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1、第三单元 含硅矿物与信息材料,专题三 从矿物到基础材料,2013高考导航,一、硅 1.原子结构及物理性质,二、二氧化硅 1结构 Si、O原子交替排列的立体网状结构。 2物理性质 纯SiO2是无色透明的晶体，硬度大，熔、沸点_。,高,3化学性质 (1)酸性氧化物通性 与强碱溶液(如NaOH溶液)反应，化学方程式为： _,SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。,SiO24HF=SiF42H2O。,三、硅酸与硅酸盐 1硅酸 硅酸难溶于水，其酸性比碳酸_，硅酸_ (填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。,不能,弱,(1)硅酸不稳定，受热易分解：_ (2)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应
2、的化学方程式为： _。 (3)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。,H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O,2硅酸钠 (1)物理性质 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称_，有黏性。 (2)化学性质 水解显_性。 与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式为：,水玻璃,碱,与盐酸反应： _。 与CO2水溶液反应： _ _。,Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3,Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3,(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 3传统无机非金属材料,纯碱,石灰石,石英,水泥回转窑,思考感悟 盛放碱液的玻璃瓶能不能用玻璃塞？为
3、什么？,考点一 硅及其化合物的特性及应用,特别提醒 (1)工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应生成的是CO而不是CO2。 (2)中学化学中能与碱反应生成H2的单质是Al和Si。,即时应用 1下列实验流程中，X为第3周期两种重要元素的氧化物的混合物。反应、是工业上的重要反应，部分物质及反应条件没有列出。,请回答： (1)写出A、B和E的化学式： A_，B_，E_。 (2)写出C溶液转化为C固体的过程中HCl气流的作用： _。,(3)写出、和反应的化学反应方程式(若是离子反应的写离子方程式)： _； _； _。,解析：由反应的条件推断是电解法制备金属单质，因为电解氯化物，故C是氯化钠或氯化镁。C溶液蒸
4、干制C固体需在HCl气流中，这是防止水解才采取的方法，故确定C是氯化镁，由此知X中含氧化镁。,同时由题意知A应当是一种不能与盐酸反应的氧化物，但A可以与NaOH溶液反应，故第3周期元素的氧化物中符合条件的A只能是二氧化硅。A与B的反应我们虽然没有学过，但是可以从二氧化硅与氧化钙的反应迁移得来。,考点二 碳、硅重要化合物的比较 1CO2和SiO2的比较,2H2CO3与H2SiO3的比较,特别提醒 物质的性质不仅取决于组成微粒的性质,还取决于微粒间的结构，Si和C处于A族且二者相邻，但其氧化物的某些性质相差很大，其原因是CO2为独立的小分子，分子之间的作用很小，而SiO2不存在这样的单个分子，是由
5、原子直接通过共价键构成，其硬度很大，熔、沸点很高。,即时应用,解析：选D。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溶液中适用，在高温干态下不适用，事实上是碳酸酸性比硅酸强，故A项错误；CO2和SiO2属于不同类型晶体，在物理性质方面有很大差异，故B项错误；,SiO2与氢氟酸反应，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。,硅单质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S
6、iHCl3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_。,(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，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 (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
7、化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释 _。,【解析】 (1)书写方程式时，由题目所给的反应物和生成物，根据质量守恒定律配平即可。 (2)碳化硅本身是一种很好的材料，不能再用来生产水泥，A错；Si3N4为原子晶体，熔点高，性质稳定，可用作高温材料和轴承，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SiO2、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，玻璃没有固定的熔点，D错；常温下，Si能与HF反应，不与盐酸反应，E错。,【名师指津】 随着材料科学的发展，硅越来越被命题专家所青睐，常以科学前研为背景
