2019-2020年高三化学一轮复习 硅及其化合物学案.doc

2019-2020年高三化学一轮复习 硅及其化合物学案复习目标1了解硅的存在形式，了解硅和二氧化硅制品在高科技信息产业中的应用；2知道二氧化硅的物理性质和化学性质。知识清单一、硅酸盐产品1硅酸钠：Na2SiO3水溶液俗称 ，用作 、 等。2分子筛：组成为Na2OAl2O32SiO2nH2O，常用于分离、提纯气体或液体的化合物，还可做干燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体等。3传统无机非金属材料原料原理普通玻璃普通硅酸盐水泥黏土和 在 中高温煅烧后，再加入 ，磨成细粉。陶瓷二、硅、二氧化硅1硅单质结构：与金刚石相似，为 结构。晶体硅是硅原子间以 键形成结构的晶体。在硅晶体结构中，由硅原子直接相连形成的最小环上有 个硅原子，相邻的SiSi键角 。（结构如图）物理性质：熔、沸点 ，导电性介于 和 之间。化学性质：硅原子的价电子数为4，难得到电子，也难失去电子，所以硅是一种 活泼的非金属。与非金属单质的反应：Si+O2制取 ； 。用途：制集成电路、晶体管、硅整流器、太阳能电池，还可以用来制造变压器铁芯及耐酸设备。2二氧化硅存在：广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成岩石。常见沙子、石英、硅藻土、玛瑙、水晶等物质，都是天然存在的 。晶体结构SiO2晶体是 晶体。在SiO2晶体中，每个Si原子周围结合 个O原子形成正四面体结构，同时每个O原子与 个Si原子相结合，在SiO2晶体中Si与O原子个数比为 。 (结构如图)物理性质纯SiO2是 色透明的晶体，硬度 ，熔、沸点 。化学性质酸性氧化物与NaOH反应： 。与氢氟酸反应： 。在高温下，可与Na2CO3、CaCO3等碳酸盐反应。用途沙子、岩石用于建筑，石英用于制造 ，纯SiO2用于制造光学器材和 。要点精析一、硅及其化合物的特性1Si在低温时的还原性大于C，但C在高温下能还原出Si：SiO2+2CSi+2CO2非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。3SiO2是酸性氧化物，但它不溶于水，不能直接与H2O反应制备H2SiO3。4酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能与HF反应：SiO2+4HFSiF4+2H2O5无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。二、硅酸盐的表示方法例如：黏土：Al2O32SiO22H2O 石棉：CaO3MgO4SiO2白云母：K2O3Al2O36SiO22H2O 钾长石：K2OAl2O36SiO2氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物不活泼金属氧化物二氧化硅水氧化物前系数配置原则：写成氧化物的形式后，各原子个数比应与原来个数比的比值相同。三、二氧化碳和二氧化硅的比较二氧化碳二氧化硅自然界中的存在空气中岩石中，硅石、石英、水晶、硅藻土都含 SiO2物理性质分子晶体，常温时是气体，干冰易升华原子晶体，坚硬、难熔的固体化学性质与水CO2+H2OH2CO3不溶于水，不反应与酸不反应除氢氟酸外不反应与碱CO2+2NaOHNa2CO3+H2OSiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O与CaOCO2+CaOCaCO3SiO2+ CaOCaSiO3与盐CO2+Na2CO3+H2O2NaHCO3SiO2+ Na2CO3Na2SiO3+CO2与碳CO2+C2COSiO2+2CSi+ 2CO特别提醒：同族元素的单质及其化合物的性质不能简单类比，在关注相似性和递变性的同时，也不可忽视各自的个性特征。典型例析类型一 联系实际应用考查硅及其化合物的知识例1判断下列说法的正误（正确的打“”，错误的打“”）（xx新课标全国高考）单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料（ ）（xx新课标全国高考）合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料（ ）（xx山东高考）盛放NaOH溶液时，使用带玻璃塞的磨口瓶 （ ）（xx广东高考）Mg2+、H+、SiO32、SO42在水溶液中能大量共存（ ）（xx安徽高考）向含K+、Na+、Br、SiO32的溶液中通入CO2后仍能大量共存 （ ）（xx江苏高考）SiO2不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器 （ ）（xx山东高考）SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应 （ ）（xx江苏高考）水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 （ ）变式训练： 下列表述正确的是（ ）人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐建三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料夏天游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能A BC D类型二 关于硅元素单质及化合物性质和转化关系的综合考查例2 含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。在元素周期表中，A位于 族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为 ，A与B在原子的电子层结构上的相同点是 。易与C发生化学反应的酸是 ，反应的化学方程式是 。将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。 写出生成D和F的化学反应方程式： 。 要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是 。 A普通玻璃坩埚 B石英玻璃坩埚 C氧化铝坩埚 D铁坩埚100g上述C物质与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2L，100 g混合物中石灰石的质量分数是 。