《浙江省2013届新课标高考化学一轮复习导航课件含硅矿物与信息材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江省2013届新课标高考化学一轮复习导航课件含硅矿物与信息材料（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第12讲 含硅矿物与信息材料,一、硅酸盐 1硅酸盐是由硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)组成的化合物的总称。 2硅酸盐的结构：硅酸盐结构稳定，在自然界中稳定存在。硅酸盐的结构复杂，常以氧化物的形式表示。氧化物形式书写的规律：金属元素写成其氧化物，硅元素写成二氧化硅，氢元素写成水。,3Na2SiO3的性质：硅酸钠(Na2SiO3)可溶于水，其水溶液俗称“水玻璃”，是建筑行业经常使用的一种黏合剂。经水玻璃浸泡过的木材、纺织品既耐腐蚀，又不易着火。 4分子筛：利用硅酸盐内部结构的空隙，可用于分离、提纯气体或液体混合物；还可以作干燥剂、离子交换剂、催化剂、催化剂载体、净化水、净化空
2、气、防毒器械、食品保鲜、电子产品处理、石油化工等方面。,二、硅酸盐产品 1水泥 生产水泥的原料：黏土、石灰石、少量石膏 设备：水泥回转窑 反应进行的条件：高温 加入石膏的作用调节水泥的硬化速度 水泥的组成成分：硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二 钙(2CaOSiO2)和铝酸三钙(3CaOAl2O3)等 。,2玻璃 生产玻璃的原料石英、纯碱、石灰石 设备：玻璃熔炉 反应进行的条件：高温 制得的玻璃的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 ，故玻璃属于混合物，没有固定的熔沸点。 玻璃的种类有：普通玻璃、钢化玻璃、石英玻璃、光学玻璃等。,3陶瓷 主要原料：粘土 中国瓷都：景德镇 陶都：宜
3、兴化学实验室中的坩埚、蒸发皿等都是陶瓷制品。,三、二氧化硅 1物理性质二氧化硅是一种沸点很高、硬度很大的氧化物，不溶于水。 2化学性质二氧化硅的化学性质不活泼，不与水、酸(除HF除外)发生反应，能耐高温、耐腐蚀。但二氧化硅能与碱性氧化物、强碱、氢氟酸反应。,(1)具有弱氧化性：SiO2+2C=Si+2CO (2)具有酸性氧化物的通性：(硅酸酐) CaO+SiO2=CaSiO(炼铁中除炉渣) SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，常用橡皮塞) (3)特性：SiO2+4HF=SiF4+2H2O(腐蚀玻璃) (4)制造玻璃的两个反应： Na2CO3+SiO2
4、=Na2SiO3+CO2， CaCO3+SiO2 = CaSiO3+CO2,高温,高温,高温,高温,3二氧化硅的用途 二氧化硅可用于制作光学镜片、石英、坩埚外，还可用于制造光导纤维。 四、硅单质 1物理性质：硅晶体的熔点和沸点都很高，硬度也很大。 2化学性质：在常温下，单质硅比较稳定，与 O2、Cl2、HNO3、H2SO4 等物质都很难发生反应。但可以与氢氟酸、氢氧化钠溶液反应。方程式： Si+4HF=SiF4+2H2， Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,3用途：晶体硅是一种重要的半导体材料，广泛应用于电子工业的各个领域。 4硅的制备 工业上用碳在高温下还原二氧化硅的方法，制得
5、含有少量杂质的粗硅。将粗硅在高温下和氯气反应生成四氯化硅，四氯化硅经提纯后，再用氢气还原，就可以得到高纯度的硅。反应过程中发生的反应为： 粗硅的制备： SiO2+2C=Si+2CO 精炼制高纯硅：Si+2Cl2=SiCl4， SiCl4+2H2=Si+4HCl,高温,高温,高温,考点一 硅酸盐及其用途的考查,例1 下列表述正确的是() 人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分为二氧化硅 化学家采用玛瑙研砵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐 提前建成的三峡大坝使用了大量的水泥，水泥是硅酸盐材料 夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛,太阳
6、能电池可用硅材料制作，其应用有利于环保、节能,A BC D,【解析】人造刚玉的主要成分为氧化铝，熔点高可作高级耐火材料；玛瑙的主要成分是SiO2；水泥是三大重要的硅酸盐产品之一，三峡大坝上用了1.0821010kg的水泥；变色眼镜主要是添加了溴化银的玻璃制成的；硅是人类将太阳能转移为电能的常用材料，利用高纯硅的半导体性能，可以制成光电池，将光能(如太阳能)直接置换为电能。,【方法技巧点拨】这种题型的特点是以社会热点为背景，起点高落点低，只要结合所学知识分析，就能解题。解决这部分试题的关键在于要从生活中认识化学，将书本的知识与实际相联系。,【答案】D,考点二 新型无机材料性质及应用,例2 硅单质
7、及其化合物应用范围很广。请回答下列问题： (1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：,写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式_。 整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式_；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是_。,3SiHCl3+3H2O=H2SiO3+H2+3HCl,高温下，H2遇O2发生爆炸,(2)下列有关硅材料的说法正确的是_(填字母)。 A碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥 B氮化硅硬度大、熔点高
