高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物1无机非金属材料的主角-硅课件

第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅考点一碳、硅单质及其化合物【核心知识通关】1.C、Si的存在形态、物理性质和用途：碳硅存在形态游离态和化合态_______化合态碳硅物理性质金刚石：熔点___、硬度___石墨：硬度___、电的良导体灰黑色固体，有金属光泽、熔点___、硬度大，有脆性用途_______用于制造切割刀具；_____用于制造电极、铅笔芯_______材料和合金材料高大小高金刚石石墨半导体2.硅的还原性：△====Si+O2SiO2△====Si+2Cl2SiCl43.硅的工业制法及提纯：高温====SiO2+2CSi+2CO↑高温====SiCl4+2H2Si+4HCl4.二氧化碳与二氧化硅的比较：物质SiO2CO2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，微溶于水物质SiO2CO2化学性质与水反应不反应_________________与酸反应________________________不反应CO2+H2OH2CO3SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O物质SiO2CO2化学性质与碱反应SiO2+2NaOH====____________盛碱液的试剂瓶用橡皮塞CO2+2NaOH====__________或CO2+NaOH====______与盐反应SiO2+Na2CO3_____________、SiO2+CaCO3____________Ca(ClO)2+CO2+H2O====________________CO2+Na2CO3+H2O====_______Na2SiO3+H2ONa2CO3+H2ONaHCO3高温====高温====Na2SiO3+CO2↑CaSiO3+CO2↑CaCO3↓+2HClO、2NaHCO3物质SiO2CO2化学性质与碱性氧化物反应SiO2+CaO______CO2+Na2O====______与碳反应____________________________________高温====CaSiO3Na2CO3CO2+C2COSiO2+2CSi+2CO↑高温====高温====物质SiO2CO2用途制光学仪器、石英玻璃、常用来制造通讯材料_________

化工原料、灭火剂。干冰用作_______，人工降雨光导纤维制冷剂5.硅酸：难弱Na2CO3+H2SiO3↓△====H2SiO3SiO2+H2ONa2SiO3+2HCl====H2SiO3↓+2NaCl【特别提醒】(1)自然界中有碳的单质存在，但不存在硅的单质。(2)Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：2C+SiO2Si+2CO↑，其原因是产物CO为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。【典题技法归纳】(2015·海南高考)单质Z是一种常见的半导体材料①，可由X通过如下图所示的路线制备，其中X为Z的氧化物，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似②，回答下列问题：(1)能与X发生化学反应的酸③是________________；由X制备Mg2Z的化学方程式④为__________________。(2)由Mg2Z生成Y的化学方程式⑤为_______________，Y分子的电子式为______。(3)Z、X中共价键的类型分别是_________________、_____________________________。【典题剖析】关键信息信息分析与迁移信息①最常见的半导体材料是Si信息②四面体结构的氢化物最常见的是CH4、SiH4等信息③能与SiO2反应的酸是HF信息④根据Z元素化合价的变化，发生的是氧化还原反应信息⑤Z元素化合价没变，发生的是复分解反应【解析】Z为半导体单质，则Z是Si；其氧化物为二氧化硅，即X为SiO2，可与氢氟酸反应，根据反应的流程图可知，二氧化硅与Mg反应生成Mg2Si，Mg2Si与盐酸反应生成的Y为氢化物，则Y的分子式是SiH4，其电子式为

加热分解SiH4可得到硅单质。答案：(1)氢氟酸SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si(2)Mg2Si+4HCl====2MgCl2+SiH4

(3)非极性键极性键【归纳总结】硅及其化合物的特性物质一般规律硅及其化合物的特性Si硅的还原性比碳强SiO2+2CSi+2CO↑非金属单质与强碱反应一般不生成氢气Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑物质一般规律硅及其化合物的特性Si非金属单质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物质一般规律硅及其化合物的特性SiO2酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸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，碳酸酸性大于硅酸Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3↓+Na2CO3，但在高温下Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑物质一般规律硅及其化合物的特性H2SiO3无机酸一般易溶于水硅酸和原硅酸难溶于水【高考模拟精练】1.(2016·广州模拟)下列有关硅材料的说法正确的是(

)A.光纤的主要成分是高纯度的单质硅B.玛瑙的主要成分是硅酸盐C.28g硅含有6.02×1023个电子D.28Si、29Si、30Si是不同的核素【解析】选D。光纤的主要成分为高纯度的二氧化硅，A错；玛瑙的主要成分为二氧化硅，B错；1个硅原子中含有14个电子，因此28g硅含有电子的数目为×14×6.02×1023mol-1=8.428×1024，C错。2.(2016·福州模拟)下列有关说法正确的是(

