含硅礦物與信息材料一輪復(fù)習(xí)課件

1、 探究點一碳探究點一碳 硅硅碳碳硅硅存在形態(tài)存在形態(tài)單質(zhì)的存單質(zhì)的存在形態(tài)在形態(tài)金剛石金剛石、石墨、石墨、C C6060等同素異等同素異形體形體_和和_ 單質(zhì)物單質(zhì)物理性質(zhì)理性質(zhì)金剛石金剛石：_石墨：石墨：_ _色固體、色固體、有金屬光澤，熔有金屬光澤，熔點高、硬度大，點高、硬度大，有脆性有脆性游離態(tài)和化合態(tài)游離態(tài)和化合態(tài)化合物化合物晶體硅晶體硅無定形硅無定形硅熔點高、硬度大熔點高、硬度大硬度小、電的良導(dǎo)體硬度小、電的良導(dǎo)體灰黑灰黑 一、碳、硅比較一、碳、硅比較【知識梳理】碳碳硅硅用途用途_用作切割刀具，用作切割刀具， _用作電極、鉛筆芯用作電極、鉛筆芯_材料和合材料和合金材料金材料與非金屬與

2、非金屬單質(zhì)反應(yīng)單質(zhì)反應(yīng)與與O2反應(yīng)：反應(yīng)：_與與O2、F2反應(yīng)：反應(yīng)：_與氧化與氧化物反應(yīng)物反應(yīng)與與CuO、SiO2反應(yīng)：反應(yīng)：_金剛石金剛石石墨石墨半導(dǎo)體半導(dǎo)體碳碳硅硅與酸反應(yīng)與酸反應(yīng)與濃與濃H2SO4、濃、濃HNO3反應(yīng)：反應(yīng)：與氫氟酸反應(yīng)：與氫氟酸反應(yīng)： 碳、硅的特性碳、硅的特性一般規(guī)律一般規(guī)律碳、硅的特性碳、硅的特性非金屬單質(zhì)一般熔點低、硬度小非金屬單質(zhì)一般熔點低、硬度小金剛石、晶體硅熔點高、硬度大金剛石、晶體硅熔點高、硬度大非金屬單質(zhì)一般為絕緣體非金屬單質(zhì)一般為絕緣體硅為半導(dǎo)體，常用于電子部件；石墨為硅為半導(dǎo)體，常用于電子部件；石墨為電的良導(dǎo)體電的良導(dǎo)體非金屬一般不與強堿反應(yīng)非金屬一

3、般不與強堿反應(yīng)Si2NaOHH2ONa2SiO32H2非金屬一般不與非氧化性酸反應(yīng)非金屬一般不與非氧化性酸反應(yīng)Si4HFSiF42H2硅還原性大于碳硅還原性大于碳一般情況下，較活潑金屬能置換酸一般情況下，較活潑金屬能置換酸或水中的氫，而大多數(shù)非金屬不能或水中的氫，而大多數(shù)非金屬不能Si4HF=SiF42H2【重點點撥】例例1 1硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說法正確硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說法正確的是的是 ( ) A硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料 B粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng) C反應(yīng)：反應(yīng)：Si2NaOH

4、H2ONa2SiO32H2中，中，Si為還原劑，為還原劑，NaOH和和H2O為氧化劑為氧化劑 D鹽酸可以與硅反應(yīng)，故采用鹽酸為拋光液拋光單鹽酸可以與硅反應(yīng)，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅晶硅【典例精析典例精析】點評點評 由本題的由本題的C項可聯(lián)想到金屬項可聯(lián)想到金屬Al與與NaOH溶液的溶液的反應(yīng)，該反應(yīng)的實質(zhì)也分兩步：反應(yīng)，該反應(yīng)的實質(zhì)也分兩步：2Al6H2O=2Al(OH)33H2，Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O。前者為置。前者為置換反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)，其中鋁是還原劑；后者為復(fù)換反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)，其中鋁是還原劑；后者為復(fù)分解反應(yīng)，分解反應(yīng)，NaOH既不是氧化劑，也不是

