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1、無機非金屬材料的主角硅1了解 C、Si 元素單質及其重要化合物的主要性質及應用。2了解 C、Si 元素單質及其重要化合物對環(huán)境質量的影響。3了解常見無機非金屬材料的性質和用途。物質碳(C)硅(Si)存在形態(tài)游離態(tài)和化合態(tài)化合態(tài)物理性質金剛石：熔點_，硬度_色固體，有金屬光澤，熔點_，硬度_，有脆性，_導體石墨：硬度小，電的良導體用途金剛石用作切割刀具；石墨用作電極、鉛筆芯半導體材料、_ 芯片、_電池和合金材料 回歸教材 一、碳和硅1單質的存在形態(tài)、物理性質和用途高大灰黑高大半硅太陽能2.碳的化學性質2COCO22CuCO2常溫下不活潑，在高溫條件下有強還原性。(1)與非金屬單質反應：2CO2_
2、，CO2_。(2)與氧化物反應：COH22COSi2CO2CuOC_，CH2O(g)_，CO2C_，SiO22C_。(3)與酸反應：加熱條件下能與濃硫酸、濃硝酸反應：C2H2SO4(濃)_。CO22SO22H2O3硅的化學性質常溫下化學性質不活潑，但能與 NaOH、F2、HF 反應。(1)與非金屬單質反應：SiO2SiF4SiCl4SiO2_，Si2F2=_，Si2Cl2_。(2)與氧化物反應：Si2FeO2FeSiO2。(3)與酸反應：不與濃硫酸、濃硝酸反應，但能與氫氟酸在常溫下反應：Si4HF=_。(4)與堿反應：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。SiF42H2二、二氧化碳和二氧
3、化硅CO2H2O物質(1)二氧化碳(2)二氧化硅化學式CO2SiO2主要物理性質熔、沸點低，常溫下為氣體，微溶于水硬度大，熔、沸點高，常溫下為固體，不溶于水化學性質與水反應 _不反應與酸反應不反應SiO24HF=_與堿反應CO22NaOH= _ 或CO2NaOH= NaHCO3SiO22NaOH= _H2CO3 Na2CO3H2OSiF42H2ONa2SiO3H2O物質(1)二氧化碳(2)二氧化硅化學性質與鹽反應CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3 SiO2Na2CO3=與堿性氧化物反應CO2CaOCaCO3高溫SiO2CaO=CaSiO3用途制飲料、碳酸鹽，干冰用作致冷劑_ 、 制光學儀
4、器、電子部件，水晶可制作飾品(續(xù)表)高溫Na2SiO3CO2_光導纖維三、硅酸和硅酸鹽1硅酸碳酸H2SiO32NaCl(1)溶解性：溶解度很小。(2)化學性質弱酸性：酸性比_還弱：Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3。(3)制備：可用硅酸鈉與鹽酸反應制得：Na2SiO32HCl=_。(4)用途：硅膠可用作袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑。水玻璃堿性K2OAl2O36SiO22硅酸鹽(1)硅酸鈉：硅酸鈉的水溶液俗稱 _ ， 溶液顯_，是制備硅膠和木材防火劑等的原料。(2)硅酸鹽組成的表示：通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成，如硅酸鈉 (Na2SiO3) 可表示為Na
5、2OSiO2，長石(KAlSi3O8)可表示為_。材料類別主要特性示例用途高溫結構陶瓷能承受高溫，強度高氮化硅陶瓷汽輪機葉片、軸承、永久性模具半導體陶瓷具有電學特性氧化錫陶瓷 集成電路中的半導體光學材料具有光學特性光導纖維光纜通訊、醫(yī)療、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化鋁陶瓷人造骨、人造關節(jié)、接骨螺釘材料類別水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石英、石灰石黏土主要設備水泥回轉窯玻璃熔爐陶瓷窯生產(chǎn)條件高溫四、無機非金屬材料1傳統(tǒng)無機非金屬材料2.新型無機非金屬材料 自主測評 1 硅及其化合物的應用范圍很廣。下列說法正確的是()。A硅是人類將太陽能轉換為電能的常用材料B粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原
