无机非金属材料的主角硅碳人教版课件

无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)第一节无机非金属材料的主角第一节无机非金属材料的主角硅、碳硅、碳点面导图点面导图无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)考向分析考向分析 本节高考重点考查：本节高考重点考查：(1)C、Si及其化合物主要性质、应用；及其化合物主要性质、应用；(2)有关环境污染问题。有关环境污染问题。题型以选择题、推断题为主，难度为低中档题。预测题型以选择题、推断题为主，难度为低中档题。预测2013年年会以新材料、新科技为背景在会以新材料、新科技为背景在C、Si及其主要化合物性质应用方及其主要化合物性质应用方面进行命题。因此平时复习注意关注与面进行命题。因此平时复习注意关注与C、Si有关的新材料、新有关的新材料、新科技。科技。无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)一、碳和硅的存在和性质一、碳和硅的存在和性质1存在形态及常见单质存在形态及常见单质自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有性，所以仅有_态。碳单质主要有金刚石、石墨等同态。碳单质主要有金刚石、石墨等同素异形体，硅单质主要有素异形体，硅单质主要有_和和_两大类。两大类。化合化合晶体晶体无定形无定形无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)2单质的结构、物理性质与用途比较单质的结构、物理性质与用途比较碳碳硅硅结构结构金刚石：金刚石：_结构结构石墨：层状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构空间网状结构物理物理性质性质金刚石熔点金刚石熔点_、硬度、硬度大大石墨熔点高、质石墨熔点高、质_，有滑腻感有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点金属光泽、硬度大、熔点_用途用途金刚石用作切割刀具，金刚石用作切割刀具，_用作电极、铅用作电极、铅笔芯笔芯晶体硅用作晶体硅用作_材料、材料、硅芯片和硅太阳能电池硅芯片和硅太阳能电池空间网状空间网状高高软软石墨石墨高高半导体半导体无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)3.化学性质化学性质(一般表现为还原性一般表现为还原性)写出下列反应的化学方程式写出下列反应的化学方程式无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)【答案答案】(1)(2)(3)(4)无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)二、二氧化硅、硅酸、硅酸盐及非金属材料二、二氧化硅、硅酸、硅酸盐及非金属材料1SiO2(1)结构结构二氧化硅晶体为二氧化硅晶体为_结构，每个结构，每个Si原子周围有原子周围有_个氧原子，每个氧原子周围有个氧原子，每个氧原子周围有2个硅原子，二氧化硅晶个硅原子，二氧化硅晶体熔点体熔点_，硬度大。，硬度大。二氧化硅晶体称作二氧化硅晶体称作_，根据晶形和色彩又分为，根据晶形和色彩又分为_和玛瑙。和玛瑙。空间网状空间网状4石英石英水晶水晶高高无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)弱弱 H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3 干燥剂、催化剂干燥剂、催化剂 无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)(2)硅酸盐硅酸盐由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称硅酸盐的表示硅酸盐的表示氧化物组合表示法氧化物组合表示法如如Na2SiO3：_，CaMg3Si4O12：_。硅酸钠硅酸钠硅酸钠水溶液俗称硅酸钠水溶液俗称_，是无色黏稠液体，常，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。Na2OSiO2CaO3MgO4SiO2水玻璃水玻璃无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)3无机非金属材料无机非金属材料(1)常见硅酸盐材料常见硅酸盐材料产品产品水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷设备设备水泥回转窑水泥回转窑玻璃窑玻璃窑原料原料_黏土黏土石灰石、黏土石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)(2)特殊含硅材料特殊含硅材料SiC(俗称俗称_)具有金刚石结构，硬度大，可用作砂具有金刚石结构，硬度大，可用作砂纸、砂轮的磨料。