高三一輪硅及其化合物

高三一輪硅及其化合物第1頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二…………三年8考高考指數(shù):★★★1.了解硅元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應用。2.了解硅元素與無機非金屬材料。第2頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二一、硅1.硅元素在自然界中的存在在地殼中的含量：_________，自然界中存在形態(tài)：______，主要存在形式：__________和硅酸鹽等。2.單質(zhì)硅的性質(zhì)單質(zhì)硅有________和_________________兩種，其晶體結(jié)構(gòu)與_______類似。居第二位化合態(tài)二氧化硅晶體硅無定形硅(非晶硅)金剛石第3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二(1)晶體硅的物理性質(zhì)。色澤硬度熔沸點導電性_______________________________________________灰黑色、有金屬光澤大高介于導體與絕緣體之間第4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二(2)化學性質(zhì)。不能被濃硫酸、濃硝酸等強氧化劑氧化O2、Cl2等Si常溫下F2、氫氟酸、NaOH溶液加熱或高溫第5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二①與氫氟酸反應：______________________；②與NaOH溶液反應：Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑;③與O2反應：_________________。(3)工業(yè)制法。用焦炭和二氧化硅在電爐中反應得到粗硅，反應的化學方程式為：________________________。(4)主要用途。用做半導體材料、生產(chǎn)硅合金等。Si+4HF====SiF4↑+2H2↑Si+O2SiO2△====SiO2+2CSi+2CO↑高溫====第6頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二二、二氧化硅1.物理性質(zhì)硬度______，熔沸點______。2.化學性質(zhì)很大很高第7頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二(1)與堿溶液(如NaOH溶液)反應。_________________________(不能用帶_____塞的試劑瓶盛放堿液)(2)與堿性氧化物(如CaO)反應。______________________(3)與碳酸鹽(如Na2CO3、CaCO3)反應。________________________________、__________________________(4)與氫氟酸反應_________________________SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O玻璃SiO2+CaOCaSiO3SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O高溫====高溫====高溫====第8頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二3.用途制光學儀器、石英玻璃。水晶可制作飾品，常用來制造通訊材料_________。三、硅酸、硅酸鹽1.硅酸(1)性質(zhì)：透明膠狀固體，難溶于水，酸性比碳酸弱。(2)制法：可用硅酸鈉溶液與鹽酸反應制得，反應的離子方程式為_______________________。(3)用途：硅膠可用作催化劑的載體和袋裝食品、瓶裝食品的干燥劑。光導纖維第9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二2.硅酸鹽(1)Na2SiO3水溶液俗稱________，常用于制作黏合劑、防腐劑和耐火材料。(2)硅酸鈉溶液在空氣中易變質(zhì)，反應的化學方程式為__________________________________。(3)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：如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為_____________，石棉(CaMg3Si4O12)可表示為：____________________。水玻璃Na2SiO3+H2O+CO2

====Na2CO3+H2SiO3↓Na2O·SiO2CaO·3MgO·4SiO2第10頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二四、無機非金屬材料1.傳統(tǒng)無機非金屬材料(1)工業(yè)生產(chǎn)。水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料________________________________主要設(shè)備

水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯生產(chǎn)條件

高溫

石灰石、黏土純堿、石灰石和石英黏土第11頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二(2)主要用途。陶瓷、玻璃、水泥是主要建材，也廣泛應用于生活中。2.新型無機非金屬材料(1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。如氮化硅陶瓷具有較高的硬度和耐磨性、較強的抗化學侵蝕性和電絕緣性等。(2)生物陶瓷。對機體無排異反應，不會引起代謝作用異常。(3)壓電陶瓷：具有壓電效應。第12頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二1.SiO2既能與酸反應又能與堿反應，所以它是一種兩性氧化物。()【分析】SiO2只能與氫氟酸反應生成SiF4和H2O，且SiF4不是鹽，與其他酸都不反應，與堿反應生成鹽和水，故SiO2是一種酸性氧化物。2.工業(yè)上用焦炭和石英制取粗硅的反應方程式為SiO2+CSi+CO2↑。()【分析】反應生成的是CO而不是CO2?！痢粮邷?===第13頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二3.不能用SiO2與水反應的方法來制取硅酸，不能用瓷坩堝來加熱燒堿或純堿使其熔化。()【分析】SiO2難溶于水，不與水反應，在高溫下SiO2能與NaOH、Na2CO3發(fā)生反應導致瓷坩堝被腐蝕。4.實驗室中保存燒堿溶液不能用玻璃瓶和磨口玻璃塞。()【分析】常溫下，SiO2與燒堿溶液反應很慢，但生成極少量的Na2SiO3即可將瓶口和瓶塞粘在一起，不易開啟，故可用玻璃瓶，但不可以用磨口玻璃塞?！獭恋?4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二5.新型無機非金屬材料與傳統(tǒng)無機非金屬材料的不同點是新型的均不含硅元素。()【分析】新型無機非金屬材料如氮化硅陶瓷就含有硅元素?！恋?5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二硅及其化合物的性質(zhì)物質(zhì)一般規(guī)律硅及其化合物特性Si硅還原性大于碳2C+SiO2Si+2CO↑非金屬單質(zhì)與強堿溶液反應一般不產(chǎn)生H2

硅可與強堿溶液反應產(chǎn)生H2

非金屬一般不與非氧化性酸反應Si+4HF====SiF4↑+2H2↑一般非金屬單質(zhì)為絕緣體硅為半導體，常用于電子部件高溫====第16頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二SiO2

酸性氧化物一般與水反應生成相應酸SiO2不溶于水，不與水反應酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復分解反應SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O“較強酸制較弱酸”是復分解反應的一般規(guī)律，H2CO3酸性大于H2SiO3Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2

