《高考化學一輪總復習 第五單元 第1講 無機非金屬材料的主角——硅課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考化學一輪總復習 第五單元 第1講 無機非金屬材料的主角——硅課件（53頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第五單元非金屬及其化合物第1節(jié)無機非金屬材料的主角硅1了解 C、Si 元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應用。2了解 C、Si 元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。3了解常見無機非金屬材料的性質(zhì)和用途。物質(zhì)碳(C)硅(Si)存在形態(tài)游離態(tài)和化合態(tài)化合態(tài)物理性質(zhì)金剛石：熔點_ ，硬度_ 色固體，有金屬光澤，熔點_，硬度_，有脆性，_導體石墨：硬度小，電的良導體用途金剛石用作切割刀具；石墨用作電極、鉛筆芯半導體材料、_芯片、_電池和合金材料 回歸教材 一、碳和硅1單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì)和用途。高大灰黑高大半硅太陽能2.碳的化學性質(zhì)。2COCO2常溫下不活潑，在高溫條件下有強還原性。(1)與非

2、金屬單質(zhì)反應：2CuCO2COH22CO2_，CO2_。(2)與氧化物反應：2COSi2CO2CuOC_，CH2O(g)_，CO2C_，SiO22C_。(3)與酸反應：加熱條件下能與濃硫酸、濃硝酸反應：C2H2SO4(濃)_。CO22SO22H2O3硅的化學性質(zhì)。常溫下化學性質(zhì)不活潑，但能與 NaOH、F2、HF 反應。(1)與非金屬單質(zhì)反應：SiO2SiF4SiCl4SiO2_，Si2F2=_，Si2Cl2_。SiF42H2(2)與氧化物反應：Si2FeO2FeSiO2。(3)與酸反應：不與濃硫酸、濃硝酸反應，但能與氫氟酸在常溫下反應：Si4HF=_。(4)與堿反應：Si2NaOHH2O=N

3、a2SiO32H2。二、二氧化碳和二氧化硅CO2H2O物質(zhì)(1)二氧化碳(2)二氧化硅化學式CO2SiO2主要物理性質(zhì)熔、沸點低，常溫下為氣體，能溶于水硬度大，熔、沸點高，常溫下為固體，不溶于水化學性質(zhì)與水反應 _不反應與酸反應不反應SiO24HF=_與堿反應CO22NaOH= _ 或CO2NaOH= NaHCO3SiO22NaOH= _H2CO3 SiF42H2ONa2CO3H2ONa2SiO3H2O物質(zhì)(1)二氧化碳(2)二氧化硅化學性質(zhì)與鹽反應CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3 SiO2Na2CO3=_與堿性氧化物反應CO2CaOCaCO3高溫SiO2CaO=CaSiO3用途制飲料

4、、碳酸鹽，干冰用作制冷劑_ 、 制光學儀器、電子部件，水晶可制作飾品(續(xù)表)Na2SiO3CO2光導纖維高溫三、硅酸和硅酸鹽1硅酸。碳酸H2SiO3(膠體)2NaCl(1)溶解性：溶解度很小。(2)化學性質(zhì)弱酸性：酸性比_還弱：Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3(膠體)。(3)制備：可用硅酸鈉與鹽酸反應制得：Na2SiO32HCl=_。(4)用途：硅膠可用作袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑。2硅酸鹽。水玻璃堿性(1)硅酸鈉：硅酸鈉的水溶液俗稱_，溶液顯_，是制備硅膠和木材防火劑等的原料。(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(Na2

5、SiO3) 可 表 示 為Na2OSiO2，長石(KAlSi3O8)可表示為_。K2OAl2O36SiO2材料類別水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石英、石灰石黏土生產(chǎn)條件高溫四、無機非金屬材料1傳統(tǒng)無機非金屬材料。材料類別主要特性示例用途高溫結(jié)構(gòu)陶瓷能承受高溫，強度高氮化硅陶瓷汽輪機葉片、軸承、永久性模具半導體陶瓷 具有電學特性氧化錫陶瓷集成電路中的半導體光學材料具有光學特性光導纖維光纜通訊、醫(yī)療、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化鋁陶瓷人造骨、人造關(guān)節(jié)、接骨螺釘2.新型無機非金屬材料。 自主測評 A乙烯可作水果的催熟劑B硅膠可作袋裝食品的干燥劑C福爾馬林可作食品的保鮮劑D氫氧化鋁可作胃酸的

