2014高考化学一轮复习第四章第一讲硅无机非金属材料.ppt

《2014高考化学一轮复习第四章第一讲硅无机非金属材料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2014高考化学一轮复习第四章第一讲硅无机非金属材料.ppt（59页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第一讲 硅 无机非金属材料,1. 了解硅元素单质及其化合物的主要性质及其应用。 2了解硅元素单质及其化合物与无机非金属材料的关系。 3了解硅元素单质及其化合物对环境质量的影响。,1关于硅单质及其化合物的实验探究。 2有关硅单质及其化合物的物质推断。,(1)存在 硅元素在地壳中的含量居第_位，在自然界中没有_态的硅，常见的化合态的硅有二氧化硅和硅酸盐等。 (2)硅在元素周期表中的位置 硅元素位于元素周期表的_，其原子结构示 意图为_。,一、硅 1硅元素,二,游离,第3周期A族,单质硅有_和_非晶体硅)两种同素异形体，其晶体结构与金刚石类似。 (1)物理性质 晶体硅是_色的固体，有金属光泽，硬度_

2、 ，熔、沸点_ ，导电性介于_和_之间。 (2)化学性质 在常温下只与F2、氢氟酸和强碱溶液反应，其化学方程式分别为： _； _； _。,2单质硅,晶体硅,无定形硅,灰黑,大,高,导体,绝缘体,Si2F2=SiF4,Si4HF=SiF42H2,Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2,在加热时能与O2和Cl2等非金属单质反应，其化学反应方程式分别为： _； _。 (3)工业制法,(4)用途 作为半导体材料。生产硅合金。制造太阳能电池。,硅可用作半导体材料，是否可用于解释元素周期性变化的规律？ 提示 可以，硅位于金属和非金属的分界线附近，性质上由金属逐渐过渡到非金属。,二、二氧化硅 1存在形态

3、,(1)SiO2晶体的基本结构单元如右图所示，是四面体结构。 (2)晶体中每个Si原子周围有_个氧原子，每个氧原子周围有_个Si原子，化学式为_ ，晶体中_(填“存在”或“不存在”)SiO2分子。1 mol SiO2中含SiO键的数目是_。,2结构,SiO2,4,2,不存在,4NA,(1)酸性氧化物的通性 与强碱反应 与NaOH溶液反应的化学方程式为： _。 与碱性氧化物反应 与CaO反应的化学方程式为：_。 高温下与CaCO3、Na2CO3反应： _ ；,3物理性质：熔点_，硬度_，_溶于水。 4化学性质,很高,很大,不,SiO22NaOH=Na2SiO3H2O,_。 (2)高温下与碳反应

4、_ 。 (3)特殊性：与氢氟酸反应 _。,SiO24HF=SiF42H2O,(1)信息高速公路的骨架_； (2)制造石英坩埚、石英玻璃、石英钟表等； (3)制造电子工业的重要部件、光学仪器； (4)用作工艺饰品如水晶、玛瑙等。,5主要用途,光导纤维,盛放碱液的试剂瓶，为什么不能用玻璃塞？ 提示 玻璃中含有SiO2，SiO2能够与碱液缓慢反应，带玻璃塞的玻璃试剂瓶一般都是磨砂口的，接触非常严密，接触碱液后时间长了会生成具有黏合性的Na2SiO3水溶液，从而使瓶塞与瓶颈黏在一起，不易分开。,(1)物理性质 硅酸_溶于水。 (2)化学性质 弱酸性，酸性比碳酸_ ，硅酸_(填“能”或“不能”)使紫色石

5、蕊试液变红色。 硅酸不稳定，受热易分解：_。,三、硅酸、硅酸盐和无机非金属材料 1硅酸,不,弱,不能,硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为：_。 硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作_ 。 (1)硅酸盐的性质特征 化学性质稳定，熔点_，大都难溶于水(Na2SiO3等例外)。 (2)硅酸盐组成的表示 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为_，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为：_。,2硅酸盐,H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O,干燥剂,较高,Na2OSiO2,CaO3MgO4SiO2,3传统无机非

