备考2019高考化学第一轮复习 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学案 必修1.doc

第一节 无机非金属材料的主角硅一、C、Si单质性质及其用途的比较。1.物理性质：元素名称碳硅自然界存在形态有 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 态存在；主要单质有：晶体硅和无定形硅两大类。单质物理性质金刚石熔点很 ，硬度很 ；石墨熔点很 （比金刚石 ）硬度较 ，能导电。晶体硅 色，有金属光泽；与金刚石相似，熔点很 ，硬度很 ；是良好的 材料。用途金刚石用作切割工具；石墨用作电极、铅笔芯。含硅4的硅钢，主要用作变压器铁芯；含硅15的硅钢，作为耐酸材料；制光电池等2.化学性质：(1)碳单质的化学性质还原性与O2反应：O2不足： ； O2充足： 。与其他物质反应：a.与CuO反应： ；可用于某些金属的冶炼。b.与CO2反应： 。c.与水蒸气反应： ；用于生产水煤气。d.与浓硫酸反应： 。(2)硅的化学性质还原性 与NaOH溶液反应： ；与铝和NaOH溶液反应相似。与氢氟酸反应： ；这是Si的特性，其它非金属大多不能与HF反应。与O2、Cl2反应： ； 。二、CO2和SiO2的比较1物理性质：差别很大原因是晶体类型不同。CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体。CO2熔沸点 ，常温下为 体，微溶于水。SiO2熔沸点 、硬度 、常温下为 态、 溶于水。2化学性质：两者都是酸性氧化物，有大部分相同也有部分差别。与水反应：CO2 ； SiO2 。与酸反应：CO2 ；SiO2 。这是SiO2特性，仅与HF反应，与其它酸不反应，另外反应产物也不是盐和水，因此 。与碱反应：CO2 ；SiO2 。由于玻璃中含有SiO2，盛碱液的试剂瓶用 。与盐反应：CO2常温复分解反应：CO2+Ca(ClO)2 ；CO2 + Na2CO3 。SiO2在高温才能反应如工业生产玻璃： ； 。与碱性氧化物如CaO反应：CO2 ；SiO2 。与碳反应：CO2 ；SiO2 ；工业用于 。3主要用途：二氧化碳：化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂，人工降雨。二氧化硅：制光学仪器、石英玻璃。水晶可制作饰品，常用来制造通讯材料 。三、硅酸及硅酸盐1硅酸物理性质： 色胶状固体， 溶于水，而一般的无机含氧酸都溶于水。化学性质：弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸 ，可与NaOH反应： 。 不稳定性：受热易分解： 。制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如向Na2SiO3溶液中加入盐酸或通入CO2： ； 。用途：硅胶可用作 、催化剂的载体等。2硅酸盐硅酸盐：硅酸盐是 的总称。是构成 的主要成分。硅酸钠：硅酸钠溶液俗称 ，是 色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。硅酸盐组成的表示：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠（Na2SiO3）可表示为 。长石（KAlSi3O8）可表示为 。注意：硅酸盐写法与氧化物写法中各元素的化合价保持不变，原子个数比相等；表示顺序一般为： 的氧化物 的氧化物 。四、常见无极非金属材料及其主要用途1.传统的无极非金属材料：主要成分是 ：包括砖、瓦、陶瓷、水泥，玻璃等。它们都是以黏土、石英和长石等为原料生产的硅酸盐制品。比较如下：硅酸盐产品水 泥玻 璃陶瓷原 料 黏土反应原理发生复杂的物理化学变化（不要求）不要求主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑主要成分3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3 硅酸盐反应条件高温高温高温主要用途主要建材主要建材、生活生活2.特殊功能的含硅物质：(1)碳化硅具有金刚石结构，俗名金刚砂，可用作磨料。(2)含硅元素4%的硅钢具有导磁性。(3)硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。3.新型陶瓷：如高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等，主要成分不再是硅酸盐，属于新型无机非金属材料。1. 硅及其化合物的特殊性质(1)硅的非金属性弱于碳，但碳在自然界中既有游离态又有化合态，而硅 态。(2)硅的还原性强于碳，但碳能还原SiO2： 。(3)非金属单质跟碱溶液反应一般是自身氧化还原反应，但Si 。(4)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但硅 反应。(5)非金属单质一般（石墨除外）为非导体，但硅 。