世紀(jì)金榜年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)配套課件無(wú)機(jī)非金屬材料主角硅

1、第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅 考點(diǎn)一碳、硅單質(zhì)及其氧化物【核心自主排查】1.碳、硅的原子結(jié)構(gòu)、存在與用途：(1)原子結(jié)構(gòu)與存在。碳硅原子結(jié)構(gòu)示意圖 單質(zhì)的結(jié)構(gòu)金剛石：_結(jié)構(gòu)石墨：層狀結(jié)構(gòu)晶體硅：與金剛石類似的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)元素在自然界中的存在形式既有游離態(tài)又有化合態(tài)只有_態(tài)空間網(wǎng)狀化合(2)物理性質(zhì)和用途(用短線連接起來)。答案：c，a，e，b，d2.碳和硅的化學(xué)性質(zhì)還原性：寫出的化學(xué)方程式：_；_；_；_(制水煤氣)；_；_。2C+O2 2COCO2+C 2CO2CuO+C 2Cu+CO2C+H2O(g) CO+H2Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2

2、點(diǎn)燃=高溫= =高溫=3.硅的工業(yè)制法及提純：涉及的化學(xué)方程式：_高溫= =高溫=SiO2+2C Si+2COSi+2Cl2 SiCl4SiCl4+2H2 Si+4HCl4.二氧化碳與二氧化硅的比較：物質(zhì)SiO2CO2物理性質(zhì)硬度大，熔、沸點(diǎn)高，常溫下為固體，不溶于水熔、沸點(diǎn)低，常溫下為氣體，微溶于水物質(zhì)SiO2CO2化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)不反應(yīng)_與酸反應(yīng)_不反應(yīng)CO2+H2O H2CO3SiO2+4HF=SiF4+ 2H2O物質(zhì)SiO2CO2化學(xué)性質(zhì)與堿反應(yīng)SiO2+2NaOH=_盛堿液的試劑瓶用橡皮塞CO2+2NaOH=_或CO2+NaOH=_與鹽反應(yīng)SiO2+Na2CO3 _、SiO2+CaC

3、O3 _Ca(ClO)2+CO2+H2O=_CO2+Na2CO3+H2O=_Na2SiO3+ H2ONa2CO3+H2ONaHCO3高溫=高溫=Na2SiO3+CO2CaSiO3+CO2CaCO3+ 2HClO、2NaHCO3物質(zhì)SiO2CO2化學(xué)性質(zhì)與堿性氧化物反應(yīng)SiO2+CaO _CO2+Na2O=_與碳反應(yīng)_高溫=CaSiO3Na2CO3CO2+C 2COSiO2+2C Si+2CO高溫=高溫=物質(zhì)SiO2CO2用途制光學(xué)儀器、石英玻璃、常用來制造通訊材料_ 化工原料、滅火劑。干冰用作_，人工降雨光導(dǎo)纖維制冷劑【思維診斷】(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)(1)金剛石、石墨互為同位素。()

4、提示：。金剛石、石墨是由碳元素組成的不同單質(zhì)，互為同素異形體。(2)加熱到一定溫度，硅能與氧氣、氯氣等非金屬單質(zhì)反應(yīng)。()提示：。硅單質(zhì)具有還原性，一定條件下能與非金屬單質(zhì)反應(yīng)。(3)常溫下，硅單質(zhì)不能與任何酸或堿反應(yīng)。()提示：。常溫下，硅單質(zhì)能與氫氟酸、強(qiáng)堿(如NaOH溶液)反應(yīng)。(4)晶體硅可用作光導(dǎo)纖維的材料。()提示：。晶體硅可用作半導(dǎo)體材料，光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2。(5)SiO2是酸性氧化物，但不能與水反應(yīng)生成硅酸。 ()提示：。SiO2不溶于水，且不與水反應(yīng)。(6)酸性氧化物只能與堿反應(yīng)，不能與酸反應(yīng)。()提示：。SiO2能與氫氟酸反應(yīng)。【方法點(diǎn)撥】硅及其氧化物的特性物質(zhì)一

