1、第1节 无机非金属材料的主角硅,-2-,考纲要求:1.了解碳、硅元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。 2.了解碳、硅元素单质及其重要化合物对环境的影响。,-3-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,碳、硅单质及其重要化合物的性质和用途 1.碳、硅单质 (1)原子结构、自然界存在形态、物理性质及用途。,-4-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(2)碳、硅单质的化学性质。,-5-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-6-,基础梳理,考点突破,2.SiO2和CO2的比较,考点一,考点二,-7-,基础梳理,考点突破,考点一,考点二,特别提醒(1)玻璃中含有二氧化硅,因此氢氟
2、酸可用于刻蚀玻璃,盛放氢氟酸不能用玻璃瓶而用塑料瓶。 (2)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放,但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。,-8-,基础梳理,考点突破,考点一,考点二,自主巩固 判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)氢氟酸与SiO2反应,可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记 ( ) (2)可用带磨口玻璃塞的玻璃瓶保存NaOH溶液 ( ) (3)SiO2既能与NaOH溶液反应又能与氢氟酸反应,所以是两性氧化物 ( ) (4)硅胶可用作食品干燥剂 ( ) (5)NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中 ( ) (6)Si和SiO2都用于制造光导纤维 ( ) (7)玻璃容器可
3、长期盛放各种酸 ( ) (8)浓硫酸可刻蚀石英制艺术品 ( ),-9-,基础梳理,考点突破,考点一,考点二,(9)晶体硅熔点高、硬度大,所以可用于制作半导体材料 ( ) (10)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅 ( ) (11)二氧化硅不与强酸反应,可用石英器皿盛放氢氟酸 ( ) (12)SiO2可与氢氟酸反应,所以氢氟酸不能保存在玻璃瓶中 ( ),-10-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,1.硅及其化合物的特性,-11-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-12-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,2.硅的制备工艺流程,-13-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,例1SiO2是一种
4、化工原料,可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是( )A.高炉炼铁时,加入石灰石将铁矿石中的脉石(主要成分为SiO2)转化为易熔的炉渣 B.纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料 C.用盐酸可除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙 D.图中所含反应都不属于氧化还原反应,答案,解析,-14-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,易错警示 (1)硅在加热条件下能与O2发生反应,制备粗硅时,用焦炭在电炉中隔绝空气还原SiO2,生成CO,而不是CO2。 (2)粗硅中杂质不是碳单质,而是SiC,因为发生反应C+Si SiC。 (3)制备纯硅时,石英管不能更换为玻璃管,因为高温
5、条件下玻璃管会软化。,-15-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.Si、SiO2广泛用于制造晶体管、光导纤维等。下列有关说法正确的是( ) A.附着油污的晶体管可用碱液浸泡 B.光导纤维遇碱会影响光信号传输 C.工业上用SiO2热分解法冶炼硅 D.自然界中硅以游离态形式存在,B,-16-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,2.二氧化硅广泛存在于自然界中,在日常生活、生产、科研等方面有着重要的用途。ae是对反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行判断,ae叙述中正确的选项有( ),a.反应中SiO2作为玻璃的成分被消耗,用于刻蚀玻璃 b.反应中SiO2表现出氧化性 c.反应中S
6、iO2表现了酸性氧化物的通性 d.反应符合用较强酸制取较弱酸的原理 e.反应中SiO2未参加氧化还原反应 A.2个 B.3个 C.4个 D.5个,答案,解析,-17-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,硅酸、硅酸盐及无机非金属材料 1.硅酸,-18-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,2.硅酸盐 硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,硅酸钠是一种常用的硅酸盐,化学式为Na2SiO3,用氧化物的形式表示为Na2OSiO2。硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,是无色黏稠液体,常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料等。 3.常见硅酸盐材料,-19-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,4.特殊含硅材料
7、 (1)SiC(俗称金刚砂)具有类似于金刚石的结构,硬度大,可用作砂纸、砂轮的磨料。 (2)含硅4%的硅钢具有很强的导磁性,可用作变压器的铁芯。 (3)硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。,-20-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,自主巩固 判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)石英砂可用于生产单晶硅 ( ),(4)烧结黏土制陶瓷不涉及化学反应 ( ) (5)氢氟酸刻蚀玻璃的过程不涉及化学变化 ( ) (6)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料 ( ) (7)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 ( ) (8)氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 ( ),-21-,考点一,考点二,基础梳理,考