纸、砂轮的磨料。含硅含硅4%的硅钢具有很高的的硅钢具有很高的_性，可用作变压性，可用作变压器的铁芯。器的铁芯。硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。分子筛用作分子筛用作_和催化剂。和催化剂。金刚砂金刚砂导磁导磁吸附剂吸附剂无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)2(判一判判一判)下列说法是否正确下列说法是否正确(填填“”或或“”)(1)SiO2是沙子、石英、玛瑙的主要成分是沙子、石英、玛瑙的主要成分 ()(2)玻璃、石英玻璃、水泥均是硅酸盐材料玻璃、石英玻璃、水泥均是硅酸盐材料 ()(3)SiO2是酸性氧化物，不能与任何酸反应是酸性氧化物，不能与任何酸反应 ()(4)SiO2与与CO2是同族元素的氧化物，化学性质相同是同族元素的氧化物，化学性质相同 ()(5)CO2通入硅酸钠溶液中，有白色沉淀生成，说明酸性通入硅酸钠溶液中，有白色沉淀生成，说明酸性H2CO3H2SiO3 ()【答案答案】(1)(2)(3)(4)(5)无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)1.熔沸点熔沸点一般情况下，非金属单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔一般情况下，非金属单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质，所沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质，所以可用金刚石制作钻头和切割工具。以可用金刚石制作钻头和切割工具。2导电性导电性一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨是电一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨是电的良导体，所以晶体硅可作半导体材料，石墨可作电极。的良导体，所以晶体硅可作半导体材料，石墨可作电极。碳、硅及其化合物的特性与应用碳、硅及其化合物的特性与应用 无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)3SiO2作为酸性氧化物的特性作为酸性氧化物的特性(1)一般情况下，只有碱性氧化物与酸反应，酸性氧化物只与一般情况下，只有碱性氧化物与酸反应，酸性氧化物只与碱反应，不与酸反应，但碱反应，不与酸反应，但SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸反是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应：应：SiO24HF=SiF42H2O，所以不能用玻璃容器盛放，所以不能用玻璃容器盛放氢氟酸，而用氢氟酸刻蚀玻璃。氢氟酸，而用氢氟酸刻蚀玻璃。(2)一般情况下，酸性氧化物与水反应生成相应的酸，如一般情况下，酸性氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2H2OH2CO3，但，但SiO2不溶于水，不与水反应。不溶于水，不与水反应。无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)5硅酸和硅酸盐的溶解性硅酸和硅酸盐的溶解性一般情况下，大多数酸溶于水，如盐酸、醋酸、碳酸，但硅酸一般情况下，大多数酸溶于水，如盐酸、醋酸、碳酸，但硅酸却不溶于水。却不溶于水。硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是Na2SiO3，其水溶，其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)(2012南昌高三模拟南昌高三模拟)A、B同主族且都是短周期元素，含同主族且都是短周期元素，含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种元素的一种化合物化合物C可用于制造高性能的现代通迅材料可用于制造高性能的现代通迅材料光导纤维，光导纤维，C与与烧碱反应生成含烧碱反应生成含A元素的化合物元素的化合物D。请回答下列问题：。请回答下列问题：(1)C、D的化学式分别为的化学式分别为_、_。(2)易与易与C发生化学反应的酸是发生化学反应的酸是_，反应的化学方程式是，反应的化学方程式是_。(3)将将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还，同时还生成生成B的最高价氧化物的最高价氧化物E；将全部的；将全部的E与全部的与全部的D在足量的水中在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含混合后，又发生化学反应生成含A的化合物的化合物F。