6、金属材料,纯碱、石灰石、石英,石灰石、黏土,3CaOSiO2，,2CaOSiO2，,3CaOAl2O3,Na2SiO3，,CaSiO3，SiO2,水硬性,(1)_陶瓷 如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学浸蚀性和电绝缘性等。 (2) _陶瓷 对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。 (3)压电陶瓷：具有_效应。,4. 新型无机非金属材料,高温结构,生物,压电,提示 不能。强酸制弱酸的规律：强酸弱酸盐=强酸盐弱酸，仅适用于常温下水溶液中进行的反应，而该反应是在高温且干态下进行，只能从化学平衡移动角度去解释反应发生的原因，因CO2为气体，能及时离开反应体系，使化学反应得以向右进行。,1

7、还原性强弱反常,三种“反常” ,该反应中C作还原剂，SiO2中硅原子得电子，而失电子的能力SiC。这反常情况可从化学平衡的角度理解，由于产物CO为气体，能及时离开反应体系降低了生成物的浓度，促使反应向正反应方向进行。,2强酸制弱酸规律反常,一般情况下，因为碳酸的酸性比硅酸强，溶液中可发生反应Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，即符合 “较强酸制较弱酸”的复分解反应规律。而上述反应之所以能进行，是因为该反应是在高温干态条件下进行的，可从化学平衡角度理解，高温时，SiO2这种高沸点、难挥发的固体制得了低沸点、易挥发的CO2气体，因CO2生成后离开反应体系，使反应向右进行到底。,一

8、般情况，碱性氧化物酸盐水，SiO2是酸性氧化物却能与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O(SiF4不属于盐)。,3氧化物的反应规律反常,硅酸盐改写成氧化物形式的方法技巧 氧化物的顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。 氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。 注意事项：氧化物之间以“”隔开；系数配置出现分数应化为整数。,一种技巧,硅的性质内容不是很多，只要注意几点：一是注意硅、二氧化硅的用途，二是注意硅、二氧化硅的几个特殊的性质及作用，如SiO2能与氢氟酸反应但不能与水反应直接制硅酸、盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞子，三是注意硅酸盐氧化物的写法

9、。,我的体会,CO2、SO2、SiO2均为酸性氧化物，但SiO2不能与水直接化合生成H2SiO3；SiO2先转化为硅酸盐，才能进一步转化为硅酸。SiO22NaOH=Na2SiO3H2O，Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl。,我的警示,2F22H2O=4HFO2 Cl22NaBr=2NaClBr2 Br22KI=2KBrI2,我的闪记,有人认为SiO2既能与某些酸反应又能与碱反应，所以认为它是一种两性氧化物，你同意这种看法吗？ 提示 不同意，因为SiO2只与HF反应，这是SiO2的特性，与其他的酸不反应，所以SiO2是一种酸性氧化物。,问题征解,1一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低

10、，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。 2一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。,必考点30 碳、硅及其化合物的“特殊性”,4非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与碱溶液反应只作还原剂，且放出氢气：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。 5非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟HF作用：Si4HF=SiF42H2。 6SiO2是酸性氧化物却能与非氧化性酸反应：SiO24HF=SiF42H2O。 7无机酸一般能溶于水，但H2SiO3及H4SiO4却难溶于水。,【典例1】,(2013苏北四市调

11、研)下列叙述正确的是 ( )。,B碳和硅都是A族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的 物理性质相似 C二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧 化硅是两性氧化物 D二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能 与水反应生成硅酸,解析 强酸制弱酸的反应规律适用于在溶液中的反应，而该反应是在高温干态下进行的，不能根据该规律判断。事实上碳酸酸性比硅酸强，故A项错误；CO2和SiO2属不同类型晶体，在物理性质方面有很大差异，故B项错误；SiO2能与氢氟酸反应，是SiO2的特性，并不能说明它具有碱性，故C项错误；SiO2虽属于酸性氧化物，但不能直接与H2O反应生成H2SiO3，D项正确。 答案

