化学第四单元 非金属及其化合物 4.1无机非金属材料的主角——硅

第四单元非金属及其化合物第四单元非金属及其化合物第第1 1节无机非金属材料的主角节无机非金属材料的主角硅硅-3-考纲要求:1.了解碳、硅元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。2.了解碳、硅元素单质及其重要化合物对环境的影响。-4-考点一考点二基础梳理考点突破碳、硅单质及其重要化合物的性质和用途1.碳、硅单质(1)原子结构、自然界存在形态、物理性质及用途。-5-考点一考点二基础梳理考点突破(2)碳、硅单质的化学性质。 -6-考点一考点二基础梳理考点突破-7-基础梳理考点突破2.SiO2和CO2的比较 考点一考点二-8-基础梳理考点突破考点一考点二特别提醒(1)玻璃中含有二氧化硅,因此氢氟酸可用于刻蚀玻璃,盛放氢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,但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。-9-基础梳理考点突破考点一考点二自主巩固自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)氢氟酸与SiO2反应,可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记 ( )(2)可用带磨口玻璃塞的玻璃瓶保存NaOH溶液 ( )(3)SiO2既能与NaOH溶液反应又能与氢氟酸反应,所以是两性氧化物 ( )(4)硅胶可用作食品干燥剂 ( )(5)NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中 ( )(6)Si和SiO2都用于制造光导纤维 ( )(7)玻璃容器可长期盛放各种酸 ( )(8)浓硫酸可刻蚀石英制艺术品 ( )-10-基础梳理考点突破考点一考点二(9)晶体硅熔点高、硬度大,所以可用于制作半导体材料 ( )(10)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅 ( )(11)二氧化硅不与强酸反应,可用石英器皿盛放氢氟酸 ( )(12)SiO2可与氢氟酸反应,所以氢氟酸不能保存在玻璃瓶中 ( )-11-考点一考点二基础梳理考点突破1.硅及其化合物的特性 -12-考点一考点二基础梳理考点突破-13-考点一考点二基础梳理考点突破2.硅的制备工艺流程 -14-考点一考点二基础梳理考点突破例1SiO2是一种化工原料,可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是( ) A.高炉炼铁时,加入石灰石将铁矿石中的脉石(主要成分为SiO2)转化为易熔的炉渣B.纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料C.用盐酸可除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙D.图中所含反应都不属于氧化还原反应 答案解析解析关闭 答案解析关闭-15-考点一考点二基础梳理考点突破易错警示 (1)硅在加热条件下能与O2发生反应,制备粗硅时,用焦炭在电炉中隔绝空气还原SiO2,生成CO,而不是CO2。(2)粗硅中杂质不是碳单质,而是SiC,因为发生反应C+Si SiC。(3)制备纯硅时,石英管不能更换为玻璃管,因为高温条件下玻璃管会软化。-16-考点一考点二基础梳理考点突破跟踪训练跟踪训练1.(2016福建龙岩教学质量检查)Si、SiO2广泛用于制造晶体管、光导纤维等。下列有关说法正确的是( )A.附着油污的晶体管可用碱液浸泡B.光导纤维遇碱会影响光信号传输C.工业上用SiO2热分解法冶炼硅D.自然界中硅以游离态形式存在 答案解析解析关闭 答案解析关闭-17-考点一考点二基础梳理考点突破2.二氧化硅广泛存在于自然界中,在日常生活、生产、科研等方面有着重要的用途。ae是对反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行判断,ae叙述中正确的选项有( )a.反应中SiO2作为玻璃的成分被消耗,用于刻蚀玻璃b.反应中SiO2表现出氧化性c.反应中SiO2表现了酸性氧化物的通性d.反应符合用较强酸制取较弱酸的原理e.反应中SiO2未参加氧化还原反应A.2个B.3个C.4个D.5个 答案解析解析关闭反应:通常情况下,SiO2与氢氧化钠溶液的反应很微弱,不能用于刻蚀玻璃,错误;反应:SiO2中硅元素的化合价由+4价降低为0价,得电子,表现出氧化性,正确;反应:SiO2与氢氟酸反应是二氧化硅的特性,错误;反应:高温下用难挥发性酸酐制挥发性酸酐,不符合用较强酸制取较弱酸的道理,错误;反应:Si的化合价没有发生变化,即SiO2未参加氧化还原反应,正确。 答案解析关闭A-18-考点一考点二基础梳理考点突破硅酸、硅酸盐及无机非金属材料1.硅酸-19-考点一考点二基础梳理考点突破2.硅酸盐硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,硅酸钠是一种常用的硅酸盐,化学式为Na2SiO3,用氧化物的形式表示为Na2OSiO2。硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,是无色黏稠液体,常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料等。3.常见硅酸盐材料-20-考点一考点二基础梳理考点突破4.特殊含硅材料(1)SiC(俗称金刚砂)具有类似于金刚石的结构,硬度大,可用作砂纸、砂轮的磨料。(2)含硅4%的硅钢具有很强的导磁性,可用作变压器的铁芯。(3)硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。-21-考点一考点二基础梳理考点突破自主巩固自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)石英砂可用于生产单晶硅 ( )(4)烧结黏土制陶瓷不涉及化学反应 ( )(5)氢氟酸刻蚀玻璃的过程不涉及化学变化 ( )(6)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料 ( )(7)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 ( )(8)氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 ( )(9)水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 ( )-22-考点一考点二基础梳理考点突破1.无机非金属材料的分类 -23-考点一考点二基础梳理考点突破2.