无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)写出生成写出生成D和和F的化学反应方程式：的化学反应方程式：_。要将纯碱高温熔化，下列可选用的仪器是要将纯碱高温熔化，下列可选用的仪器是_。A普通玻璃坩埚普通玻璃坩埚B石英玻璃坩埚石英玻璃坩埚C试管试管 D铁坩埚铁坩埚(4)下列关于下列关于C和和E的性质比较正确的是的性质比较正确的是_。AC和和E均与生石灰反应生成盐均与生石灰反应生成盐BC和和E的熔点和硬度相似的熔点和硬度相似CC和和E均与水反应生成相应的酸均与水反应生成相应的酸DC和和E均能与烧碱溶液反应，与任何酸均不反应均能与烧碱溶液反应，与任何酸均不反应无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)【破题技巧破题技巧】首先根据首先根据A元素的单质及其化合物的性质推断元素的单质及其化合物的性质推断出出A为为Si，然后依据，然后依据A、B在元素周期表中的位置关系得出在元素周期表中的位置关系得出B为为碳，之后结合碳，之后结合SiO2的特性解答。的特性解答。【精讲精析精讲精析】(1)A元素的单质可作半导体材料，含元素的单质可作半导体材料，含A元素的元素的化合物化合物C是制造光导纤维的原料，可知是制造光导纤维的原料，可知A为硅元素，为硅元素，C为为SiO2，D为为Na2SiO3。由。由A、B同主族且都是短周期元素可知同主族且都是短周期元素可知B为碳。为碳。(2)C为为SiO2，能与，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。反应的酸只有氢氟酸。(3)SiO2与与Na2CO3高温下反应生成高温下反应生成Na2SiO3和和CO2，故含，故含SiO2的材料的材料(普通普通玻璃、石英玻璃玻璃、石英玻璃)以及以及Al2O3等都能与等都能与Na2CO3在高温下反应，在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融故不能用以上材质的坩埚熔融Na2CO3。(4)C为为SiO2、E为为CO2。A项，二者均为酸性氧化物，与碱性氧化物项，二者均为酸性氧化物，与碱性氧化物CaO均生成盐；均生成盐；B项，项，SiO2熔点、硬度大，熔点、硬度大，CO2为气体，熔点、硬度小；为气体，熔点、硬度小；C项，项，SiO2与与H2O不反应；不反应；D项，项，SiO2与与HF反应。反应。无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)【解析解析】A项，硅酸钠本身是一种粘合剂，易造成磨口玻璃项，硅酸钠本身是一种粘合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口粘结；塞与瓶口粘结；B项，两反应条件不同，反应项，两反应条件不同，反应是溶液中反应，是溶液中反应，强酸可制弱酸，而高温条件下，强酸可制弱酸，而高温条件下，CO2是气体，逸出促使反应发是气体，逸出促使反应发生；生；C项，项，SiO2只与氢氟酸这一种酸反应且生成的不是盐；只与氢氟酸这一种酸反应且生成的不是盐；D项正确。项正确。【答案答案】D无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)从沙滩走到用户的过程探究从沙滩走到用户的过程探究 无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)(2012湛江徐闻一中质检湛江徐闻一中质检)晶体硅是一种重要的非金属材晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：料，制备纯硅的主要步骤如下：高温下用过量的碳与二氧化硅反应制得粗硅；高温下用过量的碳与二氧化硅反应制得粗硅；粗硅与干燥的粗硅与干燥的HCl气体反应制得气体反应制得SiHCl3(Si3HCl=SiHCl3H2)；SiHCl3与过量的与过量的H2在在1 0001 100 反应制得纯硅，已知反应制得纯硅，已知SiHCl3能与水剧烈反应，在空气中易自燃。能与水剧烈反应，在空气中易自燃。无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)请回答：请回答：(1)第一步，制备粗硅的化学方程式为第一步，制备粗硅的化学方程式为_，氧化剂是氧化剂是_。(2)粗硅与粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点沸点33.0)中含有少量中含有少量SiCl4(沸点沸点57.6)和和HCl(沸点沸点84.7)，提纯，提纯SiHCl3可采用可采用_的方法。的方法。(3)已知已知SiHCl3遇水剧烈反应生成遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和和H2，其化学方，其化学方程式为程式为_。(4)H2还原还原SiHCl3过程中若混入过程中若混入O2，可能引起的后果是，可能引起的后果是_。