12、D,CO2和SiO2的比较,【应用1】,(2013龙岩四校联考)二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。ae是对反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是 ( )。 SiO22NaOH=Na2SiO3H2O,a反应中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃 b反应中表现了SiO2的氧化性 c反应中SiO2表现了酸性氧化物的通性 d反应符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性酸酐的道理 e反应中SiO2未参加氧化还原反应 Aace Bbde Ccde Dab,解析 通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是，因此a判断错误，中反应表现的是SiO

13、2的特性，c判断也错；反应是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b判断正确；反应是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确；反应中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断也正确；所以选项B正确。 答案 B,硅酸盐的种类很多，结构复杂，其组成的表示方法有两种： (1)盐化学式法 如：硅酸钠Na2SiO3，硅酸钙CaSiO3等。此法一般用于表示组成较简单的硅酸盐。 (2)氧化物法 如：黏土：Al2O32SiO22H2O 石棉：CaO2MgO4SiO2 云母：K2O3Al2O36SiO22H2O 滑石：3MgO4SiO2H2O

14、钾长石：K2OAl2O36SiO2,必考点31 硅酸盐及无机非金属材料,1硅酸盐的表示方法,2无机非金属材料分类,下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是 ( )。 A传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐 材料 B新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的许 多缺点 C高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐 磨损、密度小等优点 D传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成 分都是硅酸盐,【典例2】,解析 无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新型

15、的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应、具有生物功能等。 答案 D,无机非金属材料在生活和高科技的发展中起着重要作用，其应用点较多，在以后的高考中将会有所体现。考查时除选择题某一选项外，还可能出现在以矿物资源开发和利用的综合试题中。在解答有关无机非金属材料试题时首先要认真阅读题目、充分挖掘信息、了解无机非金属材料的类别、成分、性质和功能，然后针对问题逐一解决。,(2013广东四校联考)材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是 ( )。,【应用2】,解析 A项中金刚石是碳的一种单质。 答案

16、 A,从2013年高考理综化学卷常见错误分析，学生答题不规范主要表现在以下方面： (1)书写不规范； (2)化学方程式没配平或漏掉生成物或抄错； (3)错别字多； (4)字符书写潦草难以辨认； (5)书写有机结构简式多氢或少氢。 出现以上情况并非说明考生化学基础知识欠缺，而是平时没有养成良好的习惯。因此，同学们有必要培养自己严谨的学习态度，养成良好的书写习惯，减少因非智力因素而丢分。,(9分)获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。,试卷采样,审题指导 (1)根据二氧化硅的主要用途进行判断。(2)方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的是粗硅，还要进行除杂

17、处理，杂质为二氧化硅和炭等。杂质如果不易除去，则可以考虑将所需物质从混合物中进行分离出来。(3)根据信息先判断反应物与产物的种类，再进行书写化学方程式。 失分提示 1对硅和二氧化硅的用途混淆。 2叙述问题不全面。 3化学方程式书写不全面。,当场指导,评分细则,Hold住考向,名师揭秘,随着新能源，新材料，新工艺的发展应用，硅及其化合物的性质和应用有逐渐增多的趋势。高考将对硅及其化合物的性质和有关实验进行重点考查，以选择题为基础题型，以化工综合应用题为提高题型，预计2014年将有多种考查方式出现。,(1)单晶硅是将太阳能转变为电能的常用材料 (2012新课标，8B) (2)单质硅常用作半导体材料