5、般規(guī)律特性Si硅的還原性比碳強(qiáng)SiO2+2C Si+2CO非金屬單質(zhì)與強(qiáng)堿反應(yīng)一般不生成氫氣Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)Si+4HF=SiF4+2H2一般非金屬單質(zhì)為絕緣體硅為半導(dǎo)體高溫=物質(zhì)一般規(guī)律特性SiO2酸性氧化物一般與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸SiO2不溶于水，不與水反應(yīng)酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4+2H2O“較強(qiáng)酸制較弱酸”是復(fù)分解反應(yīng)的一般規(guī)律，碳酸酸性大于硅酸Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3Na2CO3+SiO2 =Na2SiO3+CO2【基礎(chǔ)小題快練】1.下列關(guān)于C、Si兩種

6、非金屬元素的說法中，正確的是 ()A.兩者結(jié)合形成的化合物是共價(jià)化合物B.在自然界中都能以游離態(tài)存在C.氫化物的熱穩(wěn)定性比較：CH4Si，則氫化物的熱穩(wěn)定性SiH4H2SiO32可與NaOH溶液反應(yīng)，也可與氫氟酸反應(yīng)，可知SiO2為兩性氧化物【解析】選C。SiO2是酸性氧化物，A項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)SiO2+2C Si+2CO不能說明碳的非金屬性比硅強(qiáng)，該反應(yīng)能發(fā)生是因?yàn)樯蒀O氣體，它的逸出促進(jìn)了反應(yīng)進(jìn)行，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CO2通入Na2SiO3溶液中生成H2SiO3膠體，符合強(qiáng)酸制弱酸的規(guī)律，證明酸性H2CO3H2SiO3，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)中SiO2除氫氟酸外不能與其他的酸反應(yīng)，SiO2為酸性氧化物，不具

7、有兩性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(2017衡水模擬)晶體硅是信息科學(xué)和能源科學(xué)中的一種重要材料，可用于制芯片和太陽(yáng)能電池等。以下是工業(yè)上制取純硅的一種方法。請(qǐng)回答下列問題： 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)(1)在上述生產(chǎn)過程中，屬于置換反應(yīng)的有_(填反應(yīng)代號(hào))。(2)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_。(3)化合物W的用途很廣，通?？捎米鹘ㄖI(yè)和造紙工業(yè)的黏合劑，可作肥皂的填充劑，是天然水的軟化劑。將石英砂和純堿按一定比例混合加熱至1 3731 623 K反應(yīng)，生成化合物W，其化學(xué)方程式是_。(4)A、B、C三種氣體在“節(jié)能減排”中作為減排目標(biāo)的一種氣體是_(填化學(xué)式)；分別通入W溶液中能得到白色沉淀的氣體是_(填化學(xué)式)。(5

8、)工業(yè)上合成氨的原料H2的制法是先把焦炭與水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣，再提純水煤氣得到純凈的H2，提純水煤氣得到純凈的H2的化學(xué)方程式為_ _。【解析】反應(yīng)為石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反應(yīng)：SiO2+2C Si+2CO，屬于置換反應(yīng)；反應(yīng)是Si+3HCl SiHCl3+H2，屬于置換反應(yīng)；反應(yīng)是SiHCl3+H2 Si+3HCl，屬于置換反應(yīng)；反應(yīng)為特定條件下的反應(yīng)：CO+H2O H2+CO2，不屬于置換反應(yīng)。A、B、C分別為CO、CO2、HCl，其中CO2是溫室氣體，是節(jié)能減排的目標(biāo)氣體，CO2或HCl通入W(硅酸鈉)溶液中都能夠生成白色沉淀(硅酸)。答案：(1)(2)SiHCl3+H2 S

