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1、專題四非金屬及其化合物,第1講含硅礦物與信息材料,考綱要求:1.了解碳、硅元素單質及其重要化合物的制備方法,掌握其主要性質及其應用。(宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想) 2.了解碳元素和硅元素的重要化合物對環(huán)境的影響。(證據(jù)推理與模型認知),考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,碳、硅單質及其氧化物的性質和用途 1.碳、硅原子的結構、單質的物理性質與用途,化合態(tài),游離態(tài),考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,高,大,不導,高,大,金剛石,石墨,半導體,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,2.碳、硅單質的化學性質,CO2,2CO,CO2+2Cu,

2、2CO,CO+H2,CO2+2SO2+2H2O,CO2+4NO2+2H2O,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,3.二氧化碳與二氧化硅的比較,Na2SiO3+H2O,Na2CO3+H2O,NaHCO3,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,Na2SiO3+CO2,CaSiO3+CO2,CaCO3+2HClO,2NaHCO3,CaSiO3,Na2CO3,光導纖維,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,注意CO2與水反應生成H2CO3,但SiO2不溶于

3、水,不能用SiO2與水反應制備硅酸。 雖然SiO2既能與酸(HF)反應,又能與堿(NaOH)反應,但SiO2不是兩性氧化物。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,自主練習 1.從元素周期表的位置看,硅的還原性比碳強,但碳能與SiO2反應制取Si,試從化學平衡的角度認識該反應發(fā)生的原因。,提示 2C+SiO2 Si+2CO,由于CO氣體的逸出,促使反應正向進行。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,2.下列關于SiO2和CO2的說法中正確的是() A.CO2、SiO2都能與強堿及堿性氧化物反應 B.CO2和SiO2與水反應分別生成相應的酸 C.SiO2可用來制作

4、干燥劑,因SiO2可與水反應 D.CO2和SiO2都是由相應的分子構成的,A,解析CO2、SiO2都是酸性氧化物,都能與強堿及堿性氧化物反應,故A正確;SiO2不溶于水,也不能和水反應生成硅酸,B不正確;硅膠可用作干燥劑,但SiO2不與水反應,C不正確;CO2是由分子構成的,SiO2是由Si、O原子直接構成的,D不正確。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,3.(1)下列物質能與單質硅起化學反應的是。 濃硝酸水濃硫酸氫氟酸NaOH溶液 氟氣氯氣 (2)下列事實能說明非金屬性:CSi的是。 硬度:金剛石晶體硅熔、沸點:SiO2CO2 酸性:H2CO3H2SiO3穩(wěn)定性:CH4Si

5、H4 CO2通入Na2SiO3溶液中產生白色沉淀 高溫下,SiO2與Na2CO3反應 相同條件下,堿性:Na2SiO3(aq)Na2CO3(aq),,,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考向1碳、硅及其氧化物的性質和用途 例1(2019重慶一中月考)下列說法中不正確的是 () A.石墨可導電,在一定條件下可與SiO2反應 B.二氧化硅是硅酸的酸酐,但不可以用二氧化硅和水直接反應來制取硅酸 C.硅的化學性質不活潑,但在常溫下也可和某些物質反應 D.碳、硅的氧化物均能與NaOH溶液反應,D,解析A、B項正確;硅常溫下能與氫氟酸反應,C項正確;CO不溶于水,不能和H2O反應生成相應

6、的酸,也不能與NaOH溶液反應,D項錯誤。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,歸納總結硅及其氧化物的特性,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,對點演練 (2019四川成都質檢)下列有關硅及其氧化物的說法正確的是() A.自然界里存在大量的單質硅和二氧化硅 B.SiO2中含Al2O3雜質,可加入足量NaOH溶液然后過濾除去 C.二氧化硅是制造光導纖維的材料 D.二氧化硅既溶于氫氧化鈉溶液又溶于氫氟酸,所以二氧化硅是兩性氧化物,C,解析硅在自然界中以化合態(tài)形式存在,多以硅酸鹽或二氧化硅的形式存在于巖石、礦物中,A