5、還原劑。下邊的既不是氧化劑，也不是還原劑。下邊的變式題則以新材料、新技術(shù)為背景，考查了碳的用途。變式題則以新材料、新技術(shù)為背景，考查了碳的用途。我國科學(xué)家在納米材料研究領(lǐng)域位于世界前列。我國科學(xué)家在納米材料研究領(lǐng)域位于世界前列。不久前我國科學(xué)家成功研制出了不久前我國科學(xué)家成功研制出了3 mm長的管狀定向碳納長的管狀定向碳納米管，長度居世界之首。這種碳纖維具有強度高、剛度大、米管，長度居世界之首。這種碳纖維具有強度高、剛度大、密度小、熔點高、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點，因而被稱為密度小、熔點高、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點，因而被稱為“超超級纖維級纖維”。下列對此碳納米管的說法中不正確的是。下列對此碳納米管的說法

6、中不正確的是() A它是制造飛機的理想材料它是制造飛機的理想材料 B它與石墨互為同素異形體它與石墨互為同素異形體 C這種碳納米管中含有非極性共價鍵這種碳納米管中含有非極性共價鍵 D碳纖維復(fù)合材料為一種高分子化合物碳纖維復(fù)合材料為一種高分子化合物D 【解析解析】碳納米管中碳元素間以非極性共價鍵結(jié)合；它碳納米管中碳元素間以非極性共價鍵結(jié)合；它與與C60、石墨和金剛石一樣，是碳元素的不同單質(zhì)，同屬于碳、石墨和金剛石一樣，是碳元素的不同單質(zhì)，同屬于碳的同素異形體；該的同素異形體；該“超級纖維超級纖維”可作為金屬為基體的增強體制可作為金屬為基體的增強體制成高性能的碳纖維復(fù)合材料，作為飛機機翼或機身的材料

7、，可成高性能的碳纖維復(fù)合材料，作為飛機機翼或機身的材料，可知該碳纖維復(fù)合材料不屬于高分子化合物。知該碳纖維復(fù)合材料不屬于高分子化合物。 探究點二碳、硅的氧化物探究點二碳、硅的氧化物 1SiO2的存在及用途的存在及用途 (1)存在：存在：SiO2廣泛存在于自然界中，如硅石、石英、水晶、廣泛存在于自然界中，如硅石、石英、水晶、瑪瑙?，旇?。 （2)用途：光導(dǎo)纖維的主要成分是用途：光導(dǎo)纖維的主要成分是_，石英可制作石，石英可制作石英玻璃和石英鐘。英玻璃和石英鐘。二氧化硅二氧化硅【知識梳理知識梳理】 2CO2和和SiO2的比較的比較物質(zhì)物質(zhì)二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點由由CO2分子構(gòu)

8、成分子構(gòu)成由硅、氧原子構(gòu)由硅、氧原子構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物理物理性質(zhì)性質(zhì)熔沸點熔沸點溶解性溶解性可溶可溶不溶不溶低低高高化化學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)物質(zhì)物質(zhì)二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅與水反應(yīng)與水反應(yīng)CO2H2O H2CO3不反應(yīng)不反應(yīng)與酸反應(yīng)與酸反應(yīng)不反應(yīng)不反應(yīng)SiO24HF_與堿反應(yīng)與堿反應(yīng)(如如NaOH)CO22NaOH=Na2CO3H2O或或_(盛堿液的試劑瓶不能用盛堿液的試劑瓶不能用_塞塞)與堿性氧與堿性氧化物反應(yīng)化物反應(yīng)與與Na2O反應(yīng)：反應(yīng)：_與與CaO反應(yīng)：反應(yīng)：_與鹽反應(yīng)與鹽反應(yīng)(如如Na2CO3)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2SiF42H2O玻璃玻璃CO2NaOH=

9、NaHCO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2OCO2Na2O=Na2CO3Na2CO3CO2H2O2NaHCO3 1SiO2的特性的特性通常情況通常情況二氧化硅的特性二氧化硅的特性堿性氧化物酸堿性氧化物酸=鹽水鹽水SiO2是酸性氧化物，卻能與是酸性氧化物，卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)：氫氟酸發(fā)生反應(yīng)：SiO24HF=SiF42H2O較強酸較弱酸鹽較強酸較弱酸鹽=較弱酸較弱酸較強酸鹽較強酸鹽(水溶液中水溶液中)酸性：酸性：H2CO3H2SiO3，卻，卻能發(fā)生如下反應(yīng)：能發(fā)生如下反應(yīng)：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2【重點點撥重點點撥】2CO2與堿、鹽的反應(yīng)與堿、鹽的反應(yīng)與與堿堿的的反反應(yīng)應(yīng)

