《金新學案》高三化學一輪復習 第四章 第1講 硅 無機非金屬材料課件 魯科

第1講硅無機非金屬材料最新展示1.了解Si元素單質及其化合物的主要知識和應用。2.了解Si元素單質及其化合物與無機非金屬材料的關系。3.以上各部分知識的綜合應用。熱點定位1.關于硅及其化合物的實驗探究。2.以硅及其化合物的特征性質為突破口的無機推斷。3.無機非金屬材料在現(xiàn)實中的應用。一、硅1．在自然界中的存在(1)存在形態(tài)：只有

，在地殼中的含量居第

位。(2)硅有兩種同素異形體：

。(3)硅的重要用途：是良好的

材料。2．化學性質化合態(tài)二晶體硅和無定形硅半導體二、二氧化硅1．物理性質：

溶于水的固體，熔沸點

，硬度

。2．化學性質不高大3．用途制造

、石英坩堝、飾物等。

1.有人認為SiO2既能與酸反應又能與堿反應，所以認為它是一種兩性氧化物，你同意這種看法嗎？【提示】該看法是錯誤的。SiO2和堿溶液反應體現(xiàn)了SiO2為酸性氧化物的性質，但SiO2與氫氟酸反應時并沒有生成鹽，另外其他酸難與SiO2反應，故SiO2不具備兩性氧化物的性質，不屬于兩性氧化物。光導纖維不干燥劑、催化劑硅、氧和金屬元素水玻璃Na2O·SiO2四、無機非金屬材料1．硅酸鹽材料水泥玻璃陶瓷生產原料...主要設備..陶瓷窯2.特殊功能的含硅物質(1)