硅酸盐改写成氧化物形式的方法(1)氧化物的书写顺序:活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。(2)氧化物前计量数的配置原则:按配置前后原子个数守恒原则配置各氧化物的计量数,且不同氧化物间以“”隔开。(3)当氧化物计量数出现分数时应化为整数,如钾长石:KAlSi3O8不能写成 ,应写成K2OAl2O36SiO2。-24-考点一考点二基础梳理考点突破例2下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 ()硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O2FeO3SiO2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单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料A.B.C.D. 答案解析解析关闭硅酸盐Na2Fe2Si3O10中Fe的化合价是+3价,所以用氧化物的形式表示为Na2OFe2O33SiO2,错误;水晶的主要成分是二氧化硅,不属于硅酸盐产品,错误;用于制作光导纤维的材料是二氧化硅,不是硅单质,错误;单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料,正确,所以答案为D。 答案解析关闭D-25-考点一考点二基础梳理考点突破易错警示 (1)不要混淆二氧化硅和硅的用途。用于制作光导纤维的是SiO2;用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。(2)水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2;珍珠的主要成分是CaCO3;钻石是金刚石。(3)硅酸盐写成氧化物形式,并不是以氧化物形式存在,但有利于理解硅酸盐的性质。-26-考点一考点二基础梳理考点突破跟踪训练跟踪训练3. 钢化玻璃是普通玻璃的化身,是普通玻璃经一定物理方法处理后得到的。钢化玻璃一般不会发生自爆现象,但当钢化玻璃中含有硫化镍结核时就有可能发生自爆现象。下列有关说法中错误的是( )A.制取钢化玻璃的原料为石灰石、纯碱和石英B.钢化玻璃是一种新型无机非金属材料C.制取钢化玻璃的主要反应都是非氧化还原反应D.在碳素钢中加入镍等合金元素可以制得不锈钢及各种特种钢 答案解析解析关闭 答案解析关闭-27-考点一考点二基础梳理考点突破4.天工开物记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无沙粘(通黏)土而为之”,“凡坯既成,干燥之后,则堆积窑中燃薪举火”,“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。下列说法错误的是()A.沙子和黏土主要成分为硅酸盐B.“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化C.烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦D.黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 答案解析解析关闭沙子的主要成分为SiO2,不属于硅酸盐,A错误;“燃薪举火”是使成型的黏土器皿发生复杂的物理化学变化而制成陶器,B正确;烧制过程中铁的化合物被氧化为氧化铁,得到红瓦,若浇水则发生氧化还原反应得到氧化亚铁而成为青瓦,C正确;制作砖瓦、陶瓷的主要原料是黏土,D正确。 答案解析关闭A-28-1.四个用途Si半导体材料、太阳能电池板SiO2光导纤维H2SiO3硅胶可作干燥剂Na2SiO3(水玻璃)黏合剂、耐火阻燃材料2.特殊的表示方法:硅酸盐可以用氧化物的形式表示如Na2SiO3Na2OSiO23.四个反应(1)Si与NaOH溶液的反应:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2(2)SiO2能溶于氢氟酸:SiO2+4HFSiF4+2H2O(3)H2CO3的酸性强于H2SiO3:Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3(4)粗硅的制备:SiO2+2C Si+2CO-29-30-21341.坩埚是实验室用于灼烧或熔融固体物质的常用仪器,材质种类很多,实验时应根据物质的性质加以选择。熔融烧碱时,应选用下列哪种材质的坩埚()A.玻璃坩埚B.石英坩埚C.陶瓷坩埚D.铁坩埚D解析:二氧化硅能与氢氧化钠反应,因此熔融烧碱的坩埚中不能含有二氧化硅,A、B、C中都含有二氧化硅,则熔融烧碱时应选用铁坩埚。-31-21342.单晶硅是制作电子集成电路的基础材料,对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅,其化学方程式为A.为置换反应B.为化合反应C.均为氧化还原反应D.三个反应的反应物中硅元素均被还原D解析:反应为置换反应,反应为化合反应,三个反应均有元素化合价变化,均属于氧化还原反应,其中反应和中硅元素被还原,反应中硅元素被氧化。-32-43123.(2017山东临沂模拟)据报道,科学家通过对稻壳进行控制性热解,可从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料,将少量这种材料掺入混凝土中,即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是()A.二氧化硅溶于水生成硅酸,所以二氧化硅属于酸性氧化物B.将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸C.因为高温条件下二氧化硅与碳酸钠反应能放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强D.水晶是比较纯净的二氧化硅,沙子的主要成分是硅酸盐B 解析:二氧化硅为酸性氧化物,但其不溶于水,A项错误;硅酸的酸性比碳酸弱,B项正确,C项错误;沙子的主要成分是二氧化硅,D项错误。-33-43124.单质Z是一种常见的半导体材料,可由X通过如下图所示的路线制备。其中X为Z的氧化物;Y为氢化物,分子结构与甲烷相似。回答下列问题:(1)能与X发生化学反应的酸是;由X制备Mg2Z的化学方程式为。 (2)由Mg2Z生成Y的化学方程式为 ,Y分子的电子式为。 (3)Z、X中共价键的类型分别是、。-34-4312解析:(1)Z为半导体单质,则为Si;X是其氧化物,则X为SiO2,能与SiO2反应的酸只能是氢氟酸;根据反应的流程图可知,SiO2与Mg在加热条件下反应生成Mg2Si,由元素守恒分析,可知还有MgO生成。(2)Mg2Si与盐酸反应生成的Y为氢化物,故Y的化学式是SiH4。(3)SiH4加热分解可得到Si单质,硅单质中含有SiSi非极性共价键,SiO2中含有SiO极性共价键。