年高考化学 4.1无机非金属材料的主角硅复习探究课件.ppt
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1、第四章非金属及其化合物第四章非金属及其化合物2021/8/8 星期日1考考 纲纲 解解 读读考考 点点 展展 示示1.了解碳、硅元素了解碳、硅元素单质单质及其重要及其重要化合物的主要性化合物的主要性质质及及应应用。用。2.了解碳、硅元素了解碳、硅元素单质单质及其重要及其重要化合物化合物对环对环境境质质量的影响。量的影响。1.以新材料、新技以新材料、新技术为术为背景考背景考查查碳、碳、硅及其重要化合物的性硅及其重要化合物的性质质及及应应用。用。2.以以实验实验探究探究题题、框、框图图推断推断题题考考查查碳、硅元素碳、硅元素单质单质及其化合物知及其化合物知识识的的综综合合应应用。用。2021/8/
2、8 星期日2一、硅一、硅1(1)硅在无机非金属材料中一直扮演着重要角色,被誉硅在无机非金属材料中一直扮演着重要角色,被誉为为无机非无机非金属材料的主角。下列物品用到硅金属材料的主角。下列物品用到硅单质单质的是的是()A玻璃制品玻璃制品 B石英石英钟钟表表C计计算机芯片算机芯片 D光光导纤维导纤维(2)不能不能说说明碳元素的非金属性比硅元素明碳元素的非金属性比硅元素强强的是的是()A甲甲烷烷比硅化比硅化氢稳氢稳定定B硅酸硅酸钠钠溶液的碱性比碳酸溶液的碱性比碳酸钠钠溶液的碱性溶液的碱性强强C碳酸与硅酸碳酸与硅酸钠钠溶液反溶液反应应生成硅酸生成硅酸D高温下高温下SiO2和和Na2CO3反反应应202
3、1/8/8 星期日3解析解析:(1)制玻璃、石英钟表以及光导纤维的含硅原料为制玻璃、石英钟表以及光导纤维的含硅原料为SiO2,故,故A、B、D三项不合题意;计算机芯片的含硅原料为单质硅。三项不合题意;计算机芯片的含硅原料为单质硅。(2)元素的非金属性越强,其气态氢化物越稳定,弱酸的酸性越弱,元素的非金属性越强,其气态氢化物越稳定,弱酸的酸性越弱,对应的强碱盐水溶液碱性越强,较强的酸与弱酸盐反应可生成弱酸,对应的强碱盐水溶液碱性越强,较强的酸与弱酸盐反应可生成弱酸,A、B、C均能说明碳元素的非金属性比硅元素强。均能说明碳元素的非金属性比硅元素强。D项,高温下的反项,高温下的反应不能说明碳和硅元素
4、非金属性的强弱。应不能说明碳和硅元素非金属性的强弱。答案答案:(1)C(2)D2021/8/8 星期日41存在形式存在形式硅在地壳中的含量居第二位,仅次于硅在地壳中的含量居第二位,仅次于 。硅是一种亲氧元素,在自。硅是一种亲氧元素,在自然界中全部以然界中全部以 存在,且常见的化合态的硅有存在,且常见的化合态的硅有 和硅酸盐。和硅酸盐。2物理性质物理性质单质硅有单质硅有 体和体和 形两种。晶体硅是形两种。晶体硅是 色、有色、有 光泽、光泽、而而硬的固体,结构类似于金刚石,熔、沸点高,是良好的硬的固体,结构类似于金刚石,熔、沸点高,是良好的 材料。材料。3化学性质化学性质常温下,硅的化学性质不活泼
5、,除常温下,硅的化学性质不活泼,除F2、氢氟酸和强碱外,不易与其他、氢氟酸和强碱外,不易与其他物质反应。硅与物质反应。硅与NaOH反应的离子方程式为反应的离子方程式为 ;加热时可与;加热时可与O2、Cl2等非金属反等非金属反应:应:SiO2 。氧氧化合化合态态SiO2晶晶无定无定灰黑灰黑金属金属脆脆半半导导体体SiO22021/8/8 星期日54工业制法工业制法(1)工业制粗硅的化学方程式为:工业制粗硅的化学方程式为:SiO2(石英砂石英砂)C(焦炭焦炭)。(2)将粗硅提纯后可获得高纯硅。将粗硅提纯后可获得高纯硅。5硅的用途硅的用途(1)在计算机等电子工业,可用作在计算机等电子工业,可用作 、
6、大规模、大规模 等。等。(2)硅是人类将硅是人类将 能转换为能转换为 能的常用材料。所以硅还用于制造能的常用材料。所以硅还用于制造 。2Si(粗硅粗硅)2CO半半导导体芯片体芯片集成集成电电路路太阳太阳电电光光电电池池2021/8/8 星期日6二、二氧化硅二、二氧化硅2(1)下列关于下列关于SiO2和和CO2的叙述中不正确的是的叙述中不正确的是()A都是共价化合物都是共价化合物B都是酸性氧化物,都能与都是酸性氧化物,都能与强强碱溶液反碱溶液反应应C都能溶于水且与水反都能溶于水且与水反应应生成相生成相应应的酸的酸DSiO2可用于制光可用于制光导纤维导纤维,干冰可用于人工降雨,干冰可用于人工降雨(
