2012届高考化学一轮复习学案课件（人教版）：第4章 非金属及其化合物第1节无机非金属材料的主角——硅

第一节 无机非金属材料的主角硅 一、碳、硅的比较(反应用化学方程式表示) 碳 硅 存在形态既有_态，又有_态；主要单质有_等同素异形体在地壳中的含量仅次于_，全部以_存在；主要单质有_和_两大类 单质的物理性质 金刚石：熔点_，硬度_；石墨：熔点_(比金刚石高)，硬度_，能_，有滑腻感晶体硅：_，有_光泽；与金刚石相似，熔点_，硬度_；是良好的_材料 化学性质 与非金属单质反应 与O2反应：与O2、Cl2反应：与氧化物反应 与Fe2O3、SiO2反应：与FeO反应：与酸反应 与浓硫酸、浓硝酸反应：只与氢氟酸反应：与碱反应 与碱不反应与NaOH溶液反应：用途 _用作切割刀具，_用作电极、铅笔芯含硅4%的硅钢具有很高的导磁性，主要用作_；含硅15%的硅钢具有很好的耐酸性能，作为_材料； 制_等 一、游离化合金刚石、石墨氧化合态晶体硅无定型硅很高很大很高较小导电灰黑色金属很高很大半导体2 CO2 =2 CO、CO2 =CO2SiO2 =SiO2、Si2 Cl2 =SiCl43 C2 Fe2 O3 =3 CO2 4 Fe、2 CSiO2 =2 COSiSi2 FeO=2 FeSiO2C2 H2 SO4 (浓)=CO2 2 SO2 2 H2 O、C4 HNO3 (浓)=CO2 4 NO2 2 H2 OSi4 HF=SiF4 2 H2 Si2 NaOHH 2 O=Na2 SiO32 H2 金刚石石墨变压器铁芯耐酸光电池 答案： 二、碳、硅的化合物 1 . 一氧化碳(1 )物理性质：_色_味气体，_毒，_溶于水。(2 )化学性质 2 . CO2和SiO2 (反应用化学方程式表示) 物质 二氧化硅 二氧化碳 化学式 SiO 2 CO2 主要物理性质 硬度_，熔沸点_，常温下为_体，不溶于水熔沸点_，常温下为气体，微溶于水 化学性质 与水反应 不反应 与酸反应 只与HF反应：_不反应 与碱(NaOH)反应 _(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) _或_与盐(Na2CO3)反应 _ _与碱性氧化物反应 (CaO)_ (Na2O)_用途 光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐 3 . 硅酸、硅酸盐(1 )硅酸(H2 SiO3 )物理性质：溶解性：_，色态：_。化学性质(用化学方程式表示)a.弱酸性：与NaOH溶液反应：_。酸性比碳酸_：_。b. 不稳定性：_。用途：“硅胶”可用作_、_的载体。(2 )硅酸盐概念：由_元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。硅酸钠：水溶液俗称_，是无色黏稠液体，是制备_和_的原料。组成的表示(通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成)：硅酸钠(Na 2 SiO3 )_，普通玻璃(Na2 CaSi6 O1 4 )_。 【温馨提示】表示顺序一般为：活泼金属的氧化物较活泼金属的氧化物二氧化硅水。 二、1 . (1 )无无有不(2 )2 COO2 =2 CO2COCuO=CuCO22 . 大高固低CO2H2 O H2 CO3SiO 24 HF=SiF4 2 H2 OSiO22 NaOH=Na2 SiO3H2 OCO22 NaOH=Na2 CO3H2 OCO2NaOH=NaHCO3SiO2Na2 CO3 =Na2 SiO3CO2 CO2Na2 CO3H2 O=2 NaHCO3SiO2CaO=CaSiO3CO2Na2 O=Na2 CO3答案： (2 )不是，是酸性氧化物。3 . (1 )难溶于水白色固体a. H2 SiO32 NaOH=Na2 SiO32 H2 O弱CO2Na2 SiO3H2 O=H2 SiO3 Na2 CO3b. H2 SiO3 =SiO2H2 O干燥剂催化剂(2 )硅、氧和金属水玻璃硅胶木材防火剂Na2 OSiO2Na2 OCaO6 SiO2答案： 三、硅酸盐产品水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 主要设备 石灰石、黏土纯碱、石灰石和石英黏土水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑答案： 硅及其化合物的特性 【例】(2 0 0 9高考浙江卷，2 8 )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4 5 05 0 0C)，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 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸点/ 57.7 12.8 315 熔点/ 70.0 107.2 升华温度/ 180 300 160 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，除铁元素外还可能含有的杂质元素是_(填写元素符号)。 【自主解答】(1 )MnO24 H2 Cl=Mn2Cl2 2 H2 O(2 )平衡压强浓硫酸使SiCl4 冷凝(3 )Al、P、Cl 解析：制备四氯化硅的原料为Cl2和Si。A装置为Cl2的制备装置，B、C装置为除杂装置。首先B除去HCl，再用C(浓H 2 SO4 )除去水蒸气。Cl2通入粗硅中反应，用冷水将产生的SiCl4冷凝即可。(1 )制取氯气用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应。(2 )g管是将分液漏斗与烧瓶相连，则它们中的压强是相等的，这样便于盐酸顺利滴下。SiCl4的沸点很低，只有5 7 .7 ，而反应的温度达几百度，故需要冷凝收集。(3 )从物质的物理性质表可发现，AlCl3、FeCl3和PCl5均易升华，故还应还有Al、P、Cl元素。 硅及其化合物的特性1 . 非金属单质一般为非导体(石墨能导电)，硅的晶体是良好的半导体材料。2 . Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO22 C=Si2 CO3 . 非金属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液作用：Si2 NaOHH2 O=Na2 SiO32 H2 4 . 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：Si4 HF=SiF4 2 H2 。5 . 酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF作用：SiO24 HF=SiF4 2 H2 O。6 . SiO2是H2 SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2 SiO3。7 . 无机酸一般易溶于水，但H 2 SiO3难溶于水。8 . H2 CO3的酸性大于H2 SiO3，所以有Na2 SiO3CO2H2 O=H2 SiO3 Na2 CO3，但高温下反应Na2 CO3SiO2 =Na2 SiO3CO2 也能发生。 (2 0 0 9高考广东理科基础卷，2 2 )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. D. C解析：光导纤维的成分是SiO 2，错；水晶的成分是SiO2，不属于硅酸盐，错。故C项正确。答案： 1 . (2 0 1 1 江苏盐城中学高三期中)下列选项中哪一种可与陶瓷、普通玻璃、水泥归为同种类型的材料()A. 铝合金 B. 高温结构氮化硅陶瓷C. 有机玻璃 D. 砖瓦2 . (2 0 1 0 广东广州模拟)有些科学家提出硅是“2 1世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是()A. 高纯度的硅广泛用于计算机制作B. 硅可由二氧化硅还原制得C. 低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应D. 自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅3 . 在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是()焦炭纯碱碳酸钙氢氟酸硝酸氢氧化钠氯化钙 A. B. C. D. 1 . D解析：陶瓷、普通玻璃、水泥和砖瓦都属于硅酸盐产品。2 . D解析：由于硅是亲氧元素，自然界中无单质硅，D项错误。3 . B答案：