《【步步高】2015高考化学（苏教浙江）一轮文档：专题4第2讲含硅物质与信息材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【步步高】2015高考化学（苏教浙江）一轮文档：专题4第2讲含硅物质与信息材料（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第 2 讲讲 含硅物质与信息材料含硅物质与信息材料 考纲要求 1.了解 C、Si 元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解 C、Si 元素 单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.以新材料、新技术为背景考查 C、Si 元素及其重 要化合物的性质及应用。 考点一 碳、硅单质及重要化合物的性质 1C、Si 单质的存在形态、物理性质及用途 (1)自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。 碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大 类。 (2)单质的结构、物理性质与用途比较 碳硅 结构 金刚石：空间网状结构 石墨：层状结构
2、 晶体硅：与金刚石类似的空间网 状结构 物理 性质 金刚石熔点高、硬度大 石墨熔点高、质软，有滑腻感 晶体硅为灰黑色固体，有金属光 泽、硬度大、熔点高 用途 金刚石用作切割刀具，石墨用作 电极、铅笔芯 晶体硅用作半导体材料、硅芯片 和硅太阳能电池 2.碳、硅单质的化学性质 碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。 3二氧化碳和二氧化硅的比较 物质二氧化硅二氧化碳 结构 空间立体网状结构，不存在单 个分子 存在单个 CO2分子 主要物 理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下 为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体， 微溶于水 与水 反应 不反应CO2H2OH2CO3 与酸 反应 只与氢氟酸反应：
3、 SiO24HF=SiF42H2O 不反应 与碱 反应 SiO22NaOH=Na2SiO3H2 O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2少量：CO2 2NaOH=Na2CO3H2O、 CO2过量：CO2 NaOH=NaHCO3 与盐 反应 如与 Na2CO3反应： SiO2Na2CO3 Na2SiO3C = 高温 O2 如与 Na2SiO3反应： Na2SiO3H2OCO2(不足) =H2SiO3Na2CO3或 Na2SiO32H2O2CO2(足量) =H2SiO32NaHCO3 化 学 性 质 与碱 性氧化 物反应 如与 CaO 反应：SiO2 CaOCaSiO3 = 高温 如与 Na2O 反应
4、：Na2O CO2=Na2CO3 用途 光导纤维、光学仪器、电子部 件 制饮料、制碳酸盐 4硅酸和硅酸钠 (1)硅酸 硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红 色。 硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2H2O。 = 硅酸能与碱溶液反应，如与 NaOH 溶液反应的化学方程式为 H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O。 硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。 (2)硅酸钠(Na2SiO3) 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。 它能与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为 与盐酸反应：Na
5、2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。 与 CO2水溶液反应：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。 用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 深度思考 1从元素周期表的位置看，碳和硅均为A 族元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然 界中有硅的单质吗？为什么？ 答案 没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在 自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在。 2写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法： (1)CO(CO2)：_。 (2)CO2(CO)：_。 (3)CO2(O2)：_。 (4)CO2(SO2)：_。 (5)CO2(HCl)：
6、_。 答案 (1)通过盛有浓 NaOH 溶液的洗气瓶 (2)通过盛放灼热 CuO 的硬质玻璃管 (3)通 过盛放灼热铜网的硬质玻璃管 (4)通过饱和 NaHCO3溶液或酸性 KMnO4溶液 (5)通过 饱和 NaHCO3溶液 3如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)。将所选答案 的编号填入下表内相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可空着)。 可供选择的试剂：A.盐酸 B氢氧化钠溶液 C氧气 D水 E二氧化碳 可选用的操作：水洗 加热 高温灼烧 过滤 结晶 粉末状混合物选择的试剂选用的操作 (1)CaCO3(SiO2) (2)NaCl(SiO2) (3)Si
7、O2(Fe2O3) (4)SiO2(CaCO3) (5)SiO2(NH4Cl) 答案 (1)B (2)D (3)A (4)A (5) 解析 可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物；它可跟强碱反应，不跟酸(氢氟酸除外)反 应；它受热不分解等性质选择。而三氧化二铁、碳酸钙跟盐酸反应；硅酸、氯化铵能受 热分解。通过一定操作，除去杂质。除杂过程中所发生反应的化学方程式如下： (1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O (3)Fe2O36HCl=2FeCl33H2O (4)CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O (5)NH4ClNH3HCl = = = = = 题组一 CO2、SiO2结构与性质的
