2013高考化学创新方案一轮复习课件-4.1无机非金属材料的主角-硅(精)

12345一、碳和硅1．单质的存在形态、物理性质和用途碳硅存在形态物理性质金刚石：熔点、硬度石墨：硬度、电的导体色固体，有金属光泽、熔点、硬度，有脆性用途用作切割刀具，用作电极、铅笔芯材料和合金材料游离态和化合态化合态高大小良灰黑高大金刚石石墨半导体62．化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。78[思考·感悟]1．金刚石和石墨都只有碳元素组成，金刚石转化成石墨是什么变化？[提示]化学变化9二、碳、硅的氧化物1．一氧化碳(1)物理性质：色气体，毒，溶于水。(2)化学性质：①燃烧：。②还原H2O：。无有不2CO＋O2=====点燃2CO2CO＋H2O(g)=====高温CO2＋H2102．二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化硅二氧化碳结构结构，不存在单个分子存在单个CO2分子主要物理性质硬度，熔、沸点，常温下为体，不溶于水熔、沸点，常温下为气体，可溶于水空间网状立体大高固低11物质二氧化硅二氧化碳化学性质①与水反应不反应②与HF反应只与氢氟酸反应：不反应SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2OCO2＋H2OH2CO312物质二氧化硅二氧化碳化学性质③与碱(NaOH)液反应④与盐反应如与Na2CO3反应：如与Ca(ClO)2反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2OCO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O或CO2＋NaOH===NaHCO3SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO=====高温13物质二氧化硅二氧化碳化学性质⑤与碱性氧化物反应如与CaO反应：如与Na2O反应：用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐SiO2＋CaOCaSiO3=====高温CO2＋Na2ONa2CO3=====△14[思考·感悟]2．盛放NaOH溶液的试剂瓶，为什么不能使用玻璃塞？[提示]玻璃中的SiO2可与NaOH反应，生成的Na2SiO3可以使瓶塞粘住而不易打开。15三、硅酸和硅酸盐(1)向Na2SiO3溶液中通入少量CO2的反应方程式为：。(2)Na2SiO3水溶液俗称，常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓水玻璃16(3)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。如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为；石棉(CaMg3Si4O12)可表示为。Na2O·SiO2CaO·3MgO·4SiO217四、无机非金属材料1．硅酸盐材料水泥玻璃陶瓷生产原料主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土182．特殊功能的含硅物质(1)碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。(2)含硅元素4%的硅钢具有导磁性。(3)硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。191．下列说法摘自一些科普杂志或广告用语，你认为没有科学性错误的是()A．化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐B．夏天到了，游客佩带由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛20C．“白雪牌”漂粉精，令所有化学物质黯然失“色”，没有最白，只有更白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”21解析：玛瑙是含有杂质的二氧化硅，其主要成分是二氧化硅，A项错误；变色眼镜中添加的是少量溴化银，B项错误；漂白粉主要用来漂白有机色质，而不是漂白所有物质，如黄色的Fe3＋、蓝色的Cu2＋等就不能被其漂白，C项错误。答案：D222．能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是()A．CO2是气体，SiO2是固体B．高温下能发生反应Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑C．CO2溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水D．CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成23解析：酸性强弱与这种酸的氧化物所处的状态无关，B是高温时的反应，所以A、B都不能证明；C是它们的物理性质，只有D项强酸制弱酸能够证明。答案：D243．下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶存放的是()A．NaOH溶液B．Na2SiO3溶液C．盐酸D．氢氟酸25答案：C解析：由于SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O，Na2SiO3为黏合剂因而不可用带玻璃塞的试剂瓶保存NaOH溶液；氢氟酸可以与SiO2反应，即SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，故不可用玻璃瓶保存。264.下列离子方程式不．正确的是()A．硅酸钠溶液与澄清石灰水反应：SiO2－3＋Ca2＋===CaSiO3↓B．向澄清的石灰水中通入过量的CO2：CO2＋OH－===HCO－3C．向小苏打溶液中加入过量的石灰水：2HCO－3＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋2H2O＋CO2－3D．向水玻璃中加入过量盐酸：2H＋＋SiO2－3===H2SiO3↓27答案：C解析：向小苏打溶液中加入过量的石灰水时，反应生成的CO2－3将被完全沉淀，正确的离子方程式为：HCO－3＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O。285．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)工业上制取粗硅的反应为：SiO2＋C=====高温Si＋CO2。()(2)二氧化硅是酸性氧化物，它可以和碱反应，但不能与任何酸反应。()(3)往Na2SiO3溶液中通入CO2，会产生白色沉淀，原因是碳酸的酸性强于硅酸。()(4)高岭石的化学式为Al2Si2H4O9，改写为氧化物的形式为Al2O3·2SiO2·2H2O。()29解析：(1)SiO2与焦炭在高温下反应生成CO而不是CO2。(2)SiO2能与氢氟酸反应。