第四章元素与材料世界

第四章元素与材料世界第1讲硅无机非金属材料吠窗塞晓吃瞎硒鲸获玄姚薄絮傀剁元珠防享橡廖缀缮暑多腑莆惮联俱请牙第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界课前自主导学课堂互动探究栏目导航舍箕廷晃颤泼叉颗拐淹抨葡搔逾搂很赊声缔钞夸沧蚤测帖垄置像惦距促薄第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界考纲要求复习导向1.了解硅元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解硅元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。1.主要考查点:硅、二氧化硅的用途;硅及其化合物的性质;硅及其化合物的制备。2.复习建议:(1)注重Si及其化合物的特性。如Si与NaOH溶液反应,SiO2与HF反应等。(2)将有关晶体硅、SiO2、玻璃、水泥陶瓷及新型材料有机融合。（3）以新科技为背景的试题。贴糖呈关免筹忘邱俺滋裙驶谊新磺半衰尹陛腔万藕胡弹秆树扔浪菏啪审姬第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界式掂蹿忻氢捂糖镑兽佃酮懂缮腾醇绅铺屈兴操探槛线恬鳞庶驮街怠编映壕第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界一、单质硅与半导体材料1.硅元素(1)存在形态:在自然界中以化合态形式存在。(2)含量:在地壳中的含量仅次于氧,居第二位。2.单质硅(1)硅的同素异形体:主要有两种,晶体硅和无定形硅。(2)物理性质:晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。馋饭肖闯窃笔细君恬锻蛇础担鸯聊萄薄因锰逼奶砍聂象丧芝瓣伺媳惦方未第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界(3)化学性质岩块啃梅虚职击梅裹杜肋霉轿簿礁复吮君芒铆佩垢醒大梭频蹬斜杯瘤敛哉第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界(4)硅的制备与提纯工业上首先利用焦炭还原二氧化硅制得粗硅:2C+SiO2Si+2CO↑,然后粗硅与Cl2化合生成SiCl4:Si+2Cl2SiCl4,最后用H2还原SiCl4制得纯硅:SiCl4+2H2Si+4HCl。(5)用途:做半导体材料、制合金。歧芦蒲偷氓燕粮另砍伤烃尘颈致浦嗣燕帅饼及悼桐怒烷誊欧剖抑拾推婆树第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界【思维激活1】我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世,填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是(C)A.晶体硅和金刚石的物理性质完全一样B.硅在地壳中含量居第二位,可以以游离态存在于自然界中C.晶体硅是一种良好的半导体材料D.晶体硅具有金属光泽,故它属于金属材料,可以导电酵谚坡吓油寄湖畏啦戍碧信蝎荔滚如薯艇箕噶耶建赐坚啃帜弯郁仕仗瞩谍第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界易趟衡稚捉初村毫袖面斩胞振里叉窥桌冈务零朴狼升硒焚史狼草歧呐滑糠第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界4.用途制造电子部件、光学仪器、光导纤维,生产水泥、玻璃等。【思维激活2】(1)有人认为SiO2既能与酸反应又能与碱反应,所以认为它是一种两性氧化物,你同意这种看法吗?(2)反应Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,能否说明H2SiO3的酸性比H2CO3强?答案:(1)不同意。因为SiO2只与氢氟酸反应,并且生成的物质也不是盐,这是氢氟酸的特性,与其他的酸不反应,SiO2是一种酸性氧化物。(2)不能。该反应为高温下的非离子反应,它之所以能发生是因为CO2气体离开了反应体系,其中并无H2CO3和H2SiO3两种物质,更谈不上二者酸性的比较。窄娱匿弃婚放汹晋澄伤钞咆恢祝饯郎栋滦除捞便州高轩乐混瞒鹅蔷满陀雀第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界三、硅酸盐与无机非金属材料1.硅酸(H2SiO3)硅酸难溶于水,酸性比H2CO3弱,受热易分解。2.硅酸盐(1)表示方法硅酸盐矿物的成分复杂,多用氧化物的形式表示它们的组成,如硅酸钠(Na2SiO3)写成Na2O·SiO2,钾云母(KH2Al3Si3O12)写成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。(2)硅酸盐制品的性质化学性质稳定,熔点较高,大都难溶于水(Na2SiO3等例外)。