高三化學總復習 必考41無機非金屬材料的主角——硅課件.ppt

1 了解碳 硅元素單質及其化合物的主要性質及應用2 了解氯元素單質及其化合物的主要性質和用途3 了解硫的氧化物 硫酸的性質及用途4 了解氮的氧化物 氨和hno3的主要性質及用途5 了解氯 硫 氮 硅等非金屬及其化合物的綜合應用及其對環(huán)境的影響 能說明化工生產中遵循 綠色化學 的思想重要性 非金屬元素及其化合物知識歷來是高考的重點 命題的主要熱點有 鹵素及其化合物的性質和用途 鹵素性質的遷移應用 硫及其化合物的相互轉化關系 如硫化氫的強還原性 so2的氧化性和還原性 濃硫酸的性質和用途等 n2 nh3 hno3的性質及檢驗等 碳 硅及其化合物的性質和用途等 對非金屬元素的考查幾乎涉及各種題型 如選擇 填空 推斷等 試題以基礎題和中檔題為主 預計2011年高考仍將重點考查非金屬元素的單質 氧化物 氫化物 最高價氧化物的水化物的結構 性質 制備 用途和檢驗等基礎知識 以元素化合物知識為載體 與化學基本概念 基本理論 化學實驗和化學計算密切結合 加以考查 其中推斷題綜合性較強 考查考生運用基礎知識進行邏輯推斷的能力 第一講無機非金屬材料的主角 硅 一 二氧化硅1 結構二氧化硅是一種結構的物質 結構中以硅為中心形成構型 其化學式sio2不表示有分子 只表示硅 氧原子個數比為 立體網狀 正四面體 1 2 2 化學性質sio2是氧化物 1 與hf反應 2 與cao反應 3 與naoh溶液反應 3 用途二氧化硅除用作飾品外 還可以用于制和 sio2 4hf sif4 2h2o 酸性 2naoh sio2 na2sio3 h2o 石英坩堝 光導纖維 二 硅酸和硅酸鹽1 硅酸 1 弱酸性 硅酸的酸性很弱 比碳酸的酸性弱 2 制備 通過硅酸鹽與較強的酸反應制得 如na2sio3溶液與鹽酸反應 化學方程式為 3 硅膠可用作 催化劑的 可溶性 na2sio3 2hcl 2nacl h2sio3 干燥劑 載體 2 硅酸鹽 1 概念 硅酸鹽是由組成的化合物的總稱 2 硅酸鹽的組成表示方法 通常用的組合形式表示硅酸鹽的組成 如硅酸鈉 na2sio3 可表示為 長石 kalsi3o8 可表示為 3 硅酸鈉溶液俗稱 是無色液體 常用來制備黏合劑 防腐劑 等 硅 氧和金屬 sio2和金屬 氧化物 na2o sio2 k2o al2o3 6sio2 水玻璃 黏稠 防火材料 4 硅酸鹽的用途 土壤保肥 土壤膠粒一般帶負電 能吸附nh k 等營養(yǎng)離子 硅酸鹽產品a 陶瓷 主要是傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷 它們都是以為原料 經高溫燒結而成 b 普通玻璃 是以為主要原料 經混合 粉碎 在中熔融制得 c 水泥 以為主要原料 經研磨 混合后在中煅燒 再加入 研成細粉即得普通水泥 黏土 純堿 石灰石和石英 玻璃窯 黏土和石灰石 水泥回轉窯 石膏 三 硅硅單質有兩種 晶體硅與具有相似結構 晶體硅是半導體 也是信息技術的關鍵材料 制計算機芯片和光電池的材料都使用了 晶體和無定形 金剛石 si 考點一硅及其化合物的性質 例1 2008 廣東 硅單質及其化合物應用范圍很廣 請回答下列問題 1 制備硅半導體材料必須先得到高純硅 三氯甲硅烷 sihcl3 還原法是當前制備高純硅的主要方法 生產過程示意圖如下 寫出由純sihcl3制備高純硅的化學反應方程式 整個制備過程必須嚴格控制無水無氧 sihcl3遇水劇烈反應生成h2sio3 hcl和另一種物質 寫出配平的化學反應方程式 h2還原sihcl3過程中若混入o2 可能引起的后果是 2 下列有關硅材料的說法正確的是 填字母 a 碳化硅化學性質穩(wěn)定 可用于生產耐高溫水泥b 氮化硅硬度大 熔點高 可用于制作高溫陶瓷和軸承c 高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料 