广东省高中化学第1轮总复习 第2单元第8讲硅、碳族元素、无机非金属材料课件 新人教版

一、碳族元素知识归纳二、硅及其化合物 三、硅及其化合物的特性 1硅的晶体是良好的半导体材料。 2硅及其最高价氧化物SiO2的晶体为原子晶体。 3硅虽是非金属，但可与氢氟酸作用置换出氢气。 4硅可与强碱溶液反应生成H2，而其他非金属均不能发生此类反应。 5二氧化硅为酸性氧化物，它不仅可与碱及碱性氧化物反应生成相应的盐(通性)，而且还可以与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O。 6硅酸盐是多种硅的盐的总称，而通常所说的某酸盐，为一种酸根的盐。 7绝大多数非金属元素的最高价含氧酸只有一种，称为某酸，少数还可失水后生成偏某酸，而硅的4价含氧酸有许多种，如H4SiO4、H2SiO3、H2Si2O5、H6Si2O7等。 8Na2SiO3CO22H2O=H4SiO4Na2CO3。该反应由于H2CO3的酸性比H4SiO4强而得以进行，但SiO2在高温下与Na2CO3反应生成Na2SiO3和CO2，Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2，是CO2气体脱离反应体系才得以实现。 9硅的制取：在半导体及集成电路的发展史上，硅是极其重要的角色，因此研究计算机的地方称为硅谷，集成电路需要超纯度的硅，它是怎样产生的呢？ SiO22C Si2CO 主要副反应为SiO23C SiC2CO 因此生产的粗硅所含的杂质有C、SiO2、SiC等，它们都是高熔沸点物质。为了提纯硅采用下列方法：将SiO2、SiC转化为SiCl4，SiCl4的沸点很低，可以采用蒸馏的方法反复提纯，直到所需的纯度。四、无机非金属材料分类硅酸盐工业包含：水泥、玻璃、陶瓷。比较水泥和玻璃的生产方法(见下表)硅酸盐产品硅酸盐产品水泥玻璃主要设备水泥回转窑玻璃窑原料石灰石和黏土纯碱、石灰石、石英(过量)反应原理复杂的物理化学变化Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2CaCO3SiO2 CaSiO3CO2主要成分3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反应条件高温高温 五、新型无机非金属材料 1无机非金属材料的分类 (1)传统无机非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 (2)新型无机非金属材料：半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等。 2新型无机非金属材料的特性 (1)耐高温、强度高 (2)具有电学特性 (3)具有光学特性 (4)具有生物功能 3高温结构陶瓷 (1)高温结构陶瓷的优点：能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等。 (2)高温结构陶瓷的种类： 氧化铝陶瓷：又称人造刚玉，具有熔点很高、硬度高的优点。可用于作坩埚、高温炉管、球磨机、高压钠灯的灯管等。 氮化硅陶瓷：具有硬度极高、耐磨损、抗腐蚀和抗氧化能力等优点。可用于制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具、发动机部件等。 碳化硼陶瓷：具有熔点高、硬度大的优点。广泛应用于工农业生产、原子能工业、宇航工业等。 下列各单质与化合物之间有以下的转化关系而且各单质与化合物组成的元素皆为短周期元素。Si、SiO2的存在、性质和用途的存在、性质和用途根据上述关系判断：(1)单质A只可能是_，这是因为_。(2)单质B一定是金属还是非金属_，这是因为_。(3)各化合物的化学式：甲：_、乙_、丙_。 本题是元素及化合物推断题，解题的突破口是短周期元素单质A与NaOH溶液反应生成氢气C的元素可能是Al和Si，而产生的化合物乙与过量盐酸溶液反应生成的化合物丁能两次失去化合物丙生成化合物甲，则进一步推断出A单质不是金属Al，而只能是Si。又由于单质A和化合物甲都能跟NaOH溶液反应，都生成化合物乙(Na2SiO3)，只不过A的另一种产物是氢气，而化合物甲的另一种产物为化合物丙。丙又可通过氢气与单质B反应生成，故单质B为O2，其他的各种化合物也就能推出来了。(1)硅；在短周期内，能与NaOH溶液反应放出氢气的只可能是Al和Si，但Al的氢氧化物可溶于过量盐酸中，不符合题意，故A只能是Si(2)非金属；硅只能与氧气反应生成酸性氧化物SiO2才与碱溶液反应(3)SiO2；Na2SiO3；H2O1.下列说法正确的是( ) A硅材料广泛用于光纤通讯 B工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品 C水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 D粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应A 硅与生活密切相关，B中刻蚀石英用氢氟酸，C中水晶成分为二氧化硅，D中粗硅与氯气反应再还原成硅是氧化还原反应。 2.