(3)因为H2CO3的酸性强于H2SiO3，故往Na2SiO3溶液中通入CO2可生成难溶于水的硅酸沉淀。(4)可将高岭石(硅酸盐)改写为氧化物的形式。答案：(1)×(2)×(3)√(4)√306．如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)，将所选答案的编号填入表内相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可不填)。可供选择的试剂：A.盐酸，B.氢氧化钠溶液，C.氧气，D.水，E.二氧化碳可供选用的操作：①水洗，②加热，③高温灼烧，④过滤，⑤结晶31粉末状混合物试剂操作(1)CaCO3(SiO2)(2)NaCl(SiO2)(3)SiO2(Fe2O3)(4)SiO2(CaCO3)(5)SiO2(H2SiO3)(6)SiO2(NH4Cl)32解析：可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物，它可跟强碱反应，不跟酸(氢氟酸除外)反应，受热不分解等性质；而三氧化二铁、碳酸钙跟盐酸反应；硅酸、氯化铵受热分解。通过一定操作，即可除去杂质，除杂过程中所发生的化学方程式如下：33(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(3)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O(4)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O(5)H2SiO3=====△SiO2＋H2O(6)NH4Cl=====△NH3↑＋HCl↑答案：(1)B④(2)D④⑤(3)A④(4)A④(5)③(6)②(或D④)3435考纲展示考点关注(1)了解碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用(2)了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响(1)以新材料、新技术为背景考查碳、硅及其化合物的主要性质及用途(2)以实验探究、框图及硅的制取考查氧化还原反应方程式的书写3637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↑Si非金属单质与强碱溶液反应一般不产生H2Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑38物质一般规律硅及其化合物特性Si非金属一般不与非氧化性酸反应Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑一般非金属单质为绝缘体硅为半导体，常用于电子部件39SiO2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↑＋2H2O40物质一般规律硅及其化合物特性SiO2Na2SiO3溶液与CO2反应生成H2SiO3是因为H2CO3酸性大于H2SiO3以下反应与酸性强弱无关：Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑41物质一般规律硅及其化合物特性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，水溶液俗称水玻璃、泡花碱42[特别提醒]与强碱溶液反应产生H2的单质是Al和Si。43[例1](2011·山东高考)某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素()A．在自然界中只以化合态的形式存在B．单质常用作半导体材料和光导纤维C．最高价氧化物不与酸反应D．气态氢化物比甲烷稳定44[解析]本题考查硅及其化合物，意在考查考生对硅及其化合物知识的理解与应用。该短周期非金属元素为Si，硅在自然界中只以化合态形式存在，A项正确；单质硅可用作半导体材料，而光导纤维的主要成分是SiO2，B项错误；Si的最高价氧化物为SiO2，其可以与氢氟酸反应，C项错误；由于非金属性Si＜C，因此气态氢化物稳定性：SiH4＜CH4，D项错误。[答案]A451－1.例题中的该元素的最高价氧化物既能与酸反应，又能与碱反应，属于两性氧化物吗？答案：SiO2与氢氟酸反应生成的SiF4，不是盐，故SiO2不属于两性氧化物。461－2.常温下，下列不发生反应的一组物质是()①硅与NaOH溶液②硅与盐酸③硅与氢氟酸④二氧化硅与碳酸钠⑤二氧化硅与NaOH溶液⑥二氧化硅与浓硝酸A．①②④B．③④⑥C．②⑤⑥D．②④⑥47答案：D解析：硅的化学性质稳定，常温下除了与氟气、氢氟酸和强碱反应外，它不易与其他物质(如氢气、氧气、氯气等)反应。481－3.下列说法正确的是()A．在粗硅的制取中发生2C＋SiO2=====高温2CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的还原性大于硅的还原性B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO2D．由Na2CO3＋SiO2=====高温CO2↑＋Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸49答案：C解析：依据元素周期律硅的还原性大于碳，上述反应能发生是因为产物中有CO气体生成，使平衡向右移动，A选项错误；硅酸钠是一种黏合剂，B错误；D选项中的反应不是在水溶液中进行的，且产物中有气体生成，与酸性强弱无关，D错误。501．与碱反应后溶质成分的判断(1)反应原理：NaOH―――→少量CO2Na2CO3―――→过量CO2NaHCO3①2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O②NaOH＋CO2===NaHCO351(2)反应后溶质成分的判断：x＝nCO2nNaOH溶质成分x＜12Na2CO3与NaOHx＝12Na2CO312＜x＜1Na2CO3与NaHCO3x＝1NaHCO3x＞1NaHCO352也可用数轴表示532．与盐溶液的反应(1)CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3(2)CO2(少量)＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO(3)CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3543．CO2－3、HCO－3的检验离子CO2－3HCO－3原理CO2－3＋Ca2＋===CaCO3↓HCO－3＋H＋===CO2↑＋H2O方法向待检验溶液中滴加一定量的Ca2＋或Ba2＋的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成，再加入适量的酸，白色沉淀溶解且生成无色无味的气体，则待检验溶液中有CO2－3向待检验溶液中滴加适量的Ca2＋或Ba2＋的可溶性盐溶液，无明显现象，再向溶液中加入足量的酸，若溶液中有无色无味的气体生成，则待检验溶液中有HCO－355[特别提醒](1)可用向溶液中逐滴滴入稀盐酸观察生成CO2气体先后的方法区分CO2－3和HCO－3。(2)不能用加Ba(OH)