山東省高考化學一輪復習 第4章第1節(jié) 硅 無機非金屬材料 (2)課件

第1節(jié)硅無機非金屬材料

點面導圖考向分析本節(jié)高考重點考查：(1)硅單質及其重要化合物的主要性質和應用；(2)無機非金屬材料。高考對本節(jié)內(nèi)容考查形式不固定，選擇題難度較??；非選擇題中等難度，但綜合性較大。預計2013年仍會出題?；诖?，我們在復習時應注重以下三個方面的問題：硅及其化合物的實驗探究；硅及其化合物的推斷；無機非金屬材料在現(xiàn)實中的應用。(1)物理性質色澤硬度熔沸點導電性灰黑色、有金屬光澤大高介于_______________之間導體與絕緣體 (3)工業(yè)制法 用焦炭和二氧化硅在電爐中反應得到粗硅，反應的化學方程式為_____________________________。 (4)主要用途 用做______________材料、生產(chǎn)硅合金等。半導體1．(判一判)判斷下列說法是否正確(正確的打“√”，不正確的打“×”) (1)自然界中硅的含量稀少() (2)自然界中存在大量的單質硅() (3)硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質反應() (4)硅便于運輸、貯存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料() (5)高純度的單晶硅被廣泛用于制造計算機芯片() (6)光導纖維的主要成分是硅() 【答案】(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)×2．光導纖維 (1)主要成分：__________。 (2)用途：用于通訊、能量傳輸、信息處理、遙測遙控、醫(yī)療器械制造等方面。 (3)優(yōu)點：耐腐蝕、傳送量大、損耗少、抗干擾等。SiO22．(選一選)下列說法正確的是() A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟堿反應，但不能與任何酸反應 B．根據(jù)反應SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，可推知硅酸的酸性比碳酸的酸性強 C．石英的主要成分是SiO2 D．CO2與SiO2均可溶于水生成對應的酸 【答案】C3．(想一想)有人認為SiO2既能與酸反應又能與堿反應，所以認為它是一種兩性氧化物，你同意這種看法嗎？ 【答案】

不同意，因為SiO2只與HF反應，這是SiO2的特性，與其他的酸不反應，所以SiO2是一種酸性氧化物。2．傳統(tǒng)無機非金屬材料玻璃水泥主要原料______________________石灰石、黏土生產(chǎn)過程中的主要變化SiO2＋Na2CO3

_________________________，CaCO3＋SiO2_________________________________復雜的物理、化學變化純堿、石灰石、石英Na2SiO3＋CO2↑CaSiO3＋CO2↑主要成分___________________________________________________________重要特性無固定熔點_______________Na2SiO3，CaSiO3，SiO23CaO·SiO2,2CaO·SiO2,3CaO·Al2O3水硬性4．(連一連)屬于硅酸鹽材料的用線連起來：硅及其化合物的特性及應用

物質一般規(guī)律硅及其化合物特性Si硅還原性大于碳2C＋SiO2Si＋2CO↑非金屬單質與強堿溶液反應一般不產(chǎn)生H2硅可與強堿溶液反應產(chǎn)生H2非金屬一般不與非氧化性酸反應Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑一般非金屬單質為絕緣體硅為半導體，常用于電子部件SiO2酸性氧化物一般與水反應生成相應酸SiO2不溶于水，不與水反應酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復分解反應SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O“較強酸制較弱酸”是復分解反應的一般規(guī)律，H2CO3酸性大于H2SiO3以下反應不符合此規(guī)律Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑H2SiO3無機酸一般易溶于水硅酸和原硅酸均難溶于水硅酸鹽大多數(shù)硅酸鹽難溶于水常見的可溶性硅酸鹽為Na2SiO3，其水溶液俗稱水玻璃、泡花堿 (1)工業(yè)上用焦炭和石英制取粗硅生成的是CO而不是CO2。 (2)中學化學中能與堿反應生成H2的單質是Al和Si。 ①裝置B中的試劑是________。裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是______________________________________________。(3)用SiHCl3與過量H2反應制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)： ②反應一段時間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是________，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是_______________________。 ③為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度以及________。 ④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑是(填寫字母代號)________。 a．碘水b．氯水c．NaOH溶液 d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液 【精講精析】

