1-第三單元　含硅礦物與息材料

1、欄目索引選考專用選考專用 化學(xué)化學(xué)第三單元含硅礦物與信息材料欄目索引題組一硅和硅的化合物題組一硅和硅的化合物1.硅的存在和物理性質(zhì)硅的存在和物理性質(zhì)硅元素在自然界全部以形式存在。單質(zhì)硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅的熔沸點,硬度大。2.硅的化學(xué)性質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)(1)常溫下,硅能與F2、HF、NaOH反應(yīng)。硅與燒堿溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為?；蠎B(tài)化合態(tài)高高Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2欄目索引(2)加熱時可與O2、Cl2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)。硅與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式為Si+O2SiO2。3.二氧化硅二氧化硅SiO2特別提醒(1)不要混淆二氧化硅和硅的用途欄目索引用于制作光導(dǎo)纖維的是Si

2、O2,用于制作半導(dǎo)體材料、計算機芯片的是晶體硅。(2)水晶、石英、瑪瑙的主要成分是SiO2;珍珠的主要成分是CaCO3;鉆石是金剛石;寶石的主要成分是Al2O3。4.硅酸硅酸欄目索引5.硅酸鹽硅酸鹽(1)Na2SiO3Na2SiO3的水溶液俗稱。a.貯存:盛Na2SiO3溶液的試劑瓶不能用玻璃塞。b.變質(zhì):Na2SiO3水溶液在空氣中易變質(zhì),反應(yīng)的離子方程式為。(2)硅酸鹽的氧化物表示法一般表示:金屬氧化物SiO2H2O。注意低價金屬氧化物寫在前,高價金屬氧化物寫在后;活潑金屬的氧化物寫在前,不活潑金屬的氧化物寫在后。例如:Na2SiO3可表示為Na2OSiO2。水玻璃水玻璃23O23OSi+

3、CO2+H2OH2SiO3+C欄目索引題組二無機非金屬材料題組二無機非金屬材料1.傳統(tǒng)無機非金屬材料,如、等硅酸鹽材料。水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷水泥玻璃陶瓷原料黏土、石灰石黏土設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃熔爐陶瓷窯變化復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過程主要反應(yīng):Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2加水混合成型干燥燒結(jié)冷卻組成硅酸三鈣(3CaOSiO2)硅酸二鈣(2CaOSiO2)鋁酸三鈣(3CaOAl2O3)硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅硅酸鹽用途重要的建筑材料玻璃瓶、化學(xué)實驗用的玻璃儀器等在工農(nóng)業(yè)、科技、生活、實驗室中使用廣泛石灰石、石英砂、純堿石灰石、石英砂、純堿CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2欄

4、目索引2.新型無機非金屬材料,如、等。主要特性:能承受高溫、高強度;具有、特性;具有功能。(1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷:又稱工程陶瓷。這類陶瓷具有耐高溫、耐氧化、耐腐蝕等優(yōu)良性能,如氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷等,在工業(yè)、國防上有重要的應(yīng)用。(2)光導(dǎo)纖維:簡稱光纖,是一種能高質(zhì)量傳導(dǎo)光的玻璃纖維。用于通訊、醫(yī)療、信息處理、遙感測控、照明等。高溫結(jié)構(gòu)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維電學(xué)電學(xué)光學(xué)光學(xué)生物生物欄目索引3.材料的分類材料的分類材料按其組成可分為四類:金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復(fù)合材料。金屬材料主要指各種金屬和合金等。無機非金屬材料又分為傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料。有機高分

5、子材料又包括塑料、橡膠、纖維等。復(fù)合材料由金屬材料、陶瓷材料、高分子材料復(fù)合而成,其強度、韌性和耐腐蝕性等性能比單一材料更好,是一類具有廣闊發(fā)展前景的新型材料。欄目索引題組一硅和硅的化合物1.下列關(guān)于二氧化硅的說法正確的是下列關(guān)于二氧化硅的說法正確的是()A.二氧化硅分子由1個硅原子和2個氧原子構(gòu)成B.二氧化硅又叫硅酐C.二氧化硅與水化合生成對應(yīng)水化物硅酸D.在高溫條件下,二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)生成CO2,所以硅酸酸性比碳酸強欄目索引答案 BA錯,二氧化硅為原子晶體,其晶體是氧原子與硅原子以個數(shù)比為2 1形成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),沒有SiO2分子,SiO2為化學(xué)式而非分子式;B對,二氧化硅是硅酸的酸酐