仿真练习1下列有关物质的用途(括号内为用途)说法不正确的是()A硅(半导体材料)B二氧化硅(制光导纤维)C水玻璃(黏合剂) D硅酸(作耐火材料)2在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是()3下列变化中，不能一步实现的是()ANa2SiO3H2SiO3 BH2SiO3SiO2CSiO2H2SiO3 DSiO2Na2SiO34在一定条件下，下列物质不能和二氧化硅反应的是()焦炭纯碱碳酸钙氢氟酸硝酸氢氧化钾氧化钙氮气A BC D5硅作为一种新型能源被广泛开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是()A硅燃烧产物对环境产生的污染，容易得到有效控制B从Si(s)O2(g)SiO2(s)H858.6 kJmol1可知，硅燃烧放出的热量多C自然界中硅的储量丰富，可以从自然界直接获得单质硅D硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料之一6硅酸盐与二氧化硅一样，都是以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以用投影图表示成(如下图)；其中O表示氧原子，中心黑点硅原子。硅氧四面体通过不同方式的连接可以组成各种不同的硅酸根离子。试确定在无限长的单链阴离子中(见图)，硅原子与氧原子的个数比为()A12 B13C25 D277关于硅及其化合物的叙述中，正确的是()A硅是良好的半导体材料，可以与NaOH溶液和氢氟酸反应B二氧化硅与石灰石反应：SiO2CaCO3CaSiO3COC用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO22CSi2CO2D水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO28如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是()ASiO2属于两性氧化物B盛放Na2CO3溶液的试剂瓶用玻璃塞C硅胶吸水后可重复再生D图中所示的转化都是氧化还原反应9氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料，属于新型功能性硅酸盐产品，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 时反应获得。(1)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式_。(2)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅及氯化氢，反应的化学方程式为_。(3)沸石是一种含结晶水的，具有多孔结构的铝硅酸盐，化学式为Na2Al2Si3O10(H2O)2，若以氧化物形式可表示为_。(4)盛装氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因是：_(用离子方程式表示)。10晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等。以下是工业上制取纯硅的一种方法。请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示)：(1)在上述生产过程中，属于置换反应的有_(填反应代号)。(2)写出反应的化学方程式_。(3)化合物W的用途很广，通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂。将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1 3731 623 K反应，生成化合物W，其化学方程式为 _。(4)A、B、C三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是_(填化学式)；分别通入W溶液中能得到白色沉淀的气体是_(填化学式)。(5)工业上合成氨的原料H2的制法是先把焦炭与水蒸气反应生成水煤气，再提纯水煤气得到纯净的H2，反应的化学方程式为_。11硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是_。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有_。(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：发生的主要反应电弧炉SiO22CSi2CO流化床反应器Si3HClSiHCl3H2还原炉SiHCl3H2Si3HCl用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为_；碳化硅又称_，其晶体结构与_相似。在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_。物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/2 35557.631.88.230.484.9111.9SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为_。(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是_。答案例1 变式训练：D例2（1）A，略，最外层电子数4，不易得到电子，也不易失去电子，比较稳定 （2）HF，SiO2+4HFSiF4+2H2O（3）SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2 Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO3 ABC（4）50%1D2C3C4C5C6B7A8 C9 (1)Si3N412HF=3SiF44NH3(2)3SiCl42N26H2Si3N412HCl (3)Na2OAl2O33SiO22H2O (4)2OHSiO2=SiOH2O10 (1)(2)SiHCl3H2Si3HCl(3)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2(4)CO2CO2和HCl(5)COH2OCO2H2、CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O11(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)(2)石英砂、纯碱和石灰石(3)SiO23CSiC2CO金刚砂金刚石(或单晶硅)精馏(或蒸馏)H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl(4)H2、HCl