《高考备考指南 理科综合 化学》课件-第4章 第1节

非金属及其化合物第四章第一节无机非金属材料的主角——硅栏目导航02夯实考点04真题体验·直击高考03考点突破05配套训练01考纲解读考纲解读1考纲要求备考指南真题追踪命题趋势

1．了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物的主要性质、应用及对环境质量的影响。2．了解常见无机非金属材料的性质和用途。

2016·全国卷Ⅱ7，全国卷Ⅲ7；2015·全国卷Ⅰ26，全国卷Ⅱ7、13；2014·全国卷Ⅱ7，全国卷Ⅱ9、10高考题常以选择题形式考查光导纤维的成分、晶体硅作为半导体的用途以及在新材料中的应用等、晶体硅的制备。当今人们对材料、技术的关注，超过了以往任何一个时期，反应新材料、新技术的知识将被移植到考题中来，借以考查考生接收新信息的能力。夯实考点21．碳、硅单质及其氧化物(1)碳、硅元素的原子结构与存在【知识梳理】元素碳硅原子结构示意图__________________________在元素周期表中的位置第二周期第______族第三周期第______族元素在自然界中的存在形式既有游离态又有化合态只有化合态ⅣA

ⅣA

(2)单质的结构、物理性质和用途物质碳硅结构金刚石：空间网状结构；石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构同素异形体金刚石、石墨、C60晶体硅、无定形硅物理性质金刚石：熔点____、硬度____，石墨：硬度____、电的良导体、有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点____用途金刚石用作切割刀具，_______用作电极、铅笔芯、高温润滑剂________材料、硅芯片和硅太阳能电池高大小高石墨半导体(3)碳和硅的化学性质①碳的化学性质：②硅的化学性质及制取：a．与氢氟酸反应：________________________________；b．与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑；c．与O2反应：____________________________；Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑

d．工业制法：二氧化硅焦炭(4)二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化硅二氧化碳结构_______________结构，不存在单个分子存在单个CO2分子主要物理性质硬度_____，熔、沸点_____，常温下为_____体，不溶于水熔、沸点_____，常温下为气体，微溶于水化学性质与水反应不反应________________________与酸反应只与氢氟酸反应：__________________________不反应空间立体网状大高固低SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O

物质二氧化硅二氧化碳化学性质与碱(如NaOH)反应______________________(盛碱液的试剂瓶用______塞)CO2少量：____________________CO2过量：____________________与盐反应如与Na2CO3反应：______________________如与Na2SiO3反应：_______________________________________(或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2===H2SiO3↓＋2NaHCO3)与碱性氧化物反应如与CaO反应：______________________如与Na2O反应：____________________________用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O

橡胶

CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O

CO2＋NaOH===NaHCO3

Na2SiO3＋H2O

＋CO2===H2SiO3↓＋Na2CO3

Na2O＋CO2===Na2CO3

2．硅酸、硅酸盐、无机非金属材料(1)硅酸难碳酸

Na2CO3＋H2SiO3↓

Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl

(2)硅酸盐①Na2SiO3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·SiO2

CaO·3MgO·4SiO2

(3)常见无机非金属材料①传统无机非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。a．常见硅酸盐材料如下表。硅酸盐材料水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土________、________、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃熔窑陶瓷窑纯碱石灰石Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑

CaCO3＋SiO2

CaSiO3＋CO2↑

②新型无机非金属材料。a．高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学腐蚀性和电绝缘性等。b．生物陶瓷：对机体无排斥反应，不会引起代谢作用异常。c．压电陶瓷：具有压电效应。1．判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)SiO2有导电性，所以SiO2可用于制备光导纤维(

)(2)硅在自然界中只以化合态的形式存在(

)(3)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应(

)(4)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料(

)(5)硅是制作太阳能电池的常用材料(

)(6)加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应(

)(7)常温下，SiO2既能与KOH溶液反应又能与稀盐酸反应(

)【思维深化】(8)SiO2分子是由一个硅原子和两个氧原子构成(

)(9)Si→SiO2→H2SiO3均能一步转化(

)(10)不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱，会使其熔化(

)(11)NaAlSi3O8写成氧化物的形式是Na2O·Al2O3·6SiO2(

)(12)氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料(

)(13)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂(

)(14)硅橡胶和陶瓷都是新型无机非金属材料(

)【答案】(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)√

(6)√(7)×

(8)×

(9)×

(10)√

(11)√

(12)√

(13)√

(14)×2．填写下列材料主要化学成分的化学式。(1)刚玉____________；(2)大理石、石灰石________；(3)普通玻璃________________；(4)石英、水晶____________。【答案】(1)Al2O3

(2)CaCO3

(3)Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(4)SiO23．将碳、硅的单质与其物理性质或用途用短线连接起来。【答案】①—c，②—a，③—e，④—b，⑤—d考点突破31．下列对于碳和硅的叙述中，正确的是(

)A．其氧化物都能与NaOH溶液反应B．其单质在加热时都能跟O2反应C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸D．碳和硅两种元素共有两种单质【答案】B碳、硅的性质与用途★★★★2．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是(

)A．高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片B．硅可由二氧化硅还原制得C．低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应D．自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅【答案】D硅的制备 ★★★★【答案】B5．(2016·陕西西安质检)下列关于SiO2和CO2的叙述不正确的是(

)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【答案】C

【解析】SiO2和CO2中都只含有共价键，均为共价化合物，A项正确；干冰升华吸热，可用于人工降雨，B项正确；SiO2不溶于水且与水不反应，C项错误；SiO2与强碱溶液反应生成硅酸盐，CO2与强碱溶液反应生成碳酸盐或碳酸氢盐，D项正确。二氧化硅和二氧化硅性质及应用 ★★★★6．下列除杂方法正确的是(

)A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤【答案】B

【解析】A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶；D项，Na2CO3也与CO2反应。SiO2的特殊性硅酸、硅酸盐的性质及用途 ★★★★【答案】(1)(2)【答案】D

【解析】硅酸钠溶液呈碱性且具有黏合性，会将瓶口和瓶塞粘在一起，故Na2SiO3溶液不能保存在磨口玻璃塞试剂瓶中，A项错误；B项中反应②是在高温下进行的反应，CO2为气体，气体逸出可使平衡正移，促使反应能够进行，B项错误；石英玻璃不属于硅酸盐材料，C项错误。硅单质及其化合物在常用物质中的易错点(1)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而不是晶体硅，计算机芯片的成分是晶体硅而不是SiO2。(2)水晶、石英、玛瑙、硅石、沙子等主要成分是SiO2，而不是硅酸盐。(3)传统无机非金属材料(陶瓷、水泥、普通玻璃)的主要成分是硅酸盐。9．(2016·湖北荆州模拟)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溶液硅酸盐的表示方法 ★★★★【答案】C

【解析】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项不正确；根据氧原子守恒可知应该是Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，B项不正确；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，C项正确；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项不正确。10．2014年1月14日晚21时45分，我国“玉兔号”月球车展开机械臂，对月球成功实施首次月面科学探测。月球的矿产资源极为丰富，仅月球表面5cm厚的沙土就含有铁单质上亿吨，月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)等，下列说法或分析错误的是(

)A．CaMgSi2O6、KAlSi3O8是化学式，表示矿物的组成元素及其原子个数比B．月球上有大量游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上弱C．从辉石的组成来看，它可被看作含有CaSiO3和MgSiO