硅及其化合物導(dǎo)學(xué)案(教師版)講解學(xué)習(xí)

1、222222 43精品文檔考點(diǎn)一無機(jī)非金屬材料的主角-硅碳、硅單質(zhì)的存在與性質(zhì)1C、Si 單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì)及用途:(1) 碳在自然界既有_態(tài)又有_態(tài)。碳的同素異形體有_、_、無定形碳、 _等。(2) 硅在地殼中的含量占第_位，僅次于_，全部以_態(tài)存在，是一種親_元素，單質(zhì)硅 有 _ 和 _ 形兩種。晶體硅是良好的 _ 材料，在計(jì)算機(jī)等電子工業(yè)，可用作 _、大規(guī)模_等。硅是人類將_能轉(zhuǎn)化為_能的常用材料，所以硅還用 于制造_。2碳、硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì):碳、硅在參與化學(xué)反應(yīng)時(shí)，一般表現(xiàn)還原性。(1)碳與 O 反應(yīng)與氧化物反應(yīng)與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)O (足量)： O (不足)：CuO：SiO ：H

2、O：濃 H SO ：濃 HNO ：(冶煉金屬) (制取粗硅)(2)Si精品文檔精品文檔1下列關(guān)于碳族元素的敘述，不正確的是A碳族元素的化合物主要是共價(jià)化合物 B碳族元素的單質(zhì)都是導(dǎo)體或半導(dǎo)體 C自然界中大量存在著碳族元素中某元素的氣態(tài)氫化物D碳族元素形成的化合物多于其他族元素形成的化合物2下列關(guān)于硅的說法中，不正確的是A 硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料B 硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料C 硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)D 加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)32010 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)用于表彰首次剝離出單層石墨的科學(xué)家。單層石墨稱為 石墨烯，這

3、種“只有一層碳原子厚的碳薄片”的石墨烯，被公認(rèn)為目前世界上已知 的最薄、最堅(jiān)硬、傳導(dǎo)電子速度最快的新型材料，應(yīng)用前景十分廣闊！(結(jié)構(gòu)示 意圖如圖所示)。下列關(guān)于石墨烯的敘述正確的是A 石墨烯可導(dǎo)電，說明它是電解質(zhì)B 石墨烯、金剛石、C 、“碳納米泡沫”四種物質(zhì)都是碳的單質(zhì)60C由于 C(石墨，s)=C(金剛石，s) H1.9 kJ·mol1 知金剛石比石墨烯穩(wěn)定D盡量使用含12C 的產(chǎn)品，減少使用含13C 的產(chǎn)品，此舉符合“促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)”的宗旨6 6考點(diǎn)二碳、硅的氧化物1一氧化碳 (1)物理性質(zhì)： (2)化學(xué)性質(zhì)色氣體，_毒，_溶于水。燃燒：_，_火焰；精品文檔精品文檔還原 CuO：

4、_。 2二氧化碳和二氧化硅的比較化學(xué)性質(zhì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)主要物理性質(zhì)1 與水反應(yīng)2 與酸反應(yīng)3 與堿(NaOH) 液反應(yīng)4 與鹽反應(yīng)5 與堿性氧化 物反應(yīng)用途二氧化硅_結(jié)構(gòu)，不存在單個(gè)分子硬度_，熔、沸點(diǎn)_，常溫下為_ 體，不溶于水不反應(yīng)只與氫氟酸反應(yīng)：_ _(盛堿液的試劑瓶用_塞)如與 Na CO 反應(yīng)：_ 2 3_如與 CaO 反應(yīng)：_光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件二氧化碳存在單個(gè) CO 分子2熔、沸點(diǎn)_，常溫下為氣體，微溶于水不反應(yīng)如與 Na SiO 反應(yīng)：_或 Na SiO 2 3 2 32H O2CO (足量)=H SiO 2NaHCO 2 2 2 3 3如與 Na O 反應(yīng)：_ 2制飲料、制