光導纖維d 普通玻璃是由純堿 石灰石和石英砂制成的 其熔點很高e 鹽酸可以與硅反應 故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅 3 硅酸鈉溶液俗稱水玻璃 取少量硅酸鈉溶液于試管中 逐滴加入飽和氯化銨溶液 振蕩 寫出實驗現象并給予解釋 解析 1 根據原子守恒即質量守恒可以寫出sihcl3與h2反應的化學方程式 sihcl3和h2o劇烈反應生成h2sio3 hcl和另一種物質 分析它們化合價的變化可知 而cl的化合價未發(fā)生變化 因此另一種元素即h元素的化合價必定降低 即另一種物質是h2 2 碳化硅 氮化硅為原子晶體 a b正確 c正確 玻璃是一種玻璃態(tài)物質 無固定的熔點 鹽酸不能與硅反應 而hcl在573k以上的溫度下可與硅發(fā)生反應 因此d e都不正確 答案 1 sihcl3 h2si 3hcl sihcl3 3h2o h2sio3 3hcl h2 氧氣與氫氣混合 可能引起爆炸 氧氣可能會氧化sihcl3 2 abc 3 現象 試管中有白色膠狀沉淀生成 并且有刺激性氣體生成 解釋 na2sio3和nh4cl均能水解 二者相互促進 na2sio3水解生成h2sio3 nh4cl水解生成nh3 一 結構分析 1 硅與二氧化硅都是原子晶體 其結構模型可由金剛石的結構類推 如果將金剛石結構中的碳原子全部用硅原子代換 則為硅晶體 在硅晶體中 每兩個硅原子之間夾一個氧原子 即為二氧化硅 由于鍵長 si si si o c c 所以 其硬度和熔 沸點 硅晶體 二氧化硅 金剛石 2 硅酸及其鹽 它們分子間縮水后可得多種復雜的形式 因此 硅酸鹽的種類多 組成復雜 二 碳 硅元素單質及其化合物的特性1 一般情況 非金屬元素單質 熔沸點低 硬度小 但硅 金剛石熔沸點高 硬度大 其中金剛石為硬度最大的物質 2 一般情況 非金屬元素單質為絕緣體 但硅為半導體 石墨為電的良導體 3 一般情況 較強氧化劑 較強還原劑 較弱氧化劑 較弱還原劑 而碳卻能還原出比它更強的還原劑 sio2 2csi 2co feo cfe co 4 硅為非金屬 卻可以和強堿反應 放出氫氣 si 2naoh h2o na2sio3 2h2 5 一般情況 較活潑金屬 酸 鹽 氫氣 然而si是非金屬 卻能與氫氟酸發(fā)生反應 si 4hf sif4 2h2 6 一般情況下 堿性氧化物 酸 鹽 水 sio2是酸性氧化物 卻能與氫氟酸發(fā)生反應 sio2 4hf sif4 2h2o 7 一般情況 較強酸 較弱酸鹽 較弱酸 較強酸鹽 雖然酸性 h2co3 h2sio3 卻能發(fā)生如下反應 na2co3 sio2na2sio3 co2 8 一般情況 非?；顫娊饘?na k等 才能夠置換出水中的氫 但c h2o g co h2 9 一般情況 非金屬氧化物與水反應生成相應的酸 如co2 h2o h2co3 但sio2不溶于水 不與水反應 與強堿反應生成h2的固體單質有al和si 能夠置換出水中的氫的非金屬單質為c 這些特征反應常作為推斷題的突破口 1 二氧化硅的熔 沸點較高的原因是 a 二氧化硅中 硅 氧原子個數之比為1 2b 二氧化硅晶體不溶于水c 二氧化硅呈空間網狀結構且si o鍵的鍵能大d 二氧化硅晶體中原子以共價鍵相結合 解析 此題難度不大 但涉及二氧化硅晶體結構的重點知識 二氧化硅熔 沸點較高的原因 是由于其晶體里si o鍵的鍵能很高 并形成了一種立體網狀的原子晶體 熔融它需消耗較多的能量 故選c 答案 c 2 下列反應不能一步得到的是 a sio2 na2sio3b sio2 h2sio3c na2co3 na2sio3d h2sio3 sio2 解析 二氧化硅可與氫氧化鈉溶液直接反應生成硅酸鈉 碳酸鈉可與二氧化硅在高溫下反應生成硅酸鈉 硅酸可直接加熱分解生成二氧化硅 故只有b符合題意 答案 b 解析 選項a 根據置換反應和化合反應的概念即可判斷 選項b 根據反應 可知還原性焦炭大于硅 根據反應 可知還原性氫氣大于硅 選項c 在三個反應中 硅元素的化合價從0價變?yōu)?4價或從 4價變?yōu)?