一輪復(fù)習(xí)學(xué)案第四單元第1節(jié)硅無機(jī)非金屬材料

第四單元材料家族中的元素第1節(jié)硅無機(jī)非金屬材料備考要點(diǎn)素養(yǎng)要求1.了解常見非金屬元素單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境的影響。2.了解碳、硅及其化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。1.宏觀辨識(shí)與微觀探析:能從不同層次認(rèn)識(shí)碳、硅單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)。2.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任:了解碳元素的化合物對(duì)環(huán)境的影響,根據(jù)所學(xué)化學(xué)知識(shí)提出解決方案進(jìn)行環(huán)境保護(hù),培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展意識(shí),贊賞碳、硅及其化合物對(duì)社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)?？键c(diǎn)一硅單質(zhì)及其氧化物的性質(zhì)和用途必備知識(shí)自主預(yù)診知識(shí)梳理1.硅的存在形態(tài)、物理性質(zhì)和用途元素硅存在形態(tài)

單質(zhì)結(jié)構(gòu)晶體硅:正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)單質(zhì)物理性質(zhì)灰黑色固體,有金屬光澤、熔點(diǎn)高、硬度大單質(zhì)用途半導(dǎo)體材料和合金材料2.硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)——還原性:(1)與O2反應(yīng)(用化學(xué)方程式表示,下同):;

(2)與氫氟酸反應(yīng):;

(3)與NaOH溶液反應(yīng):。

3.硅的制備(1)原料:二氧化硅、焦炭。(2)原理:。

(3)提純:,。

4.二氧化碳與二氧化硅的比較物質(zhì)二氧化硅二氧化碳所屬類別均為酸性氧化物結(jié)構(gòu)由氧、硅原子構(gòu)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由CO2分子構(gòu)成物理性質(zhì)硬度大,熔、沸點(diǎn)高,常溫下為固體,不溶于水熔、沸點(diǎn)低,常溫下為氣體,能溶于水續(xù)表化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)不反應(yīng)CO2+H2OH2CO3與酸反應(yīng)只與氫氟酸反應(yīng):

不反應(yīng)與堿(NaOH)反應(yīng)(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞)

CO2少量:;

CO2過量:

與鹽反應(yīng)如與Na2CO3反應(yīng):

如與Na2SiO3反應(yīng):

與堿性氧化物反應(yīng)如與CaO反應(yīng):

如與Na2O反應(yīng):

用途光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件等制飲料、制碳酸鹽等自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)碳、硅在自然界中的存在形式既有游離態(tài)又有化合態(tài)。()(2)晶體硅熔點(diǎn)高、硬度大,故可用于制作半導(dǎo)體材料。()(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)SiO2具有導(dǎo)電性,故可用于制備光導(dǎo)纖維。()(5)Na2CO3溶液可貯存在帶有玻璃塞的玻璃試劑瓶中。()2.下列敘述正確的是()A.CO2和SiO2都是酸性氧化物,所以兩者物理性質(zhì)相似B.因?yàn)镃aCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)C.CO2和SiO2都能與碳反應(yīng),且都是氧化劑D.SiO2既能和NaOH溶液反應(yīng),又能和氫氟酸反應(yīng),所以SiO2屬于兩性氧化物關(guān)鍵能力考向突破考向硅及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用【典例】(2020重慶一中月考)下列說法中不正確的是()A.石墨可導(dǎo)電,在一定條件下可與SiO2反應(yīng)B.二氧化硅是硅酸的酸酐,但不能用二氧化硅和水直接反應(yīng)來制取硅酸C.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,但在常溫下也可和某些物質(zhì)反應(yīng)D.碳、硅的氧化物均能與NaOH溶液反應(yīng)對(duì)點(diǎn)演練下列說法正確的是()A.常溫下,單質(zhì)硅的性質(zhì)穩(wěn)定,與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿都很難發(fā)生反應(yīng)B.高純硅可用于制造太陽能電池,高純二氧化硅可用于制造光導(dǎo)纖維C.SiC和C60兩種化合物均屬于新型無機(jī)非金屬材料D.工業(yè)上用二氧化硅在高溫下與焦炭反應(yīng)制得高純硅深度指津硅及其氧化物的特性物質(zhì)一般規(guī)律特性Si硅的還原性比碳強(qiáng)SiO2+2CSi+2CO↑續(xù)表物質(zhì)一般規(guī)律特性Si非金屬單質(zhì)與強(qiáng)堿反應(yīng)一般不生成氫氣Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)Si+4HFSiF4↑+2H2↑一般非金屬單質(zhì)為絕緣體硅為半導(dǎo)體SiO2酸性氧化物一般與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸SiO2不溶于水,不與水反應(yīng)酸性氧化物一般不與酸發(fā)生反應(yīng)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O“較強(qiáng)酸制較弱酸”是復(fù)分解反應(yīng)的一般規(guī)律,碳酸酸性強(qiáng)于硅酸,如Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑考點(diǎn)二硅酸、硅酸鹽和無機(jī)非金屬材料必備知識(shí)自主預(yù)診知識(shí)梳理1.硅酸(1)弱酸性:H2SiO3難溶于水,其酸性比碳酸弱,不能使指示劑變色,能與強(qiáng)堿(如NaOH)反應(yīng),化學(xué)方程式為。