无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)(5)实验室用实验室用SiHCl3与过量的与过量的H2反应制取纯硅的装置如图所示反应制取纯硅的装置如图所示(加热器和夹持装置略去加热器和夹持装置略去)：无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)装置装置B中的试剂是中的试剂是_，装置，装置C需水浴加热，目的是需水浴加热，目的是_。反应一段时间后，装置反应一段时间后，装置D中可观察到有晶体硅生成，中可观察到有晶体硅生成，D中发中发生的反应的化学方程式是生的反应的化学方程式是_。为保证实验的成功，操作的关键除题中已告知的以外，你认为保证实验的成功，操作的关键除题中已告知的以外，你认为最重要的还有：为最重要的还有：_(说出三点说出三点)。无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)【精讲精析精讲精析】(1)根据化合价升降，可确定根据化合价升降，可确定SiO2为氧化剂；为氧化剂；(2)因为题设中给出的信息为因为题设中给出的信息为SiHCl3、SiCl4、HCl的沸点不同，应的沸点不同，应用沸点差异进行分离，采用分馏法；用沸点差异进行分离，采用分馏法；(3)根据题中产物，利用根据题中产物，利用化合价升降和观察法不难配平方程式为化合价升降和观察法不难配平方程式为SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2；(4)因为因为H2与与O2混合加热易混合加热易爆炸，同时爆炸，同时O2氧化氧化SiHCl3；(5)因为因为SiHCl3与与H2O反应，所以反应，所以B中应放浓中应放浓H2SO4干燥剂。干燥剂。依据题设信息依据题设信息(SiHCl3能与水剧烈反能与水剧烈反应，在空气中易自燃应，在空气中易自燃)可知加热前要先排尽装置中的空气及可知加热前要先排尽装置中的空气及C、D装置中的水蒸气。装置中的水蒸气。无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)2(双选双选)(2012梅州培英中学检测梅州培英中学检测)下列实验方案叙述正确的是下列实验方案叙述正确的是()A利用利用SiO2与水反应制备与水反应制备H2SiO3C同浓度的同浓度的Na2CO3溶液的碱性比溶液的碱性比Na2SiO3溶液的强，说明酸溶液的强，说明酸性性H2CO3H2SiO3D将将CO2通入通入Na2SiO3溶液中，根据现象可说明酸性溶液中，根据现象可说明酸性H2CO3H2SiO3无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)【解析解析】A项，项，SiO2与水不反应；与水不反应；C项，事实上项，事实上Na2CO3比比Na2SiO3的水解程度小，碱性弱。的水解程度小，碱性弱。【答案答案】BD 无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)误区警示误区警示碳、硅及其化合物性质的类推误区碳、硅及其化合物性质的类推误区考题实录考题实录下列类推关系正确的是下列类推关系正确的是()AC与与NaOH溶液不反应，则溶液不反应，则Si与与NaOH溶液也不反溶液也不反应应 BCO2与碱液反应生成盐和水，则与碱液反应生成盐和水，则SiO2与碱液反应生与碱液反应生成盐和水成盐和水 C金刚石不导电，则晶体硅也不导电金刚石不导电，则晶体硅也不导电 DCO2与与Na2CO3溶液反应，则溶液反应，则SiO2与与Na2SiO3溶液也溶液也反应反应无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)易错剖析易错剖析错选项错选项错原因错原因A不清楚不清楚Si与与NaOH溶液反应原理溶液反应原理C不清楚晶体硅是良好的半导体不清楚晶体硅是良好的半导体DCO2与与Na2CO3反应生成反应生成NaHCO3而不知道而不知道SiO2与与Na2SiO3不反应不反应无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)常见错误常见错误正确答案正确答案(1)不清楚不清楚Si与与NaOH溶液反应溶液反应放出放出H2；(2)认为认为Si不与任何酸反不与任何酸反应；应；(3)认为认为C、Si为非金属，只能为非金属，只能作氧化剂；作氧化剂；(4)SiO2既能与碱反应既能与碱反应又能与氢氟酸反应，认为又能与氢氟酸反应，认为SiO2为两为两性氧化物；性氧化物；(5)H2SO4、H2SO3、HClO等酸溶于水，认为等酸溶于水，认为H2SiO3溶溶于水。于水。选选B。C、Si均是非金属均是非金属元素，元素，CO2、SiO2均为酸性氧均为酸性氧化物，故均与碱溶液反应生成化物，故均与碱溶液反应生成盐和水。盐和水。无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)【解析解析】A项，生成的项，生成的NO2仍具污染性，且仍具污染性，且NO具有氧化性，具有氧化性，氧化氧化CO生成生成N2和和CO2；B项，项，NaCl对溶液的碱性无影响，不对溶液的碱性无影响，不变色；变色；C项，酸性项，酸性KMnO4氧化氧化SO2被吸收而被吸收而CO2不被吸收，浓不被吸收，浓H2SO4作干燥剂；作干燥剂；D项，项，SiO2与氢氟酸反应。