(1)根據(jù)題意信息，粗硅可用碳還原二氧化硅的方法制取。(2)因HCl易溶于水，而SiHCl3遇H2O強烈水解，故提純SiHCl3的方法只能在無水的條件下采用分餾(或蒸餾)的方法進行分離，(3)①因SiHCl3強烈水解，故A產(chǎn)生的H2必須干燥，B中盛裝的液體為濃硫酸，燒瓶需加熱是為了使SiHCl3氣化，加快與氫氣的反應。②根據(jù)信息，石英管中產(chǎn)生的物質為硅，D中應有固體物質產(chǎn)生，普通玻璃在該反應條件下會軟化，D中發(fā)生SiHCl3被氫氣還原生成硅的反應。③因高溫下氫氣和氧氣混合容易爆炸，故應先排凈裝置中的空氣。④鐵與鹽酸反應生成二價鐵，常用氯水先將二價鐵氧化，然后再加入硫氰化鉀溶液進行檢驗。1．下列說法正確的是() A．鹽酸可以與硅反應，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅 B．SiO2既能與HF反應又能與NaOH溶液反應，說明SiO2是兩性氧化物 C．Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑。該反應不符合強酸制弱酸規(guī)律，但符合高沸點物質制低沸點物質的規(guī)律 D．硅酸、硅酸鹽都難溶于水 【解析】鹽酸與硅不反應，故A項錯；SiO2是酸性氧化物，故B錯。高沸點物質制低沸點物質，如H2SO4、H3PO4制HCl，Na制K，SiO2制CO2，C正確。Na2SiO3易溶于水，D錯誤。 【答案】C無機非金屬材料

【精講精析】

水晶成分是SiO2，它是氧化物，不是鹽，①錯誤；制作光導纖維的材料是SiO2，不是Si，②錯誤；陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料，③正確；高溫結構陶瓷可以制造發(fā)動機，④錯誤；Cu2O(紅色)、Co2O3(藍色)，⑤正確。 【答案】C2．(2012·濟寧聯(lián)考)硅及其化合物是重要的無機材料，下列有關說法正確的是() A．反應SiO2＋2C2CO↑＋Si，每生成1molSi轉移4mole－ B．光纖的主要成分是硅單質，它質量輕且對光的傳輸能力強 C．光纖可以將光能轉化為電能，是制造光電池的最佳材料 D．所有的玻璃都是硅酸鹽產(chǎn)品 【解析】

標出選項A反應前后元素的化合價，分析反應前后化合價的變化，可知A說法正確；光纖是光導纖維的簡稱，其主要成分是二氧化硅，B說法錯誤；制造光電池的材料是晶體硅，C說法錯誤；石英玻璃的主要成分是二氧化硅，不是硅酸鹽產(chǎn)品，故D說法錯誤。 【答案】A

(1)選擇制取SO2的合適試劑：________。 A．10%的H2SO4溶液B．80%的H2SO4溶液 C．Na2SO3固體 D．CaSO3固體 (2)寫出裝置B中發(fā)生的主要反應的化學方程式：__________ ____________________________________________________。 (3)你認為該裝置是否有不足之處？________，如果有，請列出兩點：________________________________________ __________________________________________________。 Ⅱ.某研究性學習小組進行了“實驗室制Si”的研究，他們以課本為基礎，查閱資料后得到以下可供參考的信息： ①工業(yè)上在高溫時用C還原SiO2可制得Si②Mg在高溫的條件下即可與SiO2反應③金屬硅化物與稀硫酸反應生成硫酸鹽和SiH4

④Si和SiO2均不與稀硫酸反應⑤SiH4在空氣中自燃 他們在研究報告中記錄“……選用合適的物質在適宜的條件下充分反應；再用足量稀硫酸溶解固體產(chǎn)物；然后過濾、洗滌、干燥；最后稱量……在用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，其產(chǎn)率也只有預期值的63%左右”。 (4)該小組“實驗室制Si”的化學方程式是_______________。 (5)你估計“用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花”的原因是______________________________________________ ___________________________________________________。 【解析】

(1)SO2的溶解度較大，應選用濃度較大的H2SO4溶液；為了使反應順利進行須選擇Na2SO3固體與硫酸反應(CaSO3固體與硫酸反應生成的硫酸鈣微溶于水)。 (2)根據(jù)Mg與CO2的反應知Mg與SO2反應能生成氧化鎂與單質硫，但單質硫能與鎂反應生成硫化鎂。 (3)SiO2、CO2都是酸性氧化物，所以鎂與玻璃中的二氧化硅能發(fā)生反應，鎂不能與玻璃管直接接觸；又因為鎂與鈉的性質相似，能與水反應，因此A、B間應加干燥裝置；從整個裝置看是完全封閉的，這是不允許的，因此C應與大氣相通。 (4)根據(jù)二氧化碳與鎂的反應可寫出二氧化硅與鎂反應的化學方程式。 (5)根據(jù)信息③可知，用稀H2SO4 溶解固體產(chǎn)物時產(chǎn)生了SiH4，所以固體產(chǎn)物中有金屬硅化物，從而可知鎂與二氧化硅反應時生成的硅與鎂反應生成了硅化鎂。高考題組一硅及其化合物和無機非金屬材料1．(2011·山東高考)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．單質常用作半導體材料和光導纖維 C．最高價氧化物不與酸反應 D．氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定 【解析】

