为为抛光液抛光光单晶硅(3)硅酸钠水溶液液俗称水玻璃璃。取少量硅硅酸钠溶液于于试管中，逐逐滴加入饱和和氯化铵溶液液，振荡。写写出实验现象象并给予解释释。【思路点拨】(1)书写SiHCl3与H2O反应的化学方方程式，关键键要抓住SiHCl3、H2SiO3中Si元素素的的化化合合价价，，从从而而确确定定未未知知生生成成物物。。(2)解答答第第(3)问时时要要抓抓住住SiO32－与NH4＋在水水溶溶液液中中发发生生双双水水解解反反应应回回答答问问题题。。【尝试试解解答答】(1)①①根据据原原子子守守恒恒即即质质量量守守恒恒可可以以写写出出SiHCl3与H2反应应的的化化学学方方程程式式。。②SiHCl3和H2O剧烈烈反反应应生生成成H2SiO3、HCl和另另一一种种物物质质，，分分析析它它们们化化合合价价的的变变化化可可知知：：而Cl的化化合合价价未未发发生生变变化化，，因因此此另另一一种种元元素素即即H的化化合合价价必必定定降降低低，，即即另另一一种种物物质质是是H2。(2)A项，，水水泥泥是是硅硅酸酸盐盐产产品品；；B项，，氮氮化化硅硅为为原原子子晶晶体体，，熔熔点点高高，，硬硬度度大大，，可可用用于于制制作作高高温温陶陶瓷瓷或或轴轴承承；；C项，，光光导导纤纤维维的的主主要要成成分分就就是是二二氧氧化化硅硅；；D项，，普普通通玻玻璃璃无无固固定定熔熔点点；；E项，，Si不与与HCl反应应。。【答案案】②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑↑＋H2↑氢气气与与氧氧气气混混合合，，可可能能引引起起爆爆炸炸；；氧氧气气可可能能氧氧化化SiHCl3(2)BC(3)现象象：：试试管管中中有有白白色色胶胶状状沉沉淀淀生生成成，，并并且且有有刺刺激激性性气气体体生生成成解释释：：Na2SiO3和NH4Cl均能能够够水水解解，，二二者者相相互互促促进进，，Na2SiO3水解解生生成成H2SiO3，NH4Cl水解解生生成成NH3，其其方方程程式式为为SiO32－＋2NH4＋===H2SiO3↓＋2NH3↑。【归纳纳点点评评】(1)在书书写写由由纯纯SiHCl3制备备高高纯纯硅硅的的化化学学方方程程式式时时，，反反应应条条件件一一定定写写成成1357K，而而不不可可随随意意写写成成加加热热或或高高温温。。(2)SiO32－与NH4＋发生生双双水水解解反反应应时时消消耗耗了了水水，，但但生生成成的的NH3·H2O分解解又又生生成成了了水水，，相相互互抵抵消消，，所所以以在在方方程程式式SiO32－＋2NH4＋===H2SiO3↓＋2NH3↑中没没有有水水分分子子，，在在书书写写时时易易出出错错。。【拓展展训训练练】1.有A、B、C、D四种种含含硅硅元元素素的的物物质质，，它它们们能能发发生生如如下下变变化化：：①C与烧烧碱碱溶溶液液反反应应生生成成A和水水；；②A溶液液与与钙钙盐盐溶溶液液反反应应生生成成白白色色沉沉淀淀D；③B在空空气气中中燃燃烧烧生生成成C；④C在高高温温下下与与碳碳酸酸钙钙反反应应生生成成D和一一种种气气体体；；⑤C在高高温温下下与与碳碳反反应应生生成成单单质质B。(1)根据据上上述述变变化化，，写写出出A、B、C、D的化化学学式式：：A________、B______、C________、D________。(2)写出出反反应应①①、、④④的的化化学学方方程程式式：：①________________________________；④________________________________。2．与与盐盐溶溶液液的的反反应应(1)CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3(2)CO2(少量量)＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO(3)CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO33．CO32－、HCO3－的检检验验(1)CO32－的检检验验①原原理理：：CO32－＋Ca2＋===CaCO3↓等。。②方方法法：：向向待待检检验验溶溶液液中中滴滴加加一一定定量量的的Ca2＋或Ba2＋的可溶溶性盐盐溶液液，有有白色色沉淀淀生成成，再再加入入适量量的酸酸，白白色沉沉淀溶溶解且且生成成无色色、无无味的的气体体，则则待检检溶液液中有有CO32－。(2)HCO3－的检验验①原理理：HCO3－＋H＋===CO2↑＋H2O，②检验验方法法：向向待检检验溶溶液中中滴加加足量量的Ca2＋或Ba2＋的可溶溶性盐盐溶液液，无无明显显现象象，再再向溶溶液中中加入入足量量的酸酸。若若溶液液中有有无色色、无无味的的气体体生成成，则则待检检溶液液中有有HCO3－。【应用指指南】(1)过量CO2与碱、、盐反反应时时均生生成碳碳酸的的酸式式盐。。(2)不能用用Ba(OH)2或Ca(OH)2检验CO32－和HCO3－。(3)检验CO32－时注意意排除除SO32－的干扰扰。(2009年全国国卷Ⅱ)下列叙叙述中中正确确的是是()A．向含有CaCO3沉淀的水中中通入CO2至沉淀恰好好溶解，再再向溶液中中加入NaHCO3饱和溶液，，又有CaCO3沉淀生成B．向Na2CO3溶液中逐滴滴加入等物物质的量的的稀盐酸，，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量量之比为1∶2C．等质量的的NaHCO3和Na2CO3分别与足量量盐酸反应应，在同温温同压下，，生成的CO2体积相同同D．向Na2CO3饱和溶液液中通入入CO2，有NaHCO3结晶析出出【思路点拨拨】解答本题题应抓住住以下关关键点：：(1)碳酸的正正盐在水水中能与与CO2反应。(2)碳酸的正正盐与强强酸反应应时分步步进行。。(3)Na2CO3比NaHCO3溶解度大大。【尝试解答答】A项，CaCO3与CO2、H2O反应生成成的Ca(HCO3)2与NaHCO3不反应。。B项，向Na2CO3溶液中滴滴加等物物质的量量的HCl时，发生生反应：：CO32－＋H＋===HCO3－，不生成成CO2。C项，等质质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足足量盐酸酸反应时时，NaHCO3产生的CO2多。D项，向饱饱和Na2CO3溶液中通通入CO2时发生反反应：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，反应中中消耗H2O，且生成成的NaHCO3溶解度小小、质量量多，故故NaHCO3会结晶析析出。【答案】D【规律方法法】CO2通入一定定量NaOH溶液中，，充分反反应后溶溶质成分分的判断断：【拓展训练练】2.向含有0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中中持续稳稳定地通通入CO2