10、反應(yīng)原理反應(yīng)原理CO22NaOH(足量足量)=Na2CO3H2OCO2NaOH(少量少量)=NaHCO3反應(yīng)后溶質(zhì)成分反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷的判斷xn(NaOH)n(CO2)x11NaHCO311x21Na2CO3、NaHCO3x21Na2CO3x21NaOH、Na2CO3與鹽的反應(yīng)與鹽的反應(yīng)CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3CO2(少量少量)2NaAlO23H2O=2Al(OH)3Na2CO3CO2(足量足量)NaAlO22H2O=Al(OH)3NaHCO3CO2(少量少量)Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClOCO2Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3 3.CO32-的

11、檢驗的檢驗 (1)檢驗方法檢驗方法 向待檢驗溶液中滴加一定量的向待檢驗溶液中滴加一定量的Ca2或或Ba2的可溶性鹽溶液，的可溶性鹽溶液，有白色沉淀生成，再加入適量的鹽酸，白色沉淀溶解且生成無有白色沉淀生成，再加入適量的鹽酸，白色沉淀溶解且生成無色、無味的氣體，則待檢驗溶液中有色、無味的氣體，則待檢驗溶液中有CO32-。 (2)注意事項注意事項 不能用加酸看是否有無色無味氣體產(chǎn)生的方法檢驗，因不能用加酸看是否有無色無味氣體產(chǎn)生的方法檢驗，因CO32-與與HCO3-兩種離子都有該現(xiàn)象發(fā)生。兩種離子都有該現(xiàn)象發(fā)生。 不能用不能用Ca(OH)2溶液和溶液和Ba(OH)2溶液鑒別溶液鑒別CO32-和和H

12、CO3-，原，原因是因是OH將將HCO3-轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為CO32-。 4二氧化硅的用途二氧化硅的用途 二氧化硅除了用于制作光學(xué)鏡片、石英坩堝外，還可二氧化硅除了用于制作光學(xué)鏡片、石英坩堝外，還可以用于制造光導(dǎo)纖維。光導(dǎo)纖維很細，導(dǎo)光能力很強，一以用于制造光導(dǎo)纖維。光導(dǎo)纖維很細，導(dǎo)光能力很強，一條光纜由上萬條光導(dǎo)纖維組成，因此，一條光纜通訊能同條光纜由上萬條光導(dǎo)纖維組成，因此，一條光纜通訊能同時傳輸大量信息。時傳輸大量信息。 問題：為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而問題：為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用磨口玻璃塞？不用磨口玻璃塞？ 分析：因為玻璃中含有分析：因為玻璃中含有SiO2

13、，SiO2是酸性氧化物，能和是酸性氧化物，能和堿起反應(yīng)生成具有黏性的堿起反應(yīng)生成具有黏性的Na2SiO3溶液，容易使玻璃瓶塞溶液，容易使玻璃瓶塞和瓶頸黏在一起而不能打開。和瓶頸黏在一起而不能打開。例例2 2下列表述正確的是下列表述正確的是() 人造剛玉熔點很高，可用作高級耐火材料，主要成分人造剛玉熔點很高，可用作高級耐火材料，主要成分是二氧化硅是二氧化硅 化學(xué)家采用瑪瑙研缽摩擦固體反應(yīng)物進行無溶劑合成，化學(xué)家采用瑪瑙研缽摩擦固體反應(yīng)物進行無溶劑合成，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽瑪瑙的主要成分是硅酸鹽 三峽大壩使用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料三峽大壩使用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料 夏天到了，游客佩戴