具有金剛石結構，可用作磨料。(2)含硅元素4%的硅鋼具有

性。黏土、石灰石純堿、石灰石、石英黏土水泥回轉窯碳化硅導磁玻璃窯1．(2009年重慶高考考)材料與化學學密切相關關，表中對對應關系錯錯誤的是()材料主要化學成分A剛玉、金剛石三氧化二鋁B大理石、石灰石碳酸鈣C普通水泥、普通玻璃硅酸鹽D沙子、石英二氧化硅【解析】A項，剛玉的的主要化學學成分為三三氧化二鋁鋁，而金剛剛石的主要要化學成分分為碳?！敬鸢浮緼2．(2008年全國卷Ⅱ)對于ⅣA族元素，下下列敘述中中不正確的的是()A．SiO2和CO2中，Si和O、C和O之間都是共共價鍵B．C、Si和Ge的最外層電子子數都是4，次外層電子子數都是8C．CO2和SiO2都是酸性氧化化物，在一定定條件下都能能和氧化鈣反反應D．該族元素的的主要化合價價是＋4和＋2【解析】A項中SiO2、CO2均為共價化合合物，原子間間以共價鍵結結合；B項中C、Ge的次外層電子子數分別為2、18；C項CO2、SiO2均可與CaO反應生成對應應的鹽。【答案】B3．(廣東高考)下列說法正確確的是()A．硅材料廣泛泛應用于光纖纖通訊B．工藝師利用用鹽酸刻蝕石石英制作藝術術品C．水晶項鏈和和餐桌上的瓷瓷盤都是硅酸酸鹽制品D．粗硅制備單單晶硅不涉及及氧化還原反反應【解析】光纖的主要成成分為SiO2；B項，工藝師利利用HF刻蝕石英制作作藝術品；C項，水晶項鏈鏈的主要成分分是SiO2，餐桌上的瓷瓷盤是硅酸鹽鹽制品；D項，粗硅制備備單晶硅先利利用氧化反應應即用Cl2氧化粗硅為SiCl4，再利用還原原反應即用H2還原SiCl4。【答案】A4.(2009年安徽高考)石墨烯是由碳碳原子構成的的單層片狀結結構的新材料料(結構示意圖如如右圖所示)，可由石墨剝剝離而成，具具有極好的應應用前景。下下列說法正確確的是()A．石墨烯與石石墨互為同位位素B．0.12g石墨烯中含6.02×1022個碳原子C．石墨烯是一一種有機物D．石墨烯中碳碳原子間以共共價鍵結合【解析】A項，石墨烯和和石墨是同素素異形體；B項，0.12g石墨烯物質的的量為0.01mol，含6.02×1021個原子，C項錯?！敬鸢浮緿【應用指南】與強堿溶液反反應生成H2的固體單質有有Al和Si；能夠置換出出水中氫的非非金屬單質為為C，這些特征反反應常做為推推斷題的突破破口。硅單質及其化化合物應用范范圍很廣。請請回答下列問問題：(1)制備硅半導體體材料必須先先得到高純硅硅。三氯甲硅硅烷(SiHCl3)還原法是當前前制備高純硅硅的主要方法法，生產過程程示意圖如下下：①寫出由純SiHCl3制備高純硅的的化學反應方方程式_________。②整個制備過過程必須嚴格格控制無水無無氧。SiHCl3遇水劇烈反應應生成H2SiO3、HCl和另一種物質質，寫出配平平的化學方程程式___；H2還原SiHCl3過程中若混入入O2，可能引起的的后果是_________。(2)下列有關硅材材料的說法正正確的是________(填字母)。A．碳化硅化學學性質穩(wěn)定，，可用于生產產耐高溫水泥泥B．氮化硅硬度度大、熔點高高，可用于制制作高溫陶瓷瓷和軸承C．高純度的二二氧化硅可用用于制造高性性能通訊材料料——光導纖維D．普通玻璃是是由純堿、石石灰石和石英英砂制成的，，其熔點很高高E．鹽酸可以與與硅反應，故故采用鹽酸為為拋光液拋光光單晶硅(3)硅酸鈉水溶液液俗稱水玻璃璃。取少量硅硅酸鈉溶液于于試管中，逐逐滴加入飽和和氯化銨溶液液，振蕩。寫寫出實驗現(xiàn)象象并給予解釋釋?！舅悸伏c撥】(1)書寫SiHCl3與H2O反應的化學方方程式，關鍵鍵要抓住SiHCl3、H2SiO3中Si元素素的的化化合合價價，，從從而而確確定定未未知知生生成成物物。。(2)解答答第第(3)問時時要要抓抓住住SiO32－與NH4＋在水水溶溶液液中中發(fā)發(fā)生生雙雙水水解解反反應應回回答答問問題題。?！緡L試試解解答答】(1)①①根據據原原子子守守恒恒即即質質量量守守恒恒可可以以寫寫出出SiHCl3與H2反應應的的化化學學方方程程式式。。②SiHCl3和H2O劇烈烈反反應應生生成成H2SiO3、HCl和另另一一種種物物質質，，分分析析它它們們化化合合價價的的變變化化可可知知：：而Cl的化化合合價價未未發(fā)發(fā)生生變變化化，，因因此此另另一一種種元元素素即即H的化化合合價價必必定定降降低低，，即即另另一一種種物物質質是是H2。(2)A項，，水水泥泥是是硅硅酸酸鹽鹽產產品品；；B項，，氮氮化化硅硅為為原原子子晶晶體體，，熔熔點點高高，，硬硬度度大大，，可可用用于于制制作作高高溫溫陶陶瓷瓷或或軸軸承承；；C項，，光光導導纖纖維維的的主主要要成成分分就就是是二二氧氧化化硅硅；；D項，，普普通通玻玻璃璃無無固固定定熔熔點點；；E項，，Si不與與HCl反應應。?！敬鸢赴浮竣赟iHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑↑＋H2↑氫氣氣與與氧氧氣氣混混合合，，可可能能引引起起爆爆炸炸；；氧氧氣氣可可能能氧氧化化SiHCl3(2)BC(3)現(xiàn)象象：：試試管管中中有有白白色色膠膠狀狀沉沉淀淀生生成成，，并并且且有有刺刺激激性性氣氣體體生生成成解釋釋：：Na2SiO3和NH4Cl均能能夠夠水水解解，，二二者者相相互互促促進進，，Na2SiO3水解解生生成成H2SiO3，NH4Cl水解解生生成成NH3，其其方方程程式式為為SiO32－＋2NH4＋===H2SiO3↓＋2NH3↑?！