5、碳酸鹽4除去下列氣體中混有的雜質(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì))可采取的方法：(1)CO(CO )：_。2(2)CO (CO)：_。2(3) CO (O )：_。 2 2(4) CO (SO )：_。 2 2精品文檔精品文檔(5)CO (HCl)：_。2(6)CO (H S)：_。 2 25指出下列反應(yīng)中 SiO 所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用，在 AE 選項(xiàng)中選擇正確答案填入括號內(nèi)。2SiO 2NaOH=Na SiO H O ( )2 2 3 2高溫SiO Na CO =Na SiO CO 2 2 3 2 3 2高溫SiO 2C=Si2CO2高溫SiO 3C=SiC2CO2SiO 4HF=SiF 2H O2 4 2

6、( )( )( )( )A作為玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蝕 B氧化性 C酸性氧化物的通性D將揮發(fā)性的酸酐從其鹽中置換出來 E未參加氧化還原反應(yīng)6下列關(guān)于碳和硅的氧化物說法正確的是_。碳和硅的氧化物都是酸性氧化物 二氧化硅分子由 1 個(gè)硅原子和 2 個(gè)氧原子構(gòu)成 二氧化硅不與 水及任何酸反應(yīng) CO 、CH 等氣體都是溫室氣體 CO 常作還原劑，PbO 常作氧化劑 碳在高溫下2 4 2與 SiO 反應(yīng)，作還原劑，但碳的非金屬性比硅強(qiáng)2考點(diǎn)三1硅酸硅酸及硅酸鹽硅酸_溶于水，其酸性比碳酸_，硅酸_(填“能”或“不能”)使紫色石蕊試液變紅色。 (1)硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解：_。(2) 硅酸能與堿溶液反

7、應(yīng)，如與 NaOH 溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(3) 硅酸在水中易聚合形成膠體。硅膠吸附水分能力強(qiáng)，常用作_。2硅酸鹽(1) 概念：_的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。(2) 表示方法：硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜，多用氧化物的形式表示它們的組成，如硅酸鈉 (Na SiO ) 寫成2 3_，鉀云母(KH Al Si O )寫成_，高嶺石 A1 (Si O )(OH)2 3 3 12 2 2 5 4可表示為：_。(3)硅酸鈉(Na SiO )2 31 白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱_，有黏性，水溶液顯堿性。2 它能與酸性較硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)，化學(xué)方程式分別為與鹽酸反應(yīng)：_。與 CO 水溶液反應(yīng)：_

8、。2用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。3無機(jī)非金屬材料精品文檔精品文檔(1)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料水泥、玻璃、陶瓷的比較硅酸鹽產(chǎn)品主要設(shè)備原料條件水泥水泥回轉(zhuǎn)窯石灰石、粘土、石膏 高溫玻璃玻璃熔爐純堿、石灰石、石英(過量)高溫陶瓷燒結(jié)窯粘土高溫反應(yīng)原理復(fù)雜的物理化學(xué) 變 Na CO +SiO2 3 2化CaCO +SiO3 2硅酸三鈣（3CaO·SiO ）、2Na SiO +CO 2 3 2CaSiO +CO 3 2復(fù)雜的物理化學(xué)變化主要成份硅酸二鈣（2CaO·SiO ） Na SiO ·CaSiO ·SiO2 2 3 3 2鋁酸三鈣（3CaO·

9、;Al O ）2 3抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高產(chǎn)品特性水硬性無固定熔點(diǎn)溫、絕緣、易成型等(2)新型無機(jī)非金屬材料1 新型無機(jī)非金屬材料包括：半導(dǎo)體材料、超硬耐高溫材料、發(fā)光材料等。2 新型無機(jī)非金屬材料的特性：耐高溫、強(qiáng)度高；具有電學(xué)特性；具有光學(xué)特性；具有生物功能材料類別主要特性示例用途高溫結(jié)構(gòu)陶瓷耐高溫、強(qiáng)度高氧化鋁、氮化硅、氮化硼陶瓷 汽輪機(jī)葉片、軸承、永久性模具半導(dǎo)體陶瓷光學(xué)材料生物陶瓷具有電學(xué)特性具有光學(xué)特性具有生物功能氧化錫陶瓷光導(dǎo)纖維氧化鋁陶瓷集成電路中的半導(dǎo)體光纜通訊、醫(yī)療、照明等人造骨、人造關(guān)節(jié)、接骨螺釘考點(diǎn)四碳族元素錫元素碳（ ）硅（ ）鍺（ ）鉛（ ）第族元素；最外層均有（