6、中和劑解析：乙烯可以作生物調(diào)節(jié)劑，催熟果實，A 正確；硅膠具有吸水性，可以作干燥劑，B 正確；福爾馬林中含有的甲醛具有毒性，不能作為食品的保鮮劑，C 錯誤；氫氧化鋁具有兩性，可以中和胃酸，作胃酸中和劑，D 正確。答案：C2(2015 年福建泉州一中檢測)硅及其化合物的應用范圍很廣。下列說法正確的是()。A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C石英玻璃和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品D鹽酸可以與硅反應，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅解析：硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料，A 項正確；粗硅制備單晶硅，粗硅首先與氯氣發(fā)生氧化還原反應生成四氯化硅，四氯化硅再與氫氣發(fā)生氧

7、化還原反應生成純硅，B項錯誤；石英玻璃不是硅酸鹽制品，是石英(二氧化硅)制品，C項錯誤；鹽酸不與硅反應，D 項錯誤。答案：A()。氫氟酸；NaCl；KNO3；石灰水；CuSO4；NaOH； Na2CO3；NaHSO4。ACBD解析：氫氟酸及呈堿性的石灰水、Na2CO3溶液、NaOH 溶液都不能存放在帶玻璃塞的試劑瓶中。答案：A4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()。硅是構(gòu)成一些巖石和許多礦物的基本元素；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；高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導纖維；陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料；氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料；C60

8、屬于原子晶體，用于制造納米材料。ABCD解析：人造剛玉主要成分是Al2O3，錯誤；高純度SiO2用于制作光導纖維，錯誤；C60 為分子晶體，錯誤。答案：C5(2015 年山東濰坊一中檢測)N、O、S、Si 是重要的非金屬元素，下列說法正確的是()。AN、O、S、Si 的原子半徑逐漸增大，非金屬性逐漸減弱BSO2 和 SiO2 既能與 NaOH 溶液反應，又能與某些酸反應CN、S 的氧化物既是形成光化學煙霧，又是形成酸雨的主要物質(zhì)DN、Si、S 的單質(zhì)均能和氧氣反應，且產(chǎn)物分別是 NO2、SiO2 和 SO2解析：Si 與S 在同一周期，原子半徑從左到右逐漸減小，所以Si 的原子半徑大于S，同理

9、 N 的原子半徑大于O，A 項錯誤；二氧化硫與二氧化硅是酸性氧化物，所以可與堿反應，同時又具有特殊性，二氧化硫具有還原性，可與氧化性酸硝酸發(fā)生氧化還原反應，二氧化硅可與氫氟酸反應，B 項正確；N 的氧化物是形成光化學煙霧的氣體也是形成酸雨的主要物質(zhì)，而S 的氧化物能形成酸雨，不能形成光化學煙霧，C 項錯誤；氮氣與氧氣反應只能生成NO，不能生成二氧化氮，D 項錯誤。答案：B素的下列說法中，你認為不正確的是(考點一考向考向1碳與硅硅單質(zhì)的特性硅單質(zhì)的特性例1硅作為一種新型能源被廣泛開發(fā)利用，關(guān)于其有利因)。A硅燃燒產(chǎn)物對環(huán)境產(chǎn)生的污染，容易得到有效控制B從 Si(s)O2(g)SiO2(s) H8