價 故每消耗或生成28g硅 轉移電子均為4mol 選項d 將反應中得到的易揮發(fā)的sicl4分離出來后 再用氫氣還原才可以得到高純硅 故原操作不正確 答案 d 考點二硅酸鹽的表示方法 2 這個反應能夠發(fā)生的原因是 解析 1 將復雜硅酸鹽化學式改寫成氧化物形式時 只需將除o以外所有的元素寫成其氧化物形式 中間用 間隔 注意組成要與原硅酸鹽一致 2 風化的反應是復雜的化學反應 但我們可以試圖用簡單的化學原理去理解它 抓住了由較強的酸可以制得較弱的酸這一規(guī)律 問題就會迎刃而解 答案 1 k2o al2o3 6sio2 al2o3 2sio2 2h2o 2 因為碳酸酸性比硅酸強 由較強的酸可制得較弱的酸 硅酸鹽組成的表示方法1 硅酸鹽種類繁多 結構復雜 組成各異 通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成 例如 石棉 cao 3mgo 4sio2 2 方法 1 找出組成元素 2 寫出氧化物的形式 3 注意原子守恒 4 檢查有無遺漏 3 氧化物的順序 活潑金屬氧化物 較活潑金屬氧化物 二氧化硅 水 1 三硅酸鎂晶體可用來治療胃潰瘍病患者的胃酸過多癥 這是因為該物質不溶于水 服用后能中和胃酸 作用持久 其化學式為mg2si3o8 nh2o 1 用氧化物形式表示三硅酸鎂的化學式 2 寫出該藥物中和胃酸的化學方程式 解析 用氧化物形式表示硅酸鹽時 應注意其書寫原則 活潑金屬氧化物 較活潑金屬氧化物 二氧化硅 水 第 2 問若直接寫三硅酸鎂與鹽酸反應 會感到無從下手 應從氧化物形式書寫 堿性氧化物 mgo 能與鹽酸反應 而sio2不能與鹽酸反應 當成雜質 最后寫出正確的方程式 答案 1 2mgo 3sio2 nh2o 2 2mgo 3sio2 nh2o 4hcl 2mgcl2 3sio2 n 2 h2o 2 高嶺土的組成可表示為al2si2ox oh y 其中x y的數值分別是 a 7 2b 5 4c 6 3d 3 6 解析 根據化合物中各元素化合價的代數和為零 可得2 3 2 4 x 2 y 1 0故有2x y 14將選項代入 便可得出答案 答案 b 3 2009 廣東深圳高三聯考 青石棉是一種致癌物質 是 鹿特丹公約 中受限制的46種化學品之一 其化學式為na2fe5si8o22 oh 2 青石棉用稀硝酸溶液處理時 還原產物只有no 下列說法不正確的是 a 青石棉是一種硅酸鹽原料b 青石棉中含有一定量的石英晶體c 青石棉的化學組成可表示為 na2o 3feo fe2o3 8sio2 h2od 1mol青石棉能使1molhno3被還原 答案 b 關于硅和sio2的實驗1 一定要準確記住工業(yè)上提純硅的四個典型的反應 2 讀題時一定要留意出一些關鍵字眼 重要字句 這些字句往往與后面的問題有關 如 已知sihcl3能與水強烈反應 在空氣中易自燃 意味著sihcl3的還原必須在無水 無o2的環(huán)境下進行 制取的h2需干燥等 這些有用的信息必須認真思考和總結 才能真正做對這種題目 請回答下列問題 1 第 步制備粗硅的化學反應方程式為 2 粗硅與hcl反應完全后 經冷凝得到的sihcl3 沸點33 0 中含有少量sicl4 沸點57 6 和hcl 沸點 84 7 提純sihcl3采用的方法為 3 用sihcl3與過量h2反應制備純硅的裝置如下 熱源及夾持裝置略去 裝置b中的試劑是 裝置c中的燒瓶需要加熱 其目的是 反應一段時間后 裝置d中觀察到的現象是 裝置d不能采用普通玻璃管的原因是 裝置d中發(fā)生反應的化學方程式為 為保證制備純硅實驗的成功 操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性 控制好反應溫度以及 