7、2)下列下列试剂试剂可用可用带带玻璃塞的玻璃瓶存放的是玻璃塞的玻璃瓶存放的是()ANaOH溶液溶液 BNa2SiO3溶液溶液C盐盐酸酸 D氢氢氟酸氟酸解析解析:(1)SiO2不溶于水,不能与水化合生成不溶于水,不能与水化合生成H2SiO3。(2)NaOH溶液、氢氟酸均能和玻璃中的溶液、氢氟酸均能和玻璃中的SiO2发生反应而腐蚀玻璃;发生反应而腐蚀玻璃;Na2SiO3溶液具有很强的黏性,若用带玻璃塞的玻璃瓶盛放,溶液具有很强的黏性,若用带玻璃塞的玻璃瓶盛放,Na2SiO3溶液能将瓶塞粘住。溶液能将瓶塞粘住。答案答案:(1)C(2)C2021/8/8 星期日72结构结构(1)SiO2晶体的基本结构
8、单元如右图所示,是四面体晶体的基本结构单元如右图所示,是四面体结构。结构。(2)晶体中每个晶体中每个Si原子周围有原子周围有 氧原子,每个氧原氧原子,每个氧原子周围有子周围有 Si原子,化学式为原子,化学式为 ,晶体中,晶体中 (填填“存在存在”或或“不存在不存在”)SiO2分子。分子。1 mol SiO2中含中含SiO键的数目是键的数目是 。4个个2个个SiO2不存在不存在4NA2021/8/8 星期日83化学性质化学性质(1)酸性氧化物的通性酸性氧化物的通性与强碱反应与强碱反应与与NaOH溶液反应的化学方程式为:溶液反应的化学方程式为:SiO22NaOH=。盛碱液的试剂瓶用盛碱液的试剂瓶用
9、 塞,不能用塞,不能用 塞。塞。与碱性氧化物反应与碱性氧化物反应与与CaO反应的化学方程式为:反应的化学方程式为:。(2)氧化性氧化性 ,(3)特殊性:与氢氟酸反应特殊性:与氢氟酸反应 。Na2SiO3H2O橡皮橡皮玻璃玻璃SiO24HF=SiF42H2O2021/8/8 星期日9(4)硅酸硅酸盐盐的用途的用途土壤保肥土壤保肥土壤胶体一般土壤胶体一般带带 电电,能吸附,能吸附NH、K。硅酸硅酸盐产盐产品品陶瓷、玻璃、水泥等无机非金属材料。陶瓷、玻璃、水泥等无机非金属材料。硅酸硅酸盐盐制品性制品性质稳质稳定,耐定,耐压压强强度高,硬度大,熔点度高,硬度大,熔点较较高,大都高,大都难难溶于溶于水。
10、水。4主要用途主要用途(1)信息高速公路的骨架信息高速公路的骨架 ;(2)石英坩石英坩埚埚、石英玻璃、石英、石英玻璃、石英钟钟表等;表等;(3)电电子工子工业业的重要部件、光学的重要部件、光学仪仪器;器;(4)用作工用作工艺饰艺饰品如水晶、品如水晶、玛玛瑙等。瑙等。负负光光导纤维导纤维2021/8/8 星期日10三、硅酸三、硅酸(H2SiO3)、硅酸盐、无机非金属材料、硅酸盐、无机非金属材料3(1)均均为为0.1 molL1的的Na2CO3溶液和水玻璃,溶液和水玻璃,_的的pH值值大。大。(2)正正长长石石KAlSi3O8的氧化物形式可写作的氧化物形式可写作_。答案答案:(1)水玻璃水玻璃(2
11、)K2OAl2O36SiO22021/8/8 星期日111硅酸硅酸(H2SiO3)(1)酸性:是一种很弱的酸,酸性比碳酸还酸性:是一种很弱的酸,酸性比碳酸还 。(2)存在形式:硅酸在水中的溶解度很小,易聚合形成存在形式:硅酸在水中的溶解度很小,易聚合形成 。浓度较小时浓度较小时硅酸硅酸 ;浓度较大时浓度较大时硅酸硅酸 。硅酸凝胶干燥脱水形成硅酸凝胶干燥脱水形成 吸附水分能力强,常用作吸附水分能力强,常用作 剂,也剂,也用作用作 剂的载体。剂的载体。(3)化学性质化学性质弱酸性弱酸性比碳酸弱比碳酸弱与与NaOH溶液反应的化学方程式为:溶液反应的化学方程式为:,向向Na2SiO3溶液中通入少量溶液
12、中通入少量CO2的反应方程式为:的反应方程式为:。不稳定性不稳定性受热分解,化学方程式为受热分解,化学方程式为 。弱弱胶体胶体溶胶溶胶凝胶凝胶硅胶硅胶干燥干燥催化催化H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2ONa2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO32021/8/8 星期日122硅酸盐硅酸盐(1)硅酸盐硅酸盐由由 元素组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的元素组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的主要成分。主要成分。(2)硅酸钠硅酸钠硅酸钠水溶液俗称硅酸钠水溶液俗称 ,是无色黏稠液体,常用于制备黏合剂、,是无色黏稠液体,常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。防腐剂、耐火材料。(3)硅酸
