第一节 无机非金属材料的主角学生版.doc

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1、新课标高一化学同步测试第一节 无机非金属材料的主角硅一、硅1、含量和存在：硅在地壳中存在仅次于氧，居第二位。在自然界中，只有化合态存在，一般以SiO2和硅酸盐的形式存在。2、晶体结构：正四面体型空间网状，原子晶体。熔沸点：金刚石晶体硅3、物理性质：有灰色金属光泽的硬而脆的固体，熔沸点高，硬度大，是半导体材料。4、化学性质：不活泼，常温下只与F2、HF和强碱反应。与非金属反应Si + 2F2 = SiF4 （气体） Si + 2Cl2 SiCl4（常温下为液体）Si+O2 SiO2（放热反应）Si+2H2 SiH4（不稳定）与碱反应Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2反应实质：Si +

2、 4H2O Si(OH)4 + 2H2 Si(OH)4 + 2NaOH = NaSiO3 + 3H2OSi + 2NaOH + 4H2O = Na2SiO3 + 2H2+ 3H2O4e-总反应：氧化剂：H2O；还原剂：Si与HF的反应Si + 4HF = SiF4 + 2H25、工业制法：SiO2+2C Si（粗硅）+2COSi + 2Cl2 = SiCl4 (将SiCl4蒸馏提纯)SiCl4 +2H2 = Si (高纯硅)+ HCl6、主要用途：用来制造集成电路、晶体管等半导体器件，还可用来制成太阳能电池。硅的合金用来制造变压器铁芯（含硅4%的钢）、耐酸设备（含硅15%的钢）等。二、二氧化硅

3、1、晶体结构：空间网状结构，原子晶体。SiO2不表示分子，表示硅和氧按1：2组成的原子晶体（每个硅原子周围有4个氧原子每个氧原子周围有2个硅原子） 2、物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水的晶体。俗称水晶或石英。3、化学性质：具有酸性氧化物的通性，常温下与氢氟酸、强碱溶液反应外，与其它不反应与碱性氧化物反应CaO+SiO2CaSiO3与碱反应 SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O说明：与碱的稀溶液反应很慢，但与碱的浓溶液很容易反应，生成的Na2SiO3是一种粘合计(矿物胶)，所以碱性溶液可以保存在玻璃瓶中，但不能用玻璃塞，可以用橡胶塞。与酸反应（特性）SiO2+4HFSiF4+2H2O（腐

4、蚀玻璃，氢氟酸不能保存在玻璃瓶中）与盐反应(制玻璃)SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2具有弱氧化性：SiO2+2C Si+2CO（制粗硅） 或Si + 3C SiC(金刚砂) + 2CO4、用途：制造光导纤维、化学仪器、光学仪器、石英表（钟）、仪器轴承等。三、硅酸、原硅酸、硅酸盐1、原硅酸：白色胶状沉淀，不溶于水。不稳定，脱水后生成硅酸(H2SiO3)硅酸：白色沉淀，不溶于水、是二元弱酸，其酸性比碳酸还要弱，是已知含氧酸中最弱的酸。H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O2、 硅酸钠：物理性质：硅酸钠可溶于水，其水

5、溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，具有很强的黏合性。化学性质：（1）与比硅酸酸性强的一些酸反应，生成难溶于水的硅酸。 Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3（白色）久置的NaSiO3溶液在空气中要变浑浊：Na2SiO3+CO2+H2ONaCO3+H2SiO3 （此反应可证 明H2SiO3的酸性比H2CO3弱） （2）不能燃烧，不易腐蚀，热稳定性良好。主要用途：制备硅胶、木材防火剂、作肥皂填料、黏合剂等。3、硅酸盐的表示方法硅酸盐由于组成复杂，常用氧化物形式来表示。氧化物的顺序：碱性氧化物两性氧化物酸性氧化物水；低价的写在前面，高价的写在后面；氧化物之间以“”隔开；而且系数配置出现分数应化

