2019-2020年高三化學(xué) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角 硅復(fù)習(xí)學(xué)案.doc

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2019-2020年高三化學(xué) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角 硅復(fù)習(xí)學(xué)案 [考綱要求]　1.了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。 2.了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。 3.以新材料、新技術(shù)為背景考查C、Si元素及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用。 基礎(chǔ)知識(shí)預(yù)習(xí) 知識(shí)點(diǎn)一　碳、硅 1．C、Si單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì)及用途 (1)碳在自然界既有________態(tài)又有________態(tài)。碳的同素異形體有__________、________、無(wú)定形碳、______等。 (2)硅在地殼中的含量占第____位，僅次于____，全部以________態(tài)存在，單質(zhì)硅有________和________形兩種。晶體硅是良好的________材料，在計(jì)算機(jī)等電子工業(yè)，可用作__________、大規(guī)模________等。硅是人類將________能轉(zhuǎn)化為____能的常用材料，所以硅還用于制造________。 2．C、Si的化學(xué)性質(zhì) (1)碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) 常溫下____(填“不”或“很”)活潑，在高溫條件下有強(qiáng)________性。 ①可燃性：2C＋O22CO、C＋O2CO2。 ②還原性 a．與CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式：C＋CO22CO； b．與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式： ________________________________________________________________________； c．與濃H2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式： ________________________________________________________________________。 (2)硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) 常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，但能與________、________、________反應(yīng)。 ①與燒堿反應(yīng)的離子方程式： ________________________________________________________________________。 ②加熱時(shí)與O2 、Cl2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)，其化學(xué)方程式為 _________________________________、_____________________________________。 問(wèn)題思考1.哪些反應(yīng)體現(xiàn)了單質(zhì)硅具有一定的金屬性？ 知識(shí)點(diǎn)二　碳、硅的氧化物 二氧化硅與二氧化碳的性質(zhì)比較 二氧化碳和二氧化硅都是酸性氧化物，其結(jié)構(gòu)和主要性質(zhì)可比較如下： 問(wèn)題思考 2．為什么不能用帶玻璃塞的試劑瓶盛放堿液？ 3．SiO2既能和NaOH溶液反應(yīng)又能和HF溶液反應(yīng)，一定是兩性氧化物嗎？ 4.粗硅的制備及提純（用化學(xué)方程式表示） 　 知識(shí)點(diǎn)三　硅酸、硅酸鹽 1．硅酸 硅酸____溶于水，其酸性比碳酸____，硅酸________(填“能”或“不能”)使紫色石蕊試液變紅色。 (1)硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解：_______________________________________________。 (2)硅酸能與堿溶液反應(yīng)，如與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為： ________________________________________________________________________。 (3)硅酸在水中易聚合形成膠體。硅膠吸附水份能力強(qiáng)，常用作________。 2．硅酸鈉 (1)物理性質(zhì) 白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱________，有黏性。 (2)化學(xué)性質(zhì) ①水解顯____性。 ②與酸性較硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)，化學(xué)方程式分別為： 與鹽酸反應(yīng)：____________________________________________________________。 與CO2水溶液反應(yīng)：______________________________________________________。 (3)用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。 問(wèn)題思考 5．反應(yīng)①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，說(shuō)明H2CO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3。反應(yīng)②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，能否說(shuō)明H2SiO3的酸性強(qiáng)于H2CO3？ 　 3．硅酸鹽 (1)概念：__________________________的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。 (2)表示方法：硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜，多用氧化物的形式表示它們的組成，如硅酸鈉(Na2SiO3)寫成_______ _，鉀云母(KH2Al3Si3O12)寫成_______________________________。 問(wèn)題思考 6．硅酸鹽是否以氧化物的形式存在？ 4．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料 (1)普通玻璃 ①主要原料：____________________________________________________________。 ②生產(chǎn)中主要化學(xué)方程式：________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③主要成分：________、________、________。 (2)普通硅酸鹽水泥 ①主要原料：________、________。 ②主要成分(寫出名稱和化學(xué)式)：__________________________________________ 合作探究 一、碳、硅及其化合物的特性 物質(zhì) 一般規(guī)律 硅及其化合物特性 Si 硅還原性大于碳 非金屬單質(zhì)與強(qiáng)堿溶液一般不產(chǎn)生H2 非金屬一般不與非氧化性酸反應(yīng) 一般非金屬單質(zhì)為絕緣體 SiO2 酸性氧化物一般與水反應(yīng)生成相應(yīng)酸 酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng) “較強(qiáng)酸制較弱酸”是復(fù)分解反應(yīng)的一個(gè)規(guī)律，H2CO3酸性大于H2SiO3 H2SiO3 無(wú)機(jī)酸一般易溶于水 硅酸鹽 大多數(shù)硅酸鹽難溶于水 典例導(dǎo)悟1　下列敘述正確的是(　　) A．因?yàn)镹a2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng) B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性質(zhì)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都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反應(yīng)生成硅酸 二、無(wú)機(jī)非金屬材料的使用 無(wú)機(jī)非金屬材料在日常生活中有廣泛的用途，這些知識(shí)大多數(shù)屬于識(shí)記知識(shí)。除了解前面所講的傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料外，還應(yīng)了解新型無(wú)機(jī)非金屬材料的種類和用途。 材料類別 主要特性 示例 用途 高溫結(jié) 構(gòu)陶瓷 能承受高溫，強(qiáng)度高 半導(dǎo)體 陶瓷 具有電學(xué)特性 光學(xué)材料 具有光學(xué)特性 生物陶瓷 具有生物功能 典例導(dǎo)悟2　下列關(guān)于無(wú)機(jī)非金屬材料的說(shuō)法中不正確的是(　　) A．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料 B．新型無(wú)機(jī)非金屬材料雖然克服了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的缺點(diǎn)，但強(qiáng)度比較差 C．高溫結(jié)構(gòu)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(diǎn) D．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料的主要成分不同 高三一輪復(fù)習(xí)化學(xué)檢測(cè)學(xué)案 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅 1．判斷下列說(shuō)法是否正確： (1)SiO2是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應(yīng)(　　) (2) .二氧化硅是生產(chǎn)光纖制品的基本原料(　　) B．水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑(　　) (3)可以用Si3N4、Al2O3制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷制品(　　) (4)二氧化硅的分子式是SiO2(　　) 3．下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說(shuō)法正確的是(　　) ①硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素?、谒唷⒉Ａ?、水晶飾物都是硅酸鹽制品　 ③高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維　④陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 5．下列關(guān)于硅的說(shuō)法中，不正確的是(　　) A．硅是非金屬元素，晶體硅是灰黑色有金屬光澤的固體 B．硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料 C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)起反應(yīng) D．加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng) 4．胃舒平主要成分是氫氧化鋁，同時(shí)含有三硅酸鎂(Mg2Si3O8nH2O)等化合物。 (1)三硅酸鎂的氧化物形式為____________。 (2)某元素與鋁元素同周期且原子半徑比鎂原子半徑大，該元素離子半徑比鋁離子半徑________(填“大”或“小”)，該元素和鋁元素的最高價(jià)氧化物的水化物之間發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________________________。 (3)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是_ 。 a．Al2O3、MgO和SiO2都不溶于水b．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固體 c．Al2O3、MgO和SiO2都是氧化物d．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔點(diǎn) 2．根據(jù)錫、鉛的主要化合價(jià)及其穩(wěn)定性，完成下列填空： (1)錫的＋2價(jià)化合物應(yīng)具有較強(qiáng)的________性，鉛的＋4價(jià)化合物應(yīng)具有較強(qiáng)的________性。 (2)已知Sn2＋的還原性比Fe2＋的還原性強(qiáng)，PbO2的氧化性比Cl2的氧化性強(qiáng)。試寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：①氯氣與錫共熱：_________________________________________________________； ②氯氣與鉛共熱：_________________________________________________________； ③PbO2與濃鹽酸共熱：_____________________________________________________。 6.如圖所示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中，A是一種固體單質(zhì)，E是一種白色沉淀。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)B的化學(xué)式是__________，目前B已被用作________的主要原料。 (2)B和a溶液反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________。 (3)A和a溶液反應(yīng)的離子方程式是_________________________________________。 (4)C和過(guò)量的鹽酸反應(yīng)的離子方程式是______________________________________。 7．單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度450～500℃)，四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖。 相關(guān)信息如下： a．四氯化硅遇水極易水解；b．硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物； c．