14、由添加氧化亞銅的二氧化硅玻璃夏天到了，游客佩戴由添加氧化亞銅的二氧化硅玻璃制作的變色眼鏡來保護眼睛制作的變色眼鏡來保護眼睛 太陽能電池可采用硅材料制作，其應(yīng)用有利于環(huán)保、太陽能電池可采用硅材料制作，其應(yīng)用有利于環(huán)保、節(jié)能節(jié)能 A B C D【典例精析典例精析】D【解析解析】人造剛玉的成分是氧化鋁；瑪瑙的主要成人造剛玉的成分是氧化鋁；瑪瑙的主要成分是二氧化硅；水泥是硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品，屬于硅酸鹽材分是二氧化硅；水泥是硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品，屬于硅酸鹽材料；石英玻璃具有很好的折光性能，可以制作精密儀器料；石英玻璃具有很好的折光性能，可以制作精密儀器和鏡片；利用高純硅的半導(dǎo)體性能制成的光電池，可將和鏡片；利用高

15、純硅的半導(dǎo)體性能制成的光電池，可將太陽光的光能直接轉(zhuǎn)換成電能。太陽光的光能直接轉(zhuǎn)換成電能。點評點評學(xué)習(xí)中要善于關(guān)注身邊的化學(xué)，如鉆石學(xué)習(xí)中要善于關(guān)注身邊的化學(xué)，如鉆石金金剛石、瑪瑙剛石、瑪瑙SiO2、甘油、甘油丙三醇等。下邊的變式題丙三醇等。下邊的變式題則主要考查二氧化碳與強堿的反應(yīng)。則主要考查二氧化碳與強堿的反應(yīng)。 。 2011長沙模擬長沙模擬向四只盛有一定量向四只盛有一定量NaOH溶液的燒溶液的燒杯中通入不同量的杯中通入不同量的CO2氣體后，在所得溶液中逐漸加入稀鹽酸氣體后，在所得溶液中逐漸加入稀鹽酸至過量，并將溶液加熱，產(chǎn)生的至過量，并將溶液加熱，產(chǎn)生的CO2氣體與氣體與HCl物質(zhì)的量的

16、關(guān)物質(zhì)的量的關(guān)系如圖系如圖(忽略忽略CO2的溶解和的溶解和HCl的揮發(fā)的揮發(fā))：則下列分析都正確的組合是則下列分析都正確的組合是()溶液組成的主要溶液組成的主要成分成分對應(yīng)圖對應(yīng)圖象象溶液中離子濃度的溶液中離子濃度的關(guān)系關(guān)系A(chǔ)Na2CO3、NaHCO3c(Na)c(HCO)BNaHCO3、Na2CO3c(CO)c(HCO)CNaOH、Na2CO3c(OH)c(CO)DNa2CO3c(Na)c(CO)c(HCO)c(H2CO3) 探究點三硅酸探究點三硅酸 硅酸鹽硅酸鹽 1硅酸硅酸(1)物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：_溶于水。溶于水。(2)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)弱酸性弱酸性(比碳酸還弱比碳酸還弱)與與NaOH溶液

17、反應(yīng)的化學(xué)方程式：溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。向向Na2SiO3溶液中通入溶液中通入CO2的化學(xué)方程式：的化學(xué)方程式：_。不不2NaOHH2SiO3=Na2SiO32H2ONa2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3【知識梳理知識梳理】 不穩(wěn)定性不穩(wěn)定性 硅酸受熱分解的化學(xué)方程式：硅酸受熱分解的化學(xué)方程式：_。 (3)用途：硅膠可用作干燥劑，也可以用作催化劑的載體等。用途：硅膠可用作干燥劑，也可以用作催化劑的載體等。 2硅酸鹽硅酸鹽 (1)硅酸鹽硅酸鹽 由由_元素組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼元素組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。巖石的主要成分。 (2)硅酸鈉硅酸鈉 硅酸鈉水

18、溶液俗稱硅酸鈉水溶液俗稱_，是無色黏稠液體，常用于制，是無色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料等。備黏合劑、防腐劑、耐火材料等。硅、氧和金屬硅、氧和金屬水玻璃水玻璃 (3)硅酸鹽組成的表示硅酸鹽組成的表示 通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成：通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成：如硅酸鈉如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為可表示為Na2OSiO2，石棉，石棉(CaMg3Si4O12)表示表示為為_。 3常見硅酸鹽材料常見硅酸鹽材料產(chǎn)品產(chǎn)品水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷設(shè)備設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯玻璃窯陶瓷窯陶瓷窯原料原料黏土黏土CaO3MgO4SiO2