(2)不穩(wěn)定性:H2SiO3不穩(wěn)定,受熱易分解,化學(xué)方程式為。

(3)硅酸的制備?？衫每扇苄怨杷猁}(如Na2SiO3)與強(qiáng)酸(如鹽酸)反應(yīng)制備硅酸,化學(xué)方程式為。

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(gòu)成地殼巖石的重要成分。(2)硅酸鹽組成的表示方法通常用金屬氧化物和二氧化硅的組合形式表示硅酸鹽的組成,如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2O·SiO2,長石(KAlSi3O8)可表示為。

微點(diǎn)撥氧化物形式只表示硅酸鹽的組成而不表示其結(jié)構(gòu),切不可認(rèn)為硅酸鹽是由氧化物混合而成的。將硅酸鹽寫成氧化物時(shí)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。(3)硅酸鈉。①硅酸鈉可溶于水,其水溶液俗稱水玻璃,有黏性。②化學(xué)性質(zhì):a.Na2SiO3溶液與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

b.Na2SiO3溶液與少量CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

③用途:黏合劑(礦物膠),耐火、阻燃材料。3.無機(jī)非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料(如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料)。硅酸鹽材料水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英砂黏土主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯生產(chǎn)玻璃中的兩個(gè)重要反應(yīng):Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。(2)新型無機(jī)非金屬材料:硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料等。微點(diǎn)撥①玻璃中含有二氧化硅,因此氫氟酸可用于雕刻玻璃,盛放氫氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。②NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放,但不能用玻璃塞而應(yīng)使用橡膠塞。自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)硅在自然界中只以化合態(tài)的形式存在。()(2)Si和SiO2都可用于制造光導(dǎo)纖維。()(3)非金屬性:C>Si,則熱穩(wěn)定性:CH4>SiH4。()(4)SiO2是酸性氧化物,可溶于強(qiáng)堿(如NaOH)溶液,不溶于任何酸。()(5)玻璃是一種晶體,有較高的熔點(diǎn)。()(6)水玻璃是一種特殊的玻璃,泡花堿屬于堿。()2.硅是無機(jī)非金屬材料的主角,硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。(1)下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是。

A.陶瓷 B.玻璃C.水泥 D.生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一,SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為;工藝師常用(填物質(zhì)名稱)來雕刻玻璃。

(3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒,說明Na2SiO3可用作。Na2SiO3可通過SiO2與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得,高溫熔融純堿時(shí)下列坩堝可選用的是。

A.普通玻璃坩堝B.石英玻璃坩堝C.氧化鋁坩堝D.鐵坩堝(4)工業(yè)上常利用反應(yīng)2C+SiO2Si+2CO↑制備粗硅,該反應(yīng)中所含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)是(填化學(xué)式,下同),氧化劑是。

