山東省高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)-第4章第1節(jié)-硅-無機(jī)非金屬材料課件

第1節(jié)硅無機(jī)非金屬材料

點(diǎn)面導(dǎo)圖第一頁第二頁，共51頁。考向分析本節(jié)高考重點(diǎn)考查：(1)硅單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)和應(yīng)用；(2)無機(jī)非金屬材料。高考對本節(jié)內(nèi)容考查形式不固定，選擇題難度較小；非選擇題中等難度，但綜合性較大。預(yù)計2013年仍會出題?；诖?，我們在復(fù)習(xí)時應(yīng)注重以下三個方面的問題：硅及其化合物的實(shí)驗探究；硅及其化合物的推斷；無機(jī)非金屬材料在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用。第二頁第三頁，共51頁。一、硅與半導(dǎo)體材料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 單質(zhì)硅有___________和無定形硅(非晶體硅)兩種_________________，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石類似。居第二位化合態(tài)二氧化硅晶體硅同素異形體第三頁第四頁，共51頁。(1)物理性質(zhì)色澤硬度熔沸點(diǎn)導(dǎo)電性灰黑色、有金屬光澤大高介于_______________之間導(dǎo)體與絕緣體第四頁第五頁，共51頁。 (3)工業(yè)制法 用焦炭和二氧化硅在電爐中反應(yīng)得到粗硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________。 (4)主要用途 用做______________材料、生產(chǎn)硅合金等。半導(dǎo)體第五頁第六頁，共51頁。1．(判一判)判斷下列說法是否正確(正確的打“√”，不正確的打“×”) (1)自然界中硅的含量稀少() (2)自然界中存在大量的單質(zhì)硅() (3)硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)() (4)硅便于運(yùn)輸、貯存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料() (5)高純度的單晶硅被廣泛用于制造計算機(jī)芯片() (6)光導(dǎo)纖維的主要成分是硅() 【答案】(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)×第六頁第七頁，共51頁。二、二氧化硅與光導(dǎo)纖維1．二氧化硅 (1)物理性質(zhì)：硬度：_________，熔沸點(diǎn)：很高。 (2)化學(xué)性質(zhì)很大第七頁第八頁，共51頁。2．光導(dǎo)纖維 (1)主要成分：__________。 (2)用途：用于通訊、能量傳輸、信息處理、遙測遙控、醫(yī)療器械制造等方面。 (3)優(yōu)點(diǎn)：耐腐蝕、傳送量大、損耗少、抗干擾等。SiO2第八頁第九頁，共51頁。2．(選一選)下列說法正確的是() A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟堿反應(yīng)，但不能與任何酸反應(yīng) B．根據(jù)反應(yīng)SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，可推知硅酸的酸性比碳酸的酸性強(qiáng) C．石英的主要成分是SiO2 D．CO2與SiO2均可溶于水生成對應(yīng)的酸 【答案】C第九頁第十頁，共51頁。3．(想一想)有人認(rèn)為SiO2既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)，所以認(rèn)為它是一種兩性氧化物，你同意這種看法嗎？ 【答案】

不同意，因為SiO2只與HF反應(yīng)，這是SiO2的特性，與其他的酸不反應(yīng)，所以SiO2是一種酸性氧化物。第十頁第十一頁，共51頁。三、硅酸鹽和無機(jī)非金屬材料1．硅酸鹽 (1)硅酸鹽制品的性質(zhì)特征 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，大都難溶于水(Na2SiO3例外)，Na2SiO3的水溶液俗稱___________，常用作黏合劑和耐火材料。 (2)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Na2O·SiO2CaO·3MgO·4SiO2第十一頁第十二頁，共51頁。2．傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料玻璃水泥主要原料______________________石灰石、黏土生產(chǎn)過程中的主要變化SiO2＋Na2CO3

_________________________，CaCO3＋SiO2_________________________________復(fù)雜的物理、化學(xué)變化純堿、石灰石、石英Na2SiO3＋CO2↑CaSiO3＋CO2↑第十二頁第十三頁，共51頁。主要成分___________________________________________________________重要特性無固定熔點(diǎn)_______________Na2SiO3，CaSiO3，SiO23CaO·SiO2,2CaO·SiO2,3CaO·Al2O3水硬性第十三頁第十四頁，共51頁。4．(連一連)屬于硅酸鹽材料的用線連起來：第十四頁第十五頁，共51頁。5．(填一填)三硅酸鎂晶體被用來治療胃潰瘍病患者的胃酸過多癥，是因為該物質(zhì)不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。三硅酸鎂晶體化學(xué)式為：Mg2Si3O8·nH2O。 (1)用氧化物的形式表示三硅酸鎂的化學(xué)式：___________。 (2)寫出該藥物中和胃酸的離子方程式___________________ __________________________________________________。 【答案】