9、i+3HCl(3)SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2(4)CO2CO2、HCl(5)CO+H2O CO2+H2、CO2+Ca(OH)2 =CaCO3+H2O考點(diǎn)二硅酸、硅酸鹽及無(wú)機(jī)非金屬材料【核心自主排查】1.硅酸： 難弱Na2CO3+H2SiO3=H2SiO3 SiO2+H2ONa2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl2.硅酸鹽：(1)概念：由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。(2)表示方法：硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜，常用氧化物的形式表示它們的組成，如硅酸鈉(Na2SiO3)寫成_，鉀云母(KH2Al3Si3O12)寫成_。Na2OSiO2K2O3

10、Al2O36SiO22H2O(3)硅酸鈉(Na2SiO3)。白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱_，有黏性，水溶液顯_性。水玻璃堿與較強(qiáng)的酸反應(yīng)，如與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；與CO2水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO33.常見無(wú)機(jī)非金屬材料：(1)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料。水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土_黏土主要設(shè)備_玻璃窯陶瓷窯生產(chǎn)條件高溫純堿、石灰石和石英砂水泥回轉(zhuǎn)窯(2)玻璃的生產(chǎn)。Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2高溫=CaCO3+Si

11、O2 CaSiO3+CO2高溫=(3)特殊功能的含硅物質(zhì)。碳化硅具有金剛石結(jié)構(gòu)，可用作磨料。含硅元素4%的硅鋼具有導(dǎo)磁性。硅橡膠具有既耐高溫又耐低溫的性質(zhì)。(4)新型無(wú)機(jī)非金屬材料。如高溫陶瓷、壓電陶瓷、生物陶瓷、光導(dǎo)纖維等?！舅季S診斷】(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)(1)水玻璃是一種玻璃，泡花堿屬于堿。()提示：。水玻璃是硅酸鈉的水溶液，不是玻璃；泡花堿指硅酸鈉，屬于鹽。(2)向硅酸鈉溶液中通入適量CO2，出現(xiàn)白色沉淀，證明碳的非金屬性大于硅元素。()提示：。由現(xiàn)象知生成了硅酸，碳酸酸性大于硅酸，則非金屬性碳大于硅。(3)硅酸鈉溶液應(yīng)保存在帶玻璃塞的試劑瓶中。()提示：。硅酸鈉溶液具有黏性，

12、不能用帶玻璃塞的試劑瓶保存。(4)合成纖維和光導(dǎo)纖維都是新型無(wú)機(jī)非金屬材料。 ()提示：。合成纖維屬于有機(jī)高分子材料。(5)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料的主要成分都是硅酸鹽。()提示：。傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的主要成分是硅酸鹽，但新型無(wú)機(jī)非金屬材料，如光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2?！痉椒c(diǎn)撥】硅酸鹽的表示方法氧化物法(1)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。(2)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(gè)數(shù)守恒原則配置系數(shù)。(3)氧化物之間：用“”隔開。(4)系數(shù)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)應(yīng)化為整數(shù)。如長(zhǎng)石KAlSi3O8不能寫成 K2O Al2O33SiO2，應(yīng)寫

13、成K2OAl2O36SiO2?！净A(chǔ)小題快練】1.下列關(guān)于硅酸鹽材料的說法錯(cuò)誤的是()A.生活中常見的硅酸鹽材料有玻璃、水泥、陶瓷B.普通玻璃的主要成分是SiO2C.陶瓷的主要原料是黏土D.硅酸鹽水泥以石灰石和黏土為主要原料【解析】選B。普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。2.在水玻璃中通入少量的CO2氣體，充分反應(yīng)后加熱蒸干，再高溫充分灼燒，冷卻后所得的固體物質(zhì)為()2SiO32SiO3與Na2CO32與Na2CO32、Na2SiO3及Na2CO3【解析】選A。通入少量CO2氣體時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)為Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3，加熱后H2Si

14、O3分解為SiO2和H2O，再高溫灼燒，SiO2與Na2CO3反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2?！靖呖寄M預(yù)測(cè)】1.(2017德州模擬)硅是構(gòu)成無(wú)機(jī)非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅的化合物的敘述錯(cuò)誤的是()A.氮化硅陶瓷是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，其化學(xué)式為Si3N4B.碳化硅(SiC)的硬度大，熔點(diǎn)高，可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承C.光導(dǎo)纖維是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，其主要成分為SiO2D.二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體中硅原子和硅氧單鍵個(gè)數(shù)之比為12【解析】選D。A項(xiàng)，在氮化硅中氮元素為-3價(jià)，硅元素為+4價(jià)，則化學(xué)式為Si3N4，正確；D項(xiàng)，在SiO2晶體中，一個(gè)硅原子與周圍4個(gè)氧原子形

