2022年高三化学 无机非金属材料的主角 硅复习学案

2022年高三化学 无机非金属材料的主角 硅复习学案考纲要求1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。 基础知识预习知识点一碳、硅1C、Si单质的存在形态、物理性质及用途(1)碳在自然界既有_态又有_态。碳的同素异形体有_、_、无定形碳、_等。(2)硅在地壳中的含量占第_位，仅次于_，全部以_态存在，单质硅有_和_形两种。晶体硅是良好的_材料，在计算机等电子工业，可用作_、大规模_等。硅是人类将_能转化为_能的常用材料，所以硅还用于制造_。2C、Si的化学性质(1)碳单质的化学性质常温下_(填“不”或“很”)活泼，在高温条件下有强_性。可燃性：2CO22CO、CO2CO2。还原性a与CO2反应的化学方程式：CCO22CO；b与水蒸气反应的化学方程式：_；c与浓H2SO4反应的化学方程式：_。(2)硅单质的化学性质常温下化学性质不活泼，但能与_、_、_反应。与烧碱反应的离子方程式：_。加热时与O2 、Cl2等非金属单质反应，其化学方程式为_、_。问题思考1.哪些反应体现了单质硅具有一定的金属性？知识点二碳、硅的氧化物二氧化硅与二氧化碳的性质比较二氧化碳和二氧化硅都是酸性氧化物，其结构和主要性质可比较如下：问题思考2为什么不能用带玻璃塞的试剂瓶盛放碱液？3SiO2既能和NaOH溶液反应又能和HF溶液反应，一定是两性氧化物吗？4.粗硅的制备及提纯（用化学方程式表示） 知识点三硅酸、硅酸盐1硅酸硅酸_溶于水，其酸性比碳酸_，硅酸_(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。(1)硅酸不稳定，受热易分解：_。(2)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为：_。(3)硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水份能力强，常用作_。2硅酸钠(1)物理性质白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称_，有黏性。(2)化学性质水解显_性。与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为：与盐酸反应：_。与CO2水溶液反应：_。(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。问题思考5反应Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3，说明H2CO3的酸性强于H2SiO3。反应Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，能否说明H2SiO3的酸性强于H2CO3？ 3硅酸盐(1)概念：_的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成_ _，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成_。问题思考6硅酸盐是否以氧化物的形式存在？4传统无机非金属材料(1)普通玻璃主要原料：_。生产中主要化学方程式：_。主要成分：_、_、_。(2)普通硅酸盐水泥主要原料：_、_。主要成分(写出名称和化学式)：_合作探究一、碳、硅及其化合物的特性物质一般规律硅及其化合物特性Si硅还原性大于碳非金属单质与强碱溶液一般不产生H2非金属一般不与非氧化性酸反应一般非金属单质为绝缘体SiO2酸性氧化物一般与水反应生成相应酸酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一个规律，H2CO3酸性大于H2SiO3H2SiO3无机酸一般易溶于水硅酸盐大多数硅酸盐难溶于水典例导悟1下列叙述正确的是()A因为Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强B碳和硅都是A族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物D二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸二、无机非金属材料的使用无机非金属材料在日常生活中有广泛的用途，这些知识大多数属于识记知识。除了解前面所讲的传统无机非金属材料外，还应了解新型无机非金属材料的种类和用途。材料类别主要特性示例用途高温结构陶瓷能承受高温，强度高半导体陶瓷具有电学特性光学材料具有光学特性生物陶瓷具有生物功能典例导悟2下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是()A传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差C高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点D传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同高三一轮复习化学检测学案无机非金属材料的主角硅1判断下列说法是否正确：(1)SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应() (2) .二氧化硅是生产光纤制品的基本原料() B水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂() (3)可以用Si3N4、Al2O3制作高温结构陶瓷制品() (4)二氧化硅的分子式是SiO2()3下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()硅是构成一些岩石和矿物的基本元素水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A B C D5下列关于硅的说法中，不正确的是()A硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体B硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应D加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应4胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8nH2O)等化合物。(1)三硅酸镁的氧化物形式为_。(2)某元素与铝元素同周期且原子半径比镁原子半径大，该元素离子半径比铝离子半径_(填“大”或“小”)，该元素和铝元素的最高价氧化物的水化物之间发生反应的离子方程式为_。(3)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是_ 。