无机非金属材料的主角——硅资料.pptx
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1、第1页/共70页第2页/共70页第一节无机非金属材料的第一节无机非金属材料的主角主角硅硅第3页/共70页1了解C、Si的单质的主要性质与应用。2了解C、Si重要化合物的主要性质和应用。3了解硅与无机非金属材料的关系。4了解碳元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。5以上各部分知识的综合应用。第4页/共70页本专题的复习宜采用:(1)分析迁移法,即由物质的属类去分析其应具有的性质。如晶体硅属于原子晶体,应具有较高的熔点等;二氧化硅属于酸性氧化物,能与碱溶液反应生成硅酸盐和水。(2)比较不同法,如二氧化硅与二氧化碳晶体结构不同,二者物理性质有较大的差异。(3)特殊法,即是在抓知识规律化、网络化的同
2、时,要注意物质的特殊性,完善对反应规律的认识,如硅及其化合物有许多反应是在高温下的固态反应,从而把握解题的切入点和突破口。(4)联系实际法,如CO、CO2与环境质量;Si、SiO2、硅酸盐与无机非金属材料。第5页/共70页一、碳元素的单质及化合物一、碳元素的单质及化合物1碳的单质碳的单质第6页/共70页2碳的重要化合物碳的重要化合物第7页/共70页二、硅元素的单质及其化合物二、硅元素的单质及其化合物1二氧化硅二氧化硅第8页/共70页第9页/共70页3硅酸盐硅酸盐第10页/共70页三、无机非金属材料1无机非金属材料的分类(1)传统无机非金属材料,如_、_、_等硅酸盐材料。(2)新型无机非金属材料
3、,如_、_等。第11页/共70页2硅酸盐材料硅酸盐材料水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷生产生产原原料料_纯碱、石灰纯碱、石灰石、石石、石英英_主要主要设设备备回转回转窑窑_陶瓷陶瓷窑窑第12页/共70页【答案】:一、1.金刚石石墨同素异形体CO2 CO22CO22CO C2CuO 2CuCO2C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O切削电极2无无有Fe2O33CO2Fe3CO2COCuO CuCO2无无干冰CO2H2O=H2CO3Na2OCO2=Na2CO3CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O2MgCO2 2MgOC第13页/共70页二、1.石英水晶玛瑙高大难CaSiO3Na2SiO3H2OSiO
4、24HF=SiF42H2O光导纤维2不无胶Na2SiO32H2OCO2H2OH2SiO32NaClH2SiO33不稳定水玻璃防火剂三、水泥玻璃陶瓷高温结构陶瓷光导纤维黏土、石灰石黏土玻璃熔炉第14页/共70页1(2009南京模拟南京模拟)硅在无机非金属材料中一直扮演着重要角色,被誉为硅在无机非金属材料中一直扮演着重要角色,被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是()A玻璃制品玻璃制品B石英钟表石英钟表C计算机芯片计算机芯片 D光导纤维光导纤维解析:解析: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
5、,故,故A、B、D三三项不合题意;计算机芯片的含硅原料为单质硅。项不合题意;计算机芯片的含硅原料为单质硅。答案:答案:C第15页/共70页2下列关于碳和硅的叙述中,不正确的是()A4价氧化物都与氢氧化钠溶液反应B单质在加热时都能与氧气反应C氧化物都能溶于水生成相应的酸D碳和硅两种元素都有能导电的单质第16页/共70页解析:解析:A项,碳和硅的项,碳和硅的4价氧化物都是酸性氧化物,都能与氢氧化钠溶液反价氧化物都是酸性氧化物,都能与氢氧化钠溶液反应;应;B项,碳和硅的单质在加热时都能与项,碳和硅的单质在加热时都能与O2反应,生成氧化物;反应,生成氧化物;C项,项,SiO2不溶于水,不能生成硅酸;不
