2020版高三化学一轮复习 第四章 第一节 碳、硅及无机非金属材料课件 新人教版

返回导航第一节碳、硅及无机非金属材料[考纲展示]1．掌握C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。返回导航考点一碳、硅单质及其重要化合物的性质一、碳、硅单质的存在形态、物理性质及用途1．自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。返回导航2．碳、硅单质的结构、物理性质与用途的比较碳硅结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池返回导航二、碳、硅单质化学性质的比较碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。物质碳硅返回导航与非金属单质反应C＋O2=====点燃CO22C＋O2=====点燃2COSi＋O2=====△SiO2Si＋2F2＝SiF4化学性质与氧化物反应C＋2CuO=====高温CO2↑＋2Cu3C＋Fe2O3=====高温3CO↑＋2Fe2C＋SiO2=====电炉2CO↑＋Si返回导航化学性质与酸反应与浓硫酸、浓硝酸反应：C＋2H2SO4(浓)=====△CO2↑＋2SO2↑＋2H2OC＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O只与氢氟酸反应：Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑返回导航化学性质与水或碱反应①与碱不反应②②C＋H2O(g)=====高温CO＋H2与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑返回导航三、二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化硅二氧化碳结构空间立体网状结构，不存在单个分子存在单个CO2分子主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水返回导航①与水反应不反应CO2＋H2OH2CO3化学性质②与酸反应只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O不反应返回导航化学性质③与碱反应(NaOH)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2OCO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3返回导航化学性质④与盐反应如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3或Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3返回导航化学性质⑤与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2＋CaO=====高温CaSiO3如与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3用途制造光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐返回导航硅单质的特殊性(1)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与碱液作用却放出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。返回导航题组一碳、硅单质的性质1．下列对于碳和硅的叙述中，正确的是()A．其氧化物都能与NaOH溶液反应B．其单质在加热时都能跟O2反应C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸D．碳和硅两种元素共有两种单质答案：B返回导航解析：选B。CO不溶于水不能生成相应的酸，也不能与NaOH溶液反应；SiO2不溶于水，也不能生成相应的酸；碳有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅等，所以两种元素有多种单质。返回导航2．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制作计算机中的芯片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答案：D返回导航解析：硅是重要的半导体材料，可用于生产制造计算机中的芯片，A正确；2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑，B正确；常温下，Si的性质稳定，但可以与F2、HF、强碱溶液反应，C正确；自然界中不存在单质硅，D错误。返回导航题组二SiO2和CO2的性质3．下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是()A．都是共价化合物B．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸D．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应答案：C返回导航解析：SiO2和CO2中都只含有共价键，均为共价化合物，A项正确；干冰升华吸热，可用于人工降雨，B项正确；SiO2不溶于水且与水不反应，C项错误；SiO2与强碱溶液反应生成硅酸盐，CO2与强碱溶液反应生成硅酸盐或硅酸氢盐，D项正确。返回导航4．将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是()返回导航答案：D解析：选D。CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，如果先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3立即会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步还要判断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此是先与KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。返回导航5．用足量的CO还原13.7g某铅氧化物，把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0g，则此铅氧化物的化学式是()A．PbOB．Pb2O3C．Pb3O4D．PbO2答案：C返回导航解析：设此铅氧化物的化学式为PbxOy，PbxOy～y[O]～yCO～yCO2～yCaCO316y100ym(O)＝1.28g8.0g所以m(Pb)＝13.7g－1.28g＝12.42gx∶y＝mPbMPb：mOMO＝3∶4。返回导航反应顺序的判断当有多种组分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，则假设错误。例如：将CO2通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中，假设CO2先与KOH反应，则生成的K2CO3会与Ba(OH)2继续反应生成BaCO3，故假设错误，所以应该是CO2先与Ba(OH)2反应。返回导航考点二硅酸、硅酸盐及无机非金属材料一、硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液变红色。返回导航1．硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3=====△SiO2＋H2O。2．硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋NaOH＝Na2SiO3＋2H2O。3．硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。返回导航二、硅酸盐1．概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。2．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。返回导航3．硅酸钠(Na2SiO3)①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。②它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式：与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl＝2NaCl＋H2SiO3↓。与CO2水溶液反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓＋Na2CO3。③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。返回导航三、无机非金属材料1．传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。(1)常见硅酸盐材料比较水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英砂黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑返回导航(2)玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑2．新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。返回导航题组一无机非金属材料1．下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是()A．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B．反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2＝Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生返回导航C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料D．祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2答案：D返回导航解析：A项，硅酸钠溶液本身是一种粘合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口粘结；B项，两反应条件不同，反应①是在溶液中进行，强酸可以制弱酸，而高温条件下，CO2是气体，逸出反应体系，能促使反应发生；C项，石英玻璃的成分为SiO2，SiO2是氧化物不是盐；D项正确。返回导航2．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()①水玻璃是一种矿物胶，既不易燃烧也不易腐蚀②水泥、玻璃、沙子都是硅酸盐制品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．③④返回导航答案：C解析：选C。水玻璃是Na2SiO3的水溶液，可用作防火剂和防腐剂，①正确；沙子不是硅酸盐制品，②不正确；光导纤维的主要成分是SiO2，③不正确。返回导航题组二与硅的化合物有关的综合应用3．如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是()返回导航A．SiO2属于两性氧化物B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞C．硅胶吸水后可重复再生D．图中所示转化反应都是氧化还原反应答案：C返回导航解析：SiO2是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A错；在图示转化关系中只有第一行的变化是氧化还原反应，其余均为非氧化还原反应。返回导航4．(2017·济南联考)下列离子方程式的书写正确的是()A．水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝2Na＋＋CO2－3＋H2SiO3B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2＝Ca2＋＋2HCO－3C．硅与氢氟酸的反应：Si＋4H＋＋4F－＝SiF4↑＋2H2↑D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH－＝SiO2－3＋H2O返回导航答案：D解析：选D。Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO2－3，且应生成HCO－3，A错；B项正确写法是CO2＋OH－＝HCO－3；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。返回导航5．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是()选项操作及现象溶液A通入CO2，溶液变浑浊饱和Na2CO3溶液B通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失Na2SiO3溶液返回导航C通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊澄清石灰水答案：B返回导航解析：选B。由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，Na2CO3＋CO2＋H2O＝2NaHCO3，因而会析出NaHCO3晶体，A项正确；B项，CO2＋Na2SiO3＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓，CO2＋Na2CO3＋H2O＝2NaHCO3，