6、反應C反應：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2中，Si 為還原劑，NaOH 和 H2O 為氧化劑D鹽酸可以與硅反應，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅解析：粗硅提純涉及的反應：Si2Cl2=SiCl4，SiCl42H2=Si4HCl都是氧化還原反應，B錯誤；硅與氫氧化高溫高溫鈉溶液反應中NaOH 既不是氧化劑，也不是還原劑，只是反應物，起氧化作用的只是H2O，C 錯誤；硅能與氫氟酸反應，不能與鹽酸反應，D 錯誤。答案：A2(2013 年廣東惠州模擬)下列有關硅及其化合物的說法正確的是()。A單質硅常用作半導體和光導纖維材料B硅在自然界中只以化合態(tài)的形式存在CSiO2 與純堿高溫生成 CO2，
7、說明硅酸的酸性比碳酸強DSiO2 是非金屬氧化物，它不與任何酸反應解析：二氧化硅常用作光導纖維，單質硅常用作半導體，A 錯誤；硅在自然界只以二氧化硅、硅酸鹽的形式存在，B 正確；非金屬性：SiC，則硅酸的酸性比碳酸弱，高熔沸點的二氧化硅制低熔沸點的二氧化碳，是這個非水溶液中的復分解反應發(fā)生的原因，C 錯誤；氫氟酸是唯一能與二氧化硅反應的酸，生成四氟化硅和水，D 錯誤。答案：B()。氫氟酸；NaCl；KNO3；石灰水；CuSO4；NaOH； Na2CO3；NaHSO4。ACBD解析：氫氟酸及呈堿性的石灰水、Na2CO3 溶液、NaOH 溶液都不能存放在帶玻璃塞的試劑瓶中。答案：A4開發(fā)新材料是現(xiàn)
8、代科技發(fā)展的方向之一。下列有關材料的說法正確的是()。硅是構成一些巖石和許多礦物的基本元素；人造剛玉熔點很高，可用作高級耐火材料，主要成分是二氧化硅；高純度的硅單質廣泛用于制作光導纖維；陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料；氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料；C60屬于原子晶體，用于制造納米材料。ABCD解析：人造剛玉主要成分是Al2O3，錯誤；高純度SiO2用于制作光導纖維，錯誤；C60 為分子晶體，錯誤。答案：C5下列敘述正確的是()。高溫的酸性比碳酸強B碳和硅都是A 族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性質相似C二氧化硅既溶于氫氧化鈉溶液又溶于氫氟酸，所以二氧化硅是兩性氧化物D二氧化硅和二氧化碳
9、都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反應生成硅酸A因為Na2CO3SiO2=Na2SiO3CO2，所以硅酸解析：根據(jù)酸與鹽之間復分解反應進行的方向判斷酸性強弱一般是在常溫濕態(tài)下適用，在高溫干態(tài)下不適用，事實是碳酸酸性比硅酸強，A 錯誤；CO2 和SiO2 的結構不同，在物理性質方面有很大的差異，B 錯誤；SiO2 與氫氟酸反應，不屬于酸性氧化物與酸的一般反應，在此反應中SiO2 沒有表現(xiàn)堿性，C錯誤；SiO2 雖屬于酸性氧化物，但不能直接與H2O 反應生成H2SiO3，D 正確。答案：D重點一 硅及其化合物性質的“反常”1硅的五種特性(1)碳族元素的主要化合價一般是2、4，而硅常見的是4 價。(