10、58.6 kJ mol1可知，硅燃燒放出的熱量多. . .C自然界中硅的儲量豐富，可以從自然界直接獲得單質(zhì)硅D硅便于運輸、貯存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料之一解析：自然界中的硅是以化合態(tài)的形式存在，故不能從自然界中直接獲得單質(zhì)硅。答案：C易錯警示硅的四種特性。(1)碳族元素的主要化合價一般是2、4，而硅常見的化合價是4。(2)硅的還原性比碳強，而碳在高溫下卻能從SiO2 中還原出硅。(3)非金屬單質(zhì)與強堿反應一般不生成氫氣，而硅卻能與強堿溶液反應產(chǎn)生氫氣。(4)非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應，而硅不但能與氫氟酸反應，而且還有H2 生成(類似于較活潑金屬與酸的置換反應)：Si4HF=SiF

11、42H2?？枷蚩枷? 2硅的工業(yè)制法硅的工業(yè)制法300 例2晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅；粗硅與干燥HCl 氣體反應制得SiHCl3 ： Si 3HCl = SiHCl3 H2 ；SiHCl3 與過量 H2 在 1000 1100 反應制得純硅。已知SiHCl3 能與 H2O 強烈反應，在空氣中易自燃。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(jīng)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)

12、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(xiàn)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(guān)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(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 cNaOH 溶液dKSCN 溶液eNa2SO3 溶液解析：(1)高溫下 C 參與還原反應的產(chǎn)物是CO 而非CO2，所以粗硅的制備原理是:Si

13、O22CSi2CO。(2)對沸點不同的液態(tài)混合物分離提純的方法一般選擇分餾(或蒸餾)。(3)從裝置圖和題目信息可知A 裝置是制備氫氣，但因含有H2O(g)不能直接還原SiHCl3，所以必須進行干燥，所以裝置B 中的試劑應該是濃硫酸；而SiHCl3 與H2 的反應制得純硅：SiHCl3H2Si3HCl，其溫度高達1000 1100 ，只能在裝置D 石英管中進行，因為在此反應溫度下，普通玻璃會軟化。顯然，裝置C 是使液態(tài)的SiHCl3 汽化，并與H2 充分混合。=Si3HClSi2CO答案：(1)SiO22C(2)分餾(或蒸餾)(3)濃硫酸使滴入燒瓶中的SiHCl3 汽化有固體物質(zhì)生成在該反應溫度

14、下，普通玻璃會軟化SiHCl3H21000 1100 排盡裝置中的空氣bd由于硅在高溫下易與空氣中的氧氣反應，所以實驗要取得成功操作的關(guān)鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度以及排盡裝置中的空氣。將試樣用稀鹽酸溶解后溶液中的Fe主要以Fe2離子的形式存在，檢驗的方法一般是將其氧化成Fe3用KSCN試液檢驗。方法技巧三氯甲硅烷還原法制備高純度硅。1工藝流程。2操作步驟。高溫下用焦炭在電爐中隔絕空氣還原二氧化硅制得粗硅；粗硅與干燥的HCl 氣體在300 以上反應生成SiHCl3；SiHCl3與過量的H2 在1000 1100 反應制得純硅。【考點練透】1在濃硝酸；水；濃硫酸；氫氟酸；氫氧化鈉溶液

15、中，能與單質(zhì)硅起化學反應的是()。ACBD解析： Si 與水、濃H2SO4 、濃HNO3均不發(fā)生反應，但Si 能與氫氟酸、NaOH 溶液反應放出H2。答案：C2 在電子工 業(yè) 中 利 用 鎂 制 取 硅 的 反 應 為 2Mg SiO22MgOSi，同時會發(fā)生副反應：2MgSiMg2Si，Mg2Si 遇水可以反應生成 SiH4(硅烷)(SiH4 在常溫下是一種不穩(wěn)定、易自燃的氣體)。鎂是一種活潑性較強的金屬，在一定溫度下能與二氧化碳發(fā)生反應。下圖是進行 Mg 與 SiO2 反應的實驗裝置中的一部分。試回答下列問題：(1)由于 O2、CO2 和 H2O(g)的存在對該實驗有不良影響，實驗中應通入