6、;C錯,二氧化硅是不與水反應(yīng)的酸酐;D錯,二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和CO2是在高溫條件下,利用CO2的揮發(fā)性促使反應(yīng)完成,并不能說明硅酸酸性強于碳酸。2.實驗室熔化固體燒堿,應(yīng)選用的坩堝是()A.石英坩堝B.普通玻璃坩堝C.生鐵坩堝D.陶瓷坩堝答案C石英、普通玻璃、陶瓷中均含有SiO2,燒堿能與SiO2反應(yīng)而腐蝕坩堝:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,而鐵與NaOH不反應(yīng)。欄目索引3.(2014浙江杭州一模,1)下列說法中不正確的是()A.開發(fā)氫能、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等是實現(xiàn)“低碳生活”的有效途徑B.鋼鐵是用量最大、用途最廣泛的合金C.硅主要以單質(zhì)、氧化物、硅酸鹽的形式存在

7、于自然界中D.利用催化設(shè)施,可以將汽車尾氣中CO和NO轉(zhuǎn)化為無害氣體欄目索引答案CA項,開發(fā)使用氫能、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等都可以減少煤、石油的開采及利用,可以減少CO2氣體的排放。因此是實現(xiàn)“低碳生活”的有效途徑,正確。B項,在生產(chǎn)、生活中使用最多的金屬材料是鐵合金,即鋼鐵,用途最廣泛的金屬材料也是鐵合金,正確。C項,硅在自然界中以氧化物、硅酸鹽的形式存在,錯誤。D項,利用催化劑,在尾氣排放管安裝一個催化劑轉(zhuǎn)化器,就可以使汽車尾氣中CO和NO發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N2、CO2等空氣的成分,成為無害氣體,正確。欄目索引題組二無機非金屬材料4.下列說法正確的是()A.水泥的硬化屬于物理變化B.鋁和硅均

8、能和燒堿溶液反應(yīng)得到氫氣,在這兩個反應(yīng)中氫氧化鈉和水均為氧化劑C.水泥中有多種成分,所以是混合物D.工業(yè)上制取金剛砂的化學(xué)方程式是SiO2+3CSiC+2CO,氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是1 3答案C水泥是混合物,水泥的硬化過程中發(fā)生化學(xué)變化。鋁、硅和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)中均是水作氧化劑。D中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是1 2。欄目索引5.下列敘述正確的是()人造剛玉熔點很高,可作高級耐火材料,主要成分是二氧化硅化學(xué)家采用瑪瑙研缽研磨固體進行無溶劑合成,瑪瑙的主要成分是硅酸鹽提前建成的三峽大壩使用了大量的水泥,水泥是硅酸鹽材料夏天到了,游客佩戴由添加氧化亞銅的二氧化硅玻璃制作的變色鏡來保護眼

9、睛太陽能電池可采用硅材料制作,其應(yīng)用有利于節(jié)能、環(huán)保A.B.C.D.欄目索引答案D剛玉的主要成分是Al2O3?，旇У闹饕煞质荢iO2。水泥的主要成分是硅酸鹽。變色鏡中含有AgBr和微量CuO,而Cu2O是制造紅色玻璃的原料。和是正確的。6.據(jù)科學(xué)時報報道,一項名為“陶瓷耐高溫大紅色釉的研究”的課題通過了國家12位陶瓷色釉專家參加的技術(shù)鑒定,至此,國際陶瓷工藝界無法高溫(12001300)燒制大紅色釉的歷史正式宣告結(jié)束。(1)下列名稱與陶瓷有關(guān)的是(選填字母代號)。宜興景德鎮(zhèn)秦兵馬俑China黏土(2)唐三彩屬于彩陶,彩陶的陶瓷坯體上涂有摻雜重金屬離子的釉料,而且燒制時通入不同的空氣量,即使是

