高三一輪硅及其化合物

高三一輪硅及其化合物…………三年8考高考指數(shù):★★★1.了解硅元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解硅元素與無機(jī)非金屬材料。第2頁,共37頁，2024年2月25日，星期天一、硅1.硅元素在自然界中的存在在地殼中的含量：_________，自然界中存在形態(tài)：______，主要存在形式：__________和硅酸鹽等。2.單質(zhì)硅的性質(zhì)單質(zhì)硅有________和_________________兩種，其晶體結(jié)構(gòu)與_______類似。居第二位化合態(tài)二氧化硅晶體硅無定形硅(非晶硅)金剛石第3頁,共37頁，2024年2月25日，星期天(1)晶體硅的物理性質(zhì)。色澤硬度熔沸點(diǎn)導(dǎo)電性

_______________________________________________灰黑色、有金屬光澤大高介于導(dǎo)體與絕緣體之間第4頁,共37頁，2024年2月25日，星期天(2)化學(xué)性質(zhì)。不能被濃硫酸、濃硝酸等強(qiáng)氧化劑氧化O2、Cl2等Si常溫下F2、氫氟酸、NaOH溶液加熱或高溫第5頁,共37頁，2024年2月25日，星期天①與氫氟酸反應(yīng)：______________________；②與NaOH溶液反應(yīng)：Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑;③與O2反應(yīng)：_________________。(3)工業(yè)制法。用焦炭和二氧化硅在電爐中反應(yīng)得到粗硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：________________________。(4)主要用途。用做半導(dǎo)體材料、生產(chǎn)硅合金等。Si+4HF====SiF4↑+2H2↑Si+O2SiO2△====SiO2+2CSi+2CO↑高溫====第6頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二、二氧化硅1.物理性質(zhì)硬度______，熔沸點(diǎn)______。2.化學(xué)性質(zhì)很大很高第7頁,共37頁，2024年2月25日，星期天(1)與堿溶液(如NaOH溶液)反應(yīng)。_________________________(不能用帶_____塞的試劑瓶盛放堿液)(2)與堿性氧化物(如CaO)反應(yīng)。______________________(3)與碳酸鹽(如Na2CO3、CaCO3)反應(yīng)。________________________________、__________________________(4)與氫氟酸反應(yīng)_________________________SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O玻璃SiO2+CaOCaSiO3SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O高溫====高溫====高溫====第8頁,共37頁，2024年2月25日，星期天3.用途制光學(xué)儀器、石英玻璃。水晶可制作飾品，常用來制造通訊材料_________。三、硅酸、硅酸鹽1.硅酸(1)性質(zhì)：透明膠狀固體，難溶于水，酸性比碳酸弱。(2)制法：可用硅酸鈉溶液與鹽酸反應(yīng)制得，反應(yīng)的離子方程式為_______________________。(3)用途：硅膠可用作催化劑的載體和袋裝食品、瓶裝食品的干燥劑。光導(dǎo)纖維第9頁,共37頁，2024年2月25日，星期天2.硅酸鹽(1)Na2SiO3水溶液俗稱________，常用于制作黏合劑、防腐劑和耐火材料。(2)硅酸鈉溶液在空氣中易變質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________。(3)硅酸鹽組成的表示。通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成：如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為_____________，石棉(CaMg3Si4O12)可表示為：____________________。水玻璃Na2SiO3+H2O+CO2

====Na2CO3+H2SiO3↓Na2O·SiO2CaO·3MgO·4SiO2第10頁,共37頁，2024年2月25日，星期天四、無機(jī)非金屬材料1.傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料(1)工業(yè)生產(chǎn)。水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料

