《高三化学一轮复习 4_1 无机非金属材料的主角-硅课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三化学一轮复习 4_1 无机非金属材料的主角-硅课件（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 非金属及其氧化物 第一课时 无机非金属材料的主角硅,高三化学第一轮复习,【知识精讲】,1、碳、硅元素及单质 （1）存在形态 自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态。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,【知识精讲】,（3）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。,【知识精讲】,（4）硅的工业制法 制取粗硅 工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。 SiO22C Si2CO,【知识精讲】,粗硅提纯 a、Si2Cl2 SiCl4 SiCl42H2
2、 Si4HCl,b、Si3HCl SiHCl3H2 SiHCl3H2 Si3HCl,注意问题 a、用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。 b、粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中也含CCl4等杂质，经过 分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。,【知识精讲】,2、CO2和SiO2的比较,【知识精讲】,3、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。 Na2SiO3CO2+H2O=Na2CO3H2SiO3 。 硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3 SiO2H2O。 硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为 H2SiO32NaO
3、H=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。,（3）制备：可用硅酸钠与盐酸反应制得： Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3,【知识精讲】,4、硅酸盐 （1）硅酸盐：是由 硅、氧和金属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。 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。 它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式： 与盐酸反应：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。 与CO2水溶液反应：Na2SiO3CO2H2O
4、=H2SiO3Na2CO3。 用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。,【知识精讲】,（3）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 Na2OSiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为： K2OAl2O36SiO2 。 用氧化物形式表示硅酸盐的注意事项 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。 氧化物之间以“”隔开；系数配置出现分数应化为整数。 例如：长石：KAlSi3O8不能写成 K2OAl2O33SiO2，应写成 K2OAl2O
5、36SiO2。,【知识精讲】,5、无机非金属材料 传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 （1）普通玻璃 主要原料： 纯碱、石灰石、石英。 主要设备： 玻璃熔炉 主要成分： Na2SiO3 、CaSiO3 、 SiO2 。 玻璃生产中的两个重要反应： Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2； CaCO3SiO2 CaSiO3CO2。,（2）普通硅酸盐水泥 主要原料： 石灰石 、 黏土 。 主要设备： 水泥回转窑 主要成分（写出名称和化学式）： 硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙(3CaOAl2O3),【知识精讲】,（3）陶瓷 主要原料： 黏土
6、 主要设备： 陶瓷窑,（4）新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、 压电陶瓷等。,【方法精讲】,1、碳、硅及其化合物的特性及应用 （1）熔沸点 一般情况下，非金属单质熔沸点低，硬度小，但硅、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，所以可用金刚石制作 钻头和切割工具。,（2）导电性 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， 所以晶体硅可作半导体材料，石墨可作电极。,（3）SiO2作为酸性氧化物的特性 一般情况下，只有碱性氧化物与酸反应，酸性氧化物只与碱反应，不与 酸反应，但SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应：SiO24HF=Si
7、F4 2H2O，所以不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀 玻璃。 一般情况下，酸性氧化物与水反应均能生成相应的酸，如SO2H2O H2SO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。,【方法精讲】,（4）碳与水的反应 一般情况下，只有活泼金属（K、Na、Fe等）才能够置换出水中的氢， 但碳单质却能与水蒸气反应：CH2O（g） COH2，所以工业上 用焦炭制取水煤气或氢气。,（5）硅酸和硅酸盐的溶解性 一般情况下，大多数酸均可溶于水，如盐酸、醋酸、碳酸，但硅酸不溶 于水。 硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是Na2SiO3，其水溶液俗称水 玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。,【知识精讲】,2
8、、CO2的相关性质 （1）二氧化碳与弱酸盐溶液反应（强酸制弱酸） 碳酸酸性比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，将CO2气体通入Na2SiO3、 NaClO、 、NaAlO2盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳 酸(氢)盐，这是“强酸制弱酸”原理的应用。如：,CO2Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO3 (或CO2Na2SiO32H2O=H4SiO4Na2CO3) CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO CO2 H2O NaHCO3 CO2(过量)NaAlO22H2O=Al(OH)3NaHCO3 CO2(少量)2NaAlO23H2O=2Al(OH)3Na2CO3,【方法精
9、讲】,【易错警示】CO2通入CaCl2或BaCl2溶液不会产生白色沉淀，因为碳酸的酸 性弱于盐酸。,（2）二氧化碳反应先后关系 当有多种组分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中 的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，则假设错误。 如将CO2通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中，假设CO2先与KOH反应，则 生成的K2CO3会与Ba(OH)2继续反应生成BaCO3，故假设错误，应该是 CO2先与Ba(OH)2反应。,（3）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
10、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。,【方法精讲】,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：,【方法精讲】,3、碳、硅及其化合物之间综合转化关系 （1）知识网络 碳及其化合物的转化关系图,【方法精讲】,硅及其化合物的转化关系图,（2）推断中常用题眼 解答硅及其化合物的推断题，高温反应条件、特征反应、单质与碱反应、 盐溶液与过量盐酸反应产生白色沉淀等往往是推断题的“突破口”。,【典例精讲】,【例1】下列关于硅单
11、质及其化合物的说法正确的是 （ ） 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 A B C D,【答案】C 【解析】硅在自然界中以硅酸盐和二氧化硅的形式存在，构成岩石和矿物的基本元素，故正确；水晶成分是二氧化硅，不属于硅酸盐，故错误； 光导纤维的成分是二氧化硅，故错误；陶瓷是人类应用很早饿硅酸盐材料，故正确；因此选项C正确。,【例2】在下列各溶液中逐渐通入CO2气体直至过量，会出现先沉淀后消失 现象的是 （ ） 饱和Na2CO3溶液 澄清石灰水 Ca（ClO）2溶液 CaCl2溶液 Na2SiO3溶液
12、 NaAlO2溶液 A只有 B只有 C除 D全部,【典例精讲】,【答案】A 【解析】饱和碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，出现浑浊，不能消失，错误；氢氧化钙和二氧化碳反应先生成碳酸钙沉淀，后转化为碳酸氢钙，沉淀消失，正确；次氯酸钙和二氧化碳反应先生成碳酸钙沉淀和次氯酸，后碳酸钙转化为碳酸氢钙，沉淀消失，正确；氯化钙和二氧化碳不反应，错误；硅酸钠和二氧化碳反应生成硅酸沉淀，沉淀不溶解，错误；偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，沉淀不溶于二氧化碳，错误。所以选A。,1下列有关物质的性质或应用的说法不正确的是 （ ） 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 CNa2
13、O、Na2O2与CO2反应产物相同 DSiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应,【考题精练】,【答案】C 【解析】A、光导纤维的主要成分为二氧化硅，正确，不选A；B、水玻璃有黏性和耐火性，正确，不选B；C、氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠，过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，二者产物不同，选C；D、二氧化硅是酸性氧化物，能和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，正确，不选D。,2下列说法：硅的化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在； 硅和二氧化硅晶体都是由原子构成的；二氧化硅和二氧化碳在物理性 质上有很大的差异；二氧化硅是一种酸性氧化物，它不与任何酸发生反 应。正确的是 （ ） A B C D ,【考题精练】,【答案】D 【解析】硅是亲氧元素，在自然界中以化合态形式存在，错误；硅和二氧化硅晶体都是由原子构成的，正确；二氧化硅是原子晶体，二氧化碳是分子晶体，所以二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别，正确；二氧化硅可与氢氟酸发生反应生成四氟化硅气体，错误。答案选C。,
