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第14讲无机非金属材料的主角——硅第15讲富集在海水中的元素——氯第16讲硫及其重要化合物第17讲氮及其重要化合物第18讲海水资源的开发利用环境保护与绿色化学专题五无机综合题的解题策略专题六涉及尾气处理的实验探究第四单元非金属及其化合物返回目录高考纵览2012年2013年2014年碳、硅及其化合物新课标全国8(选择)；广东8、12(选择)；江苏13(选择)；福建30(填空)江苏6(选择)；广东10(选择)；重庆9(填空)；天津7(填空)福建9(选择)；天津3(选择)；江苏4(选择)；海南9、海南10(选择)；上海22(选择)；新课标全国Ⅱ27(填空)；海南20(填空)氯及其化合物、卤素新课标全国7(选择)；广东9(选择)；江苏8(选择)；山东8(选择)；北京26(填空)；福建25(填空)四川1(选择)；福建24(填空)；广东33(填空)；北京28(填空)江苏5、13(选择)；上海15(填空)；江苏19(填空)返回目录高考纵览考点2012年2013年2014年氧、硫及其化合物福建10(选择)；广东12、22(选择)；江苏5(选择)；北京25(填空)；江苏18(填空)四川1(选择)；江苏6(选择)；广东11(选择)；北京28(填空)新课标全国Ⅰ13(选择)；海南17(填空)；四川19(填空)；北京27(填空)；福建25(填空)；山东31(填空)；天津9(填空)；重庆9(填空)氮及其化合物广东8、9、11(选择)；江苏2(选择)、16(填空)新课标全国Ⅰ7(选择)；江苏4(选择)；四川7(选择)；北京26(填空)；福建25(填空)重庆1(选择)；安徽7、12(选择)；山东9(选择)；天津10(填空)；北京26(填空)；新课标全国Ⅱ28(填空)返回目录【教学建议】对于非金属元素的考查，新课标高考主要侧重于SO2、NO、NO2、CO、Cl2、HNO3、H2SO4、碳酸盐等物质的性质及其应用。其命题形式一般为实验探究、计算、推断等。预计今后的高考中，将会综合考查非金属元素及其化合物性质等知识，并强化与生活、社会实际问题的联系，试题可能以选择题的形式出现，也可能以实验题和无机推断题的形式出现，以环保为主题设计问题的可能性也比较大。1．本单元中需要记忆的知识点较多，教师在教学时要注意引导学生以点带线，以线连面，即以具体物质推一般，以个别推整体。使用建议返回目录2．要抓住“位—构—性”三者的关系，充分体现元素周期律、元素周期表的理论指导作用。3．要充分体现氧化还原反应、离子反应等基本理论的指导作用。4．本单元涉及的化学实验较多，要注意对实验的原理、设计、操作的要点及注意事项的理解，通过对实验现象的观察与思考，加深对物质性质的理解和掌握。使用建议返回目录【课时安排】本单元建议12课时完成，10课时用于在课堂上互动式完成14～18讲，2课时进行测试及讲评。使用建议第14讲无机非金属材料的主角——硅返回目录随堂巩固检测考点分层突破返回目录1．了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物的主要性质、应用及对环境质量的影响。2．了解常见无机非金属材料的性质和用途。考纲要求考点一碳、硅单质的性质返回目录考点分层突破返回目录第14讲无机非金属材料的主角——硅知识归纳1．单质的结构、存在形态、物理性质和用途游离态空间网状高大小高石墨半导体返回目录第14讲无机非金属材料的主角——硅2.碳和硅的化学性质COCO2SiO2SiF4知识归纳返回目录第14讲无机非金属材料的主角——硅3.硅的工业制法二氧化硅焦炭知识归纳返回目录【判断思考】1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)碳有多种同素异形体，而氧不存在同素异形体()(2)单质硅常用作半导体材料和光导纤维()(3)硅在自然界中只以化合态的形式存在()(4)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应()(5)晶体硅熔点高硬度大，故可用于制作半导体材料()(6)硅是制作太阳能电池的常用材料()(7)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体()(8)加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应()第14讲无机非金属材料的主角——硅返回目录(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√(7)×(8)√第14讲无机非金属材料的主角——硅返回目录第14讲无机非金属材料的主角——硅2．将碳、硅的单质和其物理性质或用途用短线连接起来。返回目录①—c，②—a，③—e，④—b，⑤—d第14讲无机非金属材料的主角——硅返回目录3．根据元素周期律，硅的还原性比碳强，但工业上为什么能用焦炭与SiO2反应制取粗硅？第14讲无机非金属材料的主角——硅返回目录工业上制取粗硅的反应为SiO2＋2C高温,ＦSi＋2CO↑，可以从平衡的角度理解，该反应的产物CO是气体，CO不断从反应体系中脱离，从而使反应向正反应方向进行。第14讲无机非金属材料的主角——硅返回目录例1下列说法不正确的是()A．[2014·海南卷]Si和SiO2都用于制造光导纤维B．[2014·四川卷]金刚石、白磷都属于单质C．[2013·广东卷]高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅D．[2012·新课标全国卷]单晶硅是将太阳能转变为电能的常用材料第14讲无机非金属材料的主角——硅典型例题返回目录A[解析]光导纤维的主要成分是SiO2，A错误；金刚石是碳单质，白磷的化学式为P4，B正确。第14讲无机非金属材料的主角——硅典型例题返回目录第14讲无机非金属材料的主角——硅典型例题例2[2013·海南卷]硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是________________________________。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有____________________。(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：返回目录第14讲无机非金属材料的主角——硅典型例题①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为________________________；碳化硅又称________，其晶体结构与________相似。