6、溶于水,不能生成硅酸;D项,石墨是导体,晶体硅是半导体,都能导电。项,石墨是导体,晶体硅是半导体,都能导电。答案:答案:C第17页/共70页3下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶存放的是()ANaOH溶液 BNa2SiO3溶液C盐酸 D氢氟酸解析:解析:本题主要考查化学试剂的贮存方法。本题主要考查化学试剂的贮存方法。NaOH溶液、氢氟酸均能和玻璃溶液、氢氟酸均能和玻璃中的中的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,用带玻璃溶液具有很强的黏性,用带玻璃塞的玻璃瓶盛放,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:C第18页/共70
7、页4(2009宿州模拟宿州模拟)青花瓷中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目,但古瓷中所用颜料成分一直是个谜,近年来科学家才得知大多为硅酸盐,如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox,铜为2价),下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是()第19页/共70页A可用氧化物形式表示为BaOCuO2SiO2B性质稳定,不易脱色C易溶解于强酸和强碱Dx等于6答案:答案:C第20页/共70页5继科学家发现C3O2是金星大气成分之后,2004年,美国科学家通过“勇气”号太空车探测出水星大气中含有一种称为硫化羰(化学式为COS)的物质,已知硫化羰与二氧化碳的结构相似,但
8、在氧气中会燃烧,下列有关C3O2与硫化羰的说法中不正确的是()AC3O2与CO一样可以在氧气中燃烧生成CO2BCO、C3O2、CO2是碳的氧化物,但它们不是互为同素异形体CCOS分子中只有一种共价键D硫化羰在氧气中完全燃烧后的生成物是CO2、SO2第21页/共70页解析:解析:从题干信息描述,从题干信息描述,C3O2中的碳元素不是最高正价,则应该像中的碳元素不是最高正价,则应该像CO一样一样可以在氧气中燃烧生成可以在氧气中燃烧生成CO2;CO、C3O2、CO2是碳的氧化物,但不是碳元是碳的氧化物,但不是碳元素的单质,故不可能互为同素异形体;硫化羰与二氧化碳的结构相似则分子素的单质,故不可能互为
9、同素异形体;硫化羰与二氧化碳的结构相似则分子中应该有碳氧双键和碳硫双键两种共价键;中应该有碳氧双键和碳硫双键两种共价键;COS在氧气中会燃烧,完全燃烧在氧气中会燃烧,完全燃烧后的生成物应该是后的生成物应该是CO2、SO2。答案:答案:C第22页/共70页6下面装置是用来分离CO2和CO混合气体并干燥,图中a、c、d为止水夹,b为分液漏斗活塞,通过Y形管和止水夹分别接两球胆,现装置内空气已排尽。为使实验成功,甲、乙、丙分别盛放的试剂为()第23页/共70页甲甲乙乙丙丙A饱和饱和NaHCO3溶液溶液12 mol/L盐酸盐酸18.4 mol/L H2SO4B饱和饱和Na2CO3溶液溶液2 mol/L
10、 H2SO4饱和饱和NaOH溶溶液液C饱和饱和NaOH溶液溶液2 mol/L H2SO418.4 mol/L H2SO4D18.4 mol/LH2SO4饱和饱和NaOH溶液溶液18.4 mol/L H2SO4第24页/共70页解析:解析:分离分离CO2和和CO应该先把应该先把CO2吸收,干燥后用一个球胆收集吸收,干燥后用一个球胆收集CO,然后,然后再用酸制出再用酸制出CO2,干燥后用另一个球胆收集,故丙装置中一定是浓硫酸,干燥后用另一个球胆收集,故丙装置中一定是浓硫酸(18.4 mol/L H2SO4),另外,饱和,另外,饱和NaHCO3溶液不能吸收溶液不能吸收CO2,用饱和,用饱和Na2CO
11、3溶液吸收溶液吸收CO2,再用酸制,再用酸制CO2时会改变时会改变CO2的量,且吸收效果不如的量,且吸收效果不如饱和饱和NaOH溶液,故选溶液,故选C。答案:答案:C第25页/共70页7某科研小组用高岭土(主要成分是Al2O32SiO22H2O并含少量CaO、Fe2O3)研制新型净水剂(铝的化合物),其实验步骤如下:将土样和纯碱混匀,加热熔融,冷却后用水浸取熔块,过滤,弃去残渣,滤液用盐酸酸化,经过滤分别得到沉淀和溶液,溶液即为净水剂。(1)写出熔融时高岭土的主要成分与纯碱反应的化学方程式是(Al2O3与纯碱的反应和SiO2与纯碱的反应相似)_。第26页/共70页2)最后的沉淀物是_,生成该沉
