2012届高考化学一轮复习学案课件人教版第4章非金属及其化合物第1节无机非金属材料的主角

第一节无机非金属材料的主角——硅一、碳、硅的比较(反应用化学方程式表示)碳硅存在形态既有______态，又有____态；主要单质有______________等同素异形体在地壳中的含量仅次于____，全部以______存在；主要单质有________和______两大类单质的物理性质金刚石：熔点______，硬度________；石墨：熔点____(比金刚石高)，硬度____，能________，有滑腻感晶体硅：________，有______光泽；与金刚石相似，熔点______，硬度______；是良好的________材料化学性质与非金属单质反应与O2反应：与O2、Cl2反应：与氧化物反应与Fe2O3、SiO2反应：与FeO反应：与酸反应与浓硫酸、浓硝酸反应：只与氢氟酸反应：与碱反应与碱不反应与NaOH溶液反应：用途________用作切割刀具，______用作电极、铅笔芯含硅4%的硅钢具有很高的导磁性，主要用作________；含硅15%的硅钢具有很好的耐酸性能，作为______材料；制________等一、游离化合金刚石、石墨氧化合态晶体硅无定型硅很高很大很高较小导电灰黑色金属很高很大半导体2C＋O2==2CO、C＋O2==CO2Si＋O2==SiO2、Si＋2Cl2==SiCl43C＋2Fe2O3==3CO2↑＋4Fe、2C＋SiO2==2CO↑＋SiSi＋2FeO==2Fe＋SiO2C＋2H2SO4(浓)==CO2↑＋2SO2↑＋2H2O、C＋4HNO3(浓)==CO2↑＋4NO2↑＋2H2OSi＋4HF===SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑金刚石石墨变压器铁芯耐酸光电池答案：二、碳、硅的化合物1.一氧化碳(1)物理性质：____色____味气体，____毒，____溶于水。(2)化学性质2.CO2和SiO2(反应用化学方程式表示)物质二氧化硅二氧化碳化学式SiO2CO2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，微溶于水化学性质与水反应不反应与酸反应只与HF反应：_________不反应与碱(NaOH)反应____________________(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)_________或_________与盐(Na2CO3)反应__________________与碱性氧化物反应(CaO)_________(Na2O)_________用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐3.硅酸、硅酸盐(1)硅酸(H2SiO3)①物理性质：溶解性：______，色态：__________。②化学性质(用化学方程式表示)a.弱酸性：与NaOH溶液反应：________________________。酸性比碳酸____：______________________________。b.不稳定性：__________________________________。③用途：“硅胶”可用作________、________的载体。(2)硅酸盐①概念：由__________________元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。②硅酸钠：水溶液俗称________，是无色黏稠液体，是制备______和____________的原料。③组成的表示(通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成)：硅酸钠(Na2SiO3)____________，普通玻璃(Na2CaSi6O14)____________。【温馨提示】表示顺序一般为：活泼金属的氧化物·较活泼金属的氧化物·二氧化硅·水。二、1.(1)无无有不(2)2CO＋O2==2CO2CO＋CuO==Cu＋CO22.大高固低CO2＋H2OH2CO3SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2OCO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2OCO2＋NaOH===NaHCO3SiO2＋Na2CO3===Na2SiO3＋CO2↑CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3SiO2＋CaO===CaSiO3CO2＋Na2O===Na2CO3答案：(2)不是，是酸性氧化物。3.(1)①难溶于水白色固体②a.H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O弱CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3b.H2SiO3===SiO2＋H2O③干燥剂催化剂(2)①硅、氧和金属②水玻璃硅胶木材防火剂③Na2O·SiO2Na2O·CaO·6SiO2答案：三、硅酸盐产品水泥玻璃陶瓷生产原料主要设备石灰石、黏土纯碱、石灰石和石英黏土水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑答案：硅及其化合物的特性【例】(2009高考·浙江卷，28)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450～500°C)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。相关信息如下：a.四氯化硅遇水极易水解；b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；c.有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/℃57.712.8－315－熔点/℃－70.0－107.2－－－升华温度/℃－－180300160请回答下列问题：(1)写出装置A中发生反应的离子方程式_________。(2)装置A中g管的作用是______________；装置C中的试剂是__________；装置E中的h瓶需要冷却的理由是__________________________________。(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外还可能含有的杂质元素是______________(填写元素符号)。【自主解答】(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－===Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2)平衡压强浓硫酸使SiCl4冷凝(3)Al、P、Cl解析：制备四氯化硅的原料为Cl2和Si。A装置为Cl2的制备装置，B、C装置为除杂装置。首先B除去HCl，再用C(浓H2SO4)除去水蒸气。Cl2通入粗硅中反应，用冷水将产生的SiCl4冷凝即可。(1)制取氯气用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应。(2)g管是将分液漏斗与烧瓶相连，则它们中的压强是相等的，这样便于盐酸顺利滴下。SiCl4的沸点很低，只有57.7℃，而反应的温度达几百度，故需要冷凝收集。(3)从物质的物理性质表可发现，AlCl3、FeCl3和PCl5均易升华，故还应还有Al、P、Cl元素。硅及其化合物的特性1.非金属单质一般为非导体(石墨能导电)，硅的晶体是良好的半导体材料。2.Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2C==Si＋2CO↑3.非金属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液作用：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑4.非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。5.酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。6.SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。7.无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。8.H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下反应Na2CO3＋SiO2==Na2SiO3＋CO2↑也能发生。(2009高考·广东理科基础卷，22)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A.①②B.②③C.①④D.③④C解析：光导纤维的成分是SiO2，③错；水晶的成分是SiO2，不属于硅酸盐，②错。故C项正确。答案：1.(2011·江苏盐城中学高三期中)下列选项中哪一种可与陶瓷、普通玻璃、水泥归为同种类型的材料()A.铝合金B.高温结构氮化硅陶瓷C.有机玻璃D.砖瓦2.(2010·广东广州模拟)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是()A.高纯度的硅广泛用于计算机制作B.硅可由二氧化硅还原制得C.低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应D.自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅3.在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是()①焦炭②纯碱③碳酸钙④氢氟酸⑤硝酸⑥氢氧化钠⑦氯化钙A.③⑤⑦B.⑤⑦C.③⑤D.⑤1.D解析：陶瓷、普通玻璃、水泥和砖瓦都属于硅酸盐产品。2.D解析：由于硅是亲氧元素，自然界中无单质硅，D项错误。3.B答案：