②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。返回目录第14讲无机非金属材料的主角——硅典型例题③SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为________。(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是________。返回目录(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)(2)石英砂、纯碱和石灰石(3)①SiO2＋3C=====高温SiC＋2CO↑金刚砂(金刚石或单晶硅)②精馏(或蒸馏)③H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl(4)H2、HCl[解析](1)加热石英砂、木炭和铁时，得到的金属是硅、碳的铁合金(或硅铁)。(2)生产普通玻璃的主要原料是石英砂、纯碱和石灰石。(3)①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热生成碳化硅和CO，碳化硅和金刚石结构相似；②比较SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2，SiH3Cl的沸点，可得常温下，SiHCl3、SiCl4为液体，SiH2Cl2、SiH3Cl为气体，沉降除去产物中的固体后，冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液体，用蒸馏可分离二者。③SiHCl3发生水解反应：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑。(4)由上述工艺流程图可知需要原料H2、HCl等，可由氯碱工业提供。第14讲无机非金属材料的主角——硅典型例题返回目录第14讲无机非金属材料的主角——硅【易错警示】碳、硅单质的特殊性1．一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。2．一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。3．Si的还原性大于C，但C在高温下能还原出Si：SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑。4．非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作还原剂，且放出氢气：Si＋2NaOH＋H2ONa2SiO3＋2H2↑。5．非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟氢氟酸反应：Si＋4HF,ＦSiF4↑＋2H2↑。6．一般情况下，金属(Na、K)能置换出水中的氢，而C在高温下也能置换出H2O中的氢：C＋H2O(g)=====高温H2＋CO。返回目录第14讲无机非金属材料的主角——硅变式训练1．[2014·湖南衡阳期末]半导体工业中，有一句行话是“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是()A．2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑B．SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2OC．Si＋2Cl2=====△SiCl4D．SiCl4＋2H2=====高温Si＋4HCl返回目录第14讲无机非金属材料的主角——硅变式训练B[解析]工业制取纯硅的工艺流程：SiO2C粗硅Cl2SiCl4H2纯硅，该工艺流程中不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。返回目录2．科学家在不断深入的研究中，发现了一系列新的碳单质，对碳单质的研究已发展成一门独立的科学——碳科学。下列关于碳单质的叙述正确的是()A．碳的各种单质互称为碳的同素异形体B．碳元素的各种单质结构虽然不同，但性质差别不大C．碳元素的单质性质不同，其用途相同D．碳元素的单质只有金刚石、石墨和C60第14讲无机非金属材料的主角——硅变式训练返回目录A[解析]碳元素的单质结构不同，物理性质差别较大，B错误；碳元素单质性质不同，用途也不相同，C错误；常见的碳元素单质有金刚石、石墨和C60，但同时还存在其他一系列新的碳单质，D错误。第14讲无机非金属材料的主角——硅变式训练返回目录3．硅及其化合物的应用范围很广，下列说法正确的是()A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B．单质硅能制成光导纤维应用在通讯领域C．反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅第14讲无机非金属材料的主角——硅变式训练返回目录A[解析]光导纤维的化学成分是二氧化硅而不是单质硅，B项错误；C项反应中H2O是氧化剂，C项错误；硅能与氢氟酸反应，不能与盐酸反应，D项错误。第14讲无机非金属材料的主角——硅变式训练考点二碳、硅的氧化物返回目录考点分层突破返回目录第14讲无机非金属材料的主角——硅知识归纳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：2CO＋O2=====点燃2CO2，________火焰；②还原CuO：____________________________________(冶炼金属)。2．二氧化碳和二氧化硅的比较无有难淡蓝色空间立体网状大高固低返回目录第14讲无机非金属材料的主角——硅知识归纳续表橡胶返回目录[温馨提示]CO2与碱或碱性盐溶液反应时，少量CO2时一般生成碳酸盐，足量CO2时生成碳酸氢盐。但当将二氧化碳气体通入苯酚钠溶液或NaClO溶液中时，无论二氧化碳的量多少只能生成碳酸氢盐。第14讲无机非金属材料的主角——硅知识归纳返回目录【判断思考】1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)CO2不支持燃烧是相对的()(2)CO和CO2是碳的两种氧化物，二者均是温室气体()(3)SiO2不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器()(4)SiO2分子是由一个硅原子和两个氧原子构成()(5)Si→SiO2→H2SiO3均能一步转化()(6)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