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1、一、单质硅与半导体材料 1硅元素 (1)存在 在地壳中的含量居第三位，仅次于 ，自然界中存在形态： ，主要存在形式： 和硅酸盐等。 (2)硅在周期表中的位置 硅元素位于周期表的第 周期 族，其原子结构示意图为 .,氧,化合态,SiO2,三,A,2单质硅 单质硅有 和 两种，其晶体结构与 类似，硬而脆。 (1)化学性质 常温下,加热时,晶体,无定形,金刚石,(2)工业制法 用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅，反应的化学方程式为：,(3)主要用途 用做 材料、生产硅合金等。 3半导体材料 最早使用的是 ，现在被广泛应用的是 。,半导体,Ge,Si,二、二氧化硅和光导纤维 1二氧化硅 (1)存在和
2、物理性质 在自然界主要存在于 、 和 (至少填三种)等物质中，是一种硬度 ，熔、沸点 的晶体。,石英,沙子,水晶,大,高,(2)化学性质 酸性氧化物部分通性 a与烧碱溶液反应 化学方程式为： b高温时与氧化钙反应 化学方程式为： c与碳酸盐(如Na2CO3、CaCO3等)反应 化学方程式为：,特性与氢氟酸反应(雕刻玻璃) 化学方程式：SiO24HF=SiF42H2O。 弱氧化性与碳反应 化学方程式为：SiO22CSi2CO。,2光导纤维 (1)主要成分： . (2)用途：用于通讯、能量传输、信息处理、遥测遥控、医疗器械制造等方面。 (3)优点：耐腐蚀、传送量大、损耗少、抗干扰等。,SiO2,三
3、、硅酸及其盐 1硅酸 水溶性： ，酸性比H2CO3 ，受热或在干燥空气中易分解，化学方程式为 H2SiO3=SiO2H2O。 2硅酸钠(Na2SiO3) 其水溶液俗称 ，有黏性； 其水溶液因 而显 性，长期露置于空气中会变质，有关反应的化学方程式为 Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。 3用途：硅胶可用作 ，也可作 载体等.,不溶于水,水玻璃,水解,碱,干燥剂,催化剂,弱,四、无机非金属材料 1玻璃、水泥、陶瓷工业生产情况的比较,2.新型无机非金属材料,碳和硅性质的比较,1碳、硅元素单质及其化合物的特性 (1)一般情况下，非金属元素单质，熔、沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔、沸
4、点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。 (2)一般情况下，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。 (3)一般情况下，较强氧化剂较强还原剂=较弱氧化性的氧化产物较弱还原性的还原产物，而碳却能还原出比它更强的还原剂：,(4)硅为非金属，却可以和强碱反应，放出氢气：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。 (5)一般情况下，较活泼金属酸=盐氢气，然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si4HF=SiF42H2。 (6)一般情况下，碱性氧化物酸=盐水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO24HF=SiF42H2O。 (7)一般情况下，较强酸较弱酸盐=较弱酸较强
5、酸盐。虽然酸性：H2CO3H2SiO3，却能发生如下反应：Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2。,(8)一般情况下，非常活泼金属(Na、K等)才能够置换出水中的氢，但CH2O(g) COH2。 (9)一般情况下，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2H2OH2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。 (10)一般情况下，无机酸易溶于水，但H2SiO3和H4SiO4均难溶于水。,与强碱反应生成H2的固体单质有Al和Si，能够置换出水中的氢的非金属单质为C，这些特征反应常作为推断题的突破口。,2硅与铝的相似性及区别 (1)与强碱溶液反应时相似 Si、Al均与NaOH溶液反应生成盐和H2。
6、 SiO2、Al2O3、H2SiO3、H3AlO3Al(OH)3均与NaOH溶液反应生成盐和水。 Na2SiO3、NaAlO2溶液中通入过量CO2均生成白色沉淀。,(2)区别 除氢氟酸外，Si、SiO2、H2SiO3不与其它酸反应。 Al2O3、Al(OH)3属两性化合物。 Na2SiO3溶液、NaAlO2溶液与过量盐酸反应时现象不同。,含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。 (1)在元素周期表中，A位于_族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为_，A与B在原子的电子层结构上
7、的相同点是_。,(2)易与C发生化学反应的酸是_，反应的化学方程式_。 (3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。 写出生成D和F的化学方程式：_。,要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是_。 A普通玻璃坩埚 B石英玻璃坩埚 C氧化铝坩埚 D铁坩埚 (4)100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是_。,【解析】 (1)A元素单质可做半导体材料，含A元素的某化合物是制造光导纤维的原料，可知A为硅元素，比
