《无机非金属材料的主角——硅》(讲).docx

精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -复习目标：1、把握碳、硅及其化合物的性质、转化关系；2、明白硅酸盐工业，新型无机非金属材料的特性及其应用；基础学问回忆：一、碳、硅元素的存在及单质的性质和用途1、存在形状自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态；碳单质主要有金刚石、第 1 页，共 14 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -石墨等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类；3、碳、硅元素的单质及其化合物的特别性4、硅与铝的相像性及区分（1）与强碱溶液反应时相像 Si、Al 均与 NaOH 溶液反应生成盐和H2； SiO2、Al2O3、H2SiO3、 H3AlO3 Al (OH)3均与 NaOH 溶液反应生成盐和水； Na2SiO3、NaAlO2 溶液通入过量CO2 均生成白色沉淀；（2）区分除氢氟酸外，Si、SiO2、 H2SiO3 不与其它酸反应； Al2O3、Al(OH)3 属两性化合物； Na2SiO3 溶液、 NaAlO2 溶液与过量盐酸反应时现象不同；第 2 页，共 14 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -【典型例题1】 (2021 年全国卷 )对于 A 族元素，以下表达中不正确选项() A SiO2 和 CO2 中 Si 和 O，C 和 O 之间都是共价键B C、 Si、 Ge 的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8C CO2 和 SiO2 都是酸性氧化物，在肯定条件下都能和氧化钙反应D该族元素的主要化合价是4 和 2【迁移训练1】以下关于碳和硅的表达中，正确选项() A 其氧化物都能与NaOH 溶液反应 B其单质在加热时都能跟O2 反应 C其氧化物都能溶于水生成相应的酸D碳和硅两种元素共有两种单质二、 CO2 和物质SiO2 的比较二氧化硅二氧化碳化学式晶体类型SiO2原子晶体CO2分子晶体第 3 页，共 14 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水与水反应不反应CO2 H2O=H2 CO3与酸反应SiO2 4HF=SiF42H2O不反应化与碱反应学SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2O(盛碱液的试剂瓶用橡皮塞)CO2 2NaOH=Na2CO3 H2O CO2 NaOH=NaHCO3性与盐反应SiO2 Na2 CO3 =Na2 SiO3 CO2质Ca(ClO)2 CO2 H2O=CaCO32HClO CO2Na2CO3 H2O=2NaHCO3与碱性氧化物反应SiO2CaO=CaSiO3CO2 Na2O=Na2CO3【典型例题2】指出以下反应中SiO2 所表现的化学性质或作用，在 A E 选项中挑选正确答案填入括号内；（1） SiO 2 2NaOH=Na 2SiO 3 H2O()高温（2） SiO 2 Na2CO 3=Na2SiO3 CO2()高温（3） SiO 2 2C=Si 2CO()高温（4） SiO 2 3C=SiC 2CO()（5） SiO 2 4HF=SiF 4 2H2O()A 作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀 B 氧化性C酸性氧化物的通性D 将挥发性的酸酐从其盐中置换出来 E未参与氧化仍原反应第 4 页，共 14 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -三、硅酸和硅酸盐、传统无机非金属材料1、硅酸（ 1）溶解性：溶解度很小；（ 2）化学性质 弱酸性：酸性比碳酸仍弱；Na2SiO3 CO2+H2O=Na2CO3 H2SiO3 ；（ 3）制备：可用硅酸钠与盐酸反应制得：Na2 SiO3 2HCl=2NaClH2SiO3 2、硅酸盐（ 1）硅酸盐：是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分；（ 2）硅酸钠：硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料；（ 3）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Na2OSiO2，长石 (KAlSi3O8)可表示为： K2OAl2 O36SiO2 ；留意事项：氧化物的次序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅 水；氧化物前系数配置原就：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原就配置系数；第 5 页，共 14 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -氧化物之间以“隔”开；系数配置显现分数应化为整数；例如：长石：KAlSi3O8 不能写成K2O Al2O3 3SiO2，应写成K2OAl2O3 6SiO2；【典型例题3】世界闻名的科技史专家、英国剑桥高校的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今 3 000 年以前，就已经使用玻璃了；”以下有关玻璃的说法不正确选项()A 制一般玻璃的原料主要是石灰石和黏土B玻璃在加热熔化时没有固定的熔点 C一般玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起第 6 页，共 14 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -考点详析：考点一：硅的性质及高纯硅的制备方法【典型例题4 】（ 2021 