16、 X 氣體作為保護氣。在 A、B、C 三種儀器中反應開始前的試劑分別是：A_，B_，C_(填序號)。稀硫酸；濃硫酸；稀鹽酸；石灰石；純堿；鋅粒。(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(jié)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(chǎn)生此現(xiàn)象的原因用化學方程式表示為：_，_。(4)這樣制得的硅會因混有雜質(zhì)(如 SiO2 等)而稱粗硅，有人設(shè)計了如下流程進行提純，已知常溫下SiClx 為液態(tài)物質(zhì)，操作()的名稱_。涉及的化學反應方程式為：_；_。解析：(1)所給出的試劑可產(chǎn)生的氣體

17、只有CO2 和H2，CO2與Mg 能反應，故不能作保護氣，因此保護氣為 H2，而制取H2的試劑是稀H2SO4 和鋅粒。濃H2SO4 為氣體干燥劑。(2)由于在加熱條件下O2 與 H2 混合會發(fā)生爆炸，所以必須先通入H2 將空氣排凈后再加熱反應物。由于反應開始時需要加熱，而反應后不需要再加熱，所以可推知Mg 與SiO2 的反應是放熱反應。(3)Mg2Si 與HCl 會發(fā)生復分解反應生成MgCl2 和SiH4，SiH4 常溫下可自燃。(4)SiCl4 常溫下為液態(tài)物質(zhì)，其熔點較低，可經(jīng)蒸餾而提純。答案：(1)SiO2 和 Mg(2)防止在加熱條件下 H2 和 O2 混合發(fā)生爆炸的反應是放熱反應(3

18、)Mg2Si 4HCl=2MgCl2 SiH4 2O2=SiO22H2O(4)蒸餾Si2Cl2SiCl4SiCl42H2Si4HClSiH4 中不正確的是(考點二考向考向1二氧化硅和二氧化碳二氧化硅和二氧化碳的性質(zhì)比較二氧化硅和二氧化碳的性質(zhì)比較例3(2015年陜西西安質(zhì)檢)下列關(guān)于 SiO2 和 CO2 的敘述)。A都是共價化合物BSiO2 可用于制光導纖維，干冰可用于人工降雨C都能溶于水且與水反應生成相應的酸D都是酸性氧化物，都能與強堿溶液反應解析：SiO2 不溶于水且與水不反應，C 項錯誤。答案：C. . .方法技巧二氧化硅的三種特性。(1)SiO2 是H2SiO3 的酸酐，但它不溶于水

19、，不能直接將它與水作用制備H2SiO3。(2)非金屬氧化物的熔、沸點一般較低，但SiO2 的熔、沸點卻很高。(3)酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2 卻能與氫氟酸作用：SiO24HF=SiF42H2O?？枷蚩枷? CO2 CO2 與溶液反應的規(guī)律與溶液反應的規(guī)律例4用四種溶液進行實驗，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶選項操作及現(xiàn)象溶液A通入CO2，溶液變渾濁飽和Na2CO3溶液B通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液變渾濁，再加入品紅溶液，紅色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失，再加入足量NaOH溶液，又

20、變渾濁澄清石灰水解析：由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3，Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3，因而會析出NaHCO3晶體，A項正確；CO2Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO3(膠體)，CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3，H2SiO3與CO2不反應，渾濁不會消失，B項錯誤；CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO，溶液變渾濁后加入品紅溶液，被HClO氧化褪色，C項正確；CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，繼續(xù)通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，則：2NaOHCa(HCO3)2=CaCO3Na2CO32H2O，溶液又變渾濁，D

21、項正確。答案：B【考點練透】3下列說法正確的是()。A單質(zhì)硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧螧合成纖維和光導纖維都是新型無機非金屬材料C盛放 NaOH 溶液時，使用帶玻璃塞的磨口瓶答案：A答案：D5如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程，下列說法正確的是()。ASiO2 屬于兩性氧化物B盛放 Na2CO3 溶液的試劑瓶用玻璃塞C硅膠吸水后可重復再生D圖中所示的轉(zhuǎn)化都是氧化還原反應解析：SiO2 是酸性氧化物；Na2CO3 溶液呈堿性，試劑瓶不能用玻璃塞；題圖中有的轉(zhuǎn)化不是氧化還原反應，例如SiO2 與NaOH 溶液的反應。答案：C考點三硅酸鹽與無機非金屬材料例5(2013 年海南卷)硅在地殼中