10、 ）個(gè)電子，決定了碳族元素性質(zhì)具有相似性，容易形相同點(diǎn)成鍵。結(jié)不同點(diǎn)電子層數(shù)不同，原子半徑不同。構(gòu)、和化合價(jià)價(jià)穩(wěn)定價(jià)穩(wěn)定精品文檔精餾 2高溫573 K以上 31 357 K精品文檔單質(zhì)顏色無色或黑色灰黑色灰白色銀白色藍(lán)白色物理性質(zhì)狀態(tài)硬度固體金剛石最硬，石墨柔軟，晶體硅堅(jiān)硬。金屬性與非金屬性金屬性逐漸 ，非金屬性逐漸化學(xué)式氫化物穩(wěn)定性常見氧化物穩(wěn)定性依次SnO2最 高 價(jià) 氧化學(xué)式Ge(OH)4Sn(OH)4Pb(OH)4化 物 對 應(yīng)酸堿性酸性逐漸 ，堿性逐漸水化物【典型例題】【例 1】硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請回答下列問題：(1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷 (SiH

11、Cl )還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，3生產(chǎn)過程示意圖如下：焦炭 HCl H石英砂 粗硅 SiHCl (粗) SiHCl (純) 高純硅3寫出由純 SiHCl 制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式_。3整個(gè)制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCl 遇水劇烈反應(yīng)生成 H SiO 、HCl 和另一種物質(zhì)，寫出配3 2 3平的化學(xué)反應(yīng)方程式_；H 還原 SiHCl 過程中若混入 O ，可能引起的后果是_。2 3 2(2)下列有關(guān)硅材料的說法正確的是_(填字母)。A 碳化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可用于生產(chǎn)耐高溫水泥B 氮化硅硬度大、熔點(diǎn)高，可用于制作高溫陶瓷和軸承C 高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料光導(dǎo)纖維

12、D 普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，其熔點(diǎn)很高E 鹽酸可以與硅反應(yīng)，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅(3)硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃。取少量硅酸鈉溶液于試管中，逐滴加入飽和氯化銨溶液，振蕩。寫出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并給予解釋：SiHCl H =Si3HCl SiHCl 3H O=H SiO 3HClH 3 2 3 2 2 3 2。 氧氣與氫氣混合，可能引起爆炸；氧氣可能會(huì)氧化 SiHCl3(2) BC精品文檔光 6 12 6 2精品文檔(3)現(xiàn)象：試管中有白色膠狀沉淀生成，并且有刺激性氣味氣體生成； 【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】1判斷下列說法是否正確，正確的劃“”，錯(cuò)誤的劃“×”(1)醋酸鈉溶液中通入足量 CO

13、 ：2CH COOCO H O=2CH COOHCO22 3 2 2 3 3( )(2)向 NaAlO 溶液中通入過量 CO ：2AlOCO 3H O=2Al(OH) CO22 2 2 2 2 3 3( )(3) Si 和燒堿溶液反應(yīng)，改變反應(yīng)物用量，都可用同一離子方程式表示(4) 將足量 CO 通入含 K、SiO2、Cl、NO溶液中，離子將不能大量共存 ( )2 3 3( )(5)H、I、NO、SiO2不能大量共存3 3(6) SiO 是酸性氧化物，能與 NaOH 溶液反應(yīng) 2(7) 二氧化硅是生產(chǎn)光纖制品的基本原料(8) 水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑(9) 可以用 Si N 、Al O

14、制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷制品3 4 2 3(10)二氧化硅的分子式是 SiO2葉綠素( )( )( )( )( )( )2從光合作用的反應(yīng)原理 6CO 6H O C H O 6O 可知碳是農(nóng)作物生長的必需元素之一。關(guān)于用二氧2 2化碳生產(chǎn)肥料的評價(jià)正確的是A緩解地球溫室效應(yīng)，抑制農(nóng)作物營養(yǎng)平衡 B加劇地球溫室效應(yīng)，促進(jìn)農(nóng)作物營養(yǎng)平衡C緩解地球溫室效應(yīng)，促進(jìn)農(nóng)作物營養(yǎng)平衡 D加劇地球溫室效應(yīng)，抑制農(nóng)作物營養(yǎng)平衡3對于A 族元素，下列敘述中不正確的是ASiO 和 CO 中，Si 和 O，C 和 O 之間都是共價(jià)鍵2 2B C、Si 和 Ge 的最外層電子數(shù)都是 4，次外層電子數(shù)都是 8C CO 和 SiO

