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1、学 海 无 涯 第四章 非金属及其化合物 第 1 讲碳 硅及其化合物 考纲定标 热点定位 1 了解碳 硅单质及其化合物的主要性质及 应用 2 了解碳 硅及其化合物对环境质量的影 响 3 了解常见无机非金属材料的性质和用途 1 硅的特性及制备实验流程 2 硅的单质及化合物的相互转化 3 以新材料背景考查硅及其化合物的性质 及用途 碳 硅单质的性质及用途 基础全扫描 1 单质的存在形态 物理性质和用途 碳 硅 存在形态 游离态和化合态 化合态 物理性质 金刚石 熔点高 硬度大 石墨 硬度小 电的良导体 灰黑色固体 有金属光泽 熔点高 硬度大 有脆性 用途 金刚石用作切割刀具 石墨用作电极 铅笔芯
2、半导体材料 太阳能电池和 合金材料 2 碳和硅的化学性质 1 碳单质的化学性质 还原性 2 4 CO CO2 CuO SiO2 O2 不足 0 C 常温下不活泼 CuO 浓硫酸 O2 充足 CO2 与 O2反应 O2不足 2C O2 点燃 2CO O2充足 C O2 点燃 CO2 与其他物质反应 a 与 CuO 反应 2CuO C 2Cu CO2 可用于某些金属的冶炼 b 与 CO2反应 CO2 C 高温 2CO c 与水蒸气反应 C H2O g 高温 CO H2 制水煤气 d 与浓硫酸反应 C 2H2SO4 浓 CO2 2SO2 2H2O 学 海 无 涯 2 硅的化学性质 还原性 与氢氟酸反
3、应 Si 4HF SiF4 2H2 与 NaOH 溶液反应 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 与 O2反应 Si O2 SiO2 认知无盲区 1 碳单质的化学性质主要表现为还原性 能被氧化剂氧化为 2 价或 4 价的化合物 2 工业上制备硅的反应 粗硅的制备 SiO2 2C 高温 Si 2CO 由粗硅制纯硅 Si 粗 2Cl2 SiCl4 SiCl4 2H2 高温 Si 纯 4HCl 3 用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气在电炉中进行 得到的氧化产物是 CO 而不是 CO2 练习点点清 1 将碳 硅单质的物理性质和用途用短线连接起来 答案 c a e b d 2 已知
4、A 是灰黑色 1 的 有金属光泽的固体单质 根据如图所示的物质之间的转化关系 回答下列有关问题 1 写出 B C 两物质的名称 B C 2 写出 D B 的化学方程式 学 海 无 涯 3 写出 B C 的离子方程式 解析 据 A 是灰黑色的 有金属光泽的固体单质 知 A 是硅 则 B 是硅酸钠 C 是硅酸 D 是二氧化硅 答案 1 硅酸钠 硅酸 2 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 3 SiO2 3 H2O CO2 CO2 3 H2SiO3 碳 硅的氧化物 基础全扫描 1 CO 的性质 1 物理性质 无色气体 有毒 不溶于水 2 化学性质 燃烧 2CO O2 点燃 2CO2 还原
5、CuO CO CuO Cu CO2 2 CO2与 SiO2的比较 1 物理性质 熔 沸点 SiO2的熔 沸点比 CO2的熔 沸点高 溶解性 CO2可溶于水 SiO2不溶于水 2 化学性质 物质 二氧化硅 二氧化碳 化学 性质 与水反应 不反应 CO2 H2OH2CO3 与酸反应 只与氢氟酸反应 SiO2 4HF SiF4 2H2O 不反应 与碱 NaOH 液反 应 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 盛 碱液的试剂瓶用橡胶塞 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O或CO2 NaOH NaHCO3 与盐反应 如 与Na2CO3反 应 SiO2 Na2CO3 高温 Na2SiO3 CO
6、2 如与 Ca ClO 2反应 Ca ClO 2 CO2 H2O CaCO3 2HClO 与碱性氧 化物反应 如与 CaO 反应 SiO2 CaO 高温 CaSiO3 如 与 Na2O 反 应 CO2 Na2O Na2CO3 学 海 无 涯 3 主要用途 CO2 制饮料 碳酸盐 干冰用作致冷剂 SiO2 光导纤维 制光学仪器 电子部件 水晶可制作饰品 认知无盲区 1 SiO2和 CO2都是酸性氧化物 与碱反应生成盐和水 2 SiO2不能与盐酸 硝酸 硫酸等酸反应 但能与氢氟酸反应 3 SiO2不溶于水 故不能用 SiO2与水反应制备硅酸 4 不能依据反应 2C SiO2 高温 Si 2CO 来