10、摻雜的同一種金屬離子,燒制出的顏色也不同。用鐵元素在高溫時的變化說明燒制成紅色陶瓷的原理:欄目索引。(3)高嶺土又叫瓷土,主要由高嶺石的微小晶體組成,因盛產(chǎn)于我國江西景德鎮(zhèn)的高嶺而得名,是制造瓷器的優(yōu)良原料,其組成可表示為Al2Si2Ox(OH)y,其中y10時,x=。答案(1)(2)在空氣過量和高溫的條件下,鐵元素多為+3價,以氧化鐵形式存在(3)1解析 (1)該題中的5個選項都與陶瓷有關(guān),其中宜興和景德鎮(zhèn)分別是我國的陶器盛產(chǎn)地和瓷器盛產(chǎn)地;而秦兵馬俑則屬于陶;China是中國的英文單詞,原意就是瓷器;黏土則是陶瓷的主要原料。(2)紅色陶瓷多含高價鐵(Fe2O3),這種氧化物是氧化氣氛的火焰

11、中燒制的,所以需要足量的氧化劑氧氣。欄目索引(3)根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為零可知各元素的化合價Al為+3,Si為+4,O為-2,OH為-1,所以可以列出關(guān)于x、y的等式:2x+y=23+24=14,討論可知當(dāng)y10,即y=12時,x=1。欄目索引(1)Si的還原性大于C,但C卻能在高溫下還原出Si:SiO2+2CSi+2CO。(2)非金屬單質(zhì)跟堿溶液作用一般無H2放出,但Si卻不同:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2。(3)非金屬氧化物的熔沸點一般較低,但SiO2的熔沸點卻很高。(4)酸性氧化物一般不與酸作用,但SiO2能跟氫氟酸作用:SiO2+4HFSiF4+2H2O。重難

12、一硅及其化合物的特性重難一硅及其化合物的特性欄目索引(5)因H2CO3的酸性大于H2SiO3,所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能發(fā)生反應(yīng):Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3,但在高溫下反應(yīng)Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2也能發(fā)生。(6)Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃(或泡花堿),但它與玻璃的成分卻不相同;水玻璃是鹽的溶液,既不是堿溶液,也與玻璃無關(guān)。欄目索引典例典例1二氧化硅二氧化硅(SiO2)又稱硅石又稱硅石,是制備硅及其化合物的重要是制備硅及其化合物的重要原料。下列說法正確的是原料。下列說法正確的是()A.SiO2既能與HF溶液反應(yīng),又能與NaOH溶

13、液反應(yīng),屬于兩性氧化物B.SiO2和Si都是光導(dǎo)纖維材料C.硅膠可用作實驗室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑D.由硅石制硅的反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)欄目索引解析兩性氧化物是既能與酸又能與堿反應(yīng)且均生成鹽和水的氧化物,SiO2與HF反應(yīng)生成的SiF4不屬于鹽,A項錯誤;SiO2為光導(dǎo)纖維材料,Si為半導(dǎo)體材料,B項錯誤;硅膠具有較強的吸附性,可作為干燥劑,C項正確;由SiO2制取Si,因硅元素化合價發(fā)生了變化,故必定發(fā)生氧化還原反應(yīng)。答案 C欄目索引硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說法中正確的是()A.硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料B.由粗硅制備單晶硅的過程不涉及氧化還原反應(yīng)C.反應(yīng):Si+2

14、NaOH+H2ONa2SiO3+2H2中,Si為還原劑,NaOH和H2O為氧化劑D.鹽酸可以與硅反應(yīng),故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練答案A欄目索引解析 粗硅提純涉及的反應(yīng):Si+2Cl2SiCl4、SiCl4+2H2Si+4HCl都是氧化還原反應(yīng),故B項錯誤;硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)實際分兩步:Si+3H2OH2SiO3+2H2,H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O,其中反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng),因此NaOH既不是氧化劑,也不是還原劑,只是反應(yīng)物,起氧化作用的只是水,故C項錯誤;硅能與氫氟酸反應(yīng),不能與鹽酸反應(yīng),故D項錯誤。欄目索引碳和硅的比較碳、硅的單質(zhì)

15、在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,高溫時活潑性增強,主要表現(xiàn)為還原性,主要內(nèi)容見下表。碳硅在自然界中的存在形態(tài)游離態(tài)、化合態(tài)化合態(tài)結(jié)構(gòu)(金剛石)原子晶體,CC鍵的鍵能348kJ/mol (晶體硅)原子晶體,SiSi鍵的鍵能226kJ/mol欄目索引化學(xué)性質(zhì)與單質(zhì)反應(yīng)C+O2CO22C+O22COC+2S(g)CS2Si+O2SiO2Si+2F2SiF4Si+2Cl2SiCl4與氧化物反應(yīng)C+2CuOCO2+2Cu2C+SiO22CO+Si與氧化性酸反應(yīng)C+4HNO3(濃)CO2+4NO2+2H2OC+2H2SO4(濃)CO2+2SO2+2H2O不與HNO3、H2SO4等反應(yīng),但有:Si+4HFSiF4+2