(1)2MgO·3SiO2·nH2O (2)Mg2Si3O8·nH2O＋4H＋===2Mg2＋＋3SiO2＋(n＋2)H2O

第十五頁第十六頁，共51頁。硅及其化合物的特性及應(yīng)用

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(qiáng)堿溶液反應(yīng)一般不產(chǎn)生H2硅可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2非金屬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，常用于電子部件第十六頁第十七頁，共51頁。SiO2酸性氧化物一般與水反應(yīng)生成相應(yīng)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，H2CO3酸性大于H2SiO3以下反應(yīng)不符合此規(guī)律Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑H2SiO3無機(jī)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，其水溶液俗稱水玻璃、泡花堿第十七頁第十八頁，共51頁。 (1)工業(yè)上用焦炭和石英制取粗硅生成的是CO而不是CO2。 (2)中學(xué)化學(xué)中能與堿反應(yīng)生成H2的單質(zhì)是Al和Si。第十八頁第十九頁，共51頁。第十九頁第二十頁，共51頁。 ①裝置B中的試劑是________。裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是______________________________________________。(3)用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)：第二十頁第二十一頁，共51頁。 ②反應(yīng)一段時間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是________，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是_______________________。 ③為保證制備純硅實(shí)驗的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及________。 ④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑是(填寫字母代號)________。 a．碘水b．氯水c．NaOH溶液 d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液第二十一頁第二十二頁，共51頁。 【精講精析】

(1)根據(jù)題意信息，粗硅可用碳還原二氧化硅的方法制取。(2)因HCl易溶于水，而SiHCl3遇H2O強(qiáng)烈水解，故提純SiHCl3的方法只能在無水的條件下采用分餾(或蒸餾)的方法進(jìn)行分離，(3)①因SiHCl3強(qiáng)烈水解，故A產(chǎn)生的H2必須干燥，B中盛裝的液體為濃硫酸，燒瓶需加熱是為了使SiHCl3氣化，加快與氫氣的反應(yīng)。②根據(jù)信息，石英管中產(chǎn)生的物質(zhì)為硅，D中應(yīng)有固體物質(zhì)產(chǎn)生，普通玻璃在該反應(yīng)條件下會軟化，D中發(fā)生SiHCl3被氫氣還原生成硅的反應(yīng)。③因高溫下氫氣和氧氣混合容易爆炸，故應(yīng)先排凈裝置中的空氣。④鐵與鹽酸反應(yīng)生成二價鐵，常用氯水先將二價鐵氧化，然后再加入硫氰化鉀溶液進(jìn)行檢驗。第二十二頁第二十三頁，共51頁。 【答案】(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (2)分餾(或蒸餾) (3)①濃硫酸使滴入燒瓶中的SiHCl3氣化 ②有固體物質(zhì)生成在該反應(yīng)溫度下，普通玻璃會軟化 ③排盡裝置中的空氣 ④bd第二十三頁第二十四頁，共51頁。第二十四頁第二十五頁，共51頁。1．下列說法正確的是() A．鹽酸可以與硅反應(yīng)，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅 B．SiO2既能與HF反應(yīng)又能與NaOH溶液反應(yīng)，說明SiO2是兩性氧化物 C．Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑。該反應(yīng)不符合強(qiáng)酸制弱酸規(guī)律，但符合高沸點(diǎn)物質(zhì)制低沸點(diǎn)物質(zhì)的規(guī)律 D．硅酸、硅酸鹽都難溶于水 【解析】鹽酸與硅不反應(yīng)，故A項錯；SiO2是酸性氧化物，故B錯。高沸點(diǎn)物質(zhì)制低沸點(diǎn)物質(zhì)，如H2SO4、H3PO4制HCl，Na制K，SiO2制CO2，C正確。Na2SiO3易溶于水，D錯誤。 【答案】C第二十五頁第二十六頁，共51頁。無機(jī)非金屬材料

第二十六頁第二十七頁，共51頁。 下列關(guān)于無機(jī)非金屬材料的說法正確的是() ①水泥、普通玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品 ②高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維 ③陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料 ④高溫結(jié)構(gòu)陶瓷耐高溫、硬度大，但是質(zhì)脆，不可用于制造發(fā)動機(jī) ⑤普通玻璃中加入氧化亞銅(Cu2O)制成紅色玻璃 A．①② B．③④ C．③⑤ D．②④第二十七頁第二十八頁，共51頁。 【精講精析】