8、硅相对原子质量小的同族元素为碳。 (2)C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。 (3)SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料、普通玻璃、石英玻璃以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融Na2CO3。,(4)若SiO2恰好或过量，与CaCO3反应方程式只有一个，即CaCO3SiO2 CaSiO3CO2。 若CaCO3过量，除发生上述反应外，还会发生反应：CaCO3 CaOCO2。总之，CaCO3的多少决定了CO2的产量，可通过以下关系式列式求解：,混合物中CaCO3的质量分数：,【答案】 (1)A 最外层均有4个电
9、子，最内层均有2个电子 (2)氢氟酸 SiO24HF=SiF42H2O 最外层均有4个电子，最内层均有2个电子 (3)SiO2Na2CO3 Na2SiO3CO2； Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3 ABC (4)50%,1已知A是一种单质，在一定条件下可发生如下图所示的转化关系，则下列叙述中正确的是( ) A可能是铝或硅 向B中滴加少量盐酸可得到C D是一种两性物质 D熔点极高 A B C D,解析：可以与强碱溶液反应的单质是铝或硅，,由此可知，当A为Si时，SiO2不是两性物质，D不论是Al2O3还是SiO2，均具有很高的熔点。,答案：B,碳、硅化合物的比较,1CO2和S
10、iO2的比较,2.H2CO3和H2SiO3的比较 (1)水溶性：H2CO3溶于水且只存在于溶液中，H2SiO3不溶于水也不能由SiO2与H2O反应生成。 (2)中学常见弱酸的酸性：,故向Na2SiO3、NaAlO2、Ca(ClO)2、 溶液中通入CO2均变浑浊，生成相应的弱酸，但CO2通入比H2CO3强的酸对应的盐如CaCl2、AgNO3溶液中一定没有沉淀生成。,下列叙述正确的是( ) A因为Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强 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
11、化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸,【解析】 根据酸盐之间复分解反应进行的方向判断酸性强弱一般是在常温湿态下适用，在高温干态下不适用，事实是碳酸酸性比硅酸强，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与氢氟酸反应，不属于酸性氧化物与酸的一般反应，在此反应中SiO2没有表现碱性，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】 D,2能证明碳酸比硅酸的酸性强的实验事实是( ) ACO2(干冰)是分子晶体，而SiO2却是原子晶体 B高温下能发生反应：Na2CO3SiO2
12、 Na2SiO3CO2 CCO2溶于水生成碳酸，而SiO2不溶于水 DCO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成,答案：D,3下列物质不能由化合反应得到的( ) SiO2 H2SiO3 Na2O2 Al(OH)3 FeCl2 Fe(OH)3 A B C D,解析：是Si和O2化合，由Na和O2化合，由FeCl3与Fe化合，由4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3化合。,答案：B,无机非金属材料,2硅酸盐的表示方法 (1)盐化学式法 例如：硅酸钠Na2SiO3，硅酸钙CaSiO3等。此法一般用于组成较简单的硅酸盐。 (2)氧化物法 例如：高岭土：Al2O32SiO22H2O 石棉：Ca
13、O3MgO4SiO2 沸石：Na2OAl2O33SiO22H2O 云母：K2O3Al2O36SiO22H2O,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 氧化物前计量数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数。 注意事项：氧化物之间以“”隔开；计量数配置出现分数应化为整数。,(1)有一种矿石，经测定镁、硅、氧元素的质量比为12716。 用盐的组成表示其化学式：_； 用氧化物的组成表示其化学式：_； 该矿石的成分属于_(填物质的分类)。,(2)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式：,(3)三硅酸镁(2MgO3SiO2nH2O)被用来治疗胃溃疡，是因为该物质不溶于水
14、，服用后能中和胃酸，作用持久。写出三硅酸镁与盐酸(胃酸中含有盐酸)反应的化学方程式： _。,【答案】 (1)Mg2SiO4 2MgOSiO2 硅酸盐 (2)CaO3MgO4SiO2 K2O3Al2O36SiO22H2O (3)2MgO3SiO2nH2O4HCl=2MgCl23SiO2(n2)H2O,4(2009年济宁质检)(1)想一下为什么可将陶瓷、玻璃、水泥归纳在一起，然后从所给的4个词中选出1个与它们同类的物质( ) A光导纤维 B有机陶瓷 C人造纤维 D砖瓦 (2)下列物质中，属于新型无机非金属材料的是( ) A钢化玻璃 B碳化硼陶瓷 C光导纤维 D硼酸盐玻璃,(3)人造骨是一种新型无机非金属材料，它类似于人骨和天然牙的性质结构，这是利用了这类材料的_特性，人造骨可以依靠从人体体液中补充某些离子形成新骨，可在骨骼界面产生分解、吸收、析出等反应，实现骨髓的牢固结合。人造骨植入人体内需要吸收人体中_形成新骨。 ACa2 BCl CNa,答案：(1)D (2)BC (3)生物 AD,1(2009年潍坊模拟)硅在无机非金属材料中一直扮演
