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第四章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料目录ONTENTSC1基础知识梳理2感悟考点透析3亮点增分策略6微课助学5课时规范训练4高考真题重组[考纲展示]1．了解硅元素形成的单质及其化合物的主要性质和应用。2．了解硅元素形成的单质及其化合物与无机非金属材料的关系。目录ONTENTSC1基础知识梳理2感悟考点透析3亮点增分策略6微课助学5课时规范训练4高考真题重组基础知识梳理C一、硅和二氧化硅1．硅：(1)在自然界中以态形式存在，在地壳中的含量仅次于，居第二位。硅的同素异形体主要有两种：和。(2)工业上利用反应：(填写化学方程式)制取粗硅。(3)用途：做材料、制合金。2．二氧化硅：(1)在自然界中主要存在于等物质中。(2)用途：用于通讯、能量传输、信息处理、遥测遥控等方面。化合晶体硅氧无定形硅2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑半导体沙子、石英、水晶基础知识梳理C一、硅和二氧化硅3．硅与二氧化硅的化学性质Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑Si＋2F2===SiF4Si＋O2=====△SiO2Si＋2Cl2=====高温SiCl4基础知识梳理C一、硅和二氧化硅SiO2＋CaO=====高温CaSiO3SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2OSiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2OSiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑基础知识梳理C二、无机非金属材料Na2SiO3、CaSiO3、SiO2纯碱、石灰石、石英砂CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙黏土基础知识梳理C1．晶体硅是光导纤维的主要成分。()2．实验室中保存烧碱溶液不能用磨口玻璃塞。()3．不能用SiO2与水反应的方法来制取硅酸，不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化。()4．SiO2既能与酸反应又能与碱反应，所以它是一种两性氧化物()5．工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为SiO2＋C=====高温Si＋CO2↑()×√√××基础知识梳理C1．牢记2种物质的用途：①晶体硅：半导体材料制芯片、太阳能电池。②二氧化硅：制光导纤维。2．熟记5个化学方程式：①Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，②Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，④SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，⑤Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。目录ONTENTSC1基础知识梳理2感悟考点透析3亮点增分策略6微课助学5课时规范训练4高考真题重组考向一硅及其化合物的特性及应用感悟考点透析C物质一般规律硅及其化合物特性硅还原性大于碳2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑非金属单质与强碱溶液反应一般不产生H2硅可与强碱溶液反应产生H2非金属一般不与非氧化性酸反应Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑Si一般非金属单质为绝缘体硅为半导体，常用于电子部件考向一硅及其化合物的特性及应用感悟考点透析C物质一般规律硅及其化合物特性酸性氧化物一般与水反应生成相应酸SiO2不溶于水，不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2OSiO2“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H2CO3酸性大于H2SiO3以下反应不符合此规律Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑H2SiO3无机酸一般易溶于水硅酸和原硅酸均难溶于水硅酸盐大多数硅酸盐难溶于水常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3，其水溶液俗称水玻璃、泡花碱考向一硅及其化合物的特性及应用感悟考点透析C【特别提醒】(1)工业上用焦炭和石英制取粗硅生成的是CO而不是CO2。(2)中学化学中能与碱反应生成H2的单质是Al和Si。考向一硅及其化合物的特性及应用感悟考点透析C晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HCl=====300℃SiHCl3＋H2；③SiHCl3与过量H2在1000～1100℃反应制得纯硅。已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。感悟考点透析C请回答下列问题：(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为______________________________________________________________________。(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点－84.7℃)，提纯SiHCl3采用的方法为______________________________________________________。考向一硅及其化合物的特性及应用感悟考点透析C考向一硅及其化合物的特性及应用(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：①装置B中的试剂是________________________________________。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是_________________________。感悟考点透析C考向一硅及其化合物的特性及应用②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_________________________________________________________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是_________________________________________________________________________________。