6、为整数。例如：正长石KAlSi3O8不能写成K2OAl2O33SiO2应写成K2OAl2O36SiO2。 高岭土Al2(Si2O5)(OH)4可写为Al2O32SiO22H2O4、SiO32-是弱酸的酸根，与NH4+、Al3+、Fe3+在溶液中发生双水解反应生成对应的酸和碱。四、传统无机非金属材料1、水泥：以石灰石、粘土作原料，在高温下发生复杂的物理、化学变化，经熔化、冷却后，再在熟料中加入3%以下的石膏以控制凝结速度，即得普通硅酸盐水泥。普通水泥的主要成分是硅酸三钙（3CaOSiO2）、硅酸二钙（2CaOSiO2）和铝酸三钙（3CaOAl2O3）等。 2、玻璃：以纯碱、石灰石、过量石英为原料

7、，在玻璃熔炉中，高温下发生复杂的物理、化学变化，形成玻璃。玻璃有普通玻璃、石英玻璃、光学玻璃等。玻璃没有固定的熔、沸点。 3、陶瓷 （1）制造陶瓷的主要原料：粘土。 （2）制造陶瓷的一般过程：混合、成型、干燥、烧结、冷却、成为陶器。 （3）陶瓷的种类（根据原料、烧制温度划分）：土器、陶器、瓷器、炻器等。 4、比较水泥和玻璃的生产方法 硅酸盐产品水泥玻璃主要设备水泥回转窑玻璃窑原料石灰石和粘土纯碱、石灰石、石英(过量)反应原理发生复杂的物理化学变化Na2CO3 + SiO2 Na2SiO3 + CO2CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2主要成份3CaOSiO2、2CaOSiO2、3

8、CaOAl2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反应条件高温高温五、新型无机非金属材料1、新型无机非金属材料的特性特性用途耐高温、强度高制汽轮机叶片、轴承、永久性模具具有电学特性作绝缘体、半导体、导体、超导体等具有光学特性用于医疗、信息处理、通讯等具有生物功能用于制人造牙齿，人造骨骼等2、高温结构陶瓷 （1）优点：能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等。 （2）种类：氧化铝陶瓷：又称人造刚玉，具有熔点很高、硬度高的优点。可用于作坩埚、 高温炉管、球磨机、高压钠灯管等。 氮化硅陶瓷：具有硬度极高、耐磨损、抗腐蚀和抗氧化能力等优点。可用于制造轴承、汽 轮机叶片、机械密封环

9、、永久性模具、发动机部件等。 碳化硼陶瓷：具有熔点高、硬度大的优点。广泛应用于工农业生产、原子能工业、宇航工 业等。 3、光导纤维（光纤） （1）光导纤维的特点：传导光的能力非常强，抗干扰性能好，不发生电辐射等。 （2）光导纤维的应用：通讯、医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等。六、碳族元素（一）、碳族元素在周期表中的位置、原子结构和性质 1、位于周期表A族，包括C、Si、Ge、Sn、Pb 2、原子最外层电子均为4 说明：从8电子稳定结构看：碳族元素既难得到4个电子，又难失去4个电子，因此容易以共用电子对结合形成共价化合物。 3、主要价态：4、2价，C、Si、Ge、Sn的4价化合物是稳定

10、的，而Pb的2化合物是稳定的 例如：Sn+2Cl2=SnCl4 Pb+Cl2=PbCl2例如：Fe3O4可以写成FeOFe2O3，则Pb3O4可以写成2PbOPbO2Sn2+具有还原性、Pb4+具有氧化性例如：Sn2+2Fe3+=Sn4+2Fe2+ PbO2+4HCl(浓)=PbCl2+Cl2+2H2O（二）、碳族元素性质的递变规律碳(C)硅(Si)锗(Ge)锡(Sn)铅(Pb)原子半径逐渐增大主要化合价+2、+4+2、+4+2、+4+2、+4+2、+4颜色无色或黑灰黑色银灰色银白色蓝白色状态固态固态固态固态固态熔点()金刚石：3550石墨：36521410937.4231.9327.5沸点(