13、盐组成的表示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:如硅酸钠酸钠(Na2SiO3)可表示为可表示为 ,石棉,石棉(CaMg3Si4O12)可表示为:可表示为:。硅、氧和金属硅、氧和金属水玻璃水玻璃Na2OSiO2CaO3MgO4SiO22021/8/8 星期日133无机非金属材料无机非金属材料(1)硅酸盐材料硅酸盐材料(2)特殊功能的含硅物特殊功能的含硅物质质 具有金具有金刚刚石石结结构,可用作磨料。构,可用作磨料。含硅元素含硅元素4%的硅的硅钢钢具有具有 性。性。硅橡胶具有硅橡胶具有 的性的性质质。(3)
14、新型无机非金属材料新型无机非金属材料新型无机非金属材料除具有新型无机非金属材料除具有传统传统无机非金属材料的无机非金属材料的优优点外,点外,还还具有具有一些特殊的一些特殊的结结构和特殊功能,如高温构和特殊功能,如高温结结构陶瓷、生物陶瓷和构陶瓷、生物陶瓷和压电压电陶瓷陶瓷等。等。碳化硅碳化硅导导磁磁既耐高温又耐低温既耐高温又耐低温2021/8/8 星期日14硅及其化合物的性硅及其化合物的性质质1碳和硅的比较碳和硅的比较特特别别提醒提醒碳与水蒸气反碳与水蒸气反应应生成水煤气生成水煤气这这一置一置换换反反应应是高考的是高考的热热点之一点之一。2021/8/8 星期日152碳、硅元素单质及其化合物的
15、特性碳、硅元素单质及其化合物的特性(1)一般情况,非金属元素单质熔、沸点低,硬度小,但硅和金刚石一般情况,非金属元素单质熔、沸点低,硬度小,但硅和金刚石熔、沸点高,硬度大,其中金刚石为硬度最大的物质。熔、沸点高,硬度大,其中金刚石为硬度最大的物质。(2)一般情况,非金属元素单质为绝缘体,但硅为半导体,石墨为电一般情况,非金属元素单质为绝缘体,但硅为半导体,石墨为电的良导体。的良导体。(3)一般情况,较强氧化剂较强还原剂一般情况,较强氧化剂较强还原剂=较弱氧化剂较弱还原较弱氧化剂较弱还原剂,而碳却能还原出比它更强的还原剂:剂,而碳却能还原出比它更强的还原剂:SiO22C Si2CO,FeOC F
16、eCO。原因:。原因:C转化为气体逸出。转化为气体逸出。(4)非金属单质一般不能生成非金属单质一般不能生成H2,但,但C、Si均可。均可。CH2O(g)COH2。Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(5)一般情况,较活泼金属酸一般情况,较活泼金属酸=盐氢气,然而盐氢气,然而Si是非金属,却是非金属,却能与氢氟酸发生反应:能与氢氟酸发生反应:Si4HF=SiF42H2。但生成的。但生成的SiF4不属于不属于盐。盐。2021/8/8 星期日16(6)一般情况,碱性氧化物酸一般情况,碱性氧化物酸=盐盐水,水,SiO2是酸性氧化物却能与是酸性氧化物却能与氢氢氟酸反氟酸反应应:SiO24HF=S
17、iF42H2O。(7)无机酸一般能溶于水,而无机酸一般能溶于水,而H2SiO3却却难难溶于水。溶于水。(8)H2CO3的酸性大于的酸性大于H2SiO3,所以有,所以有Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3,但高温下,但高温下,Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2也能也能发发生生(CO2离开反离开反应应体系体系)。3硅与铝的相似性及区别硅与铝的相似性及区别(1)与与强强碱溶液反碱溶液反应时应时相似相似Si、Al均与均与NaOH溶液反溶液反应应生成生成盐盐和和H2。SiO2、Al2O3、H2SiO3、H3AlO3Al(OH)3均均与与NaOH溶溶液液反反应应生生成成盐盐和水。和
18、水。Na2SiO3、NaAlO2溶液中通入溶液中通入过过量量CO2均生成白色沉淀。均生成白色沉淀。(2)区区别别除除氢氢氟酸外,氟酸外,Si、SiO2、H2SiO3不与其它酸反不与其它酸反应应。Al2O3、Al(OH)3属两性化合物。属两性化合物。Na2SiO3溶液、溶液、NaAlO2溶液与溶液与过过量量盐盐酸反酸反应时现应时现象不同。象不同。2021/8/8 星期日17 (2009年高考浙江理综年高考浙江理综)单单晶硅是信息晶硅是信息产业产业中重要的基中重要的基础础材料。通材料。通常用碳在高温下常用碳在高温下还还原二氧化硅制得粗硅原二氧化硅制得粗硅(含含铁铁、铝铝、硼、磷等、硼、磷等杂质杂质
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