)A.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B.硅在地壳中含量居第二位，在地球上有丰富的硅资源，如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是单质硅C.存放NaOH溶液的试剂瓶应用玻璃塞D.二氧化硅是一种良好的半导体材料【解析】选A。硅常温下为固体，性质较稳定，便于贮存，较为安全，硅是有开发价值的燃料，故A正确；硅在地壳中含量居第二位，在地球上有丰富的硅资源，如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅，故B错误；二氧化硅能够与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，硅酸钠具有黏性，所以碱性物质不能用磨口玻璃塞盛放，故C错误；二氧化硅不导电，是绝缘体，故D错误。3.(1)(2014·天津高考)晶体硅(熔点1410℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：写出SiCl4的电子式：_________________________；在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：______________________________________。(2)(2013·安徽高考)一种核素W的质量数为28，中子数为14且W的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体，该反应的化学方程式是________________________。【解析】(1)每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，则生成28gSi需吸收的热量为0.025akJ，可知热化学方程式为SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)ΔH=+0.025akJ·mol-1(2)核素W的质量数为28，中子数为14，则该元素为Si。答案：(1)SiCl4(g)+2H2(g)

Si(s)+4HCl(g)ΔH=+0.025akJ·mol-1(2)Si+4HF====SiF4↑+2H2↑【加固训练】1.(2016·焦作模拟)下列说法正确的是(

)A.单质氧化物酸或碱盐，碳或硅单质可以按上述关系进行转化B.若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现转化：b→c→aC.太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属元素与非金属元素的交界位置D.单质硅常用于制造光导纤维【解析】选C。A项，SiO2不与H2O反应，即“氧化物

酸或碱”不能实现转化；B项，b→c，c→a均不能通过一步反应实现转化；D项，SiO2用于制造光导纤维。2.硅作为一种新型能源被广泛开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是(

)A.硅燃烧产物对环境产生的污染，容易得到有效控制B.从Si(s)+O2(g)SiO2(s)

ΔH=-858.6kJ·mol-1可知，硅燃烧放出的热量较多C.自然界中硅的贮存量丰富，可以从自然界直接获得单质硅D.硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料之一【解析】选C。硅燃烧可以放出较多热量，生成二氧化硅，二氧化硅不是气体，其污染容易得到有效控制；硅为固体燃料，化学性质不活泼，运输、贮存比较容易；硅在自然界中无单质形式，只有化合物，C项错误。3.(2016·宜昌模拟)氯气用途十分广泛，可用于生产半导体材料硅，其生产的流程如下，下列说法不正确的是(

)A.①③是置换反应，②是化合反应B.高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C.流程的任一反应中，每消耗或生成28g硅，均转移4mol电子D.高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅【解析】选D。在高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合，则石英砂与焦炭反应，氯气与氢气反应，就不再按照题干的流程进行反应，也就不会得到高纯硅。考点二硅酸盐及无机非金属材料【核心知识通关】1.硅酸盐：(1)概念：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，常用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成__________，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成_______________________。Na2O·SiO2K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O(3)硅酸钠(Na2SiO3)。①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称_______，有黏性，水溶液显___性。②与较强的酸反应，如与盐酸反应的化学方程式为_____________________________；与CO2水溶液反应的化学方程式为________________________________。③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。水玻璃碱Na2SiO3+2HCl====2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3↓+Na2CO32.常见无机非金属材料：(1)传统无机非金属材料。水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土______________________黏土主要设备____________玻璃窑陶瓷窑生产条件高温纯碱、石灰石和石英砂水泥回转窑(2)玻璃的生产。Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑高温====CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑高温====(3)特殊功能的含硅物质。①碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。③硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。(4)新型无机非金属材料。如高温陶瓷、压电陶瓷、生物陶瓷、光导纤维等。【特别提醒】(1)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。(2)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。(3)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。【高考模拟精练】1.(2016·济南模拟)下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是(

)A.硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中B.反应①Na2SiO3+H2O+CO2====Na2CO3+H2SiO3↓，反应②Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料D.祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2【解析】选D。A项，硅酸钠本身是一种黏合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口黏结；B项，两反应条件不同，反应①是在溶液中进行，相对强的酸可以制相对弱的酸，而高温条件下，CO2是气体，逸出反应体系，能促使反应发生；C项，石英玻璃的成分为SiO2，SiO2是氧化物不是盐。2.(2016·荆州模拟)青石棉是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一。青石棉的化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO。下列说法中正确的是(

)A.青石棉是一种易燃品且易溶于水B.青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为

Na2O·FeO·2Fe2O3·8SiO2·H2OC.1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用，至少需消耗6L3mol·L-1HNO3溶液D.1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用，至少需消耗5.5L2mol·L-1HF溶液【解析】选C。根据青石棉的组成可知，该物质属于硅酸盐，不是一种易燃品且难溶于水，A不正确；根据氧原子守恒可知应该是Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，B不正确；根据组成可知和硝酸作用生成2mol硝酸钠、5mol硝酸铁和1molNO，因此需要硝酸的物质的量是18mol，选项C正确；和氢氟酸反应生成SiF4、NaF，物质的量分别是8mol和2mol，所以需要HF的物质的量是34mol，D不正确。【加固训练】1.下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是(

)A.传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B.新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的许多缺点C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐【解析】选D。无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应、具有生物功能等。2.(2016·咸阳模拟)X是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如下：为了确定C的组成，某同学进行了以下的探究过程。已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可作光导纤维。按要求回答下列问题：(1)C