CaSiO3+CO2↑高溫====高溫====第17頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二H2SiO3

無機酸一般易溶于水硅酸和原硅酸均難溶于水硅酸鹽大多數(shù)硅酸鹽難溶于水常見的可溶性硅酸鹽為Na2SiO3，水溶液俗稱水玻璃、泡花堿第18頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二【高考警示鐘】(1)不要混淆硅和二氧化硅的用途。用作半導體材料的是晶體硅而不是SiO2，用于制作光導纖維的是SiO2而不是硅。(2)不要混淆常見含硅物質(zhì)的成分。①計算機芯片的成分是晶體硅而不是SiO2。②水晶、石英、瑪瑙等主要成分是SiO2，而不是硅酸鹽。③傳統(tǒng)無機非金屬材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸鹽。第19頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二【典例1】(2011·山東高考)某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，該元素()A.在自然界中只以化合態(tài)的形式存在B.單質(zhì)常用作半導體材料和光導纖維C.最高價氧化物不與酸反應D.氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定第20頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二【解題指南】解答本題注意以下三點：(1)原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半的短周期元素只有鋰和硅，非金屬元素則為硅。(2)充分考慮硅及其化合物的特性及用途。(3)運用元素周期律比較氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性。第21頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二【解析】選A。通過信息可推知該元素為Si。B項，其單質(zhì)能用作半導體材料，用作光導纖維的是SiO2，B錯誤；C項，它的最高價氧化物SiO2能與氫氟酸反應，C錯誤；D項，由于元素的非金屬性C＞Si，故SiH4的穩(wěn)定性弱于甲烷，D錯誤。第22頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二【互動探究】(1)硅在自然界中為什么全部以化合態(tài)存在？提示：硅是親氧元素，容易跟氧元素結(jié)合形成二氧化硅或進一步轉(zhuǎn)化為硅酸鹽。(2)實驗室如何保存氫氟酸？提示：氫氟酸能與玻璃中的SiO2反應，不能盛放于玻璃瓶中，應保存在特制的塑料瓶中。第23頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二【變式備選】下列敘述中，不正確的是()A.硅和鍺都是重要的半導體材料B.地殼中含量占第一、二位兩種元素組成的一種化合物為SiO2C.自然界里存在大量的單質(zhì)硅、二氧化硅和硅酸鹽D.在硅酸鈉溶液中通入CO2有白色膠狀沉淀產(chǎn)生第24頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二【解析】選C。硅在自然界中不能以單質(zhì)形式存在；地殼中含量前兩位的元素是O、Si；硅酸鈉溶液中通入CO2可生成硅酸白色沉淀。第25頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二SiO2與CO2比較SiO2

CO2

熔沸點很高很低硬度很大較小溶解性不溶于水可溶與堿反應SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH====Na2CO3+H2O與堿性氧化物反應SiO2+CaOCaSiO3

CaO+CO2====CaCO3

高溫====第26頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二SiO2

CO2

與水反應不反應CO2+H2OH2CO3

與碳反應SiO2+2CSi+2CO↑CO2+C2CO與酸反應SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O不反應高溫====△====第27頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二【高考警示鐘】(1)要掌握SiO2和CO2性質(zhì)的區(qū)別。SiO2能與氫氟酸反應而CO2不能與氫氟酸反應；CO2與SiO2均是酸性氧化物，但CO2可與水反應而SiO2不能與水反應。(2)SiO2與C反應時生成物是CO而不是CO2。第28頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二【典例2】下列說法中不正確的是()A.SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可與NaOH溶液反應B.SiO2不能與任何酸發(fā)生反應C.SiO2和CO2在一定條件下，均可與CaO發(fā)生反應D.SiO2不溶于水，而CO2可與水反應，生成H2CO3【解題指南】解答本題注意以下兩點：(1)SiO2與CO2性質(zhì)的相同點;(2)SiO2與CO2性質(zhì)的區(qū)別。第29頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二【解析】選B。SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O,A正確；SiO2可與氫氟酸反應，B不正確；SiO2+CaOCaSiO3,CO2+CaO====CaCO3,C正確；CO2+H2OH2CO3，D正確。高溫====第30頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二【互動探究】(1)上述A選項中，CO2與NaOH反應的產(chǎn)物如何判斷？提示：根據(jù)CO2的量來判斷，若CO2不足則產(chǎn)生Na2CO3,若CO2過量則產(chǎn)生NaHCO3。(2)上題D選項中，如何由SiO2制取H2SiO3?提示：先讓SiO2與NaOH溶液反應，SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O然后向所得的Na2SiO3溶液中通CO2即可得到H2SiO3，反應為：Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓。第31頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二1．開發(fā)新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展的方向之一。下列有關(guān)材料的說法正確的是()A.合成纖維和光導纖維都是有機高分子材料B.SiO2是人類將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧螩.水晶、瑪瑙、水泥和瓷器都是硅酸鹽制品D.氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料練習：第32頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二【解析】選D。光導纖維的成分是SiO2，A錯；晶體硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧希珺錯；水晶、瑪瑙的主要成分是SiO2，C錯。第33頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二2．下列試劑中，能貯存在帶磨口塞的玻璃試劑瓶里的是()A.KOH溶液B.液溴C.Na2SiO3溶液D.氫氟酸【解析】選B。A項KOH與SiO2反應生成礦物膠K2SiO3，C項Na2SiO3本身就屬于礦物膠，D項HF與SiO2反應。第34頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二3．常溫下，下列不發(fā)生反應的一組物質(zhì)是()①硅與NaOH溶液②硅與鹽酸③硅與氫氟酸④二氧化硅與碳酸鈉⑤二氧化硅與NaOH溶液⑥二氧化硅與濃硝酸A．①