碳、硅与无机非金属材料

地球与地图栏目索引请点击相关栏目考点一应用广泛的非金属单质——碳、硅考点二碳、硅的氧化物考点三硅酸、硅酸盐及无机非金属材料课堂小结

·真题巧妙发掘第一页，共38页。考点一应用广泛的非金属单质——碳、硅2．碳、硅单质的物理性质和用途(用短线连接)【知识梳理】1．碳、硅元素在自然界中的存在形态(1)碳：既有游离态又有化合态。(2)硅：只有化合态。硅在地壳中的含量占第二位。第二页，共38页。第三页，共38页。【问题探究】√×第四页，共38页。2.硅可用作半导体材料，是否可用于解释元素周期性变化的规律？3.用化学方程式表示工业上获取纯硅的过程。可以，硅位于金属和非金属的分界线附近，性质上由金属性逐渐过渡到非金属性，即有金属的性质又有非金属的性质。√√√×第五页，共38页。题组一硅单质的性质及应用1．在①浓硝酸②水③浓硫酸④氢氟酸⑤氢氧化钠溶液中，能与单质硅起化学反应的是(

)A．①②B．②④C．④⑤D．③④解析：Si与水、浓H2SO4、浓HNO3均不发生反应，但Si能与氢氟酸、NaOH溶液反应放出H2。C

第六页，共38页。2．硅被誉为无机非金属材料的主角。有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”。下列有关说法中正确的是(

)A．硅的含量居第二位，在地球上有丰富的单质硅资源，如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是单质硅B．硅相对于氢气便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是有开发价值的燃料C．存放NaOH溶液的试剂瓶应用细口玻璃瓶并配磨口玻璃塞D．硅是一种良好的半导体材料，所以是制造光导纤维的基本原料解析：硅在自然界中全部以化合物的形式存在，石英、水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅，A不正确；C不正确，应该用橡皮塞；D不正确，制造光导纤维的是二氧化硅。B第七页，共38页。第八页，共38页。题组二硅的工业制法B

第九页，共38页。(1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式为_________________________________________。(2)整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出反应的化学方程式____________________________；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是___________________________________________。SiHCl3＋H2Si＋3HCl高温SiHCl3＋3H2O==H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑

氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl3

第十页，共38页。第十一页，共38页。考点二碳、硅的氧化物【知识梳理】第十二页，共38页。第十三页，共38页。第十四页，共38页。栏目导引(3)主要用途CO2：化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂，人工降雨。SiO2：制光学仪器、石英玻璃。水晶可制作饰品，常用来制造通讯材料光导纤维

√√×××第十五页，共38页。BDCEA第十六页，共38页。3．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。第十七页，共38页。题组一对比掌握CO2、SiO2的结构、性质和用途1．下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是(

)A．都是共价化合物B．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸D．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应解析：SiO2不溶于水且与水不反应，C项错误。C第十八页，共38页。解析：选项A、D的反应在高温下均生成了气体，使平衡正移，致使反应能顺利进行，但不能说明C、Si的还原性强弱，也不能说明H2SiO3与H2CO3酸性的强弱，故错误；【解析】NaOH能与玻璃成分中的SiO2反应生成Na2SiO3而使瓶塞粘在一起。由SiO2制取H2SiO3的过程为：C

第十九页，共38页。CDBEA第二十页，共38页。第二十一页，共38页。题组二CO2与盐或碱溶液反应的规律4．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是(

)操作及现象溶液A通入CO2，溶液变浑浊饱和Na2CO3溶液B通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊澄清石灰水B

第二十二页，共38页。A．1∶1

B．1∶2C．2∶1D．1∶3B第二十三页，共38页。第二十四页，共38页。考点三硅酸、硅酸盐及无机非金属材料【知识梳理】第二十五页，共38页。2．硅酸盐(1)由硅、氧和金属元素组成化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)硅酸钠Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓硅酸钠水溶液俗称水玻璃，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。(3)硅酸盐组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2钾长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。第二十六页，共38页。3．无机非金属材料(1)传统无机非金属材料(2)新型无机非金属材料如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷、光导纤维等。第二十七页，共38页。栏目导引√√√××××第二十八页，共38页。栏目导引2.(1)探究由SiO2制取H2SiO3的最佳方案(用流程图表示)。(2)实验室里熔融NaOH固体时，能否选用瓷坩埚？为什么？(3)想一下为什么可将陶瓷、玻璃、水泥归纳在一起，然后从所给的4个词中选出1个与它们同类的物质____________。(填代码)①光导纤维②有机陶瓷③人造纤维④砖瓦④

不能，因为陶瓷中含有SiO2，会与NaOH反应生成溶于水的Na2SiO3。第二十九页，共38页。题组一硅酸、硅酸盐D

第三十页，共38页。解析：CO2与水玻璃反应生成Na2CO3和H2SiO3，在高温条件下H2SiO3变为SiO2，Na2CO3与SiO2又反应生成Na2SiO3和CO2，所以最后得到的固体物质是Na2SiO3，故A项正确。A

第三十一页，共38页。栏目导引第三十二页，共38页。题组二无机非金属材料3.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是(

)①硅是非金属元素，但硅单质能导电②水泥、玻璃、沙子都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A．①②B．②③C．①④D．③④C

第三十三页，共38页。4．氮化硅(Si3N4)是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮气在1300℃时反应获得。(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是________(填序号)。A．制汽轮机叶片B．制有色玻璃C．制永久性模具D．制陶瓷发动机(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式_____________________________________。(3)现用SiCl4和N2(在H2气氛下)，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为__________________________________________。ACDSi3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑(或Si3N4＋16HF===3SiF4↑＋4NH4F)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl

高温第三十四页，共38页。第三十五页，共38页。【高考还可以这样考】

(1)工业上用焦炭与石英砂在高温下反应制取粗硅，其反应的化学方程式为：_________________________________________。上述反应中的氧化剂是______，还原剂是_____。(2)用焦炭和石英砂制取粗硅为什么要隔绝空气进行？______________________________。SiO2＋2CSi＋2CO↑

高温SiO2

C焦炭能与空气中的氧气发生反应第三十六页，共38页。栏目导引(3)粗硅与Cl2加热到460℃时发生反应，写出该反应的化学方程式_____________________________。(4)在1100℃时，SiCl4被H2还原的化学方程式为_____________________________。(5)如何通过实验除去SiO2中混有少量的CaCO3杂质？(6)石英既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，它是两性氧化物吗？试分别写出它与NaOH溶液、氢氟酸发生反应的化学方程式。Si＋2Cl2SiCl4460℃加入盐酸后过滤

不是SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2OSiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O2H2＋SiCl4