10、2)硅的還原性比碳強，而碳在高溫下卻能從 SiO2 中還原出硅。(3)非金屬單質與強堿反應一般不生成氫氣，而硅卻能與強堿溶液反應產(chǎn)生氫氣。(4)非金屬單質一般不與非氧化性酸反應，而硅不但能與氫氟酸反應，而且還有 H2 生成(類似于較活潑金屬與酸的置換反應)：Si4HF=SiF42H2。2二氧化硅的三種特性(1) SiO2是H2SiO3 的酸酐，但它不溶于水，不能直接將它與水作用制備 H2SiO3。(2)非金屬氧化物的熔、沸點一般較低，但 SiO2 的熔、沸點卻很高。(3)酸性氧化物一般不與酸作用，但 SiO2 卻能與氫氟酸作用：SiO24HF=SiF42H2O。Na2CO3，但在高溫下Na2C
11、O3SiO2=Na2SiO3CO2也能3硅酸的兩種特性(1)無機酸一般易溶于水，而 H2SiO3 卻難溶于水。(2)因 H2CO3 的酸性強于 H2SiO3，所以在 Na2SiO3 溶液中通入 CO2 能發(fā)生下列反應：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3高溫發(fā)生。(10)Na2SiO3 的水溶液俗稱水玻璃，但它與玻璃的成分不相同；硅酸鈉水溶液(即水玻璃)稱為泡花堿，但它卻是鹽溶液(存放的試劑瓶不能用玻璃塞)，并不是堿溶液?！纠?】下列說法正確的是()。A(2012 年全國新課標)單質硅是將太陽能轉變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧螧(2012 年全國新課標)合成纖維和光導纖維都是新型無機非金屬材料C(20
12、12 年山東高考)盛放 NaOH 溶液時，使用帶玻璃塞的磨口瓶中能大量共存解析：單質硅常用于太陽能電池，A正確；合成纖維是有機材料，不是無機非金屬材料，B 錯誤；NaOH 能與玻璃中的SiO2 反應：2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O，C 錯誤；H、SiO3可結合生成難溶于水的硅酸，D 錯誤。答案：A2重點二三氯甲硅烷還原法制備高純度硅1工藝流程2操作步驟高溫下用焦炭在電爐中隔絕空氣還原二氧化硅制得粗硅；粗硅與干燥的 HCl 氣體在 300 以上反應生成 SiHCl3；SiHCl3與過量的 H2 在 1000 1100 反應制得純硅。3反應原理干燥HCl氣體反應制得SiHCl3：Si3H
13、Cl=SiHCl3H2；【例2】晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅；粗硅與300 SiHCl3 與過量 H2 在 1000 1100 反應制得純硅。已知SiHCl3 能與 H2O 強烈反應，在空氣中易自燃。請回答下列問題：(1)第步制備粗硅的化學反應方程式為：_。(2)粗硅與 HCl 反應完全后，經(jīng)冷凝得到的 SiHCl3(沸點 33.0)中含有少量 SiCl4(沸點 57.6 )和 HCl(沸點84.7 )，提純SiHCl3 采用的方法為_。(3)用 SiHCl3 與過量 H2 反應制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)：裝置 B 中的試劑
14、是_。裝置 C 中的燒瓶需要加熱，其目的是_。反應一段時間后，裝置 D 中觀察到的現(xiàn)象是_，裝置 D 不能采用普通玻璃管的原因是_，裝置 D 中發(fā)生反應的化學方程式為：_。為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度以及_。為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑是(填寫字母代號)_。a碘水b氯水 cNaOH 溶液dKSCN 溶液eNa2SO3 溶液所以粗硅的制備原理是：SiO22C=Si2CO。(2)對沸點SiHCl3H2=Si3HCl,其溫度高達10001100，只解析：(1)高溫下C 參與還原反應的產(chǎn)物是CO 而非CO2