aAl2O3、MgO和SiO2都不溶于水bAl2O3、MgO和SiO2都是白色固体cAl2O3、MgO和SiO2都是氧化物dAl2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点2根据锡、铅的主要化合价及其稳定性，完成下列填空：(1)锡的2价化合物应具有较强的_性，铅的4价化合物应具有较强的_性。(2)已知Sn2的还原性比Fe2的还原性强，PbO2的氧化性比Cl2的氧化性强。试写出下列反应的化学方程式：氯气与锡共热：_；氯气与铅共热：_；PbO2与浓盐酸共热：_。6.如图所示物质的转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色沉淀。请回答下列问题：(1)B的化学式是_，目前B已被用作_的主要原料。(2)B和a溶液反应的离子方程式是_。(3)A和a溶液反应的离子方程式是_。(4)C和过量的盐酸反应的离子方程式是_。7单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450500)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。相关信息如下：a四氯化硅遇水极易水解；b硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；c有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/57.712.8315熔点/70.0107.2升华温度/180300162请回答下列问题：(1)写出装置A中发生反应的离子方程式：_。(2)装置A中g管的作用是_；装置C中的试剂是_；装置E中的h瓶需要冷却的理由是_ 。(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是_(填写元素符号)。(4)为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2 ，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式为5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O。滴定前是否要滴加指示剂？_(填“是”或“否”)，请说明理由： 。某同学称取5.000 g残留物，经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL试样溶液，用1.000102 mol L1 KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00 mL，则残留物中铁元素的质量分数是_。学案18无机非金属材料的主角硅知识点一1(1)游离化合金刚石石墨C60(2)二氧化合晶体无定半导体半导体芯片集成电路太阳电光电池2(1)不还原 b.CH2O(g)COH2 cC2H2SO4(浓)CO22SO22H2O(2)F2HF强碱 Si2OHH2O=SiO2H2 SiO2SiO2；Si2Cl2SiCl4知识点二物质二氧化硅二氧化碳化学式SiO2CO2主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水化学性质与水反应不反应CO2H2OH2CO3与酸反应SiO24HF=SiF42H2O不反应与碱反应SiO22NaOH=Na2SiO3H2O；盛碱液的试剂瓶用橡胶塞CO22NaOH=Na2CO3H2O或CO2NaOH=NaHCO3与盐反应SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2；SiO2的难挥发性Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO；CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3与碱性氧化物反应SiO2CaOCaSiO3CO2CaOCaCO3知识点三1不弱不能(1)H2SiO3SiO2H2O (2)H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O (3)干燥剂2(1)水玻璃 (2)碱Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO33(1)由硅、氧和金属元素组成的化合物 (2)Na2OSiO2K2O3Al2O36SiO22H2O4(1)纯碱、石灰石、石英Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2、CaCO3SiO2CaSiO3CO2Na2SiO3CaSiO3SiO2(2)石灰石黏土硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙(3CaOAl2O3)问题思考1Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2 Si4HF=SiF42H22由于玻璃中含有SiO2，能与碱反应生成具有粘性的物质，将瓶塞和瓶子粘在一起打不开。3不是，因为SiO2与HF反应生成的不是盐和水。4. 2CSiO2Si2CO Si+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl5反应是离子反应，实质是H2CO3电离出的H被SiO23结合生成H2SiO3，说明H2CO3的电离性强于H2SiO3，即酸性H2CO3H2SiO3；而反应是高温下的非离子反应，它之所以能发生是因为CO2气体离开了反应体系，其中并无H2CO3和H2SiO3两种物质，更谈不上二者酸性的比较。6由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为了简化对硅酸盐组成的表示方法，采用了氧化物法。实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的，而是以结构复杂的盐的形式存在的。合作探究二、无机非金属材料的使用材料类别主要特性示例用途高温结构陶瓷能承受高温，强度高氮化硅陶瓷汽轮机叶片、轴承、永久性模具等半导体陶瓷具有电学特性氧化锡陶瓷集成电路中的半导体光学材料具有光学特性光导纤维光缆通讯、医疗、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化铝陶瓷人造骨骼、人造关节、接骨螺钉典例导悟1D2B检测题2(1)(2) (3)(4)3C5C4(1)2MgO3SiO2nH2O (2)大Al(OH)3OH=AlO2H2O (3)ad2(1)还原氧化 (2)Sn2Cl2SnCl4 PbCl2PbCl2PbO24HCl(浓)PbCl2Cl22H2O6. 7(1)MnO24H2ClMn2Cl22H2O (2)平衡气压浓H2SO4SiCl4沸点较低，用冷却液可得到液态SiCl4(3)Al、B、P (4)否MnO有色，故不需其他指示剂4.48%