為鑒定產品硅中是否含微量鐵單質 將試樣用稀鹽酸溶解 取上層清液后需再加入的試劑 填寫字母代號 是 a 碘水b 氯水c naoh溶液d kscn溶液e na2so3溶液 1 由于o2的存在對該實驗有較大影響 實驗中應通入x氣體作為保護氣 試管中的固體藥品可選用 填序號 石灰石 鋅粒 純堿 2 實驗開始時 必須先通入x氣體 再加熱反應物 其理由是 當反應引發(fā)后 移走酒精燈 反應能繼續(xù)進行 其原因是 3 反應結束后 待冷卻至常溫時 往反應后的混合物中加入稀鹽酸 可觀察到閃亮的火星 產生此現象的原因用化學方程式表示為 答案 1 2 防止在加熱條件下h2和o2混合發(fā)生爆炸sio2和mg粉的反應是放熱反應 3 mg2si 4hcl 2mgcl2 sih4 sih4 2o2 sio2 2h2o 1 宣傳科學知識 介紹高新科技 揭露偽科學 是科學工作者的義務 下列說法正確的是 a 以石英砂為主要原料生產光導纖維b 水玻璃 超薄透明 是一種新型裝飾材料c 納米材料是一種稱為 納米 的新物質制成的材料d 炭爐邊放盆水 可防止煤氣中毒 解析 石英砂的主要成分是sio2 水玻璃 是na2sio3水溶液的俗稱 納米是長度單位 1nm 10 9m 煤氣 co 不溶于水 答案 a 2 下列說法不正確的是 a 有自主產權的 中國芯 主要成分是sib 氫氟酸應盛放在帶膠塞的瓷器中c 向水玻璃中通入co2 能生成膠狀沉淀d 用光纖上網 可提高網速 解析 瓷器中也含有sio2 氫氟酸與sio2反應 b錯誤 答案 b 3 2010 煙臺統(tǒng)考 在一定條件下 下列物質不能與二氧化硅反應的是 焦炭 純堿 碳酸鈣 氫氟酸 硝酸 氫氧化鈉 硫酸鈣a b c d 解析 sio2屬于酸性氧化物 可以與堿 堿性氧化物或鹽反應 sio2在高溫下具有一定的氧化性 能與c等反應 si屬于親氟元素 sio2能與hf反應生成sif4 答案 d 4 2010 海安模擬 世界著名的科技史專家 英國劍橋大學的李約瑟博士考證說 中國至少在距今3000年以前 就已經使用玻璃了 下列有關玻璃的說法不正確的是 a 制普通玻璃的原料主要是純堿 石灰石和石英砂b 玻璃在加熱熔化時有固定的熔點c 普通玻璃的主要成分是硅酸鈉 硅酸鈣及二氧化硅d 盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞 是為了防止燒堿跟二氧化硅反應生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口黏在一起 解析 玻璃的主要成分可以表示為na2o cao 6sio2 屬于玻璃態(tài)物質 是混合物 根據所學知識不難判斷ac正確 混合物沒有固定的熔 沸點 故b錯誤 玻璃中的sio2與燒堿反應生成易溶于水的硅酸鈉 硅酸鈉是無機黏合劑 將玻璃塞與瓶口黏合 故d正確 答案 b 5 有些科學家提出硅是 21世紀的能源 這主要是由于作為半導體材料的硅在太陽能發(fā)電過程中具有重要的作用 下列關于硅的說法中不正確的是 a 自然界中硅元素的貯量豐富b 自然界中存在大量的單質硅c 高純度的單質硅廣泛用于制造計算機芯片d 硅可由二氧化硅還原制得 答案 b 6 1 將下列硅酸鹽改寫成氧化物的形式 改寫時注意金屬氧化物在前 非金屬氧化物在后 低價在前 高價在后 h2o一般寫在最后 鎂橄欖石 mg2sio4 高嶺石 al2 si2o5 oh 4 2 許多含氧酸及其鹽類均可以類似地改寫為氧化物形式 請繼續(xù)改寫以下物質 hno3 hcooh kal so4 2 12h2o 通過以上改寫可知 hno3的酸酐為 hcooh與h2so4反應可制 氣體 3 已知在一定條件下 fe在cl2中燃燒可以生成fe3cl8 它可以看作是fecl2 2fecl3 類似地 碘與fe在一定條件下可得到fe3i8 則它可以看作是 解析 改寫時注意中心元素的化合價不變 同時不能出現分數 不夠