18、和光导纤维 (2011山东理综，10B) (3)高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 (2009广东理基，22) (4)单晶硅常用于制造光导纤维 (2009四川理综，6D),硅及其化合物的性质,角度1.硅单质的性质和用途的判断 1判断正误,(),(),(),(),(5)硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 (2009广东理基，22) (1)SiO2与酸、碱均不反应 (2012天津理综，2B) (2)SiO2有导电性，所以SiO2可用于制备光导纤维 (2012广东理综，12B) (3)二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器 (2011江苏，3B) (4)SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应

19、 (2010山东理综，13A),角度2.SiO2性质及用途 2判断正误,(),(),(),(),(),(5)A.二氧化硅是生产光纤制品的基本原料 B水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 (2010江苏，4A、B) (6)二氧化硅的分子式是SiO2 (2010上海，2B),(),(),(),角度3.硅及其化合物的综合探究 3(2012重庆理综，26)金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐 蚀特性，应用广泛。,(1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子。碳元素在周期表中的位置是_，Q是_，R的电子式为_。 (2)一定条件下，Na还原CCl4可制备金刚石。反应结束

20、冷却至室温后，回收其中的CCl4的实验操作名称为_，除去粗产品中少量钠的试剂为_。,(3)碳还原SiO2制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将20.0 g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1 mol氢气，过滤得SiC固体11.4 g，滤液稀释到1 L。生成氢气的离子方程式为_，硅酸盐的物质的量浓度为_。 (4)下列叙述正确的有_(填序号)。 Na还原CCl4的反应、Cl2与H2O的反应均是置换反应 水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同 Na2SiO3溶液与SO3的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱 钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物中阴阳离子数目比均

21、为12。,解析 (1)由题给信息“碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子”可推知Q为氧，非极性分子R为CO2。根据周期序数电子层数，主族序数最外层电子数可以确定碳在周期表中的位置是第二周期第A族，CO2的电子式为： 。 (2)金刚石是不溶于CCl4的固体，CCl4是液体，将不溶性固体和液体分离通常采用的方法是过滤；由于Na可以与水(或乙醇)发生反应，而金刚石不与水(或乙醇)反应，所以除去粗产品中的少量的钠可用水(或乙醇)。,(3)根据硅与NaOH反应的化学方程式Si2NaOH2H2O =Na2SiO32H2可写出其离子方程式为Si2OHH2O=SiO

22、322H2； 计算溶液中硅酸盐的物质的量浓度需要根据化学方程式进行计算： Si2NaOHH2O=Na2SiO3 2H2 28 g 1 mol 2 mol m(Si) n1(Na2SiO3) 0.1 mol,粗产品中SiO2的质量为：m(SiO2)20.0 g11.4 g1.4 g7.2 g SiO22NaOH=Na2SiO3H2O 60 g 1 mol 72 g n2(Na2SiO3),水晶属于原子晶体，熔化时需要破坏共价键，而干冰属于分子晶体，熔化时克服分子间作用力，二者克服的粒子间作用力类型不相同。,Na2SiO3溶液与SO3的反应如下： SO3H2O=H2SO4 H2SO4Na2SiO3

23、=Na2SO4H2SiO3 因为H2SO4可以与Na2SiO3反应，说明H2SO4的酸性比H2SiO3强，根据非金属元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱可以推知Si的非金属性比S的弱。 Li与氧气反应的产物只有一种Li2O，阴阳离子的个数比为12；钠在空气中燃烧生成Na2O2，其电子式为 ，故其阴阳离子个数比也是 12。,答案 (1)第二周期第A族 氧(或O) (2)过滤 水(或乙醇) (3)Si2OHH2O=SiO322H2 0.17 molL1 (4),判断正误 (1)合成纤维与光导纤维都是新型无机非金属材料 ( ) (2012新课标，8D) (2)陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 ( ) (2009广东理基，22) (3)氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 ( ) (2009四川理综，6A) (4)C60属于原子晶体，用于制造纳米材料 ( ) (2009四川理综，6B) (5)水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 ( ) (2009广东理基，22),无机非金属材料,