第4章第13课时_无机非金属材料的主角-硅.ppt

1、1,第四章 非金属及其化合物,第 课时,13,无机非金属材料的主角硅,2,二氧化硅与二氧化碳,SiO2与CO2的比较,3,续表,4,续表,5,下列说法正确的是（ ） A.SiO2溶于水显酸性 B.由Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3可知碳酸的酸性比硅酸强 C.由Na2CO3+SiO2 Na2SiO+CO2可知硅酸的酸性比碳酸的酸性强 D.SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸,B,SiO2不溶于水，也不与H2O反应，所以水溶液不显酸性。H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以B项的反应可以发生。Na2CO3与SiO2的反应之所以能发生是因为反应是在高温无水条件下进行的；反应

2、后生成的CO2脱离反应体系。SiO2虽为酸性氧化物，但是它可与HF反应。,6,下列说法正确的是( ) A硅的氧化物及硅酸盐是构成地壳的主要物质，硅是地壳中含量最多的非金属元素 B硅和碳都是不活泼非金属，在自然界中大多以游离态形式存在 C硅是一种亲氧元素，因此硅在自然界中都以氧化物形式存在 D硅是构成岩石及矿物的基本元素,D,7,1.传统无机非金属材料 （1）玻璃 原料：生产普通玻璃的主要原料是纯碱（Na2CO3），石灰石（CaCO3）和石英（SiO2）。 主要设备：玻璃熔炉。,无机非金属材料,8,反应原理：将粉碎混匀的原料加强热使之熔化，发生复杂的物理化学变化，冷却即成玻璃。其中主要化学反应是

3、 CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO,9,主要成分：制造玻璃的原料中，石英是过量的，所以，普通玻璃是CaSiO3、Na2SiO3和SiO2熔化在一起得到的物质，其物质的量之比为114，因此玻璃可表示为：Na2OCaO6SiO2。 主要性质：硬而脆，受热时在一定温度范围内逐渐软化，没有一定的熔点，故称作玻璃态物质，耐酸腐蚀（HF除外）。,10,（2）水泥 普通水泥的主要成分为硅酸三钙（3CaOSiO2），硅酸二钙（2CaOSiO2）和铝酸三钙（3CaOAl2O3）等。 水泥的特点是水泥具有水硬性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬。 混凝土是

4、指水泥、沙子和碎石的混合物，混凝土常用钢筋作结构，这就是通常所说的钢筋混凝土。,11,2.新型无机非金属材料,12,续表,13,物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸；C是一种气体；D是白色胶状沉淀；A、B、C、D之间的转化如图，试推断：,A_；B._； C._；D._。,SiO2,Na2SiO3,CO2,H2SiO3,由A的性质可知A为SiO2；结合转化关系知B为硅酸钠，C为CO2，D为硅酸。,14,硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题： （1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：,石英砂

5、,粗硅,SiHCl3（粗）,SiHCl3（纯）,高纯硅,15,写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：. 。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，写出配平的化学反应方程式： . ；H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是 。,SiHCl3+H2,Si+3HCl,SiHCl3+3H2O H2SiO3+H2+3HCl,高温下，H2遇O2发生爆炸,16,（2）下列有关硅材料的说法正确的 是 （填字母）。 A.碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥 B.氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承 C.高纯度的二氧化硅

6、可用于制造高性能通讯材料光导纤维 D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制备的，其熔点很高E.盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅,BC,17,（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释生成_ _,白色胶状沉淀，有刺 激性气味的气体生成；Si 与N 发生双水解反应，,Si +2N +2H2O,2NH3H2O+H2SiO3,18,(2009安徽)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如右)，可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说法正确的是( ),19,A石墨烯与石墨互为同位素 B0.12 g石墨烯中含

7、有6.021022个碳原子 C石墨烯是一种有机物 D石墨烯中的碳原子间以共价键结合,D,20,一、选择题(每小题7分，共49分) 1.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是( ) 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 A B C D,21,C,光导纤维的成分是SiO2，错；水晶的成分是SiO2，而不属于硅酸盐，错。故C项正确。,22,2.在制玻璃、制水泥两种工业生产中，都需要原料( ) A纯碱 B石灰石 C石英 D黏土,B,23,3.下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是( ) A最小的环上

8、，有3个Si原子和3个O原子 B最小的环上，Si和O原子数之比为12 C最小的环上，有6个Si原子和6个O原子 D存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角,C,24,4.下列说法正确的是( ) A硅材料广泛应用于光纤通讯 B工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品 C水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 D粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应,A,25,5.近来查明，二氧化三碳(C3O2)是金星大气层的一个组成部分，下列关于二氧化三碳的说法错误的是( ) A二氧化三碳的电子式为 BC3O2、CO、CO2都是碳的氧化物 CC3O2和CO一样可以燃烧生成CO2 DC3O2和CO2都是碳酸的酸酐,D,2