該短周期非金屬元素為Si，硅在自然界中只以化合態(tài)形式存在，A項正確；單質硅可用作半導體材料，而光導纖維的主要成分是SiO2，B項錯誤；Si的最高價氧化物為SiO2，其可以與氫氟酸反應，C項錯誤；由于非金屬性Si<C，因此氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：SiH4<CH4，D項錯誤。 【答案】

A2．判斷下列說法是否正確(正確的打“√”，錯誤的打“×”) (1)SiO2不與任何酸反應，可用石英制耐酸容器(2010·全國高考)() (2)SiO2是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應(2010·山東高考)() (3)二氧化硅是生產(chǎn)光纖制品的基本原料(2010·江蘇高考)() (4)水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑(2010·江蘇高考)() (5)可以用Si3N4、Al2O3制作高溫結構陶瓷制品(2010·天津高考)()【答案】(1)×(2)√(3)√(4)√(5)√(6)×(7)×(8)×3．(2010·上海高考改編)胃舒平主要成分是氫氧化鋁，同時含有三硅酸鎂(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。 (1)三硅酸鎂的氧化物形式為________________。 (2)某元素與鋁元素同周期且原子半徑比鎂原子半徑大，該元素離子半徑比鋁離子半徑________(填“大”或“小”)，該元素和鋁元素的最高價氧化物的水化物之間發(fā)生反應的離子方程式為：__________________________________________ __________________________________________________。 (3)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是________。 a．Al2O3、MgO和SiO2都不溶于水 b．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固體 c．Al2O3、MgO和SiO2都是氧化物 d．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔點 【解析】

(1)硅酸鹽用氧化物的形式來表示組成的書寫順序是：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→非金屬氧化物→二氧化硅→水，并將氧化物的數(shù)目用阿拉伯數(shù)字在其前面表示。比如斜長石KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2。 (2)與鋁元素同周期且原子半徑大于鎂的元素是鈉，其離子半徑大于鋁的離子半徑；兩者氫氧化物反應的離子方程式為：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－；(3)分析三種氧化物，可知三者都不溶于水且都具有很高的熔點。

【答案】(1)2MgO·3SiO2·nH2O (2)大Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ (3)ad高考題組二與“硅單質及其化合物”有關的推斷題和實驗探究4．(2011·天津高考節(jié)選)圖中X、Y、Z為單質，其他為化合物，它們之間存在如下轉化關系(部分產(chǎn)物已略去)。其中，A俗稱磁性氧化鐵；E是不溶于水的酸性氧化物，能與氫氟酸反應。 回答下列問題： (1)組成單質Y的元素在周期表中的位置是_________；M中存在的化學鍵類型為________；R的化學式是________。 (2)一定條件下，Z與H2反應生成ZH4。ZH4的電子式為________________。 (3)已知A與1molAl反應轉化為X時(所有物質均為固體)，放出akJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式：_____________。 【解析】

(1)、(2)依題意結合物質的特性可推出框圖中的A為Fe3O4，E為SiO2，再結合框圖中的信息推出X為Fe、Y為O2、Z為Si，D為HNO3溶液、G為Fe(NO3)3、M為Na2SiO3溶液、R為H2SiO3(或H4SiO4)。 (3)先寫出反應的化學方程式：8Al＋3Fe3O4===9Fe＋4Al2O3，根據(jù)方程式中Al的化學計量數(shù)得出反應熱的數(shù)值為8a，再根據(jù)書寫熱化學方程式的要求——注明反應體系中各物質的狀態(tài)，放熱用“－”、吸熱用“＋”，單位是“kJ·mol－1”，正確寫出該反應的熱化學方程式：8Al(s)＋3Fe3O4(s)===9Fe(s)＋4Al2O3(s)ΔH＝－8akJ·mol－1 【答案】(1)第2周期第ⅥA族離子鍵、共價鍵H2SiO3(或H4SiO4) (3)8Al(s)＋3Fe3O4(s)===9Fe(s)＋4Al2O3(s) ΔH＝－8akJ·mol－15．(2009·浙江高考節(jié)選)單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎材料