15、 都是酸性氧化物，在一定條件下都能和氧化鈣反應(yīng)2 2D該族元素的主要化合價(jià)是4 和24某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，該元素 A在自然界中只以化合 態(tài)的形式存在 B單質(zhì)常用作半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維C最高價(jià)氧化物不與酸反應(yīng) D氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定5.“碳捕捉技術(shù)”是指通過一定的方法將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的 CO 分離出來并利用。如可利用 NaOH 溶液來“捕2捉”CO ，其基本過程如下圖所示（部分條件及物質(zhì)未標(biāo)出）。2下列有關(guān)該方法的敘述中正確的是精品文檔精品文檔A能耗大是該方法的一大缺點(diǎn) B整個(gè)過程中，只有一種物質(zhì)可以循環(huán)利用C “反應(yīng)分離”環(huán)節(jié)中，分離物質(zhì)的基本操作是蒸

16、發(fā)結(jié)晶、過濾D 該方法可減少碳排放，捕捉到的 CO 還可用來制備甲醇等產(chǎn)品26賞心悅目的雕花玻璃是用下列物質(zhì)中的一種對玻璃進(jìn)行刻蝕而制成的。這種物質(zhì)是A鹽酸 B氫氟酸 C燒堿 D純堿7坩堝是實(shí)驗(yàn)室用于灼燒或熔融固體物質(zhì)的常用儀器，材質(zhì)種類很多，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)加以選擇。 熔融燒堿時(shí)，應(yīng)選用下列哪種材質(zhì)的坩堝A玻璃坩堝 B石英坩堝 C陶瓷坩堝 D鐵坩堝8有一粗硅，含雜質(zhì)鐵，取等質(zhì)量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中，放出等量的 H ，則該粗硅中鐵和硅的關(guān)系正確的是(提示：Si2NaOHH O=Na SiO 2H )2 2 2 3 2A物質(zhì)的量之比為 11 B物質(zhì)的量之比為

17、12 C質(zhì)量之比為 41 D質(zhì)量之比為 21 9下列關(guān)于碳族元素的敘述中錯(cuò)誤的是A 與其他元素化合時(shí)易形成共價(jià)化合物，難形成離子化合物B 碳族元素形成化合物時(shí)的最高價(jià)均為4 價(jià)C 碳的氧化物(CO )和硅的氧化物(SiO )都是酸性氧化物，均不能與酸反應(yīng)2 2D碳族元素是形成化合物最多的一族元素10. 以氮化硅(Si N )和氧化鋁(Al O )為原料，采用高壓燒結(jié)或熱壓工藝制備賽倫。賽倫的化學(xué)通式為：3 4 2 3Si Al O N ，以耐高溫、高強(qiáng)度、超硬度、耐磨損、抗腐蝕等性能為主要特征，因此，在冶金、機(jī)械、 6x x x 8x光學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。它屬于A金屬材料 B有機(jī)高分子材料 C新型無機(jī)非金屬材料 D無機(jī)高分子材料11、二氧化鈰（ CeO ）是一種重要的稀土氧化物。平板電視顯示屏生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢玻璃粉末（含2SiO 、Fe O 、CeO 以及其他少量可溶于稀酸的物質(zhì)）。某課題組以此粉末為原料回收鈰，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下： 2 2 3 2（1）洗滌濾渣 A 的目的是為了去除 （填離子符號），檢驗(yàn)該離子是否洗滌的方法是 。 （2）第步反應(yīng)的離子方程式是 ，濾渣 B 的主要成分是 。（3）萃取是分離稀土元素的常用方法，已知化合物 TBP 作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，TBP（填“能”或“不能”）與水互溶。實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行萃取