7、項錯誤;SiO2、Al2O3均能與NaOH溶液反應,應加入稀鹽酸后過濾,B項錯誤;二氧化硅是制造光導纖維的材料,C項正確;SiO2與氫氟酸的反應不能說明SiO2屬于兩性氧化物,因為SiO2與一般的酸不反應,D項錯誤。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考向2硅的制備 例2(2019湖北武漢重點中學聯(lián)考)硅材料是微電子工業(yè)和太陽能發(fā)電的基礎材料,以二氧化硅為原料制備純硅的方法主要有熱還原法和熔融鹽電解法等。 (1)非金屬熱還原法:工業(yè)上以石英砂(含SiO2)、焦炭為原料,高溫熔煉制得工業(yè)硅。流程如下: 鹵素(X2)都能與Si反應生成SiX4,從原子結構角度解釋原因:。 中事實不

8、能作為“碳的非金屬性比硅強”的證據(jù),理由是。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,(2)金屬熱還原法:實驗室中可將金屬鎂與足量二氧化硅的微細粉末混合加熱而制得硅。流程如下: 中發(fā)生反應的化學方程式為。 已知:.Si在常溫下很難被氫氟酸腐蝕。 .MgF2(氟化鎂)難溶于水和氫氟酸。 請設計中分離提純的實驗:(按上圖形式呈現(xiàn))。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,(3)熔融鹽電解法:采用CaCl2為熔融鹽體系,由SiO2直接電解制得純硅。裝置圖如下: 判斷N為電源正極的理由是。 制得硅的電極反應式為。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,答案

9、(1)硅原子最外層有4個電子,鹵素原子最外層有7個電子該反應中C表現(xiàn)還原性(答案合理即可) (2)SiO2+2Mg 2MgO+Si (3)石墨電極上O2-失電子生成O2 SiO2+4e-==Si+2O2-,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,解析 (1)鹵素原子最外層有7個電子,硅原子最外層有4個電子,故每個硅原子可以和4個鹵素原子形成共價鍵;比較元素的非金屬性可以利用其單質的氧化性,而在反應中C表現(xiàn)還原性。(2)由轉化關系可知Mg與SiO2的反應為置換反應;所得的粗硅中含有Si、SiO2、MgO,可以先利用鹽酸除去MgO,再在常溫下加入氫氟酸除去SiO2,從而得到純硅。(

10、3)O2-在石墨電極上失電子生成O2,則石墨電極為陽極,故N為電源的正極;陰極上SiO2得到電子生成單質Si,電極反應式為SiO2+4e-==Si+2O2-。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,對點演練 (2019浙江杭州模擬)高純度晶硅是典型的無機非金屬材料,又稱“半導體”材料,它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計算機的一場“革命”。它可以按下列方法制備:,下列說法正確的是() A.步驟的化學方程式為SiO2+C Si+CO2 B.步驟中生成或消耗1 mol Si,轉移2 mol電子 C.二氧化硅能與氫氟酸反應,而硅不能與氫氟酸反應

11、D.SiHCl3(沸點33.0 )中含有少量的SiCl4(沸點67.6 ),可通過蒸餾提純SiHCl3,答案,解析,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,硅酸、硅酸鹽和無機非金屬材料 1.硅酸,不,弱,Na2CO3+H2SiO3,Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,2.硅酸鹽 (1)硅酸鹽:是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱,是構成地殼巖石的重要成分。 (2)硅酸鹽組成的表示方法: 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,如紅柱石表示為Al2O3SiO2,鎂橄欖石表示為2MgOSiO2。,考點

12、一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,(3)硅酸鈉: 白色、可溶于水的粉末狀固體,其水溶液俗稱,有黏性,水溶液顯堿性。 能與酸性比硅酸強的酸反應: a.與鹽酸反應的化學方程式為 。 b.與CO2水溶液反應的化學方程式為。 用途:黏合劑(礦物膠),耐火阻燃材料。,水玻璃,Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3,Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,3.無機非金屬材料的分類,4.常見的硅酸鹽產品、制取設備及原料,石灰石,純堿 石灰石,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,5.新型無

13、機非金屬材料,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,自主練習 1.實驗室中要熔化燒堿固體,現(xiàn)有三種坩堝:石英坩堝、陶瓷坩堝、鐵坩堝。你認為應選哪一種?為什么?,提示 選擇鐵坩堝。鐵不與燒堿反應,而石英坩堝、陶瓷坩堝中都含有SiO2,能與NaOH反應使得坩堝受損。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,2.硅及其化合物在材料領域中應用廣泛,下列敘述正確的是() A.硅單質是制造玻璃的主要原料 B.CaSiO3可用來制造太陽能電池 C.水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2 D.二氧化硅是制造光導纖維的材料,解析生產玻璃的原料是純堿、石英和大理石,A項錯