15、，高溫不同的液態(tài)混合物分離提純的方法一般選擇分餾(或蒸餾)。(3) 從裝置圖和題目信息可知 A 裝置是制備氫氣，但因含有H2O(g)不能直接還原SiHCl3，所以必須進行洗氣干燥，所以裝置 B 中的試劑應該是濃硫酸；而SiHCl3 與H2 的反應制得純硅：高溫能在裝置D 石英管中進行，因為在此反應溫度下，普通玻璃會軟化。顯然，裝置C 是使液態(tài)的SiHCl3 氣化, 并與H2 充分混合。SiHCl3H2=Si由于硅在高溫下易與空氣中的氧氣反應，所以實驗要取得成功操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度以及排盡裝置中的空氣。(4)將試樣用稀鹽酸溶解后溶液中的 Fe 主要KSCN 試液檢驗。
16、高溫(2)分餾(或蒸餾)(3)濃硫酸使滴入燒瓶中的 SiHCl3 氣化有固體物質生成在反應溫度下，普通玻璃會軟化高溫3HCl排盡裝置中的空氣bd答案：(1)SiO22C=Si2CO以Fe2離子的形式存在，檢驗的方法一般是將其氧化成Fe3用考點一硅及其氧化物1下列說法正確的是()。A(2013 年福建高考)石英只能用于生產(chǎn)光導纖維B(2013 年江蘇高考)二氧化硅不與強酸反應，可用石英器皿盛放氫氟酸C(2013 年廣東高考)高溫下用焦炭還原 SiO2 制取粗硅D(2013 年北京高考)硅太陽能電池工作時，將化學能轉化為電能解析：二氧化硅除了用于生產(chǎn)光導纖維，還可用于生產(chǎn)石英玻璃、水泥等硅酸鹽產(chǎn)品
17、，A 錯誤；二氧化硅常溫下會與氫氟酸反應，氫氟酸應保存在塑料瓶中，B 錯誤；焦炭在高溫下與SiO2 反應生成硅和一氧化碳，C 正確；硅太陽能電池是將太陽能直接轉化為電能，D 錯誤。答案：C2下列關于硅的說法不正確的是( )。A高純度的單質硅被廣泛用于制作計算機芯片B硅可由二氧化硅還原制得C常溫時硅與水、空氣和酸不反應，但能與氫氟酸反應D自然界硅元素的貯量豐富，并存在大量的單質硅解析：自然界中無單質硅存在。答案：D考點二碳及其氧化物3下列說法中正確的是()。ACO2 和 CH4 都是引起“溫室效應”的氣體BCO2 和 SO2 都是產(chǎn)生酸雨的氣體C使用天然氣可避免 CO2 的排放DCO2 是一種有
18、害而無益的氣體解析：二氧化碳不是產(chǎn)生酸雨的氣體，B 錯誤；天然氣的主要成分是甲烷，燃燒產(chǎn)物中也有二氧化碳，C 錯誤；二氧化碳是光合作用的原料之一，D 錯誤。答案：A=CO3 H2O4下列說法正確的是()。A將 CO2 通入 CaCl2 溶液或飽和 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，說明可能有 C在標準狀況下將 2.24 L CO2 通入 100 mL 1.0 molL1 的2NaOH 溶液中充分反應，其反應的離子方程式為：CO22OHDNaHCO3 溶液和 Na2CO3 溶液可以用 CaCl2 溶液鑒別答案：D5下列關于無機非金屬材料的說法中不
19、正確的是( )?？键c三硅酸及硅酸鹽A傳統(tǒng)無機非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料B新型無機非金屬材料雖然克服了傳統(tǒng)無機非金屬材料的缺點，但強度比較差C高溫結構材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點D傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料的主要成分不同 解析：無機非金屬材料分為傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料兩大類。傳統(tǒng)無機非金屬材料是指我們常說的硅酸鹽材料，包括玻璃、水泥、磚瓦、陶瓷等；新型無機非金屬材料是指一些新型的具有特殊結構和特殊功能的非硅酸鹽型材料。新型無機非金屬材料與傳統(tǒng)無機非金屬材料相比，具有許多優(yōu)良性能，如耐高溫、耐磨損、耐酸堿腐蝕、具有壓電效應、具有生物功能等。答案：B
山西省大同一中高考化學一輪復習 夯實基礎 專題十二《無機非金屬材料的主角 硅》課件
