高三一轮硅及其化合物

高三一轮硅及其化合物第一页，共三十七页，编辑于2023年，星期二…………三年8考高考指数:★★★1.了解硅元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解硅元素与无机非金属材料。第二页，共三十七页，编辑于2023年，星期二一、硅1.硅元素在自然界中的存在在地壳中的含量：_________，自然界中存在形态：______，主要存在形式：__________和硅酸盐等。2.单质硅的性质单质硅有________和_________________两种，其晶体结构与_______类似。居第二位化合态二氧化硅晶体硅无定形硅(非晶硅)金刚石第三页，共三十七页，编辑于2023年，星期二(1)晶体硅的物理性质。色泽硬度熔沸点导电性_______________________________________________灰黑色、有金属光泽大高介于导体与绝缘体之间第四页，共三十七页，编辑于2023年，星期二(2)化学性质。不能被浓硫酸、浓硝酸等强氧化剂氧化O2、Cl2等Si常温下F2、氢氟酸、NaOH溶液加热或高温第五页，共三十七页，编辑于2023年，星期二①与氢氟酸反应：______________________；②与NaOH溶液反应：Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑;③与O2反应：_________________。(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。用做半导体材料、生产硅合金等。Si+4HF====SiF4↑+2H2↑Si+O2SiO2△====SiO2+2CSi+2CO↑高温====第六页，共三十七页，编辑于2023年，星期二二、二氧化硅1.物理性质硬度______，熔沸点______。2.化学性质很大很高第七页，共三十七页，编辑于2023年，星期二(1)与碱溶液(如NaOH溶液)反应。_________________________(不能用带_____塞的试剂瓶盛放碱液)(2)与碱性氧化物(如CaO)反应。______________________(3)与碳酸盐(如Na2CO3、CaCO3)反应。________________________________、__________________________(4)与氢氟酸反应_________________________SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O玻璃SiO2+CaOCaSiO3SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O高温====高温====高温====第八页，共三十七页，编辑于2023年，星期二3.用途制光学仪器、石英玻璃。水晶可制作饰品，常用来制造通讯材料_________。三、硅酸、硅酸盐1.硅酸(1)性质：透明胶状固体，难溶于水，酸性比碳酸弱。(2)制法：可用硅酸钠溶液与盐酸反应制得，反应的离子方程式为_______________________。(3)用途：硅胶可用作催化剂的载体和袋装食品、瓶装食品的干燥剂。光导纤维第九页，共三十七页，编辑于2023年，星期二2.硅酸盐(1)Na2SiO3水溶液俗称________，常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。(2)硅酸钠溶液在空气中易变质，反应的化学方程式为__________________________________。(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_____________，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为：____________________。水玻璃Na2SiO3+H2O+CO2

====Na2CO3+H2SiO3↓Na2O·SiO2CaO·3MgO·4SiO2第十页，共三十七页，编辑于2023年，星期二四、无机非金属材料1.传统无机非金属材料(1)工业生产。水泥玻璃陶瓷生产原料________________________________主要设备

水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑生产条件

高温

石灰石、黏土纯碱、石灰石和石英黏土第十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期二(2)主要用途。陶瓷、玻璃、水泥是主要建材，也广泛应用于生活中。2.新型无机非金属材料(1)高温结构陶瓷。如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。(2)生物陶瓷。对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。(3)压电陶瓷：具有压电效应。第十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期二1.SiO2既能与酸反应又能与碱反应，所以它是一种两性氧化物。()【分析】SiO2只能与氢氟酸反应生成SiF4和H2O，且SiF4不是盐，与其他酸都不反应，与碱反应生成盐和水，故SiO2是一种酸性氧化物。2.工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为SiO2+CSi+CO2↑。()【分析】反应生成的是CO而不是CO2。××高温====第十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期二3.不能用SiO2与水反应的方法来制取硅酸，不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化。()【分析】SiO2难溶于水，不与水反应，在高温下SiO2能与NaOH、Na2CO3发生反应导致瓷坩埚被腐蚀。4.实验室中保存烧碱溶液不能用玻璃瓶和磨口玻璃塞。()【分析】常温下，SiO2与烧碱溶液反应很慢，但生成极少量的Na2SiO3即可将瓶口和瓶塞粘在一起，不易开启，故可用玻璃瓶，但不可以用磨口玻璃塞。√×第十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期二5.新型无机非金属材料与传统无机非金属材料的不同点是新型的均不含硅元素。()【分析】新型无机非金属材料如氮化硅陶瓷就含有硅元素。×第十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期二硅及其化合物的性质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，常用于电子部件高温====第十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期二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H2SiO3Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2