16、H2與水或堿溶液反應(yīng)C+H2O(g)CO+H2Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2工業(yè)制法SiO2+2CSi(粗)+2CO用途制工藝品,作鉆探機鉆頭制半導(dǎo)體器件,制電腦芯片等欄目索引化學(xué)工藝生產(chǎn)主要解決的問題,歸納起來主要有六方面:一是解決將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的生產(chǎn)原理;二是除去雜質(zhì)并分離提純產(chǎn)品;三是提高產(chǎn)量與產(chǎn)率;四是減少污染,考慮“綠色化學(xué)”生產(chǎn);五是原料的選擇既要考慮來源豐富,還要考慮成本問題;六是生產(chǎn)設(shè)備簡單,生產(chǎn)工藝簡便、可行等?；瘜W(xué)工藝流程題,一般圍繞這六個方面設(shè)問求解。要準(zhǔn)確、順利解答化學(xué)工藝流程題,除了必須要掌握物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)之間相互作用的基本知識以及分離、提純物質(zhì)的

17、基本技能外,最關(guān)鍵的是要掌握分析工藝生產(chǎn)流程題的方法,為此特提出下列四種基本解題方法。重難二化學(xué)工藝流程題的解題方法重難二化學(xué)工藝流程題的解題方法欄目索引1.首尾分析法首尾分析法對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍生產(chǎn)工序)試題,首先對比、分析生產(chǎn)流程示意圖中的原料與產(chǎn)品,從而找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系,弄清生產(chǎn)流程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和分離、提純產(chǎn)品的化工工藝,然后再結(jié)合題設(shè)的問題,逐一推敲解答。2.截段分析法截段分析法對于用同樣的原料生產(chǎn)多種(兩種或兩種以上)產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)的工藝流程題,用截段分析法更容易找到解題的切入點。欄目索引3.交叉分析法交叉分析法有些化工生產(chǎn)選用多組原材

18、料,事先合成一種或幾種中間產(chǎn)品,再用這一中間產(chǎn)品與部分其他原材料生產(chǎn)所需的主流產(chǎn)品相結(jié)合。以這種工藝生產(chǎn)方式設(shè)計的工藝流程題,最簡單的方法就是將提供的工藝流程示意圖劃分成幾條生產(chǎn)流水線,上下交叉分析。要構(gòu)成交叉分析的題型,提供的工藝流程至少有三個因素(多組原材料;中間產(chǎn)品;多種產(chǎn)品)和兩條或多條生產(chǎn)流水線。利用交叉分析法解工藝流程題的關(guān)鍵在于找準(zhǔn)中間產(chǎn)品(因為有時會出現(xiàn)多種中間產(chǎn)品)和流水生產(chǎn)的分線,在分析過程中,抓住中間物質(zhì)的關(guān)聯(lián)作用,逐一破解。欄目索引4.“瞻前顧后瞻前顧后”分析法分析法有些化工生產(chǎn),為了充分利用原料,變廢為寶,設(shè)計的生產(chǎn)流水線除了主要考慮將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品外,同時還要考慮將

19、生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為原料的循環(huán)生產(chǎn)工藝。解答這種類型題,用“瞻前顧后”分析法?！罢扒邦櫤蟆狈治龇ㄖ阜治龉に嚿a(chǎn)流程時,主要考慮原料轉(zhuǎn)化成的產(chǎn)品(瞻前),同時也要考慮原料的充分利用和再生產(chǎn)問題(顧后)。欄目索引典例典例2聚合氯化鋁是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑聚合氯化鋁是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑,其單體是其單體是液態(tài)的堿式氯化鋁液態(tài)的堿式氯化鋁Al2(OH)nCl6-n。一般采用鋁鹽溶液水解絮凝法。一般采用鋁鹽溶液水解絮凝法制堿式氯化鋁。其制備原料為分布廣、價格廉的高嶺土制堿式氯化鋁。其制備原料為分布廣、價格廉的高嶺土,化學(xué)組化學(xué)組成為成為:Al2O3(25%34%)、SiO2(40%5