8、，可用于制作高温陶瓷和轴承 C高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料光导纤维 D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高 E盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅,BC,(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释_。,生成白色絮状沉淀，又刺激性气味的气体生成,【解析】理解流程中各步反应的原理，注意氧化还原反应、盐类水解知识的应用。 (1)H2还原SiHCl3可制备高纯硅。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式3SiHCl3+3H2O=H2SiO3+H2+3HCl
9、；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是：高温下，H2遇O2发生爆炸。,(2)水泥为硅酸盐，不含SiC，A错；Si3N4均为原子晶体，硬度大、熔点高，性质稳定，B正确；光导纤维的材料为SiO2，C正确；普通玻璃的主要成分为Na2SiO3和CaSiO3，它是以石英砂(SiO2)、石灰石(CaCO3)和纯碱(Na2CO3)为主要原料反应制成的。Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2；CaCO3+SiO2= CaSiO3+CO2，无一定熔点，D错误；常温下，Si只能与唯一一种酸HF反应不与HCl反应，E错。 (3) 与 发生双水解反应， +2 +2H2O=2NH3H2O+H2
10、SiO3。,高温,高温,【方法技巧点拨】本题以硅单质及其化合物应用为背景来命题。要解决它必须具有三个层次上的能力：阅读能力，即首先要能通过阅读题目来弄清出题人的意图。分析能力，即能分析题目中每一个信息与我们所学知识之间的联系。运用知识解决问题的能力。,考点三 高纯度硅的制备、硅材料的性质及用,例3 晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下： 高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅 粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si+3HCl SiHCl3+H2 SiHCl3与过量H2在10001100 反应制得纯硅 已知SiHCl3，能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。 请回答下列问题：,30
11、0,(1)第步制备粗硅的化学反应方程式为_。 (2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 )中含有少量SiCl4(沸点57.6 )和HCl(沸点-84.7 )，提纯SiHCl3采用的方法为_。 (3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：,分馏(或蒸馏),装置B中的试剂是_。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是_。,浓硫酸,使滴入烧瓶中的SiHCI3气化,反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_，装置D不能采用普通玻璃管的原因是_，装置D中发生反应的化学方程式为_。 为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度
12、以及_。,有固体物质生成,在反应温度下，普通玻璃会软化,排尽装置中的空气,为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是_。 a碘水b氯水cNaOH溶液 dKSCN溶液eNa2SO3溶液,bd,【解析】高纯硅的制取是以初步冶炼得到的粗硅为原料，在加热条件下与氯化氢气体反应，制成气态化合物SiHCl3，与杂质分离后在高温条件下用氢气还原，重新得到硅和氯化氢气体，这样就去掉杂质，得到高纯硅。 (1)工业上制粗硅时，是用SiO2为原料，在高温下用C还原得到粗硅：SiO2+2C=Si+2CO，这样得到的硅含有杂质，可以作为冶炼制取高纯硅的原料。 (2)中由题给物质沸点的不同，可以考虑用分馏的方法来进行分离。,高温,(3)由于SiHCl3与水强烈反应，所以反应环境必须无水，制得氢气必须干燥，B中放的是干燥剂(浓硫酸)，常温下，SiHCl3是液态，为了增大两者接触面积，可以通过加热的方法使SiHCl3气化。D装置采用石英管不采用普通玻璃管的目的是两者反应需要高温，温度高了，普通玻璃管会软化。SiHCl3在空气中会自燃，必须排除空气。铁元素的检验是采用Fe3+遇KSCN变红色。所以鉴定产品硅中是否含微量铁单质，试样用稀盐酸溶解后，还需要氯水和KSCN。,
