化學(xué)第四單元 非金屬及其化合物 4.1無機非金屬材料的主角——硅

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1、第四單元非金屬及其化合物第四單元非金屬及其化合物第第1 1節(jié)無機非金屬材料的主角節(jié)無機非金屬材料的主角硅硅-3-考綱要求:1.了解碳、硅元素單質(zhì)及其重要化合物的制備方法,掌握其主要性質(zhì)及其應(yīng)用。2.了解碳、硅元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境的影響。-4-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破碳、硅單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)和用途1.碳、硅單質(zhì)(1)原子結(jié)構(gòu)、自然界存在形態(tài)、物理性質(zhì)及用途。-5-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破(2)碳、硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。 -6-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破-7-基礎(chǔ)梳理考點突破2.SiO2和CO2的比較 考點一考點二-8-基礎(chǔ)梳理考點突破考點一考點二特別提醒(1)玻璃中含有二氧化

2、硅,因此氫氟酸可用于刻蝕玻璃,盛放氫氟酸不能用玻璃瓶而用塑料瓶。(2)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放,但不能用帶磨口玻璃塞的玻璃瓶。-9-基礎(chǔ)梳理考點突破考點一考點二自主鞏固自主鞏固判斷正誤,正確的畫“”,錯誤的畫“”。(1)氫氟酸與SiO2反應(yīng),可用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記 ( )(2)可用帶磨口玻璃塞的玻璃瓶保存NaOH溶液 ( )(3)SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng)又能與氫氟酸反應(yīng),所以是兩性氧化物 ( )(4)硅膠可用作食品干燥劑 ( )(5)NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃試劑瓶中 ( )(6)Si和SiO2都用于制造光導(dǎo)纖維 ( )(7)玻璃容器可長期盛放各

3、種酸 ( )(8)濃硫酸可刻蝕石英制藝術(shù)品 ( )-10-基礎(chǔ)梳理考點突破考點一考點二(9)晶體硅熔點高、硬度大,所以可用于制作半導(dǎo)體材料 ( )(10)高溫下用焦炭還原SiO2制取粗硅 ( )(11)二氧化硅不與強酸反應(yīng),可用石英器皿盛放氫氟酸 ( )(12)SiO2可與氫氟酸反應(yīng),所以氫氟酸不能保存在玻璃瓶中 ( )-11-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破1.硅及其化合物的特性 -12-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破-13-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破2.硅的制備工藝流程 -14-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破例1SiO2是一種化工原料,可以制備一系列物質(zhì)(如圖所示)。下列說法錯誤的是( ) A.

4、高爐煉鐵時,加入石灰石將鐵礦石中的脈石(主要成分為SiO2)轉(zhuǎn)化為易熔的爐渣B.純凈的二氧化硅和單晶硅都是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料C.用鹽酸可除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣D.圖中所含反應(yīng)都不屬于氧化還原反應(yīng) 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-15-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破易錯警示 (1)硅在加熱條件下能與O2發(fā)生反應(yīng),制備粗硅時,用焦炭在電爐中隔絕空氣還原SiO2,生成CO,而不是CO2。(2)粗硅中雜質(zhì)不是碳單質(zhì),而是SiC,因為發(fā)生反應(yīng)C+Si SiC。(3)制備純硅時,石英管不能更換為玻璃管,因為高溫條件下玻璃管會軟化。-16-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)

5、練1.(2016福建龍巖教學(xué)質(zhì)量檢查)Si、SiO2廣泛用于制造晶體管、光導(dǎo)纖維等。下列有關(guān)說法正確的是( )A.附著油污的晶體管可用堿液浸泡B.光導(dǎo)纖維遇堿會影響光信號傳輸C.工業(yè)上用SiO2熱分解法冶煉硅D.自然界中硅以游離態(tài)形式存在 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-17-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破2.二氧化硅廣泛存在于自然界中,在日常生活、生產(chǎn)、科研等方面有著重要的用途。ae是對反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用進行判斷,ae敘述中正確的選項有( )a.反應(yīng)中SiO2作為玻璃的成分被消耗,用于刻蝕玻璃b.反應(yīng)中SiO2表現(xiàn)出氧化性c.反應(yīng)中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性d.反應(yīng)符合用