11、)48272355283022601740密度逐渐增大氢化物稳定性逐渐减弱CH4SiH4GeH4SnH4氢化物稳定性逐渐减弱氧化物CO、CO2SiO2GeO、GeO2SnO、SnO2PbO、PbO2最高价氧化物的水化物H2CO3H4SiO4Ge(OH)4Sn(OH)4Pb(OH)4酸性减弱碱性递增(多为两性)非金属性逐渐减弱、金属性逐渐增强注意：碳的熔沸点高于硅；石墨的熔点高于金刚石，而沸点相等基础达标练习一、选择题（每小题只有一个正确选项，将其序号填入相应括号内，共45分）：1下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是 （A）高价态氧化物都能与氢氧化钠溶液反应 （B）单质在加热时都能跟氧气反应（C）

12、氧化物都能溶于水生成相应的酸 （D）碳和硅的单质常温下化学性质都不活泼2NaOH、KOH等碱性溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中（ ）A具有玻璃塞的细口瓶 B具有玻璃塞的广口瓶C带滴管的滴瓶 D具有橡胶塞的细口瓶3可以用来制取半导体材料（如大规模集成电路）的是 （ ）A二氧化硅B粗硅C高纯硅D硅酸盐4下列不是水玻璃用途的是 （ ）A肥皂填料 B木材防火剂C纸板黏胶剂D建筑装饰材料5下列不属于传统硅酸盐产品的是（ ）A玻璃 B水泥 C光导纤维 D陶瓷 6将过量的CO2通入下列溶液中，最终出现浑浊的是 CaCl2溶液；石灰水；饱和Na2CO3溶液；水玻璃；（A） （B） （C） （D）7构成地壳基本骨

13、架的非金属元素的是 （ ）AAl BO C Si DC8二氧化硅的化学性质很不活泼，几乎所有的酸都不与其反应，但有一种酸能够和二氧化硅发生反应，这种酸是 （ ）A浓盐酸 B硫酸 C硝酸 D氢氟酸9能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（ ）ACO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水BCO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀10二氧化硅属于酸性氧化物，理由是 （ ） ASi是非金属元素 BSiO2对应的水化物是可溶性弱酸CSiO2与强碱反应生成盐和水 DSiO2不能与酸反应 11下列物质中，能

14、够与NaOH溶液反应的是 （ ）A碳酸钠 B硅酸钠 C二氧化硅 D氢氧化铝12下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是 （ ）ACO2H2CO3 BSiO2Na2SiO3 CNa2O2Na2CO3 DSiO2H2SiO313某无色溶液中加入过量盐酸有沉淀产生，过滤后向滤液中加入过量氨水又有沉淀产生，下列溶液中符合此条件的是 （ ）A Ag+、Al3+、K+ B SiO32-、AlO2-、K+ C Ag+、Cu2+、Na+ DAg+、Ba2+、 Na+ 14下列离子方程式，正确的是 （ ）A澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2+ +2OH- +CO2 =CaCO3+H2OB碳酸钠溶液中加入二

15、氧化硅：CO32- +SiO2=SiO32- +CO2C二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2 +2OH- = SiO32-+H2OD硅酸与烧碱溶液中和：H2SiO3 +2OH- = SiO32-+2H2O15在SiO2+3CSiC+2CO反应中，氧化剂和还原剂的质量比为 （ ）A65 B53 C21 D1216.下列主族元素中，元素的原子相对来说最不易得电子，也不易失电子的是 （A）A （B）A （C）A （D）A17.检验生石灰中混有杂质碳酸钙和石英，应选用的试剂是 （A）水 （B）盐酸 （C）稀硫酸 （D）氢氧化钠溶液18.最近，科学家研制出一种新分子C60，它具有空心足球状结构，下列说法正确的是 （A）C60是一种新型的化合物 （B）C60的熔点高于石墨（C）C60和石墨都是碳的同素异形体 （D）C60的摩尔质量为72019.下列物质不属于硅酸盐工业产品的是 （A）水泥 （B）玻璃 （C）陶瓷 （D）水晶20过量的河沙、纯碱和生石灰熔化后生成下列物质中的 （ ） 水泥；玻璃；瓷器；混凝土；一种硅酸盐产品（A） （B） （C） （D）