装置D中发生反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________。③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及__________________________________。④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是________。(填写字母代号)a．碘水b．氯水c．NaOH溶液d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液感悟考点透析C考向一硅及其化合物的特性及应用【解析】(1)根据题意，粗硅可用碳还原二氧化硅的方法制取。(2)因HCl易溶于水，而SiHCl3遇H2O强烈水解，故提纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下采用分馏(或蒸馏)的方法进行分离，(3)①因SiHCl3强烈水解，故A产生的H2必须干燥，B中盛装的液体为浓硫酸，烧瓶需加热是为了使SiHCl3汽化，加快与氢气的反应。②根据信息，石英管中产生的物质为硅，D中应有固体物质产生，普通玻璃在该反应条件下会软化，D中发生SiHCl3被氢气还原生成硅的反应。③因高温下氢气和氧气混合容易爆炸，故应先排净装置中的空气。④铁与盐酸反应生成二价铁，常用氯水先将二价铁氧化，然后再加入硫氰化钾溶液进行检验。感悟考点透析C考向一硅及其化合物的特性及应用【答案】(1)SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑(2)分馏(或蒸馏)(3)①浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化②有固体物质生成在该反应温度下，普通玻璃管会软化SiHCl3＋H2==============1000～1100℃Si＋3HCl③排尽装置中的空气④bd感悟考点透析CA中主要成分是SiO2；B中用HF来刻蚀玻璃；C中主要原料是纯碱、石灰石、石英。解析：1．(2014·无为、大开二校联考)下列说法正确的是()A．光导纤维的主要成分是硅B．常用氢氧化钠溶液来刻蚀玻璃C．制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英D．实验室用塑料瓶保存氢氟酸(HF)考向一硅及其化合物的特性及应用D感悟考点透析C①正确，②Si在地壳中含量仅次于氧，居第2位，③④正确，⑤SiO2晶体中无SiO2分子，⑥SiO2溶于氢氟酸，选D。解析：2．下列关于硅及硅的化合物的叙述不正确的是()①硅的晶体结构和金刚石相似②硅是地壳中含量最多的非金属③晶体硅是良好的半导体材料④SiO2是制造光导纤维的重要原料⑤SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的⑥SiO2是酸性氧化物，不溶于任何酸A．①②⑥B．①⑤⑥C．③④⑤D．②⑤⑥考向一硅及其化合物的特性及应用D考向二无机非金属材料感悟考点透析C感悟考点透析C水晶成分是SiO2，它是氧化物，不是盐，①错误；制作光导纤维的材料是SiO2不是Si，②错误；陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料，③正确；高温结构陶瓷可以制造发动机，④错误；Cu2O(红色)、Co2O3(蓝色)，⑤正确。解析：下列关于无机非金属材料的说法正确的是()①水泥、普通玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品②高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维③陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料④高温结构陶瓷耐高温、硬度大，但是质脆，不可用于制造发动机⑤普通玻璃中加入氧化亚铜(Cu2O)制成红色玻璃A．①②B．③④C．③⑤D．②④考向二无机非金属材料C感悟考点透析C二氧化硅晶体中，一个硅原子可形成4个硅氧单键，故硅原子和硅氧单键个数之比为1∶4，故D错误。解析：3．(2014·孝感统考)硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是()A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2考向二无机非金属材料D感悟考点透析C工业上制造普通玻璃的原料是Na2CO3、CaCO3、SiO2；普通玻璃主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。解析：4．下列关于硅酸盐材料的说法错误的是()A．生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷B．普通玻璃的主要成分是SiO2C．陶瓷的主要原料是黏土D．硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料考向二无机非金属材料B目录ONTENTSC1基础知识梳理2感悟考点透析3亮点增分策略6微课助学5课时规范训练4高考真题重组硅及其化合物的“反常”亮点增分策略C1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑2．非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si却放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑3．非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑4．非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。5．SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。硅及其化合物的“反常”亮点增分策略C6．酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O7．无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水8．因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑也能发生。9．Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同。硅酸钠水溶液(即水玻璃)，它是盐的溶液，并不是碱溶液。目录ONTENTSC1基础知识梳理2感悟考点透析3亮点增分策略6微课助学5课时规范训练4高考真题重组目录ONTENTSC1基础知识梳理2感悟考点透析3亮点增分策略6微课助学5课时规范训练4高考真题重组目录ONTENTSC1基础知识梳理2感悟考点透析3亮点增分策略6微课助学二