________________________________主要設(shè)備

水泥回轉(zhuǎn)窯

玻璃窯

陶瓷窯

生產(chǎn)條件

高溫

石灰石、黏土純堿、石灰石和石英黏土第11頁,共37頁，2024年2月25日，星期天(2)主要用途。陶瓷、玻璃、水泥是主要建材，也廣泛應(yīng)用于生活中。2.新型無機(jī)非金屬材料(1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。如氮化硅陶瓷具有較高的硬度和耐磨性、較強(qiáng)的抗化學(xué)侵蝕性和電絕緣性等。(2)生物陶瓷。對(duì)機(jī)體無排異反應(yīng)，不會(huì)引起代謝作用異常。(3)壓電陶瓷：具有壓電效應(yīng)。第12頁,共37頁，2024年2月25日，星期天1.SiO2既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)，所以它是一種兩性氧化物。()【分析】SiO2只能與氫氟酸反應(yīng)生成SiF4和H2O，且SiF4不是鹽，與其他酸都不反應(yīng)，與堿反應(yīng)生成鹽和水，故SiO2是一種酸性氧化物。2.工業(yè)上用焦炭和石英制取粗硅的反應(yīng)方程式為SiO2+CSi+CO2↑。()【分析】反應(yīng)生成的是CO而不是CO2?！痢粮邷?===第13頁,共37頁，2024年2月25日，星期天3.不能用SiO2與水反應(yīng)的方法來制取硅酸，不能用瓷坩堝來加熱燒堿或純堿使其熔化。()【分析】SiO2難溶于水，不與水反應(yīng)，在高溫下SiO2能與NaOH、Na2CO3發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致瓷坩堝被腐蝕。4.實(shí)驗(yàn)室中保存燒堿溶液不能用玻璃瓶和磨口玻璃塞。()【分析】常溫下，SiO2與燒堿溶液反應(yīng)很慢，但生成極少量的Na2SiO3即可將瓶口和瓶塞粘在一起，不易開啟，故可用玻璃瓶，但不可以用磨口玻璃塞?！獭恋?4頁,共37頁，2024年2月25日，星期天5.新型無機(jī)非金屬材料與傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的不同點(diǎn)是新型的均不含硅元素。()【分析】新型無機(jī)非金屬材料如氮化硅陶瓷就含有硅元素?！恋?5頁,共37頁，2024年2月25日，星期天硅及其化合物的性質(zhì)物質(zhì)

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(zhì)與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)一般不產(chǎn)生H2

硅可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2

非金屬一般不與非氧化性酸反應(yīng)

Si+4HF====SiF4↑+2H2↑

一般非金屬單質(zhì)為絕緣體

硅為半導(dǎo)體，常用于電子部件

高溫====第16頁,共37頁，2024年2月25日，星期天SiO2

酸性氧化物一般與水反應(yīng)生成相應(yīng)酸

SiO2不溶于水，不與水反應(yīng)

酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)

SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O

“較強(qiáng)酸制較弱酸”是復(fù)分解反應(yīng)的一般規(guī)律，H2CO3酸性大于H2SiO3Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2

CaSiO3+CO2↑

高溫====高溫====第17頁,共37頁，2024年2月25日，星期天H2SiO3

無機(jī)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，水溶液俗稱水玻璃、泡花堿

第18頁,共37頁，2024年2月25日，星期天【高考警示鐘】(1)不要混淆硅和二氧化硅的用途。用作半導(dǎo)體材料的是晶體硅而不是SiO2，用于制作光導(dǎo)纖維的是SiO2而不是硅。(2)不要混淆常見含硅物質(zhì)的成分。①計(jì)算機(jī)芯片的成分是晶體硅而不是SiO2。②水晶、石英、瑪瑙等主要成分是SiO2，而不是硅酸鹽。③傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸鹽。第19頁,共37頁，2024年2月25日，星期天【典例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(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)定第20頁,共37頁，2024年2月25日，星期天【解題指南】解答本題注意以下三點(diǎn)：(1)原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半的短周期元素只有鋰和硅，非金屬元素則為硅。(2)充分考慮硅及其化合物的特性及用途。(3)運(yùn)用元素周期律比較氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性。第21頁,共37頁，2024年2月25日，星期天【解析】選A。通過信息可推知該元素為Si。B項(xiàng)，其單質(zhì)能用作半導(dǎo)體材料，用作光導(dǎo)纖維的是SiO2，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，它的最高價(jià)氧化物SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由于元素的非金屬性C＞Si，故SiH4的穩(wěn)定性弱于甲烷，D錯(cuò)誤。第22頁,共37頁，2024年2月25日，星期天【互動(dòng)探究】(1)硅在自然界中為什么全部以化合態(tài)存在？提示：硅是親氧元素，容易跟氧元素結(jié)合形成二氧化硅或進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硅酸鹽。(2)實(shí)驗(yàn)室如何保存氫氟酸？提示：氫氟酸能與玻璃中的SiO2反應(yīng)，不能盛放于玻璃瓶中，應(yīng)保存在特制的塑料瓶中。第23頁,共37頁，2024年2月25日，星期天【變式備選】下列敘述中，不正確的是()A.硅和鍺都是重要的半導(dǎo)體材料B.地殼中含量占第一、二位兩種元素組成的一種化合物為SiO2C.自然界里存在大量的單質(zhì)硅、二氧化硅和硅酸鹽D.在硅酸鈉溶液中通入CO2有白色膠狀沉淀產(chǎn)生第24頁,共37頁，2024年2月25日，星期天【解析】選C。硅在自然界中不能以單質(zhì)形式存在；地殼中含量前兩位的元素是O、Si；硅酸鈉溶液中通入CO2可生成硅酸白色沉淀。第25頁,共37頁，2024年2月25日，星期天SiO2與CO2比較SiO2