15、成4個(gè)硅氧單鍵，錯(cuò)誤。2.(2017湛江模擬)月球的礦產(chǎn)資源極為豐富，僅月球表層5 cm厚的沙土就含鐵單質(zhì)有上億噸，月球上的主要礦物有輝石CaMgSi2O6、斜長(zhǎng)石KAlSi3O8和橄欖石(Mg或Fe)2SiO4等，下列說法或分析不正確的是()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)A.輝石、斜長(zhǎng)石及橄欖石均屬于硅酸鹽礦B.斜長(zhǎng)石的氧化物形式可表示為K2OAl2O33SiO2C.月球表層沙土中有游離態(tài)鐵是因?yàn)樵虑虻谋砻鎺缀鯖]有氧氣D.橄欖石中鐵為+2價(jià)【解析】選B。輝石CaMgSi2O6、斜長(zhǎng)石KAlSi3O8和橄欖石(Mg或Fe)2SiO4的成分均屬于硅酸鹽類，均屬于硅酸鹽礦，A正確；硅酸鹽的氧化物表示方法：先寫活潑

16、金屬氧化物，然后是不活潑的金屬氧化物，再是非金屬氧化物二氧化硅，最后是水，所以斜長(zhǎng)石的氧化物形式可表示為K2OAl2O36SiO2，B錯(cuò)誤；月球上有游離態(tài)鐵是因?yàn)樵虑颦h(huán)境中沒有氧化金屬鐵的物質(zhì)或者條件，所以月球的表面幾乎沒有氧氣，C正確；橄欖石中，鎂元素化合價(jià)是+2價(jià)，硅元素化合價(jià)是+4價(jià)，氧元素化合價(jià)是-2價(jià)，所以鐵元素化合價(jià)是+2價(jià)，D正確?！炯庸逃?xùn)練】1.下列關(guān)于無(wú)機(jī)非金屬材料的說法中不正確的是()A.傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料B.新型無(wú)機(jī)非金屬材料克服了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的許多缺點(diǎn)C.高溫結(jié)構(gòu)材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點(diǎn)D.傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非

17、金屬材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料的主要成分都是硅酸鹽【解析】選D。無(wú)機(jī)非金屬材料分為傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料兩大類。傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是指我們常說的硅酸鹽材料，包括玻璃、水泥、磚瓦、陶瓷等；新型無(wú)機(jī)非金屬材料是指一些新型的具有特殊結(jié)構(gòu)和特殊功能的非硅酸鹽型材料。新型無(wú)機(jī)非金屬材料與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料相比，具有許多優(yōu)良性能，如耐高溫、耐磨損、耐酸堿腐蝕、具有壓電效應(yīng)、具有生物功能等。 2.硅是無(wú)機(jī)非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。(1)下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是_。A.陶瓷 B.玻璃C.水泥D.生石灰 (2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2與NaOH溶液

18、反應(yīng)的化學(xué)方程式為_，工藝師常用_(填物質(zhì)名稱)來雕刻玻璃。 (3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可用作_。(4)工業(yè)上常利用反應(yīng)2C+SiO2 Si+2CO制備硅單質(zhì)，該反應(yīng)中所含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)是_(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是_。 【解析】(1)生石灰是CaO，為堿性氧化物且不含硅元素，不屬于硅酸鹽。(2)SiO2與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2NaOH =Na2SiO3+H2O。由于SiO2能溶于氫氟酸，因此工藝師常用氫氟酸來雕刻玻璃。 (3)Na2SiO3水溶液又稱“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火劑。(4)題給反應(yīng)中碳被氧化，SiO2中