9、6,6.考古学家可以通过测定古生物化石中14C的含量确定古生物生活的年代。下列关于14C的说法正确的是( ) A与12C化学性质不同 B与C60互为同素异形体 C与12C互为同位素 D与14N含有的中子数相同,C,27,7.用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是( ) 36 g D2O含有的电子数为20NA； 0.1 mol Na2O2与水完全反应时转移电子数为0.2 NA； 0.1 mol C10H22分子中共价键总数为3.1 NA； 在标准状况下，22.4 L CH2Cl2的物质的量为1 mol；,28,6.2 g氧化钠和7.8 g过氧化钠中各含有离子数约为0.36.021023； 2

10、8 g硅晶体(结构如图)中含有NA个SiSi键 A B C D,B,29,二、非选择题(有4小题，共51分) 8.(2009全国)已知周期表中，元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸。回答下列问题： (1)W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面体结构，W的氧化物的晶体类型是_； (2)Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物是_； (3)R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价的化合物的化学式是_；,原子晶体,NO2和N2O4,As2S5,30,(4)这5个元素的氢化物分子中，立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是(填化学式)_，其原

11、因是_；电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是_。,NH3、AsH3、PH3,NH3分子间存在氢键，所以沸点最高，相对分子质量AsH3大于PH3，分子间作用力AsH3大于PH3，故AsH3沸点高于PH3,SiH4正四面体，PH3三角锥，H2S角形(V形),31,(5)W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下：W的氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合物W(QH2)4和HCl气体；W(QH2)4在高温下分解生成Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方程式(各物质用化学式表示)是,32,本题可结合问题作答。W的氯化物为正四面体形，则应为SiCl4或CCl4，又W与Q形成高温结构陶瓷，故

12、可推断W为Si。 (1)SiO2为原子晶体。 (2)高温结构陶瓷可联想到Si3N4，Q为N，则有NO2与N2O4之间的相互转化关系。 (3)Y的最高价氧化物的水化物为强酸，且与Si、N等相邻，则只能是S。R为As，所以符合题意的化合物应为As2S5。,33,(4)显然X为P元素。氢化物沸点顺序为NH3AsH3PH3，因为前者含有氢键后两者构型相同，分子间作用力不同。SiH4、PH3和H2S的电子数均为18，结构分别为正四面体、三角锥和V形。 (5)由题中所给出的含字母的化学式可以写出具体的物质，然后配平即可。,34,9.(16分)某课外小组欲通过实验证明方铅矿分解所得白色粉末中含有氧元素，设计

13、以下的实验装置：,35,在实验或改进实验中，可能发生的化学反应如下： PbOC PbCO， 2PbOC 2PbCO2， Ca(OH)2CO2 CaCO3H2O Cu(NH3)2AcCO2NH3 Cu(NH3)4AcCOH0。 请回答以下问题：,36,(1)在装置A中不断鼓入氮气的作用是_，能否用空气代替氮气？_，其理由是_。,将实验装置内的空气排净，并作为动力源将PbO与C反应生成的气体，赶入B、C两个实验装置处,不能,空气中的O2可与灼热的炭反应，且空气中还含有CO2、H2O等含氧化合物，均可导致实验失败,37,(2)在实验过程中，未见B装置中有白色沉淀生成，说明在装置A中发生反应的化学方程

14、式是_，证明氧化铅里含有氧元素的实验事实是_。,在装置C处可见一氧化碳燃烧产生的淡蓝色火焰,38,(3)若使实验更具有说服力，通过增添设备和药品，设计一个更加严密的改进实验方案是_。,可在装置B后串联一个内盛Cu(NH3)2Ac溶液的洗气装置，吸收一氧化碳，反应完毕，取出吸收液加热解吸，用排水取气法收集放出的气体，通过进一步实验证明该气体是一氧化碳,39,(4)若没有木炭粉和氮气，改用氢气行吗？_，实验的装置和药品又将做怎样的调整？_。,可用,用无水CuSO4吸收生成的水，证明氧化铅中含有氧元素。装置B应改用内盛CuSO4白色粉末的干燥管,40,10.(9分)几种含硅元素的物质之间的相互转化关

15、系如图所示。,41,试判断： (1)写出下列几种物质的化学式： A_B_C_ D_ E_ (2)写出下列反应的化学方程式： BA_ BE_,Si,SiO2,H2SiO3,Na2SiO3,CaSiO3,42,(3)写出下列溶液中反应的离子方程式： DC DE,43,11.(12分)晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下： 高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅； 粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si3HCl SiHCl3H2； SiHCl3与过量H2在10001100 反应制得纯硅。 已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。,300,44,请回答下列问题： (1)第步制备粗硅的化学反应方程式为_。 (2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 )中含有少量SiCl4(沸点57.6 )和HCl(沸点84.7 )，提纯SiHCl3采用的方法为_。,分馏(或蒸馏),45,(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)： 装置B中的试剂是_；装置C中的烧瓶需要加热，其目的是_。,