19、石灰石、黏土石灰石、黏土純堿、石灰石、石英純堿、石灰石、石英 硅酸鹽組成的表示方法硅酸鹽組成的表示方法 硅酸鹽的種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其組成的表示方法有兩種：硅酸鹽的種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其組成的表示方法有兩種： 1鹽化學(xué)式法鹽化學(xué)式法 如：硅酸鈉如：硅酸鈉Na2SiO3，硅酸鈣，硅酸鈣CaSiO3等。此法一般用于組成較等。此法一般用于組成較簡單的硅酸鹽。簡單的硅酸鹽。 2氧化物法氧化物法 如：高嶺土如：高嶺土Al2O32SiO22H2O 石棉：石棉：CaO3MgO4SiO2 沸石：沸石：Na2OAl2O33SiO22H2O 云母：云母：K2O3Al2O36SiO22H2O 滑石：滑石：3MgO4Si

20、O2H2O【重點點撥重點點撥】 氧化物的順序：活潑金屬氧化物氧化物的順序：活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧二氧化硅化硅水水 氧化物前系數(shù)配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后氧化物前系數(shù)配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則配置系數(shù)。原子個數(shù)守恒原則配置系數(shù)。 注意事項：氧化物之間以注意事項：氧化物之間以“”隔開；系數(shù)配置出現(xiàn)分數(shù)隔開；系數(shù)配置出現(xiàn)分數(shù)應(yīng)化為整數(shù)。應(yīng)化為整數(shù)。 例如：長石例如：長石KAlSi3O8不能寫成不能寫成K2OAl2O33SiO2，應(yīng)寫成，應(yīng)寫成K2OAl2O36SiO2。例例3 3礦泉水一般是由巖石風(fēng)化后被地下水溶解其中一部礦泉水

21、一般是由巖石風(fēng)化后被地下水溶解其中一部分生成的。此處所指的風(fēng)化作用是指礦物與水和分生成的。此處所指的風(fēng)化作用是指礦物與水和CO2作用時的作用時的過程。例如，長石過程。例如，長石(KAlSi3O8)風(fēng)化生成高嶺土風(fēng)化生成高嶺土Al2Si2O5(OH)4，此反應(yīng)的離子方程式為此反應(yīng)的離子方程式為2KAlSi3O82H2CO35H2O2K2HCO4H2SiO3Al2Si2O5(OH)4。 (1)將上述復(fù)雜硅酸鹽改寫成氧化物形式：將上述復(fù)雜硅酸鹽改寫成氧化物形式： KAlSi3O8_。 Al2Si2O5(OH)4_。 (2)這個反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是這個反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是_?！镜淅龅淅觥俊敬鸢?/p>

22、答案】(1)K2OAl2O36SiO2 Al2O32SiO22H2O (2)碳酸酸性比硅酸強，由較強的酸可制得較弱的酸碳酸酸性比硅酸強，由較強的酸可制得較弱的酸 【解析解析】 (1)將復(fù)雜硅酸鹽化學(xué)式改寫成氧化物形式時，只將復(fù)雜硅酸鹽化學(xué)式改寫成氧化物形式時，只需將除需將除O以外所有的元素寫成其氧化物形式，中間用以外所有的元素寫成其氧化物形式，中間用“”間隔，間隔，注意組成要與原硅酸鹽一致。氧化物的順序以金屬性由強到注意組成要與原硅酸鹽一致。氧化物的順序以金屬性由強到弱自左向右書寫，水放在最后。弱自左向右書寫，水放在最后。 (2)風(fēng)化的反應(yīng)是復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，但我們可以試圖用簡單風(fēng)化的反應(yīng)是復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，但我們可以試圖用簡單的化學(xué)原理去理解它，抓住了由較強的酸可以制得較弱的酸的化學(xué)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。這一規(guī)律，問題就會迎刃而解。點評點評硅酸鹽實際上不是以簡單氧化物的形式存在的，硅酸鹽實際上不是以簡單氧化物的形式存在的，而是以種種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鹽的形式存在，以氧化物的形式表而是以種種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鹽的形式存在，以