水晶成分是SiO2，它是氧化物，不是鹽，①錯誤；制作光導(dǎo)纖維的材料是SiO2，不是Si，②錯誤；陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料，③正確；高溫結(jié)構(gòu)陶瓷可以制造發(fā)動機(jī)，④錯誤；Cu2O(紅色)、Co2O3(藍(lán)色)，⑤正確。 【答案】C第二十八頁第二十九頁，共51頁。2．(2012·濟(jì)寧聯(lián)考)硅及其化合物是重要的無機(jī)材料，下列有關(guān)說法正確的是() A．反應(yīng)SiO2＋2C2CO↑＋Si，每生成1molSi轉(zhuǎn)移4mole－ B．光纖的主要成分是硅單質(zhì)，它質(zhì)量輕且對光的傳輸能力強(qiáng) C．光纖可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，是制造光電池的最佳材料 D．所有的玻璃都是硅酸鹽產(chǎn)品 【解析】

標(biāo)出選項A反應(yīng)前后元素的化合價，分析反應(yīng)前后化合價的變化，可知A說法正確；光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，其主要成分是二氧化硅，B說法錯誤；制造光電池的材料是晶體硅，C說法錯誤；石英玻璃的主要成分是二氧化硅，不是硅酸鹽產(chǎn)品，故D說法錯誤。 【答案】A

第二十九頁第三十頁，共51頁。第三十頁第三十一頁，共51頁。 (1)選擇制取SO2的合適試劑：________。 A．10%的H2SO4溶液B．80%的H2SO4溶液 C．Na2SO3固體 D．CaSO3固體 (2)寫出裝置B中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________ ____________________________________________________。 (3)你認(rèn)為該裝置是否有不足之處？________，如果有，請列出兩點(diǎn)：________________________________________ __________________________________________________。 Ⅱ.某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了“實(shí)驗室制Si”的研究，他們以課本為基礎(chǔ)，查閱資料后得到以下可供參考的信息：第三十一頁第三十二頁，共51頁。 ①工業(yè)上在高溫時用C還原SiO2可制得Si②Mg在高溫的條件下即可與SiO2反應(yīng)③金屬硅化物與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鹽和SiH4

④Si和SiO2均不與稀硫酸反應(yīng)⑤SiH4在空氣中自燃 他們在研究報告中記錄“……選用合適的物質(zhì)在適宜的條件下充分反應(yīng)；再用足量稀硫酸溶解固體產(chǎn)物；然后過濾、洗滌、干燥；最后稱量……在用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，其產(chǎn)率也只有預(yù)期值的63%左右”。 (4)該小組“實(shí)驗室制Si”的化學(xué)方程式是_______________。 (5)你估計“用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花”的原因是______________________________________________ ___________________________________________________。第三十二頁第三十三頁，共51頁。 【解析】

(1)SO2的溶解度較大，應(yīng)選用濃度較大的H2SO4溶液；為了使反應(yīng)順利進(jìn)行須選擇Na2SO3固體與硫酸反應(yīng)(CaSO3固體與硫酸反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶于水)。 (2)根據(jù)Mg與CO2的反應(yīng)知Mg與SO2反應(yīng)能生成氧化鎂與單質(zhì)硫，但單質(zhì)硫能與鎂反應(yīng)生成硫化鎂。 (3)SiO2、CO2都是酸性氧化物，所以鎂與玻璃中的二氧化硅能發(fā)生反應(yīng)，鎂不能與玻璃管直接接觸；又因為鎂與鈉的性質(zhì)相似，能與水反應(yīng)，因此A、B間應(yīng)加干燥裝置；從整個裝置看是完全封閉的，這是不允許的，因此C應(yīng)與大氣相通。 (4)根據(jù)二氧化碳與鎂的反應(yīng)可寫出二氧化硅與鎂反應(yīng)的化學(xué)方程式。 (5)根據(jù)信息③可知，用稀H2SO4 溶解固體產(chǎn)物時產(chǎn)生了SiH4，所以固體產(chǎn)物中有金屬硅化物，從而可知鎂與二氧化硅反應(yīng)時生成的硅與鎂反應(yīng)生成了硅化鎂。第三十三頁第三十四頁，共51頁。第三十四頁第三十五頁，共51頁。高考題組一硅及其化合物和無機(jī)非金屬材料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(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維 C．最高價氧化物不與酸反應(yīng) D．氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定第三十五頁第三十六頁，共51頁。 【解析】