(6)非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2 。(7)酸性氧化物一般不跟酸反应，但SiO2 。(8)无机酸一般易溶于水，但H2SiO3 。(9)H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以有Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3，因为强酸制弱酸。但在高温下：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 能发生是因为 。2CO2与碱的反应及CO、HCO 的检验(1)反应原理：NaOHNa2CO3NaHCO3。(2)反应后溶质成分的判断方法： X1111X21溶质的成分3CO2与常见溶液反应的现象及原理Ca(OH)2 或Ba(OH)2溶液：CO2不足时现象， ；CO2过量时现象， 。Na2SiO3溶液：CO2不足时反应方程式： ；现象， 。CO2过量时反应方程式： ；现象， 。饱和Na2CO3溶液： ；现象 。4CO、HCO的检验CO的检验：向待检验溶液中滴加 ，有 现象，再加入适量 ，有 现象，则待检溶液中有CO。HCO的检验：向待检验溶液中滴加 ， 现象，再向溶液中加入 。若溶液中有 现象，则待检溶液中有HCO。1某氧化物不溶于水，溶于熔化的NaOH中，生成易溶于水的化合物，向稀盐酸中滴加所生成化合物的水溶液，立即有白色沉淀产生，则原氧化物是()AAl2O3 BMgO CSiO2 DFe2O32下列说法正确的是()A将CO2通入CaCl2溶液或饱和Na2CO3溶液均有白色沉淀生成B某溶液中加入Ba(OH)2溶液中有白色沉淀，说明可能有CO不可能含有HCOC在标准状况下将2.24 L CO2通入100 mL 1.0 mol/L的NaOH溶液中充分反应，其反应的离子方程式为：CO22OH=COH2ODNaHCO3溶液和Na2CO3溶液可以用CaCl2溶液鉴别第一节 无机非金属材料的主角硅参考答案：【基础落实】一、C、Si单质性质及其用途的比较。1. 游离态，又有化合 金刚石 石墨 C60 氧 化合 高 大 高 高 小 灰黑 高 大 半导体2. (1) 2C+O2 2CO C+O2 CO22CuO+C 2Cu+CO2 CO2+C2CO C+H2O(g) CO+H2 C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2O(2) Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+4HF=SiF4+2H2 Si+O2SiO2 Si2Cl2SiCl4二、CO2和SiO2的比较1. 低 气 高 大 固 不2. CO2+ H2O H2CO3 不能反应不反应 SiO2 + 4HF = SiF4+ 2H2O 不能由此证明SiO2是两性氧化物CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O或CO2 + NaOH = NaHCO3 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O 橡皮塞+ H2O = CaCO3 + 2HclO + H2O = 2NaHCO3 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2CO2 + CaO CaCO3 ； SiO2 + CaO CaSiO3 。CO2+C 2CO ； SiO2 +2CSi+2CO 制粗硅3光导纤维三、硅酸及硅酸盐1白 难 弱 H2SiO3+2NaOH= Na2SiO3+2H2O H2SiO3 H2O+ SiO2 Na2SiO3+2HCl= H2SiO3+2NaCl Na2SiO3+CO2+H2O = H2SiO3+Na2CO3 干燥剂2由硅、氧和金属元素组成的化合物 地壳岩石 水玻璃 无 Na2OSiO2 K2OAl2O36SiO2 最活泼金属 较活泼金属 二氧化硅 水四、常见无极非金属材料及其主要用途1. 硅酸盐 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 【规律总结】1. 只有化合 SiO2+2C 2CO+Si 能跟碱溶液作用放出H2 能跟氢氟酸 为半导体 熔点很高 能跟氢氟酸反应 难溶于水 生成的CO2容易挥发2. NaHCO3 Na2CO3、NaHCO3 Na2CO3 NaOH、Na2CO33. 生成白色沉淀 生成的白色沉淀消失，溶液变澄清Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3 白色胶状沉淀Na2SiO3+2H2O+2CO2=2NaHCO3+H2SiO3 白色胶状沉淀Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 有白色固体析出4Ca2或Ba2的可溶性盐溶液 白色沉淀 盐酸 白色沉淀溶解，且生成无色无味的气体，Ca2或Ba2的可溶性盐溶液 无明显 足量的盐酸 无色、无味的气体生成【对点训练】1C 2.D