高岭土(主要成分是Al2O32SiO22H2O，还含有少量CaO、Fe2O3)可用来制取新型净水剂(铝的化合物)，其步骤如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块过滤，弃去残渣，滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即净水剂。(1)写出熔融时主要成分与纯碱反应的方程式 223232232322SiONa CONa SiOCOAl ONa CO2NaAlOCO， (2)最后沉淀物是 ，生成该沉淀的离子方程式为 (3)实验室常用的坩埚有瓷坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚。本实验在熔融土样时应选用坩埚。H2SiO3(或H4SiO4)223233244SiO +2H =H SiO(SiO+2H +H O=H SiO)铁 将CO2气体通入下列各溶液中不可能产生浑浊的是_。CaCl2溶液石灰水饱和Na2CO3溶液Na2SiO3溶液苯酚钠溶液醋酸钠饱和溶液氯化钙的氨水溶液次氯酸钙溶液偏铝酸钠溶液C、CO、CO2、CaCO3的性质和用途的性质和用途CaCl2溶液与CO2不反应；石灰水与CO2反应：Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O，CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2；NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，所以Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3；Na2SiO3与CO2反应：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3；苯酚钠与CO2反应生成苯酚，溶液变浑浊；因为CH3COOH的酸性碳酸的酸性，CH3COONa与CO2不反应； CO22NH3H2O= H2O； Ca2=CaCO3；次氯酸钙与CO2反应：Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO、CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2；NaAlO2溶液与CO2反应：2 CO23H2O=2Al(OH)3 ； CO22H2O=Al(OH)3 。1.用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( )B选项操作及现象溶液A通入CO2，溶液变浑浊。再升高至65以上，溶液变澄清B通入CO2，溶液变浑浊。继续通CO2至过量，浑浊变消失C通入CO2，溶液变浑浊。再加入品红溶液，红色褪去D通入CO2，溶液变浑浊。继续通CO2至过量，浑浊消失。再加入足量NaOH溶液，又变浑浊2.在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品，用下图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。(1)A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式：CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2。(2)填写表中空格：仪器加入试剂加入该试剂的目的B饱和NaHCO3溶液除去CO2气体中混有的HClC过氧化钠与CO2和水反应，产生O2D氢氧化钠溶液吸收未反应完的CO2 (3)写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式： (4)试管F中收集满气体后，下一步实验操作是2Na2O22CO2=2Na2CO3O2。把E中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集到的气体是氧气。硅酸盐工业的主要原料、反应原理、产品的主要成分硅酸盐工业的主要原料、反应原理、产品的主要成分 有人说高温下SiO2与Na2CO3或CaCO3反应生成硅酸盐，同时放出CO2气体，可是CO2通入Na2SiO3水溶液中又能析出H2SiO3，这两个反应不是自相矛盾了吗？试加以解释。 高温条件下： SiO2Na2CO3=Na2SiO3CO2 SiO2CaCO3=CaSiO3CO2 以上两反应进行的原因是SiO2沸点高，利用不挥发性酸酐能把挥发性酸酐从它的盐中“置换”出来。而CO2与Na2SiO3的反应是在溶液中进行的，因水溶液中H2CO3的酸性比H2SiO3强，所以在水溶液中发生了较强的酸制取较弱的酸的反应，这两者不矛盾。 两者不矛盾。前者是利用难挥发性酸酐制取易挥发性酸酐，利用了SiO2的难挥发性；后者是利用强酸制弱酸，利用了H2CO3的酸性比H2SiO3酸性强。 1.下列各材料中，属于新型无机非金属材料的是( ) A光导纤维 B水泥 C人造刚玉 D钾玻璃 AC 2.古希腊流传这样一个传奇故事：一批贩运纯碱的商船停泊在江边的砂岸旁。商人们找不到石头搭灶做饭，就把船上的大块纯碱搬来，放在砂地上垫锅烧饭，饭熟后商人们惊奇地发现“灶”变成了晶莹透明的固体。这固体是 ，主要是 。玻璃Na2SiO3和SiO2