22、的含量較高。硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應用?；卮鹣铝袉栴}：(1)1810 年瑞典化學家貝采利烏斯在加熱石英砂、木炭和鐵時，得到一種“金屬”。這種“金屬”可能是_。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料。其中，生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有_。(3)高純硅是現(xiàn)代信息、半導體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)材料。工業(yè)上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應如下：設(shè)備發(fā)生的主要反應電弧爐1600 1800 SiO22C=Si2CO流化床反應器250 300 Si3HCl= SiHCl3H2還原爐1100 1200 SiHCl3H2=Si3HCl用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱

23、也可以生產(chǎn)碳化硅，該反應的化學方程式為_；碳化硅又稱_，其晶體結(jié)構(gòu)與_相似。在流化床反應的產(chǎn)物中，SiHCl3大約占 85%，還有 SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl 等，有關(guān)物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)如下表，提純 SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和_。SiHCl3 極易水解，其完全水解的產(chǎn)物為_。(4)氯堿工業(yè)可為上述工藝生產(chǎn)提供部分原料，這些原料是_。物質(zhì)SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸點/235557.631.88.230.484.9111.9答案：(1)含有硅、碳的鐵合金(或硅鐵)(2)石英、純堿和石灰石(3)SiO23CSiC2CO金剛砂金剛石

24、(或單晶H4SiO4(或 H2SiO3)、H2、HCl(4)H2、硅) 精餾(或蒸餾)HCl解析：(3)比較SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸點，可得常溫下SiHCl3、SiCl4為液體、SiH2Cl2、SiH3Cl為氣體，沉降除去產(chǎn)物中的固體后，冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液體，用蒸餾可分離二者，SiHCl3的水解反應方程式為：SiHCl33H2O=H2SiO3H23HCl下列相關(guān)敘述不正確的是(【考點練透】6我國科學家近年來研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復合而成的。A它耐高溫抗氧化C它沒有固定熔點)。B它比鋼鐵輕

25、、硬，但質(zhì)地較脆D它是一種新型無機非金屬材料解析：航空材料的特點是質(zhì)輕、高強度、耐高溫抗氧化等高可靠性，B 項錯誤。答案：B. . .7硅酸鈉被國家列為“我國優(yōu)先發(fā)展的精細化學品”和“今后我國無機化工產(chǎn)品發(fā)展重點”之一。下圖是用海邊的石英砂(含氯化鈉、氯化鐵等雜質(zhì))制備硅酸鈉的工藝流程示意圖：(1)要將洗出液中的溶質(zhì)析出，采用的方法是_。A蒸發(fā)結(jié)晶C先蒸發(fā)，再冷卻結(jié)晶B冷卻結(jié)晶D先冷卻，再蒸發(fā)結(jié)晶(2)在以上流程中，要將洗凈的石英砂研磨成粉末，目的是_。A增大反應物的濃度，增大化學反應速率，提高生產(chǎn)效率B作為催化劑載體，增大反應物與催化劑的接觸面積，增大反應速率，提高生產(chǎn)效率C增大反應物之間的接觸面積，增大反應速率，提高生產(chǎn)效率D增大正反應速率，減少逆反應速率，使平衡向正反應方向移動，降低生產(chǎn)成本(3)蒸發(fā)時用到的硅酸鹽制品儀器有_。(4) 以上流程中加入 NaOH 溶液，反應的離子方程式是_。(5)硅酸鈉溶液呈堿性 ， 其原因是 (用離子方程式表示)_。硅酸鈉的用途很廣，其中的一種用途是_。解析：洗出液中主要含NaCl，蒸發(fā)結(jié)晶即可；SiO2與NaOH是為了增大接觸面積，提高反應速率，與平衡無關(guān)。