6、較強酸制取較弱酸的原理e.反應(yīng)中SiO2未參加氧化還原反應(yīng)A.2個B.3個C.4個D.5個 答案解析解析關(guān)閉反應(yīng):通常情況下,SiO2與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)很微弱,不能用于刻蝕玻璃,錯誤;反應(yīng):SiO2中硅元素的化合價由+4價降低為0價,得電子,表現(xiàn)出氧化性,正確;反應(yīng):SiO2與氫氟酸反應(yīng)是二氧化硅的特性,錯誤;反應(yīng):高溫下用難揮發(fā)性酸酐制揮發(fā)性酸酐,不符合用較強酸制取較弱酸的道理,錯誤;反應(yīng):Si的化合價沒有發(fā)生變化,即SiO2未參加氧化還原反應(yīng),正確。 答案解析關(guān)閉A-18-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破硅酸、硅酸鹽及無機非金屬材料1.硅酸-19-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破2.硅酸鹽硅酸鹽

7、是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱,硅酸鈉是一種常用的硅酸鹽,化學(xué)式為Na2SiO3,用氧化物的形式表示為Na2OSiO2。硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃,是無色黏稠液體,常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料等。3.常見硅酸鹽材料-20-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破4.特殊含硅材料(1)SiC(俗稱金剛砂)具有類似于金剛石的結(jié)構(gòu),硬度大,可用作砂紙、砂輪的磨料。(2)含硅4%的硅鋼具有很強的導(dǎo)磁性,可用作變壓器的鐵芯。(3)硅橡膠具有耐高溫、耐低溫的性質(zhì)。-21-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破自主鞏固自主鞏固判斷正誤,正確的畫“”,錯誤的畫“”。(1)石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅 ( )(4)燒結(jié)黏土制陶

8、瓷不涉及化學(xué)反應(yīng) ( )(5)氫氟酸刻蝕玻璃的過程不涉及化學(xué)變化 ( )(6)合成纖維和光導(dǎo)纖維都是新型無機非金屬材料 ( )(7)水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑 ( )(8)氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料 ( )(9)水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品 ( )-22-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破1.無機非金屬材料的分類 -23-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破2.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),且不同氧化物間以“”隔開。(3)當(dāng)氧化物計量數(shù)出現(xiàn)分數(shù)時應(yīng)化為

9、整數(shù),如鉀長石:KAlSi3O8不能寫成 ,應(yīng)寫成K2OAl2O36SiO2。-24-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破例2下列關(guān)于硅單質(zhì)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(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維單質(zhì)硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧螦.B.C.D. 答案解析解析關(guān)閉硅酸鹽Na2Fe2Si3O10中Fe的化合價是+3價,所以用氧化物的形式表示為Na2OFe2O33SiO2,錯誤;水晶的主要成分是二氧化硅,不屬于硅酸鹽產(chǎn)品,錯誤;用于制作光導(dǎo)纖維的材料是二氧化硅,不是硅單質(zhì),錯誤;單質(zhì)硅是

10、將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧?正確,所以答案為D。 答案解析關(guān)閉D-25-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破易錯警示 (1)不要混淆二氧化硅和硅的用途。用于制作光導(dǎo)纖維的是SiO2;用于制作半導(dǎo)體材料、計算機芯片的是晶體硅。(2)水晶、石英、瑪瑙的主要成分是SiO2;珍珠的主要成分是CaCO3;鉆石是金剛石。(3)硅酸鹽寫成氧化物形式,并不是以氧化物形式存在,但有利于理解硅酸鹽的性質(zhì)。-26-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練3. 鋼化玻璃是普通玻璃的化身,是普通玻璃經(jīng)一定物理方法處理后得到的。鋼化玻璃一般不會發(fā)生自爆現(xiàn)象,但當(dāng)鋼化玻璃中含有硫化鎳結(jié)核時就有可能發(fā)生自爆現(xiàn)象。下列有關(guān)說法中

11、錯誤的是( )A.制取鋼化玻璃的原料為石灰石、純堿和石英B.鋼化玻璃是一種新型無機非金屬材料C.制取鋼化玻璃的主要反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)D.在碳素鋼中加入鎳等合金元素可以制得不銹鋼及各種特種鋼 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-27-考點一考點二基礎(chǔ)梳理考點突破4.天工開物記載:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,擇取無沙粘(通黏)土而為之”,“凡坯既成,干燥之后,則堆積窯中燃薪舉火”,“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色),與造磚同法”。下列說法錯誤的是()A.沙子和黏土主要成分為硅酸鹽B.“燃薪舉火”使黏土發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化C.燒制后自然冷卻成紅瓦,澆水冷卻成青瓦D.黏土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料 答案解析解析