關(guān)鍵能力考向突破考向1硅酸、硅酸鹽的組成和性質(zhì)【典例1】(2019全國1,7)陶瓷是火與土的結(jié)晶,是中華文明的象征之一,其形成、性質(zhì)與化學(xué)有著密切的關(guān)系。下列說法錯(cuò)誤的是()A.“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色,來自氧化鐵B.聞名世界的秦兵馬俑是陶制品,由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成C.陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料,主要化學(xué)成分是硅酸鹽D.陶瓷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)演練1(2020河北正定月考)有些科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”,下列說法正確的是()A.晶體硅具有半導(dǎo)體性質(zhì),可用于生產(chǎn)光導(dǎo)纖維B.玻璃中含有的SiO2可與NaOH溶液反應(yīng),故常用NaOH溶液雕刻玻璃紋飾C.陶瓷、水泥、石英玻璃都屬于硅酸鹽材料D.硅酸鹽Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示為Na2O·2FeO·3SiO2考向2常見無機(jī)非金屬材料及其主要用途【典例2】(2019北京理綜,6)下列我國科研成果所涉及材料中,主要成分為同主族元素形成的無機(jī)非金屬材料的是()A.4.03米大口徑碳化硅反射鏡B.2022年冬奧會(huì)聚氨酯速滑服C.能屏蔽電磁波的碳包覆銀納米線D.“玉兔二號(hào)”鈦合金篩選網(wǎng)輪對(duì)點(diǎn)演練2(2020山東寧津一中模擬)2018年是“2025中國制造”啟動(dòng)年,而化學(xué)與生活、生產(chǎn)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)。下列有關(guān)化學(xué)知識(shí)的說法錯(cuò)誤的是()A.高純度的二氧化硅廣泛用于制作光導(dǎo)纖維,光導(dǎo)纖維遇強(qiáng)堿會(huì)“斷路”B.我國發(fā)射“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星所使用的碳纖維是一種非金屬材料C.用聚氯乙烯代替木材,生產(chǎn)快餐盒,以減少木材的使用D.碳納米管表面積大,有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心速記1.牢記幾種物質(zhì)的重要用途:Si——半導(dǎo)體材料、太陽能電池板。SiO2——光導(dǎo)纖維。H2SiO3——硅膠可用作干燥劑。Na2SiO3(水玻璃)——黏合劑、耐火阻燃材料。2.熟記7個(gè)主要反應(yīng):①Si+2OH-+H2OSiO32-+2H2②SiO2+2OH-SiO32-+H③SiO2+2CSi+2CO↑;④SiO2+4HFSiF4↑+2H2O;⑤SiO32-+2CO2(足量)+2H2OH2SiO3↓+2HC⑥Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;⑦CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。第四單元材料家族中的元素第1節(jié)硅無機(jī)非金屬材料考點(diǎn)一硅單質(zhì)及其氧化物的性質(zhì)和用途必備知識(shí)·自主預(yù)診1.化合態(tài)2.(1)Si+O2SiO2(2)Si+4HFSiF4↑+2H2↑(3)Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑。3.(2)SiO2+2CSi(粗)+2CO↑(3)Si(粗)+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si(純)+4HCl4.SiO2+4HFSiF4↑+2H2OSiO2+2NaOHNa2SiO3+H2OCO2+2NaOHNa2CO3+H2OCO2+NaOHNaHCO3SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑Na2SiO3+H2O+CO2(不足)H2SiO3↓+Na2CO3或Na2SiO3+2H2O+2CO2(足量)H2SiO3↓+2NaHCO3SiO2+CaOCaSiO3Na2O+CO2Na2CO3自我診斷1.答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×2.CCO2的熔、沸點(diǎn)低,可溶于水,SiO2的熔、沸點(diǎn)高,硬度大,不溶于水,兩者都是酸性氧化物,但和物理性質(zhì)沒有因果關(guān)系,A錯(cuò)誤;CaCO3和SiO2反應(yīng)是因?yàn)樯傻腃O2為氣體,易脫離反應(yīng)體系,不能說明硅酸的酸性比碳酸強(qiáng),B錯(cuò)誤;SiO2和氫氟酸反應(yīng)是SiO2的特殊性質(zhì),不能說明SiO2是兩性氧化物,D錯(cuò)誤。關(guān)鍵能力·考向突破典例DA、B項(xiàng)正確;硅常溫下能與氫氟酸反應(yīng),C項(xiàng)正確;CO不溶于水,不能和H2O反應(yīng)生成相應(yīng)的酸,也不能與NaOH溶液反應(yīng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)演練B常溫下,單質(zhì)硅能與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;C60是碳元素形成的一種單質(zhì),不是化合物,C項(xiàng)錯(cuò)誤;二氧化硅和焦炭在高溫下反應(yīng)制得的硅中會(huì)含有少量C、SiC等雜質(zhì),應(yīng)為粗硅,D項(xiàng)錯(cuò)誤。考點(diǎn)二硅酸、硅酸鹽和無機(jī)非金屬材料必備知識(shí)·自主預(yù)診1.(1)H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O(2)H2SiO3SiO2+H2O(3)Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl2.(2)K2O·Al2O3·6SiO2(3)②Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓自我診斷1.答案(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×2.答案(1)D(2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O氫氟酸(3)防火劑D(4)CSiO2關(guān)鍵能力·考向突破典例1A氧化鐵為紅棕色,因此瓷器的青色不是來自氧化鐵,A項(xiàng)錯(cuò)誤;陶瓷是以黏土(主要成分為含水的鋁硅酸鹽)為主要原料,經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的,其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不與酸、堿和氧氣等反應(yīng),B、C、D三項(xiàng)正確。對(duì)點(diǎn)演練1D晶體硅具有半導(dǎo)體性質(zhì),可用于生產(chǎn)電腦芯片,二氧化硅可用于制造光導(dǎo)纖維,A不正確;玻璃中含有的SiO2可與NaOH溶液反應(yīng),但不能用NaOH溶液雕刻玻璃紋飾,B不正確;陶瓷、水泥屬于硅酸鹽材料,石英玻璃的主要成分是二氧化硅,C不正確;硅酸鹽Na2Fe2Si3O9可用氧化物的形式