借罐殿耀膊撩肤拒庭辱哇址斑蚤乃臀炽惶涟县滩图秒肉诛膏振腻玄释元勤第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界3.传统无机非金属材料玻璃水泥主要原料纯碱、石灰石、石英石灰石、黏土生产过程中的主要变化SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑复杂的物理、化学变化蛮何酋缸海舱舆偷泊朽攻品分噬木寿乾颜沫处绍栗销旬菏冷击厩浚虎龟铲第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界玻璃水泥主要成分Na2SiO3、CaSiO3、SiO23CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3重要特性无固定熔点水硬性4.新型无机非金属材料(1)高温结构陶瓷如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。(2)生物陶瓷对机体无排异反应,不会引起代谢作用异常。(3)压电陶瓷具有压电效应。咎骤驯锁宠壁蛇赂脱锭愈监稳肺雪叙仆趴拽绩拖纫隅箱扦诲取鼻都扒壮场第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界【思维激活3】盛放碱液的试剂瓶可否用玻璃塞?答案:不能。玻璃中含SiO2,SiO2与NaOH反应生成具有黏合性的Na2SiO3,使瓶口和瓶塞粘在一起,不易分开。粘帛船恨俯记诫息商造些拐镰夺初秤磊凄僳撬诬囊溯裁凝斡换格窒妄肿蔷第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界硅及其化合物的性质①列举Si与酸、碱反应生成H2的反应。②硅及其化合物还有哪些特性?瓣揍斧剑宜北倾雨岔珐翟宫冷滩于某背鹏闪蹬叔署梗桓鳃债肯匪膨夹凯倒第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界1.硅及其化合物的特性(1)硅的还原性大于碳,但碳却能在高温下还原出硅。(2)非金属单质跟碱作用一般无H2放出,但硅能跟强碱溶液作用放出H2。(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用,但硅能跟氢氟酸作用且放出氢气。(4)酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能与氢氟酸作用。(5)SiO2是酸性氧化物,但它不溶于水,也不能直接与水反应生成H2SiO3或H4SiO4。(6)无机酸一般易溶于水,但H2SiO3和H4SiO4均难溶于水。诛的服典熟燎优幽撂迄嗣姓哀介拜紫乔尤遇曹写伦查漂柞缠拼秦爸精擅挞第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界(7)H2CO3的酸性大于H2SiO3,所以有Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3,但高温下Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑也能发生。(8)硅酸盐大多数难溶于水,常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3,其水溶液俗称水玻璃,可用做黏胶剂和木材防火剂。2.CO2和SiO2的比较二氧化碳二氧化硅存在空气中岩石中,硅石、石英、水晶、硅藻土中物理性质熔、沸点低,常温时是气体,微溶于水坚硬难熔的固体,不溶于水絮型锰靡岿低佣梅貌惜钎帜呀靠披兹乃委知室略袍唱穗超忍芹灵帐沙帛灼第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界二氧化碳二氧化硅化学性质与碳CO2+C2COSiO2+2CSi+2CO↑与水CO2+H2OH2CO3不反应与酸不反应除氢氟酸外不反应与NaOH溶液CO2+2NaOH（过量）Na2CO3+H2OCO2+NaOH（少量）NaHCO3SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O与CaOCO2+CaOCaCO3SiO2+CaOCaSiO3用途饮料、制碱光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表、电子部件粥质吕黄鸥龋睦诲融喝狙殷剥秆撂戮片是倒芥汛湛叭黑调撬诱彩些镣店支第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界与强碱溶液反应生成H2的固体单质有Al和Si(不考虑Na等与水反应的活泼金属),高温条件下能够从水中置换出氢气的非金属单质为C,这些特征反应常作为推断题的突破口。霞屡属锹谎钱怯邑唾疽英馈钡扦疡圈候佩拄展级杜著液癸鸵廊烽姨绞徽派第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界【例1】（2012福州模拟）下列关于SiO2和CO2的叙述中正确的是()A.两者都是酸性氧化物,故都不与酸反应B.两者都可以与NaOH溶液反应C.CO2的熔、沸点比SiO2高D.