2022届高考化学知识研习一轮复习硅无机非金属材料

-1-课程标准1.了解硅与无机非金属材料的关系。2．了解硅单质及其重要化合物的主要性质反应。3．以上各部分知识的综合应用。考点展示1.以含硅物质为原料制成的材料在现实生活中的作用。2．利用硅单质及其化合物(SiO2)的性质进行的物质性质实验和推断。3．理解(或设计)材料生产的简易流程。一、单质硅1．结构单质硅有

两种。其中

是原子晶体，其空间构型为

结构。2．物理性质

色，有金属光泽，硬度

，熔点和沸点

，导电性介于

之间。-1-晶体硅和无定形硅晶体硅正四面体灰黑大高导体和绝缘体3．化学性质

，在常温下，除

溶液以外，硅不易和其他物质反应；加热时，能与O2、Cl2等反应，化学反应方程式分别为：-1-不活泼氟气(F2)和氢氟酸(1)与O2反应：

。(2)与F2反应：

。(3)与H2反应：

。(4)与氢氟酸反应：

。(5)与Cl2反应：

。(6)与烧碱溶液反应：

。4．用途用做半导体材料、生产硅合金等。-1-Si＋2F2===SiF4

Si＋4HF===SiF4＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋H2↑5．自然界中的存在在地壳中没有

的硅，均以

的形式存在，含量仅次于

。6．制备-1-游离态硅酸盐和氧化物氧二、二氧化硅及光导纤维1．SiO2(1)结构SiO2晶体是由Si原子和O原子交替排列构成的

结构的

晶体，其中硅氧原子数目比为

。(2)物理性质纯净的SiO2是

透明的晶体，硬度

，熔沸点

，不溶于水。-1-正四面体原子1∶2白色大高(3)化学性质①与烧碱溶液反应，化学方程式为

。②与CaO反应，化学方程式为

。③与某些碳酸盐(如CaCO3、Na2CO3等)反应，化学方程式分别为

。④与氢氟酸反应，化学方程式为

。-1-SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2OSiO2＋CaO===CaSiO3SiO2＋CaCO3===CaSiO3＋CO2↑、SiO2＋Na2CO3===Na2SiO3＋CO2↑SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O⑤高温下与碳反应化学方程式为

。(4)存在广泛存在于自然界中，是

的主要成分。(5)用途

用于建筑，石英用于制造

，纯SiO2用于制造

。-1-硅酸盐、电子部件、光学仪器硅酸盐玻璃光导纤维、压电材料和医疗器械2．光导纤维(1)主要成分：

。(2)用途：

等。(3)优点：

等。-1-SiO2光纤通迅克服了声音信号和图像信号在铜丝、铝丝这两种传统媒介中传播损耗大的缺点，并节约了大量金属资源三、硅酸盐与无机非金属材料1．硅酸及硅酸盐(1)硅酸(H2SiO3)白色黏性固体，具有

，受热可在干燥的空气中分解，化学方程式为

。(2)硅酸钠(Na2SiO3)①物理性质白色，可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称

，有黏性。-1-不稳定性水玻璃②化学性质a．水解显

。b．与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为：与盐酸反应：

。与CO2水溶液反应：

。c．受热

。③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。-1-碱性Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓分解2．硅酸盐工业简介(1)含义：以

为原料，高温条件下发生复杂的物理及化学变化，冷却后得到

产品。(2)传统无机非金属材料①普通水泥a．主要原料：

。b．主要成分：

。(写出名称和化学式)c．主要性能：

。②普通玻璃a．主要原料：

。-1-黏土、石英、长石硅酸盐石灰石、黏土硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)建筑材料纯碱、石灰石、石英b．主要化学方程式

。c．主要成分：

。d．特种玻璃：石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃、有色玻璃等。-1-硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅(3)新型无机非金属材料-1-类别示例特性用途高温结构陶瓷氮化硅陶瓷硬度极高，耐磨损，耐高温，抗腐蚀，抗氧化能力强，电绝缘性好汽轮机叶片、轴承、发动机部件、永久性模具碳化硅陶瓷硬度仅次于金刚石，耐高温且在室温下能导电电热元件生物陶瓷氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷强度高，耐磨，无毒，不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植于人体人造牙齿、人造骨骼压电陶瓷钛酸钡陶瓷可将极其微弱的机械振动转换成电信号声呐系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器、压电地震仪考点一硅及其化合物的特性及应用-1--1--1--1-物质一般规律硅及其化合物特性H2SiO3无机酸一般易溶于水硅酸难溶于水硅酸盐大多数硅酸盐难溶于水常见的可溶硅酸盐为Na2SiO3，水溶液称水玻璃、泡花碱，具有黏合性【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：_________________________。-1-【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。-1-【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。-1-【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．①③④⑤

D．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-1-考点二硅、碳重要化合物的比较1．SiO2和CO2-1-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，微溶于水化学性质①与水反应不反应CO2＋H2OH2CO3②与酸反应SiO2＋4HF===

SiF4↑＋2H2O不反应-1-2.H2CO3和H2SiO3-1--1-【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-1--1-

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．②③-1-【即时巩固2】【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-1-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。-1-2．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·Al2O3·6SiO2-1-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。-1-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。-1-【案例3】

(1)将下述复杂硅酸盐