7、说明 C 的还原性比 Si 强 也不能依据反应 SiO2 Na2CO3 高温 Na2SiO3 CO2 来说明 SiO2水化物 即 H2SiO3 的酸性比 H2CO3强 练习点点清 3 指出下列反应中 SiO2所表现的化学性质或作用 在 A E 选项中选择正确答案填入括 号内 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O SiO2 Na2CO3 高温 Na2SiO3 CO2 SiO2 2C 高温 Si 2CO SiO2 3C 高温 SiC 2CO SiO2 4HF SiF4 2H2O A 作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀 B 强氧化性 C 酸性氧化物的通性 D 将挥发性的酸酐从其盐中置换出来
8、E 未参加氧化还原反应 解析 将所给选项结合实际一一对应查找 A 用来雕刻玻璃 应有氢氟酸 HF 参与反应 B 中氧化性是指反应中 SiO2中 Si 得电子 化合价降低 D 中挥发性的酸酐 应为 CO2而不是 CO 表现酸性氧化物通性是 SiO2与碱的反应 答案 C D B E A 4 玻璃的主要成分是 SiO2 以下物质必须贮存在带有橡胶塞的玻璃试剂瓶中的是 KOH 溶液 饱和 Na2CO3溶液 碱性溶液 盐酸 水玻璃 Na2SiO3的水溶液 NaOH 溶液 氢氟酸 澄清石灰水 硝酸 解析 SiO2是酸性氧化物 能与碱反应 若用玻璃塞的试剂瓶盛碱性溶液 SiO2与碱反 应 生成的硅酸盐能粘住
9、瓶塞而不易打开 SiO2与硝酸和盐酸不反应 但氢氟酸能腐蚀玻璃 学 海 无 涯 不能用玻璃试剂瓶盛装 答案 硅酸 硅酸盐 基础全扫描 1 硅酸 1 溶解性 溶解度很小 2 化学性质 弱酸性 酸性比碳酸还弱 Na2SiO3 CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3 3 制备 可用硅酸钠与盐酸反应制得 Na2SiO3 2HCl H2SiO3 2NaCl 4 用途 硅胶可用作干燥剂的载体和袋装食品 瓶装药品等的干燥剂 2 硅酸盐 1 硅酸盐 是由 Si O 和金属元素组成的化合物的总称 是构成地壳岩石的重要成分 2 硅酸钠 硅酸钠的水溶液俗称水玻璃 是制备硅胶和木材防火剂等的原料 3 硅酸盐组成的
10、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 Na2O SiO2 长石 KAlSi3O8 可表示为 K2O Al2O3 6SiO2 3 传统无机非金属材料 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石 黏土 纯碱 石英 石灰石 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃熔炉 陶瓷窑 生产条件 高温 认知无盲区 1 用氧化物的形式表示硅酸盐 只是物质组成的表示形式不同 其成分 性质是不变的 2 氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构 切不可认为硅酸盐是由氧化物混合 而成的 3 硅酸盐用氧化物形式表示时 应注意各元素的化合价不变 各元素的原子个数比不变 4 氢氟
11、酸能腐蚀玻璃可用于雕刻玻璃 盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶 5 未进行磨砂处理的玻璃 在常温下是不易被强碱腐蚀的 6 特殊的含硅材料是金刚砂 SiC 硅橡胶及变压器的铁芯 含 Si 4 的硅钢 练习点点清 5 在水玻璃中通入少量的 CO2气体 充分反应后加热蒸干 再高温充分灼烧 冷却后所 得的固体物质为 学 海 无 涯 A Na2SiO3 B Na2SiO3与 Na2CO3 C SiO2与 Na2CO3 D SiO2 Na2SiO3及 Na2CO3 解析 选 A 通入少量 CO2气体时 发生的反应为 Na2SiO3 CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3 加热后 H2SiO3分解为 SiO