浙江理综）单晶硅是信息产业中重要的基础材料；通常用碳在高温下仍原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450500 )，四氯化硅经提纯后用氢气仍原可得高纯硅；以下是试验室制备四氯化硅的装置图：相关信息如下：四氯化硅遇水极易水解硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物第 7 页，共 14 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -有关物质的物理常数见下表：物质SiC4lBCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点 / 57.712.8315熔点 / -70.0-107.2升华温度 / 180300162请回答以下问题：（1）装置 A 中 g 管的作用是；装置 C 中的试剂是；（2 ）甲方案： f 接装置；乙方案：f 接装置；但是装置、都有不足之处，请你评判后填写下表；方案优点缺点甲乙（3）在上述（ 2）的评判基础上，请你设计一个合理方案并用文字表述：；（4） SiCl4 与 H2 反应的化学方程式为；第 8 页，共 14 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -【迁移训练4】有些科学家提出硅是“21世纪的能源 ”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用；以下有关硅的说法中，不正确选项()A 高纯度的硅广泛用于制作运算机芯片B硅可由二氧化硅仍原制得 C低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应D自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅【答案】 D【解析】自然界中不存在单质硅；考点二： CO2 的相关性质1、二氧化碳与弱酸盐溶液反应（强酸制弱酸）第 9 页，共 14 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -碳酸酸性比硅酸、 次氯酸、苯酚、偏铝酸等强， 将 CO 2 气体通入 Na 2SiO 3、NaClO 、NaAlO 2 盐溶液中， 均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这是 “强酸制弱酸 ”原理的应用；如：2、二氧化碳反应先后关系当有多种组分与一种物质反应时，判定反应次序的方法：先假设与其中的一种组分反应，如产物仍能与另一种组分反应，就假设错误；如将 CO2 通入 KOH 、Ba(OH) 2 混合溶液中，假设CO 2 先与 KOH 反应，就生成的K 2CO 3会与 Ba(OH) 2 连续反应生成BaCO3，故假设错误，应当是CO2 先与 Ba(OH) 2 反应；3、CO 2 与碱反应产物的定量判定CO 2 通入 NaOH 、Ca(OH) 2 等强碱溶液的反应与CO2 气体的通入量有关，当 CO 2 通入少量时生成碳酸盐，当CO 2 通入过量时生成碳酸氢盐；当CO2 的通入量介于两者之间时，既有正 盐又有酸式盐生成，因此推断时肯定要留意CO2 与碱之间量的关系；以 CO 2 与 NaOH 溶液反应为例： CO2 2NaOH=Na 2CO 3 H2O CO2 NaOH=NaHCO 3当 n(OH ) n(CO2 )的值不同时产物如下：第 10 页，共 14 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -【典型例题5】用四种溶液进行试验，下表中“操作及现象 ”与“溶液 ”对应关系错误选项()选项操作及现象溶液A 通入 CO 2，溶液变浑浊，再升温至65以上，溶液变澄清C6 H5ONa 溶液B 通入 CO 2，溶液变浑浊，连续通CO2 至过量，浑浊消逝Na2SiO 3 溶液C 通入 CO 2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去Ca(ClO) 2 溶液通入 CO 2，溶液变浑浊，连续通CO2 至过量，浑浊消逝，再D加入足量 NaOH 溶液，又变浑浊Ca(OH) 2 溶液【迁移训练5】向含有 0.2 mol NaOH 和 0.1 mol Ba(OH) 2 的溶液中连续稳固地通入CO 2 气体，当通入气体为8.96 L(0 ， 1.01 105 Pa) 时立刻停止，就这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO 2 气体的体积关系图像正确选项(气体的溶解和离子的水解忽视不计)()第 11 页，共 14 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -【答案】 C考点三：碳、硅及其化合物之间综合转化关系1、学问网络第 12 页，共 14 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -2、推断中常用题眼解答硅及其化合物的推断题，高温反应条件、特点反应、单质与碱反应、盐溶液与过量盐酸反应产生白色沉淀等往往是推断题的“突破口 ”；【典型例题6】 A、 B、C、D 、E 五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如下列图 的转化关系，该元素(用 R 表示 )的单质能与NaOH 溶液反应生成盐(Na 2RO 3) 和氢气；请回答以下问题：（1）写出各物质的化学式：A ；B ；C ；D ； E ；（2）写出反应的化学方程式： ，该反应中氧化剂与仍原剂的物质的量之比为 ；（3）写出反应的离子方程式： ；（4）写出反应的离子方程式： ；（5） H 2CO 3 的酸性强于E 的，请用离子方程式予以证明：第 13 页，共 14 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -；【迁移训练】第 14 页，共 14 页 - - - - - - - - - -