12、關(guān)閉沙子的主要成分為SiO2,不屬于硅酸鹽,A錯誤;“燃薪舉火”是使成型的黏土器皿發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化而制成陶器,B正確;燒制過程中鐵的化合物被氧化為氧化鐵,得到紅瓦,若澆水則發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到氧化亞鐵而成為青瓦,C正確;制作磚瓦、陶瓷的主要原料是黏土,D正確。 答案解析關(guān)閉A-28-1.四個用途Si半導(dǎo)體材料、太陽能電池板SiO2光導(dǎo)纖維H2SiO3硅膠可作干燥劑Na2SiO3(水玻璃)黏合劑、耐火阻燃材料2.特殊的表示方法:硅酸鹽可以用氧化物的形式表示如Na2SiO3Na2OSiO23.四個反應(yīng)(1)Si與NaOH溶液的反應(yīng):Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2(2)SiO2

13、能溶于氫氟酸:SiO2+4HFSiF4+2H2O(3)H2CO3的酸性強于H2SiO3:Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3(4)粗硅的制備:SiO2+2C Si+2CO-29-30-21341.坩堝是實驗室用于灼燒或熔融固體物質(zhì)的常用儀器,材質(zhì)種類很多,實驗時應(yīng)根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)加以選擇。熔融燒堿時,應(yīng)選用下列哪種材質(zhì)的坩堝()A.玻璃坩堝B.石英坩堝C.陶瓷坩堝D.鐵坩堝D解析:二氧化硅能與氫氧化鈉反應(yīng),因此熔融燒堿的坩堝中不能含有二氧化硅,A、B、C中都含有二氧化硅,則熔融燒堿時應(yīng)選用鐵坩堝。-31-21342.單晶硅是制作電子集成電路的基礎(chǔ)材料,對硅的純度要求很高。用化

14、學(xué)方法可制得高純度硅,其化學(xué)方程式為A.為置換反應(yīng)B.為化合反應(yīng)C.均為氧化還原反應(yīng)D.三個反應(yīng)的反應(yīng)物中硅元素均被還原D解析:反應(yīng)為置換反應(yīng),反應(yīng)為化合反應(yīng),三個反應(yīng)均有元素化合價變化,均屬于氧化還原反應(yīng),其中反應(yīng)和中硅元素被還原,反應(yīng)中硅元素被氧化。-32-43123.(2017山東臨沂模擬)據(jù)報道,科學(xué)家通過對稻殼進行控制性熱解,可從中提取一種叫做生物質(zhì)納米結(jié)構(gòu)二氧化硅的超高活性材料,將少量這種材料摻入混凝土中,即可制備出超高強度的高性能混凝土。下列關(guān)于二氧化硅的說法正確的是()A.二氧化硅溶于水生成硅酸,所以二氧化硅屬于酸性氧化物B.將二氧化碳通入硅酸鈉溶液中可以得到硅酸C.因為高溫條

15、件下二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)能放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸強D.水晶是比較純凈的二氧化硅,沙子的主要成分是硅酸鹽B 解析:二氧化硅為酸性氧化物,但其不溶于水,A項錯誤;硅酸的酸性比碳酸弱,B項正確,C項錯誤;沙子的主要成分是二氧化硅,D項錯誤。-33-43124.單質(zhì)Z是一種常見的半導(dǎo)體材料,可由X通過如下圖所示的路線制備。其中X為Z的氧化物;Y為氫化物,分子結(jié)構(gòu)與甲烷相似。回答下列問題:(1)能與X發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是;由X制備Mg2Z的化學(xué)方程式為。 (2)由Mg2Z生成Y的化學(xué)方程式為 ,Y分子的電子式為。 (3)Z、X中共價鍵的類型分別是、。-34-4312解析:(1)Z為半導(dǎo)體單質(zhì),則為Si;X是其氧化物,則X為SiO2,能與SiO2反應(yīng)的酸只能是氫氟酸;根據(jù)反應(yīng)的流程圖可知,SiO2與Mg在加熱條件下反應(yīng)生成Mg2Si,由元素守恒分析,可知還有MgO生成。(2)Mg2Si與鹽酸反應(yīng)生成的Y為氫化物,故Y的化學(xué)式是SiH4。(3)SiH4加熱分解可得到Si單質(zhì),硅單質(zhì)中含有SiSi非極性共價鍵,SiO2中含有SiO極性共價鍵。