20、0%)、Fe2O3(0.5%3.0%)以以及少量雜質(zhì)和水分。已知氧化鋁有多種結(jié)構(gòu)及少量雜質(zhì)和水分。已知氧化鋁有多種結(jié)構(gòu),化學(xué)性質(zhì)也有差異化學(xué)性質(zhì)也有差異,且一定條件下可相互轉(zhuǎn)化且一定條件下可相互轉(zhuǎn)化;高嶺土中的氧化鋁難溶于酸。制備堿高嶺土中的氧化鋁難溶于酸。制備堿式氯化鋁的實驗流程如下式氯化鋁的實驗流程如下:欄目索引根據(jù)流程圖回答下列問題:(1)“煅燒”的目的是。(2)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸需要200mL30%的濃鹽酸(密度約為1.15g/cm3)和g蒸餾水,配制用到的儀器有燒杯、玻璃棒、。(3)“溶解”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。欄目索引(4)加少量鋁粉的主要作用是。(5)“調(diào)節(jié)溶液p

21、H在4.24.5”的過程中,除添加必要的試劑,還需借助的實驗用品是;“蒸發(fā)濃縮”需保持溫度在90100,控制溫度的實驗方法是。解析對比原料與產(chǎn)品可知,該生產(chǎn)的主要工序:一是除去原料高嶺土中的雜質(zhì),二是將Al2O3轉(zhuǎn)化為氯化鋁溶液,再利用水解絮凝法轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。再進一步分析,高嶺土不溶于酸,必須經(jīng)煅燒改變結(jié)構(gòu)。欄目索引答案(1)改變高嶺土的結(jié)構(gòu),使其能溶于酸(2)230量筒(3)Al2O3+6H+2Al3+3H2O、Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O(4)除去溶液中的鐵離子(5)pH計(或精密pH試紙)水浴加熱欄目索引典例典例3以氯化鈉和硫酸銨為原料制備氯化銨及副產(chǎn)品硫酸鈉以氯化鈉和硫酸銨為原料

22、制備氯化銨及副產(chǎn)品硫酸鈉,工工藝流程如下藝流程如下:氯化銨和硫酸鈉的溶解度隨溫度變化如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}:欄目索引欄目索引(1)欲制備10.7gNH4Cl,理論上需NaClg。(2)實驗室進行蒸發(fā)濃縮用到的主要儀器有、燒杯、玻璃棒、酒精燈等。(3)“冷卻結(jié)晶”過程中,析出NH4Cl晶體的合適溫度為。(4)不用其他試劑,檢查NH4Cl產(chǎn)品是否純凈的方法及操作是。(5)若NH4Cl產(chǎn)品中含有硫酸鈉雜質(zhì),進一步提純產(chǎn)品的方法是。欄目索引解析(1)由題目所給工藝流程圖可得關(guān)系式:NaClNH4Cl58.553.5m(NaCl)10.7g=解得m(NaCl)=11.7g。(4)所得NH4Cl產(chǎn)品中有

23、可能混有Na2SO4,若要檢驗NH4Cl產(chǎn)品是否純凈,可利用NH4Cl受熱易分解(NH4ClNH3+HCl),而Na2SO4受熱難分解的性質(zhì)加以檢驗。(5)因為NH4Cl的溶解度受溫度影響較大,Na2SO4的溶解度受溫度影響較小,所以應(yīng)選擇重結(jié)晶法來提純產(chǎn)品。58.5(NaCl)m53.510.7g欄目索引答案(1)11.7(2)蒸發(fā)皿(3)35(3340都可得分)(4)加熱法。取少量氯化銨產(chǎn)品于試管底部,加熱,若試管底部無殘留物,表明氯化銨產(chǎn)品純凈(5)重結(jié)晶欄目索引典例典例4某一化工廠的生產(chǎn)流程如下圖某一化工廠的生產(chǎn)流程如下圖:(1)L、M的名稱分別是、。(2)GH過程中為什么通入過量的空氣:。(3)用電子式表示J:。欄目索引(4)寫出飽和食鹽水、E、F生成J和K(此條件下K為沉淀)的化學(xué)方程式:,要實現(xiàn)該反應(yīng),你認(rèn)為應(yīng)如何操作:。解析根據(jù)流程示意圖分析可知,用空氣、焦炭和水為原材料,最終生產(chǎn)L、J和M,首先必須生產(chǎn)中間產(chǎn)品E。這樣,主要生產(chǎn)流水線至少有兩條(液態(tài)空氣