8、综合考查硅的性质和制备、硅及其化合物之间的转化、新型无机非金属材料(如Si3N4)的性质和用途等相关知识。,(2011高考天津卷)图中X、Y、Z为单质，其他为化合物，它们之间存在如下转化关系(部分产物已略去)。其中，A俗称磁性氧化铁；E是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。,回答下列问题： (1)组成单质Y的元素在周期表中的位置是_； M中存在的化学键类型为_；R的化学式是_。,(2)一定条件下，Z与H2反应生成ZH4。ZH4的电子式为_。 (3)已知A与1 mol Al反应转化为X时(所有物质均为固体)，放出a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_。,(4)写出A和D的稀溶液反应生成G的
9、离子方程式： _。,(5)向含4 mol D的稀溶液中，逐渐加入X粉末至过量。假设生成的气体只有一种，请在坐标系中画出n(X2)随n(X)变化的示意图，并标出n(X2)的最大值。,E(SiO2)与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O，则M为Na2SiO3。Y(O2)与NO、H2O发生反应生成HNO3：4NO3O22H2O=4HNO3，则D为HNO3。M(Na2SiO3)溶液与D(HNO3)溶液混合，可得H2SiO3(或H4SiO4)胶体，则R为H2SiO3(或H4SiO4)。,(1)O元素处于周期表中第2周期第A族。Na2SiO3为离子化合物，存在离子键和共价键。 (2)在一定条件下，S
10、i与H2 反应生成SiH4，其电子式为,(3)1 mol Al与Fe3O4反应时放出a kJ热量，那么8 mol Al与Fe3O4反应放出8a kJ热量，故Al与Fe3O4反应的热化学方程式为：8Al(s)3Fe3O4(s)=9Fe(s)4Al2O3(s) H8a kJ/mol。,再加入铁粉时，发生反应：2Fe(NO3)3Fe=3Fe(NO3)2，当加入1.5 mol Fe时，生成1.5 mol Fe(NO3)2，继续加入铁粉后，不再发生反应，n(Fe2)不变。由此可画出n(Fe2)随n(Fe)变化的曲线。,【答案】 (1)第2周期第A族 离子键、共价键 H2SiO3(或H4SiO4),【名师
11、指津】 本题为无机框图推断题，以氧、硅、铝、铁及其化合物的性质及转化关系为载体，考查元素周期表、化学键、热化学方程式、离子方程式等知识，侧重考查学生的综合分析能力，正确推出元素是解题的基础。,将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧,最后得到的固体物质是( ) ANa2SiO3 BNa2CO3、Na2SiO3 CNa2CO3、SiO2 DSiO2 【常见错误】 选C。,【错因分析】 (1)常见错误分析 错选C的原因主要是没有意识到高温下充分灼烧时，Na2CO3和SiO2还能够继续反应生成Na2SiO3，从而造成错选。,(2)其他错误分析 本题还容易错
12、选B，原因主要是没有理清各物质量的关系，若只注意到题干“足量CO2气体”，误以为SiO2和Na2CO3反应时Na2CO3有剩余，从而错选B。,【答案】 A,Mg与酸性氧化物的反应 Mg与CO2反应是中学教材中涉及的内容，SO2、SiO2都为酸性氧化物，与金属Mg也应发生类似的反应，此类探究实验主要考查学生的信息迁移能力。,典例探究 已知Mg与CO2可反应生成MgO与C；SiO2、SO2和CO2都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；镁和钠的化学性质也有一定的相似性。两个研究性学习小组分别根据不同的微型课题进行研究，其方案如下：,实验方案第一个研究性学习小组用如图所示的装置进行镁与二氧化硫反应
13、的实验。,实验药品：实验室制取二氧化硫类似于制取二氧化碳，在下列物质中选择合适的试剂制取二氧化硫_。 A80%的硫酸 B浓盐酸 C浓硝酸 D亚硫酸钠固体 E亚硫酸钙固体 F饱和亚硫酸钠溶液,实验现象：反应后，发现B管壁有淡黄色粉末产生，取反应后B中固体溶于稀盐酸中产生具有臭鸡蛋气味的气体，写出B管中发生的有关反应的化学方程式： _。,实验改进：你认为该装置是否有不足之处？_。如果有，请写出改进方法： _。,实验方案第二个研究性学习小组进行了“实验室制硅”的研究，他们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的信息： 镁在点燃条件下即可与二氧化硅反应制取硅 金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与硅烷,硅烷在空气中能自燃 他们在研究报告中记载着“用Mg和SiO2在适宜的条件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥、最后称量在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右”。,实验