CO2

熔沸點(diǎn)很高很低硬度很大較小溶解性不溶于水可溶與堿反應(yīng)

SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O

CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O

與堿性氧化物反應(yīng)

SiO2+CaOCaSiO3

CaO+CO2====CaCO3

高溫====第26頁,共37頁，2024年2月25日，星期天SiO2

CO2

與水反應(yīng)不反應(yīng)CO2+H2OH2CO3

與碳反應(yīng)

SiO2+2CSi+2CO↑CO2+C2CO與酸反應(yīng)SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O不反應(yīng)高溫====△====第27頁,共37頁，2024年2月25日，星期天【高考警示鐘】(1)要掌握SiO2和CO2性質(zhì)的區(qū)別。SiO2能與氫氟酸反應(yīng)而CO2不能與氫氟酸反應(yīng)；CO2與SiO2均是酸性氧化物，但CO2可與水反應(yīng)而SiO2不能與水反應(yīng)。(2)SiO2與C反應(yīng)時(shí)生成物是CO而不是CO2。第28頁,共37頁，2024年2月25日，星期天【典例2】下列說法中不正確的是()A.SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可與NaOH溶液反應(yīng)B.SiO2不能與任何酸發(fā)生反應(yīng)C.SiO2和CO2在一定條件下，均可與CaO發(fā)生反應(yīng)D.SiO2不溶于水，而CO2可與水反應(yīng)，生成H2CO3【解題指南】解答本題注意以下兩點(diǎn)：(1)SiO2與CO2性質(zhì)的相同點(diǎn);(2)SiO2與CO2性質(zhì)的區(qū)別。第29頁,共37頁，2024年2月25日，星期天【解析】選B。SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O,A正確；SiO2可與氫氟酸反應(yīng)，B不正確；SiO2+CaOCaSiO3,CO2+CaO====CaCO3,C正確；CO2+H2OH2CO3，D正確。高溫====第30頁,共37頁，2024年2月25日，星期天【互動(dòng)探究】(1)上述A選項(xiàng)中，CO2與NaOH反應(yīng)的產(chǎn)物如何判斷？提示：根據(jù)CO2的量來判斷，若CO2不足則產(chǎn)生Na2CO3,若CO2過量則產(chǎn)生NaHCO3。(2)上題D選項(xiàng)中，如何由SiO2制取H2SiO3?提示：先讓SiO2與NaOH溶液反應(yīng)，SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O然后向所得的Na2SiO3溶液中通CO2即可得到H2SiO3，反應(yīng)為：Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓。第31頁,共37頁，2024年2月25日，星期天1．開發(fā)新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展的方向之一。下列有關(guān)材料的說法正確的是()A.合成纖維和光導(dǎo)纖維都是有機(jī)高分子材料B.SiO2是人類將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧螩.水晶、瑪瑙、水泥和瓷器都是硅酸鹽制品D.氮化硅陶瓷是新型無機(jī)非金屬材料練習(xí)：第32頁,共37頁，2024年2月25日，星期天【解析】選D。光導(dǎo)纖維的成分是SiO2，A錯(cuò)；晶體硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧希珺錯(cuò)；水晶、瑪瑙的主要成分是SiO2，C錯(cuò)。第33頁,共37頁，2024年2月25日，星期天2．下列試劑中，能貯存在帶磨口塞的玻璃試劑瓶里的是()A.KOH溶液B.液溴C.Na2SiO3溶液D.氫氟酸【解析】選B。A項(xiàng)KOH與SiO2反應(yīng)生成礦物膠K2SiO3，C項(xiàng)Na2SiO3本身就屬于礦物膠，D項(xiàng)HF與SiO2反應(yīng)。第34頁,共37頁，2024年2月25日，星期天3．常溫下，下列不發(fā)生反應(yīng)的一組物質(zhì)是()①硅與NaOH溶液②硅與鹽酸③硅與氫氟酸④二氧化硅與碳酸鈉⑤二氧化硅與NaOH溶液⑥二氧化硅與濃