14、誤;硅單質可用來制造太陽能電池,B項錯誤;水泥的主要成分是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣等,C項錯誤;制造光導纖維的主要材料是SiO2,D項正確。,D,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,3.(2019湖北華科附中月考)下列關于硅單質及其化合物的說法正確的是() 硅酸鹽Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示為Na2O2FeO3SiO2 水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品 高純度的硅單質廣泛用于制作光導纖維 單質硅是將太陽能轉變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧?A.B. C.D.,D,解析硅酸鹽Na2Fe2Si3O10中Fe的化合價是+3價,所以用氧化物的形式表示為Na2OFe2O33SiO2

15、,錯誤;水晶的主要成分是二氧化硅,不屬于硅酸鹽制品,錯誤;用于制作光導纖維的材料是二氧化硅,不是硅單質,錯誤;單質硅是將太陽能轉變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧?正確,所以答案為D。,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考向硅酸鹽的組成、性質以及無機非金屬材料 例青石棉(crocidolite)是一種致癌物質,是鹿特丹公約中受限制的46種化學品之一,其化學式為Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸處理時,還原產物只有NO,下列說法不正確的是() A.青石棉是一種硅酸鹽產品 B.青石棉中含有一定量的石英晶體 C.青石棉的化學組成可表示為Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O D

16、.1 mol青石棉能使1 mol HNO3被還原,答案,解析,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,易錯警示氧化物形式只表示硅酸鹽的組成而不表示其結構,不可認為硅酸鹽是由氧化物混合而成的。 硅酸鹽大多難溶于水,常見可溶性硅酸鹽是硅酸鈉,又叫泡花堿,其水溶液稱為水玻璃,屬于鹽溶液。 歸納總結硅酸鹽改寫成氧化物形式的方法 (1)氧化物的書寫順序:活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水。 (2)氧化物前計量數(shù)的配置原則:按配置前后原子個數(shù)守恒原則配置各氧化物的計量數(shù),并寫在相應氧化物前面,且不同氧化物間以“”隔開。寫成氧化物后,原化學式中的各元素、原子的個數(shù)比應保持不變。 (3)當氧

17、化物計量數(shù)出現(xiàn)分數(shù)時應化為整數(shù),如鉀長石:KAlSi3O8不能寫成 K2O Al2O33SiO2,應寫成K2OAl2O36SiO2。,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,對點演練 (2019湖南長沙三校聯(lián)考)硅及其化合物是帶來人類文明的重要物質。下列說法正確的是() A.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都屬于硅酸鹽產品 B.水玻璃是純凈物,可用于生產黏合劑和防火劑 C.某硅酸鹽的化學式為KAlSi3O8,可用K2OAl2O36SiO2表示 D.高純硅可用于制造光導纖維,高純二氧化硅可用于制造太陽能電池,C,解析水晶的主要成分是SiO2不是硅酸鹽,A項錯誤;水玻璃是Na2SiO3溶液,屬于

18、混合物,B項錯誤;C項正確;高純度的SiO2用于制光導纖維,高純度的硅用于制太陽能電池,D項錯誤。,2,3,4,1,1,2,3,4,1.下列我國古代優(yōu)秀藝術作品中,所用材料不屬于無機非金屬材料的是(),A,解析傳統(tǒng)無機非金屬材料主要包括水泥、玻璃和陶瓷,后母戊鼎所用材料屬于金屬材料,不屬于無機非金屬材料,A項符合題意。,1,2,3,4,A,1,2,3,4,3.(2019河北正定質檢)將足量CO2氣體通入水玻璃中,然后加熱蒸干,再在高溫下充分灼燒,最后得到的固體物質是() A.Na2SiO3B.Na2CO3、Na2SiO3 C.Na2CO3、SiO2D.SiO2,A,1,2,3,4,4.C、Si是構成無機非金屬材料的重要元素。 (1)Si在周期表中的位置為。 (2)為比較C、Si的非金屬性,某同學設計了如下實驗: 裝置中盛放的試劑是,裝置中發(fā)生反應的離子方程式是。 (3)SiC是一種重要的高溫耐磨材料。SiC中,C元素顯(填“正”或“負”)化合價,從原子結構角度解釋原因:。,1,2,3,4,