練w納納點點評評】(1)在書書寫寫由由純純SiHCl3制備備高高純純硅硅的的化化學學方方程程式式時時，，反反應應條條件件一一定定寫寫成成1357K，而而不不可可隨隨意意寫寫成成加加熱熱或或高高溫溫。。(2)SiO32－與NH4＋發(fā)生生雙雙水水解解反反應應時時消消耗耗了了水水，，但但生生成成的的NH3·H2O分解解又又生生成成了了水水，，相相互互抵抵消消，，所所以以在在方方程程式式SiO32－＋2NH4＋===H2SiO3↓＋2NH3↑中沒沒有有水水分分子子，，在在書書寫寫時時易易出出錯錯。。【拓展展訓訓練練】1.有A、B、C、D四種種含含硅硅元元素素的的物物質質，，它它們們能能發(fā)發(fā)生生如如下下變變化化：：①C與燒燒堿堿溶溶液液反反應應生生成成A和水水；；②A溶液液與與鈣鈣鹽鹽溶溶液液反反應應生生成成白白色色沉沉淀淀D；③B在空空氣氣中中燃燃燒燒生生成成C；④C在高高溫溫下下與與碳碳酸酸鈣鈣反反應應生生成成D和一一種種氣氣體體；；⑤C在高高溫溫下下與與碳碳反反應應生生成成單單質質B。(1)根據據上上述述變變化化，，寫寫出出A、B、C、D的化化學學式式：：A________、B______、C________、D________。(2)寫出出反反應應①①、、④④的的化化學學方方程程式式：：①________________________________；④________________________________。2．與與鹽鹽溶溶液液的的反反應應(1)CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3(2)CO2(少量量)＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO(3)CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO33．CO32－、HCO3－的檢檢驗驗(1)CO32－的檢檢驗驗①原原理理：：CO32－＋Ca2＋===CaCO3↓等。。②方方法法：：向向待待檢檢驗驗溶溶液液中中滴滴加加一一定定量量的的Ca2＋或Ba2＋的可溶溶性鹽鹽溶液液，有有白色色沉淀淀生成成，再再加入入適量量的酸酸，白白色沉沉淀溶溶解且且生成成無色色、無無味的的氣體體，則則待檢檢溶液液中有有CO32－。(2)HCO3－的檢驗驗①原理理：HCO3－＋H＋===CO2↑＋H2O，②檢驗驗方法法：向向待檢檢驗溶溶液中中滴加加足量量的Ca2＋或Ba2＋的可溶溶性鹽鹽溶液液，無無明顯顯現(xiàn)象象，再再向溶溶液中中加入入足量量的酸酸。若若溶液液中有有無色色、無無味的的氣體體生成成，則則待檢檢溶液液中有有HCO3－?！緫弥钢改稀?1)過量CO2與堿、、鹽反反應時時均生生成碳碳酸的的酸式式鹽。。(2)不能用用Ba(OH)2或Ca(OH)2檢驗CO32－和HCO3－。(3)檢驗CO32－時注意意排除除SO32－的干擾擾。(2009年全國國卷Ⅱ)下列敘敘述中中正確確的是是()A．向含有CaCO3沉淀的水中中通入CO2至沉淀恰好好溶解，再再向溶液中中加入NaHCO3飽和溶液，，又有CaCO3沉淀生成B．向Na2CO3溶液中逐滴滴加入等物物質的量的的稀鹽酸，，生成的CO2與原Na2CO3的物質的量量之比為1∶2C．等質量的的NaHCO3和Na2CO3分別與足量量鹽酸反應應，在同溫溫同壓下，，生成的CO2體積相同同D．向Na2CO3飽和溶液液中通入入CO2，有NaHCO3結晶析出出【思路點撥撥】解答本題題應抓住住以下關關鍵點：：(1)碳酸的正正鹽在水水中能與與CO2反應。(2)碳酸的正正鹽與強強酸反應應時分步步進行。。(3)Na2CO3比NaHCO3溶解度大大?！緡L試解答答】A項，CaCO3與CO2、H2O反應生成成的Ca(HCO3)2與NaHCO3不反應。。B項，向Na2CO3溶液中滴滴加等物物質的量量的HCl時，發(fā)生生反應：：CO32－＋H＋===HCO3－，不生成成CO2。C項，等質質量的NaHCO3和Na2CO3分別與足足量鹽酸酸反應時時，NaHCO3產生的CO2多。D項，向飽飽和Na2CO3溶液中通通入CO2時發(fā)生反反應：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，反應中中消耗H2O，且生成成的NaHCO3溶解度小小、質量量多，故故NaHCO3會結晶析析出?！敬鸢浮緿【規(guī)律方法法】CO2通入一定定量NaOH溶液中，，充分反反應后溶溶質成分分的判斷斷：【拓展訓練練】2.向含有0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中中持續(xù)穩(wěn)穩(wěn)定地通通入CO2