有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表： 物質(zhì) SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸點(diǎn)/℃ 57.7 12.8 － 315 － 熔點(diǎn)/℃ －70.0 －107.2 － － － 升華溫度/℃ － － 180 300 162 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：___________________________________。 (2)裝置A中g(shù)管的作用是____________；裝置C中的試劑是__________；裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是_________________________________________________________ 。 (3)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過(guò)精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是________(填寫元素符號(hào))。 (4)為了分析殘留物中鐵元素的含量，先將殘留物預(yù)處理，使鐵元素還原成Fe2＋ ，再用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性條件下進(jìn)行氧化還原滴定，反應(yīng)的離子方程式為5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 ①滴定前是否要滴加指示劑？________(填“是”或“否”)，請(qǐng)說(shuō)明理由： 。 ②某同學(xué)稱取5.000 g殘留物，經(jīng)預(yù)處理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL試樣溶液，用1.00010－2 mol L－1 KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL，則殘留物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。 學(xué)案18　無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅 知識(shí)點(diǎn)一 1．(1)游離　化合　金剛石　石墨　C60 (2)二　氧　化合　晶體　無(wú)定　半導(dǎo)體　半導(dǎo)體芯片　集成電路　太陽(yáng)　電　光電池 2．(1)不　還原 ②b.C＋H2O(g)CO＋H2 c．C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O (2)F2　HF　強(qiáng)堿 ①Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ ②Si＋O2SiO2；Si＋2Cl2SiCl4 知識(shí)點(diǎn)二 物質(zhì) 二氧化硅 二氧化碳 化學(xué)式 SiO2 CO2 主要物理性質(zhì) 硬度大，熔、沸點(diǎn)高，常溫下為固體，不溶于水 熔、沸點(diǎn)低，常溫下為氣體，微溶于水 化學(xué)性質(zhì) ①與水反應(yīng) 不反應(yīng) CO2＋H2OH2CO3 ②與酸反應(yīng) SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反應(yīng) ③與堿反應(yīng) SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；盛堿液的試劑瓶用橡膠塞 CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O或CO2＋NaOH===NaHCO3 ④與鹽反應(yīng) SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；SiO2的難揮發(fā)性 Ca(ClO)2＋CO2H2O===CaCO3↓＋2HClO；CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3 ⑤與堿性氧化物反應(yīng) SiO2＋CaOCaSiO3 CO2＋CaOCaCO3 知識(shí)點(diǎn)三 1．不　弱　不能(1)H2SiO3SiO2＋H2O (2)H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O (3)干燥劑 2．(1)水玻璃 (2)①堿?、贜a2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 3．(1)由硅、氧和金屬元素組成的化合物 (2)Na2OSiO2　K2O3Al2O36SiO22H2O 4．(1)①純堿、石灰石、石英?、贜a2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑③Na2SiO3　CaSiO3　SiO2 (2)①石灰石　黏土 ②硅酸三鈣(3CaOSiO2)、硅酸二鈣(2CaOSiO2)、鋁酸三鈣(3CaOAl2O3) 問(wèn)題思考 1．①Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ ②Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ 2．由于玻璃中含有SiO2，能與堿反應(yīng)生成具有粘性的物質(zhì)，將瓶塞和瓶子粘在一起打不開。 3．不是，因?yàn)镾iO2與HF反應(yīng)生成的不是鹽和水。 4. 2C＋SiO2Si＋2CO↑ Si+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl 5．反應(yīng)①是離子反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是H2CO3電離出的H＋被SiO2－3結(jié)合生成H2SiO3，說(shuō)明H2CO3的電離性強(qiáng)于H2SiO3，即酸性H2CO3>H2SiO3；而反應(yīng)②是高溫下的非離子反應(yīng)，它之所以能發(fā)生是因?yàn)镃O2氣體離開了反應(yīng)體系，其中并無(wú) H2CO3和H2SiO3兩種物質(zhì)，更談不上二者酸性的比較。 6．由于硅酸鹽的組成與結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，為了簡(jiǎn)化對(duì)硅酸鹽組成的表示方法，采用了氧化物法。實(shí)際上硅酸鹽不是以簡(jiǎn)單氧化物形式存在的，而是以結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鹽的形式存在的。 合作探究 二、無(wú)機(jī)非金屬材料的使用 材料類別 主要特性 示例 用途 高溫結(jié) 構(gòu)陶瓷 能承受高溫，強(qiáng)度高 氮化硅陶瓷 汽輪機(jī)葉片、軸承、永久性模具等 半導(dǎo)體 陶瓷 具有電學(xué) 特性 氧化錫陶瓷 集成電路中的半導(dǎo)體 光學(xué)材料 具有光學(xué) 特性 光導(dǎo)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 人造骨骼、人造關(guān)節(jié)、接骨螺釘 典例導(dǎo)悟1　D　2　B　 檢測(cè)題2．(1)√　(2)√　√ (3)√　(4)3．C　5．C 4．(1)2MgO3SiO2nH2O (2)大　Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O (3)ad 　2．(1)還原　氧化 (2)①Sn＋2Cl2SnCl4 ②Pb＋Cl2PbCl2 ③PbO2＋4HCl(濃)PbCl2＋Cl2↑＋2H2O 6. 7．(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O (2)平衡氣壓　濃H2SO4　SiCl4沸點(diǎn)較低，用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4(3)Al、B、P (4)①否　MnO有色，故不需其他指示劑　②4.48%