12、淀的离子方程式是_。(3)实验室中常用瓷坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚,本实验在熔融高岭土时应选用的坩埚是_。第27页/共70页解析:解析:(1)由题意可知由题意可知Al2O3与纯碱反应和与纯碱反应和SiO2与纯碱反应类似,均是生成与纯碱反应类似,均是生成盐和盐和CO2,而,而Al2O3与与Na2CO3反应生成反应生成NaAlO2;SiO2与与Na2CO3反应生反应生成成Na2SiO3。(2)滤液中含有滤液中含有Na2SiO3和和NaAlO2,向其中加入盐酸二者均可与盐酸反应,向其中加入盐酸二者均可与盐酸反应,Na2SiO3与盐酸反应生成与盐酸反应生成H2SiO3沉淀,而沉淀,而NaAlO2与盐酸反
13、应先生成与盐酸反应先生成Al(OH)3沉淀,后又溶解,所以最后的沉淀是沉淀,后又溶解,所以最后的沉淀是H2SiO3。(3)由于高温下由于高温下SiO2和和Al2O3均可和均可和Na2CO3反应,所以应选择铁坩埚。反应,所以应选择铁坩埚。第28页/共70页答案:答案:(1)Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2,Na2CO3Al2O32NaAlO2CO2(2)H2SiO3 2H=H2SiO3(3)铁坩埚铁坩埚第29页/共70页8A、B、C、D、E代表单质或化合物,它们之间的相互转换关系如图所示,A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质,其晶体结构与金刚石相似。第30页/共70页请填空:(1)形
14、成单质A的原子的结构示意图为_,它的最高化合价为_。(2)B的化学式(分子式)为_,B和碳反应生成A和E的化学方程式是_。(3)C的化学式为_,D的化学式为_。第31页/共70页解析:解析:根据题意根据题意A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质,可确定为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质,可确定A为为硅,分析框图,并结合中学化学知识,高温下与碳反应生成单质硅的只有二硅,分析框图,并结合中学化学知识,高温下与碳反应生成单质硅的只有二氧化硅,因此可确定氧化硅,因此可确定B为为SiO2,依据框图可确定,依据框图可确定C为为CaSiO3,D为为Na2SiO3,E为为CO。答案:答案:(1)4价(2
15、)SiO2SiO22C Si2CO(3)CaSiO3Na2SiO3第32页/共70页1.非金属单质一般为非导体(石墨能导电),硅的晶体是良好的半导体材料。2Si的还原性大于C,但C却能在高温下还原出Si:SiO22CSi2CO。3非金属单质跟碱作用一般无H2放出,但Si能跟强碱溶液作用:Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。4非金属单质一般不跟非氧化性酸作用,但Si能跟HF作用:Si4HF=SiF42H2。第33页/共70页5酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能与HF作用:SiO24HF=SiF42H2O。6SiO2是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接与水作用制备H2SiO3。
16、7无机酸一般易溶于水,但H2SiO3难溶于水。8硅酸钠水溶液称泡花碱或水玻璃,但却是盐溶液。9H2CO3的酸性大于H2SiO3,所以有Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3,但高温下,Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2也能发生。第34页/共70页特别提示特别提示与强碱溶液反应生成与强碱溶液反应生成H2的固体单质有的固体单质有Si和和Al,常作为推断题的突破口。,常作为推断题的突破口。第35页/共70页案例精析案例精析【例例1】在一定条件下,下列物质不能和二氧化硅反应的是()焦炭纯碱碳酸钙氢氟酸高氯酸氢氧化钾水氮气ABC D第36页/共70页解析解析二氧化硅是不溶于水和酸二氧
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