搜索
第四章非金属及其化合物复习考纲要求第一节无机非金属材料的主角——硅①了解硅在自然界的存在形式②知道晶体硅是良好的半导体材料，能说出它的主要用途③知道二氧化硅的物理性质④了解二氧化硅与氢氟酸、碱性氧化物、强碱反应⑤能列举二氧化硅制品的主要用途⑥了解硅酸的性质（弱酸性、水溶性、硅胶的吸水性）及制备方法⑦了解硅酸钠（Na2SiO3）的性质、用途，知道常用的水玻璃、陶瓷、水泥、玻璃是硅酸盐制品___________________________________________________________________________第11讲：第一节无机非金属材料的主角——硅要点归纳一、硅和二氧化硅1、硅在自然界的存在硅在自然界以态形式存在2、硅的原子结构硅的原子结构示意图，电子式，有个价电子，位于周期表的位置，主要有等价态。3、硅的物理性质硅有晶体和无定形两种状态，晶体硅是一种色的晶体，有金属光泽，于水，硬而脆，是晶体（填晶体类型“分子”、“原子”等），是一种良好的（填“导体”、“半导体”或“绝缘体”）材料，广泛应用与电子工业。4、硅的化学性质（1）常温下，硅能和氟气、氢氟酸、强碱溶液反应硅和氟气反应硅和氢氟酸反应硅和氢氧化钠溶液反应（2）加热条件下，硅与氧气、氯气、碳等反应硅在加热条件下与氧气反应硅在加热条件下与氯气反应硅和碳在高温下反应5、硅的工业制法用二氧化硅制取粗硅粗硅提纯：方法一（粗硅与氯气作用）（精馏出SiCl4）（用氢气还原四氯化硅）方法二（粗硅与氯化氢作用）（精馏出SiHCl3）（用氢气还原三氯甲硅烷）思考：为什么该方法可获得高纯硅？6、硅的用途晶体管、集成电路、太阳能电池、硅整流器、计算机芯片、存储设备、硅合金等。7、二氧化硅的性质及用途物理性质纯净的二氧化硅是一种无色透明、坚硬的晶体，熔点高，不溶于水。沙子、石英、玛瑙、水晶等，主要成分都是二氧化硅。化学性质（1）具有酸性氧化物的通性二氧化硅与氢氟酸反应（氢氟酸要盛放在瓶里，可以利用该原理在玻璃上雕刻花纹）二氧化硅与氢氧化钠溶液反应（装强碱溶液的瓶子必须用塞）高温下，二氧化硅分别与氧化钙、碳酸钙、碳酸钠的反应用途制造光导纤维、化学仪器、光学镜片、石英坩埚等。二、硅酸盐（1）性质特征：性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。（2）硅酸盐是硅、氧、金属元素组成化合物的总称。既可以写成盐的形式（不一定体现出SiO2—3），也可以写成氧化物的形式，其顺序是：金属氧化物（按活动性顺序）·SiO2·H2O。试将下列硅酸盐改写成氧化物的形式：硅酸钠（Na2SiO3）石棉（CaMg3Si4O12）正长石（KAlSi3O8）镁橄榄石（Mg2SiO4）高岭石[Al2(Si2O5)(OH)4]硅酸钠水溶液俗称，是建筑上常用的黏合剂，木材、纺织品的防腐剂、阻燃剂。硅酸钠溶液与稀盐酸反应硅酸钠溶液与足量的二氧化碳反应（3）主要制品：玻璃、水泥、陶瓷、砖瓦、水玻璃（Na2SiO3的水溶液）等。传统硅酸盐材料水泥玻璃（普通）原料设备水泥回转窑玻璃熔炉反应复杂的物理化学变化主要成分3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O3Na2O·CaO·6SiO2特性水硬性（加石膏调节硬化速度）玻璃态物质（在一定温度范围内软化）非晶体注意：SiO2与CO2的比较CO2SiO2与碱性氧化物反应CaO+CO2CaCO3CaO+SiO2CaSiO3与碱液反应2NaOH+CO2=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与盐反应Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO32Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑与碳反应C+CO22CO2C+SiO2Si+2CO↑与H2O作用CO2+H2OH2CO3不与水化合与酸反应不反应只与HF反应SiO2+4HF=SiF4↑+H2O典型题解析一、二氧化硅和硅酸例1．光纤通信是一种现代化的通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，即信息高速公路。光纤通信所使用的光缆，其主要部件为光导纤维。下列说法正确的是()①制造光导纤维的主要原料是CaCO3；②制造光导纤维的主要原料是SiO2；③光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的全反射；④光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的折射A．①④B．②③C．①③D．②④二、硅酸盐例3．矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此处所措的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程。例如钾长石（KalSi3O8）风化生成高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，此后反应的离子方程式为：2KalSi3O8+2H2CO3+9H2O==2K++2HCO3—+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4.（1）将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形成①KalSi3O8______________________②Al2Si2O5(OH)4______________________（2）上述反应能够发生的原因是____________________________________________。基础演练一、硅单质1．有关碳、硅两种元素的说法中，不正确的是（）A.碳、硅的氢化物都很稳定，都易溶于水B.它们的单质都能和氢氧化钠溶液反应C.碳、硅与其它元素化合时肯定都发生氧化还原反应D.它们的单质在空气中加热时都可以发生化学反应2．下列说法摘自某科普杂志，你认为无科学性错误的是（）A．铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可能用嘴吮咬铅笔，以免引起铅中毒B．一氧化碳有毒，生有煤炉的居室，可放置数盆清水，这样可有效地吸收一氧化碳，防止煤气中毒C．