与氢氟酸反应。【答案答案】C无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)【答案答案】B无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)3(2011山东高考山东高考)某短周期非金属元素的原子核外最外层电子某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素数是次外层电子数的一半，该元素()A在自然界中只以化合态的形式存在在自然界中只以化合态的形式存在B单质常用作半导体材料和光导纤维单质常用作半导体材料和光导纤维C最高价氧化物不与酸反应最高价氧化物不与酸反应D气态氢化物比甲烷稳定气态氢化物比甲烷稳定【答案答案】A无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)【解析解析】减少减少CO2生成糖类。生成糖类。【答案答案】C无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)高考题组二碳、硅及其化合物的实验探究高考题组二碳、硅及其化合物的实验探究5(2011福建高考福建高考)牙膏样品中碳酸钙的定量测定牙膏样品中碳酸钙的定量测定利用下图所示装置利用下图所示装置(图中夹持仪器略去图中夹持仪器略去)进行实验，充分反应后，进行实验，充分反应后，测定测定C中生成的中生成的BaCO3沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数。沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数。无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)依据实验过程回答下列问题：依据实验过程回答下列问题：(1)实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有：中的反应物外，还有：_；(2)C中反应生成中反应生成BaCO3的化学方程式是的化学方程式是_。(3)下列各项措施中，不能提高测定准确度的是下列各项措施中，不能提高测定准确度的是_(填标填标号号)。a在加入盐酸之前，应排净装置内的在加入盐酸之前，应排净装置内的CO2气体气体b滴加盐酸不宜过快滴加盐酸不宜过快c在在AB之间增添盛有浓硫酸的洗气装置之间增添盛有浓硫酸的洗气装置d在在BC之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)(4)实验中准确称取实验中准确称取8.00 g样品三份，进行三次测定，测得样品三份，进行三次测定，测得BaCO3平均质量为平均质量为3.94 g。则样品中碳酸钙的质量分数为。则样品中碳酸钙的质量分数为_。(5)有人认为不必测定有人认为不必测定C中生成的中生成的BaCO3质量，只要测定装置质量，只要测定装置C在吸收在吸收CO2前后的质量差，一样可以确定碳酸钙的质量分数。前后的质量差，一样可以确定碳酸钙的质量分数。实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是_。无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)【解析解析】B中生成的中生成的CO2气体，在除去了气体，在除去了CO2的空气作用下，的空气作用下，可全部排入到可全部排入到C中与中与Ba(OH)2反应，提高实验的准确性。反应，提高实验的准确性。B中中反应发生前，装置内若残留有反应发生前，装置内若残留有CO2，会影响测量的准确度；滴，会影响测量的准确度；滴加盐酸过快，有可能导致加盐酸过快，有可能导致CO2不能被不能被C中中Ba(OH)2全部吸收；全部吸收；因水对因水对BaCO3质量不产生影响，质量不产生影响，Ba(OH)2又是足量的，故挥发又是足量的，故挥发出的出的HCl不会影响不会影响CO2的吸收，答案为的吸收，答案为c、d。3.94 g BaCO3的的物质的量是物质的量是0.02 mol，由碳守恒知样品中含有，由碳守恒知样品中含有0.02 mol CaCO3，质量为质量为2 g，其质量分数为，其质量分数为25%。直接测量。直接测量C装置实验前后的质装置实验前后的质量，可求出生成的量，可求出生成的CO2的质量，但因从的质量，但因从B中出来的还有水蒸气、中出来的还有水蒸气、HCl气体等，会导致测量结果偏高。气体等，会导致测量结果偏高。无机非金属材料的主角-硅碳(人教版)【答案答案】(1)把生成的把生成的CO2全部排入全部排入C中，使之完全被中，使之完全被Ba(OH)2溶液吸收溶液吸收(2)Ba(OH)2CO2=BaCO3H2O(3)c、d(4)25%(5)B中的水蒸气、中的水蒸气、HCl气体等进入装置气体等进入装置C中中(或其他合理答案或其他合理答案)