12、2和 H2O 再高温灼烧 SiO2与 Na2CO3反应生成 Na2SiO3 和 CO2 1 牢记 2 种物质的用途 晶体硅 半导体材料 制芯片 太阳能电池 二氧化硅 制光导纤维 2 熟记 5 个化学方程式 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 SiO2 4HF SiF4 2H2O SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O Na2SiO3 CO2 H2O H2SiO3 Na2CO3 考点 硅及其化合物的特性及应用 动态课件 flash 演示见光盘 1 盛放 NaOH 溶液的试剂瓶为什么不用玻璃塞而使用橡胶塞 答案 原因是 NaOH 溶液能与磨砂玻璃
13、瓶塞中的 SiO2反应生成黏性很强的硅酸钠而使瓶 子和瓶塞黏在一起 不易打开 2 SiO2与水不反应 如何由 SiO2制备硅酸 答案 由 SiO2制备硅酸的过程为 SiO2 NaOH溶液Na 2SiO3溶液 盐酸 H2SiO3 3 实验室里熔融 NaOH 固体时 能否选用瓷坩埚 为什么 答案 不能 因为陶瓷中含有 SiO2 会与 NaOH 反应生成溶于水的 Na2SiO3 4 Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃 水玻璃能否露置于空气中长期存放 答案 不能 考点师说 硅及其化合物性质的 十大反常 1 碳族元素的主要化合价一般是 2 4 价 而硅常见的是 4 价 2 硅的还原性比碳强 而碳在高温下却
14、能从 SiO2中还原出硅 学 海 无 涯 3 非金属单质与强碱反应一般不生成氢气 而硅却能与强碱溶液反应产生氢气 4 非金属单质一般不与非氧化性酸反应 而硅不但能与氢氟酸反应 而且还有 H2生成 类 似于较活泼金属与酸的置换反应 Si 4HF SiF4 2H2 5 SiO2是 H2SiO3的酸酐 但它不溶于水 不能直接将它与水作用制备 H2SiO3 6 非金属氧化物的熔 沸点一般较低 但 SiO2的熔 沸点却很高 7 酸性氧化物一般不与酸作用 但 SiO2却能与氢氟酸作用 SiO2 4HF SiF4 2H2O 8 无机酸一般易溶于水 而 H2SiO3却难溶于水 9 因H2CO3的酸性强于H2S
15、iO3 所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应 Na2SiO3 CO2 H2O H2SiO3 Na2CO3 但在高温下 Na2CO3 SiO2 高温 Na2SiO3 CO2 也能发 生 10 Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃 但它与玻璃的成分不相同 硅酸钠水溶液 即水玻璃 称为泡花碱 但它却是盐溶液 存放的试剂瓶不能用玻璃塞 并不是碱溶液 典例 判断下列说法的正误 正确的打 错误的打 2012 新课标全国高考 单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 2012 新课标全国高考 合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料 2012 山东高考 盛放 NaOH 溶液时 使用带玻璃塞的磨口瓶 2
16、012 广东高考 Mg2 H SiO2 3 SO2 4在水溶液中能大量共存 2012 安徽高考 向含 K Na Br SiO2 3的溶液中通入 CO2后仍能大量共存 2012 天津高考 SiO2与酸 碱均不反应 2011 江苏高考 SiO2不与任何酸反应 可用石英制造耐酸容器 2010 山东高考 SiO2是酸性氧化物 能与 NaOH 溶液反应 2010 福建高考 Si SiO2 H2SiO3均能一步转化 2010 江苏高考 水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 解析 单质硅常用于太阳能电池 正确 合成纤维是有机材料 不是无机非金属材 料 错误 NaOH 能与玻璃中的 SiO2反应 2NaOH SiO2 Na2SiO3 H2O 错误 H SiO 2 3可结合生成难溶于水的硅酸 错误 溶液中通入 CO2后 发生反应 CO2 H2O SiO 2 3 H2SiO3 CO 2 3 错误 SiO2与碱 氢氟酸均可反应 错误 错误 正确 SiO2 不能一步转化为 H2SiO3 因 SiO2与 H2O 不反应 错误 水玻璃俗称 泡花碱 可作黏合 剂与防火剂 正确 答案 演练冲关 1 2012 天津联考 下列