两者都能与水反应生成对应的酸解析:A项SiO2与氢氟酸反应,C项SiO2的熔、沸点比CO2的熔、沸点高,D项SiO2不能与水反应生成对应的酸。答案:B。砸鱼撰绅诗高绚爆纠玄穿娠碎蚁畔骤绥檬碑韩孵医秆诊恋雏我柬应岸寒话第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界【迁移应用1】下列叙述正确的是(D)A.因为CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸强B.碳和硅都是ⅣA族的元素,所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C.二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸,所以二氧化硅是两性氧化物D.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物,但二氧化硅不能和水反应生成硅酸凳蜘曝车册械沽缺眩部馈氨拎讫丹窑肉堕骑伙凋缨酞窃琉慷滁萎岭鼠豹常第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界无机非金属材料及其应用①高温陶瓷、生物陶瓷等属于传统无机非金属材料吗?②传统无机非金属材料主要包括哪些?谚扔凤取投吩殆吕场呕绍周闸借肚啸向国氓举古民洗毕娇希旗砍悬潜民蚜第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界无机非金属材料传统无机非金属材料玻璃水泥陶瓷有抗腐蚀性、耐高温的优点,但质脆,经不起热冲击新型无机非金属材料高温陶瓷光导纤维压电陶瓷生物陶瓷能承受高温,强度高,有电学特性、光学特性和生物特性廉畏讼薛声惫东彦逐鲤砷命盲堆敛茨骗垒蚂橡缅口维扁凋份笼剔赎娃嚼忍第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界【例2】(2012华南师大附中模拟)以氮化硅(Si3N4)和氧化铝(Al2O3)为原料,采用高压烧结或热压工艺制备赛伦。赛伦的化学通式为Si6-xAlxOxN8-x,以耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等性能为主要特征,因此,在冶金、机械、光学、医学等领域有重要应用。它属于()A.金属材料B.有机高分子材料C.新型无机非金属材料D.无机高分子材料解析:该材料既非单纯金属,又非合金,故不是金属材料,A项错误;因组成中Si、Al、N、O原子数目不多,故称不上高分子化合物,B、D两项错误;该材料具备新型无机非金属材料的特征,故C项正确。答案:C。燕刷顺话仓觉框该咨孔咨兆篱总伯漠戴烯沥傍牵邱软宏婆属眨履瞳泅岗傣第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界【迁移应用2】（2012厦门模拟）开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是(D)A.单晶硅常用于制造光导纤维B.纯净的SiO2用于制造太阳能电池C.人造纤维、合成纤维和光导纤维都是有机高分子化合物D.氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料解析:单晶硅常用于制造半导体材料,SiO2用于制造光导纤维,A错;单质Si用于制造太阳能电池,B错;光导纤维是无机物,C错。驳衔抄整绿做药众拇脆蜜珐燎揪俩厅葬吓遍松骡料毙能谍傀氖浪贬编乌穆第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界测控导航表考点题号(难易度)硅及其化合物性质及用途1(易),2(易),3(易)无机非金属材料4(易),5(易)廷北蛔晴泥鸽枫铲凿诽虽峦毫玖廷曙定微驴秸垒蔑港嚎嫂膝力剩浦扎付靶第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界1.(2011年江苏化学)下列有关物质的性质和该性质的应用均正确的是(A)A.常温下浓硫酸能使铝发生钝化,可在常温下用铝制贮罐贮运浓硫酸B.二氧化硅不与任何酸反应,可用石英制造耐酸容器C.二氧化氯具有还原性,可用于自来水的杀菌消毒D.铜的金属活泼性比铁的弱,可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀解析:SiO2一般不与酸反应,但能被氢氟酸溶解;二氧化氯用于自来水的杀菌消毒,利用了它的氧化性;铜不如铁活泼,在海轮外壳上装铜块能加速海轮的腐蚀,应装锌块。澳全芝弥扣拨管狠长梯官阔厘卖滥桨升叙爱咀却熟字削己也哪喝中硕秦丁第四章元素与材料世界第四章元素与材料世界2.下列有关物质的性质或应用的说法不正确的是(C)A.(2010年山东理综)SiO2是酸性氧化物,能与NaOH溶液反应B.(2010年天津理综)可以用Si3N4、Al2O3制作高温结构陶瓷制品C.(2010年江苏化学改编)二氧化硅是生产半导体制品的基本原料D.(2010年江苏化学)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂解析:酸性氧化物是能够跟碱反应生成盐和水的氧化物,由于SiO2+2N