該短周期非金屬元素為Si，硅在自然界中只以化合態(tài)形式存在，A項正確；單質(zhì)硅可用作半導(dǎo)體材料，而光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2，B項錯誤；Si的最高價氧化物為SiO2，其可以與氫氟酸反應(yīng)，C項錯誤；由于非金屬性Si<C，因此氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：SiH4<CH4，D項錯誤。 【答案】

A第三十六頁第三十七頁，共51頁。2．判斷下列說法是否正確(正確的打“√”，錯誤的打“×”) (1)SiO2不與任何酸反應(yīng)，可用石英制耐酸容器(2010·全國高考)() (2)SiO2是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應(yīng)(2010·山東高考)() (3)二氧化硅是生產(chǎn)光纖制品的基本原料(2010·江蘇高考)() (4)水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑(2010·江蘇高考)() (5)可以用Si3N4、Al2O3制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷制品(2010·天津高考)()第三十七頁第三十八頁，共51頁。【答案】(1)×(2)√(3)√(4)√(5)√(6)×(7)×(8)×第三十八頁第三十九頁，共51頁。3．(2010·上海高考改編)胃舒平主要成分是氫氧化鋁，同時含有三硅酸鎂(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。 (1)三硅酸鎂的氧化物形式為________________。 (2)某元素與鋁元素同周期且原子半徑比鎂原子半徑大，該元素離子半徑比鋁離子半徑________(填“大”或“小”)，該元素和鋁元素的最高價氧化物的水化物之間發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：__________________________________________ __________________________________________________。 (3)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是________。第三十九頁第四十頁，共51頁。 a．Al2O3、MgO和SiO2都不溶于水 b．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固體 c．Al2O3、MgO和SiO2都是氧化物 d．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔點(diǎn) 【解析】

(1)硅酸鹽用氧化物的形式來表示組成的書寫順序是：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→非金屬氧化物→二氧化硅→水，并將氧化物的數(shù)目用阿拉伯?dāng)?shù)字在其前面表示。比如斜長石KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2。 (2)與鋁元素同周期且原子半徑大于鎂的元素是鈉，其離子半徑大于鋁的離子半徑；兩者氫氧化物反應(yīng)的離子方程式為：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－；(3)分析三種氧化物，可知三者都不溶于水且都具有很高的熔點(diǎn)。

第四十頁第四十一頁，共51頁。 【答案】(1)2MgO·3SiO2·nH2O (2)大Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ (3)ad第四十一頁第四十二頁，共51頁。高考題組二與“硅單質(zhì)及其化合物”有關(guān)的推斷題和實(shí)驗探究4．(2011·天津高考節(jié)選)圖中X、Y、Z為單質(zhì)，其他為化合物，它們之間存在如下轉(zhuǎn)化關(guān)系(部分產(chǎn)物已略去)。其中，A俗稱磁性氧化鐵；E是不溶于水的酸性氧化物，能與氫氟酸反應(yīng)。第四十二頁第四十三頁，共51頁。 回答下列問題： (1)組成單質(zhì)Y的元素在周期表中的位置是_________；M中存在的化學(xué)鍵類型為________；R的化學(xué)式是________。 (2)一定條件下，Z與H2反應(yīng)生成ZH4。ZH4的電子式為________________。 (3)已知A與1molAl反應(yīng)轉(zhuǎn)化為X時(所有物質(zhì)均為固體)，放出akJ熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_____________。 【解析】

(1)、(2)依題意結(jié)合物質(zhì)的特性可推出框圖中的A為Fe3O4，E為SiO2，再結(jié)合框圖中的信息推出X為Fe、Y為O2、Z為Si，D為HNO3溶液、G為Fe(NO3)3、M為Na2SiO3溶液、R為H2SiO3(或H4SiO4)。第四十三頁第四十四頁，共51頁。 (3)先寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：8Al＋3Fe3O4===9Fe＋4Al2O3，根據(jù)方程式中Al的化學(xué)計量數(shù)得出反應(yīng)熱的數(shù)值為8a，再根據(jù)書寫熱化學(xué)方程式的要求——注明反應(yīng)體系中各物質(zhì)的狀態(tài)，放熱用“－”、吸熱用“＋”，單位是“kJ·mol－1”，正確寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：8Al(s)＋3Fe3O4(s)===9Fe(s)＋4Al2O3(s)ΔH＝－8akJ·mol－1 【答案】(1)第2周期第ⅥA族離子鍵、共價鍵H2SiO3(或H4SiO4) (3)8Al(s)＋3Fe3O4(s)===9Fe(s)＋4