CaSiO3+CO2↑高温====高温====第十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期二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，水溶液俗称水玻璃、泡花碱第十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期二【高考警示钟】(1)不要混淆硅和二氧化硅的用途。用作半导体材料的是晶体硅而不是SiO2，用于制作光导纤维的是SiO2而不是硅。(2)不要混淆常见含硅物质的成分。①计算机芯片的成分是晶体硅而不是SiO2。②水晶、石英、玛瑙等主要成分是SiO2，而不是硅酸盐。③传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。第十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期二【典例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第二十页，共三十七页，编辑于2023年，星期二【解题指南】解答本题注意以下三点：(1)原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半的短周期元素只有锂和硅，非金属元素则为硅。(2)充分考虑硅及其化合物的特性及用途。(3)运用元素周期律比较气态氢化物的稳定性。第二十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期二【解析】选A。通过信息可推知该元素为Si。B项，其单质能用作半导体材料，用作光导纤维的是SiO2，B错误；C项，它的最高价氧化物SiO2能与氢氟酸反应，C错误；D项，由于元素的非金属性C＞Si，故SiH4的稳定性弱于甲烷，D错误。第二十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期二【互动探究】(1)硅在自然界中为什么全部以化合态存在？提示：硅是亲氧元素，容易跟氧元素结合形成二氧化硅或进一步转化为硅酸盐。(2)实验室如何保存氢氟酸？提示：氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应，不能盛放于玻璃瓶中，应保存在特制的塑料瓶中。第二十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期二【变式备选】下列叙述中，不正确的是()A.硅和锗都是重要的半导体材料B.地壳中含量占第一、二位两种元素组成的一种化合物为SiO2C.自然界里存在大量的单质硅、二氧化硅和硅酸盐D.在硅酸钠溶液中通入CO2有白色胶状沉淀产生第二十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期二【解析】选C。硅在自然界中不能以单质形式存在；地壳中含量前两位的元素是O、Si；硅酸钠溶液中通入CO2可生成硅酸白色沉淀。第二十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期二SiO2与CO2比较SiO2

CO2

熔沸点很高很低硬度很大较小溶解性不溶于水可溶与碱反应SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH====Na2CO3+H2O与碱性氧化物反应SiO2+CaOCaSiO3

CaO+CO2====CaCO3

高温====第二十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期二SiO2

CO2

与水反应不反应CO2+H2OH2CO3

与碳反应SiO2+2CSi+2CO↑CO2+C2CO与酸反应SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O不反应高温====△====第二十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期二【高考警示钟】(1)要掌握SiO2和CO2性质的区别。SiO2能与氢氟酸反应而CO2不能与氢氟酸反应；CO2与SiO2均是酸性氧化物，但CO2可与水反应而SiO2不能与水反应。(2)SiO2与C反应时生成物是CO而不是CO2。第二十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期二【典例2】下列说法中不正确的是()A.SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应B.SiO2不能与任何酸发生反应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【解题指南】解答本题注意以下两点：(1)SiO2与CO2性质的相同点;(2)SiO2与CO2性质的区别。第二十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期二【解析】选B。SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O,A正确；SiO2可与氢氟酸反应，B不正确；SiO2+CaOCaSiO3,CO2+CaO====CaCO3,C正确；CO2+H2OH2CO3，D正确。高温====第三十页，共三十七页，编辑于2023年，星期二【互动探究】(1)上述A选项中，CO2与NaOH反应的产物如何判断？提示：根据CO2的量来判断，若CO2不足则产生Na2CO3,若CO2过量则产生NaHCO3。(2)上题D选项中，如何由SiO2制取H2SiO3?提示：先让SiO2与NaOH溶液反应，SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O然后向所得的Na2SiO3溶液中通CO2即可得到H2SiO3，反应为：Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓。第三十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期二1．开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是()A.合成纤维和光导纤维都是有机高分子材料B.SiO2是人类将太阳能转变为电能的常用材料C.水晶、玛瑙、水泥和瓷器都是硅酸盐制品D.氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料练习：第三十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期二【解析】选D。光导纤维的成分是SiO2，A错；晶体硅是人类将太阳能转变为电能的常用材料，B错；水晶、玛瑙的主要成分是SiO2，C错。第三十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期二2．下列试剂中，能贮存在带磨口塞的玻璃试剂瓶里的是()A.KOH溶液B.液溴C.Na2SiO3溶液D.氢氟酸【解析】选B。A项KOH与SiO2反应生成矿物胶K2SiO3，C项Na2SiO3本身就属于矿物胶，D项HF与SiO2反应。第三十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期二3．常温下，下列不发生反应的一组物质是()①硅与NaOH溶液②硅与盐酸③硅与氢氟酸④二氧化硅与碳酸钠⑤二氧化硅与NaOH溶液⑥二氧化硅与浓硝酸A．①②④