“汽水”浇灌植物有一定的道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用D．硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”3．下列关于硅的说法中不正确的是（）A.硅是非金属元素，它的单质晶体是灰黑色有金属光泽的固体B.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D.加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应4．在室温下，下列物质不能与晶体硅反应的是()A.F2B.HFC.KOH溶液D.Cl25．石英砂和焦炭在高温电炉中，可以合成金刚砂，金刚砂硬度很大，工业上用来作磨料，以下说法不正确的是（）A．金刚砂的化学成分是SiO2B．反应方程式是SiO2+2CSiC+CO2C．反应方程式是SiO2+3CSiC+COD．金刚砂的结构可能类似金刚石6．纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余固体质量为原试样质量的一半时，碳酸氢钙的分解率是（）A．50%B．75%C．92.7%D100%．7．工业上制取金刚砂的化学反应方程式如下：SiO2+3CSiC+2CO↑。在这个氧化还原反应中，氧化剂和还原剂物质的量之比为（）A．1：2B．2：1C．5：3D．3：58．下列叙述中的四种非金属元素，所形成的气态氢化物的稳定性最差的是（）A．构成矿物质和岩石的主要元素B．形成化合物种类最多的元素C．空气中质量分数最高的元素D．单质在常温下呈液态的元素二、二氧化硅和硅酸1．光纤通信是以光作为信息的载体，让光在光导纤维中传播，制造光导纤维的基本原料是（）A.氧化钙B.铜C.石英砂D.铝2．下列各组物质间，不能发生反应的是（）A．二氧化硅与氧化钙（高温）B．二氧化硅与氢氧化钠（常温）C．二氧化硅与碳（高温）D．二氧化硅与浓HNO3（常温）3．在①浓硝酸②水③盐酸④氢氟酸⑤氢氧化钾溶液中，能与二氧化硅起化学反应的有（）A.①②B.②④C.④⑤D.③④4．硅元素在自然界只以化合态的形式存在，如铁矿石中的硅主要以脉石（SiO2）的形式存在。炼铁时为了除去脉石，向炼铁高炉中加入石灰石。该过程可能涉及的化学反应是（）A.CaCO3CaO+CO2↑B.2FeO+Si2Fe+SiO2C.SiO2+3CSiC+2COD.CaO+SiO2CaSiO35．下列盛放试剂的方法正确的是（）A．氢氟酸或浓硝酸存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中B．汽油或煤油放存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中C．碳酸钠溶液或氢氧化钙溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中D．氯水或硝酸银溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中6．生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2，检验它是否存在着两种杂质的最好试剂是（）A.水B.盐酸C.硫酸D.烧碱溶液7．熔化烧碱应选用的坩埚应该是（）A.铁坩埚B.玻璃坩埚C.石英坩埚D.瓷坩埚三、硅酸盐1．下列物质有固定熔点的是（）A．钢化玻璃B．过磷酸钙C．消石灰D．水玻璃2．有一类物质可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，这类物质是一种（）A.混合物B.含氧酸C.硅酸盐D.铝酸盐3．过量的泥沙、纯碱和生石灰熔化后生成（）①水泥、②玻璃、③瓷器、④混凝土、⑤一种硅酸盐产品。A.①④B.②⑤C.③D.②4．2MgO·SiO2中的酸根离子是（）A.SiO32-B.Si2O64-C.SiO44-D.SiO22-5．绿柱石又称为绿宝石，其主要成分为][1862OSiAlBen，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形式表示，则n为（）A．1B．2C．3D．46．下列说法正确的是（）A.我国从唐代时期就能生产陶瓷B.化学实验的坩埚、蒸发皿是陶瓷制品C.水泥、陶瓷的生产过程都需要混合、成型、干燥、冷却D.敲打一块石英之后，使之失去天然面而变成没有规则几何外型，但它仍是晶体7．关于硅及其化合物的叙述中，不正确的是（）A.水玻璃可作粘合剂及耐火材料B.硅可做半导体材料C.二氧化硅是光导纤维的原料D.氮化硅陶瓷是做电子元件的材料8．新型无机材料碳化钛（TiC）、碳化硼（B4C）、氮化硅（Si3N4）等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温下进行，在合成工艺中必须注意（）A通入充足的氧气B避免与氧气接触C可在氮气气氛中合成D通入少量氧气9．氢氧化铝胶囊、碳酸氢钠粉剂都因能同胃酸反应，曾用来治疗胃酸过多。三硅酸镁（Mg2Si3O8·nH2O）和氢氧化铝胶囊一样，在治疗时作用更持久。将三硅酸镁改写成氧化物形式______________，写出它中和胃酸（主要成分为HCl）的化学方程式______________________________________。10．氮化硅陶瓷（Si3N4）是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得。（1）写出工业上普遍制取氮化硅时的化学方程式____________________________________。（2）下列有关氮化硅陶瓷的说法正确的是（）A．氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等都属于结构高温陶瓷B．氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性及良好的导电性C．氮化硅陶瓷可以用来制作发动机中的部件D．氮化硅陶瓷具有抗化学侵蚀性和压电效应（3）现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，该反应的化学方程式为__________________________________________________________。