8、考查 1下列关于 SiO2和 CO2的说法中正确的是 ( ) ACO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐 BCO2和 SiO2与水反应分别生成相应的酸 CCO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物 DCO2和 SiO2都是由相应的分子组成的 答案 A 解析 SiO2不能与水反应，B 项错；SiO2也是酸性氧化物，C 项错；SiO2中不存在分子， 其化学式仅代表 Si、O 原子个数比为 12。 2下列说法正确的是( ) A反应：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，说明 H2SiO3的酸性大于 = 高温 H2CO3的酸性 B可在试管内完成焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反应 C二氧化硅是生产光导
9、纤维、玻璃的基本原料 DCO2、CH4、N2是温室气体 答案 C 解析 强酸制弱酸都是在溶液中进行的反应，而 SiO2与 Na2CO3是高温下的反应，生成 CO2气体逸出，有利于反应的进行，A 项错；在高温下试管会熔化，甚至玻璃试管中的 SiO2会与焦炭反应，B 项错；N2不是温室气体，D 项错。 规律方法规律方法 熟记硅及其化合物的特殊性质 1硅单质的特殊性 (1)Si 的还原性大于 C，但 C 却能在高温下还原出 Si：SiO22CSi2CO； = = = = = 高温 (2)非金属单质跟碱液作用一般无 H2放出，但 Si 与碱液作用却放出 H2：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2
10、； (3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但 Si 能与 HF 作用： Si4HF=SiF42H2； (4)非金属单质大多为非导体，但 Si 为半导体。 2含硅化合物的特殊性 (1)SiO2是 H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备 H2SiO3； (2)酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2能跟 HF 作用：SiO24HF=SiF42H2O； (3)无机酸一般易溶于水，但 H2SiO3难溶于水； (4)因 H2CO3的酸性大于 H2SiO3，所以在 Na2SiO3溶液中通入 CO2能发生下列反应： Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，但在高温下 SiO2N
11、a2CO3Na2SiO3CO2也能发生。 = = = = = 高温 题组二 CO2与盐或碱溶液反应的规律 3用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是 ( ) 选项操作及现象溶液 A通入 CO2，溶液变浑浊饱和 Na2CO3溶液 B 通入 CO2，溶液变浑浊，继续通 CO2至过量，浑浊 消失 Na2SiO3溶液 C 通入 CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪 去 Ca(ClO)2溶液 D 通入 CO2，溶液变浑浊，继续通 CO2至过量，浑浊 消失，再加入足量 NaOH 溶液，又变浑浊 澄清石灰水 答案 B 解析 由于 Na2CO3的溶解度大于 NaHCO3，Na2
12、CO3CO2H2O=2NaHCO3，因而会 析出 NaHCO3晶体，A 项正确；B 项， CO2Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO3，CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3，H2SiO3 与 CO2不反应，浑浊不会消失；C 项，CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO，溶 液变浑浊后加入品红溶液，被 HClO 氧化褪色；D 项，首先 CO2Ca(OH) 2=CaCO3H2O，继续通 CO2，生成可溶于水的 Ca(HCO3)2，再加入足量的 NaOH， 则：2NaOHCa(HCO3)2=CaCO3Na2CO32H2O，溶液又变浑浊。 4标准状况下，将 3.36 L CO2气
13、体通入 200 mL 1.00 molL1 NaOH 溶液中，充分反应后溶 液中 c(CO)与 c(HCO)的比值为(不考虑 CO、HCO的水解) 23 3 23 3 ( ) A11 B12 C21 D13 答案 B 解析 n(CO2)0.150 mol 3.36 L 22.4 Lmol1 n(NaOH)0.200 L1.00 molL10.200 mol 即 12，反应产物为 Na2CO3、NaHCO3，设其物质的量 nNaOH nCO2 0.2 mol 0.15 mol 4 3 nNaOH nCO2 分别为 x、y，则 Error!Error! 解得Error!Error!，所以 。 nC
14、O2 3 nHCO 3 1 2 思维建模思维建模 CO2与碱反应产物的定量判断 CO2通入 NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应与 CO2气体的通入量有关，当 CO2通入少量 时生成碳酸盐，当 CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当 CO2的通入量介于两者之间时，既 有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意 CO2与碱之间量的关系。 以 CO2与 NaOH 溶液反应为例： CO22NaOH=Na2CO3H2O CO2NaOH=NaHCO3 当 n(OH)n(CO2)的值不同时产物如下： 考点二 硅酸盐及无机非金属材料 1硅酸盐 (1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 (2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠 (Na2SiO3)写成 Na2OSiO2，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成 K2O3Al2O36SiO22H2O。 2无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 常见硅酸盐材料比较 水泥玻璃陶瓷 生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土 主要设备水泥回转窑玻璃熔窑陶瓷窑 玻璃生产中的两个重要反应： Na2CO3SiO2Na2SiO3CO