8、点突破,1.无机非金属材料的分类,-22-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,2.硅酸盐改写成氧化物形式的方法 (1)氧化物的书写顺序:活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。 (2)氧化物前计量数的配置原则:按配置前后原子个数守恒原则配置各氧化物的计量数,且不同氧化物间以“”隔开。 (3)当氧化物计量数出现分数时应化为整数,如钾长石:KAlSi3O8不能写成 ,应写成K2OAl2O36SiO2。,-23-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,例2下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 ( ) 硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O2FeO3SiO2 水泥、玻璃、水晶饰
9、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 单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 A. B. C. D.,D,解析:硅酸盐Na2Fe2Si3O10中Fe的化合价是+3价,所以用氧化物的形式表示为Na2OFe2O33SiO2,错误;水晶的主要成分是二氧化硅,不属于硅酸盐产品,错误;用于制作光导纤维的材料是二氧化硅,不是硅单质,错误;单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料,正确,所以答案为D。,-24-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,易错警示 (1)不要混淆二氧化硅和硅的用途。 用于制作光导纤维的是SiO2;用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。 (2)水晶、石英、玛瑙的主要成分
10、是SiO2;珍珠的主要成分是CaCO3;钻石是金刚石。 (3)硅酸盐写成氧化物形式,并不是以氧化物形式存在,但有利于理解硅酸盐的性质。,-25-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,跟踪训练 3.钢化玻璃是普通玻璃的化身,是普通玻璃经一定物理方法处理后得到的。钢化玻璃一般不会发生自爆现象,但当钢化玻璃中含有硫化镍结核时就有可能发生自爆现象。下列有关说法中错误的是( ) A.制取钢化玻璃的原料为石灰石、纯碱和石英 B.钢化玻璃是一种新型无机非金属材料 C.制取钢化玻璃的主要反应都是非氧化还原反应 D.在碳素钢中加入镍等合金元素可以制得不锈钢及各种特种钢,解析:根据题给信息知,制取钢化玻璃的原料为
11、石灰石、纯碱和石英,A正确;钢化玻璃是一种传统无机非金属材料,B错误;制取钢化玻璃的主要反应:SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2,SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2,都是非氧化还原反应,C正确;在碳素钢中加入镍等合金元素可以制得不锈钢及各种特种钢,D正确。,B,-26-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,4.天工开物记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无沙粘(通黏)土而为之”,“凡坯既成,干燥之后,则堆积窑中燃薪举火”,“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。下列说法错误的是( ) A.沙子和黏土的主要成分为硅酸盐 B.“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化 C.烧制后
12、自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦 D.黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料,A,解析:沙子的主要成分为SiO2,不属于硅酸盐,A错误;“燃薪举火”是使成型的黏土器皿发生复杂的物理化学变化而制成陶器,B正确;烧制过程中铁的化合物被氧化为氧化铁,得到红瓦,若浇水则发生氧化还原反应得到氧化亚铁而成为青瓦,C正确;制作砖瓦、陶瓷的主要原料是黏土,D正确。,-27-,1.四个用途 Si半导体材料、太阳能电池板 SiO2光导纤维 H2SiO3硅胶可作干燥剂 Na2SiO3(水玻璃)黏合剂、耐火阻燃材料 2.特殊的表示方法:硅酸盐可以用氧化物的形式表示 如Na2SiO3Na2OSiO2 3.四个反应 (1)Si与N
13、aOH溶液的反应:Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 (2)SiO2能溶于氢氟酸:SiO2+4HF=SiF4+2H2O (3)H2CO3的酸性强于H2SiO3: Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3 (4)粗硅的制备:SiO2+2C Si+2CO,-28-,-29-,2,1,3,4,1.下列有关说法正确的是( ) A.生活中常见的陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐产品 B.某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8,可用K2OAl2O36SiO2表示 C.可用瓷坩埚熔融NaOH D.二氧化硅制成的玻璃纤维,因导电能力强而用于制造通信光缆,B,解析:石英玻璃的主要成分为
14、SiO2,不是硅酸盐,A项错误;瓷坩埚的成分中含有SiO2,SiO2能与NaOH反应:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+ H2O,C项错误;二氧化硅具有很强的导光能力,从而用于制造通信光缆,D项错误。,-30-,2,1,3,4,2.单晶硅是制作电子集成电路的基础材料,对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅,其化学方程式为,A.为置换反应 B.为化合反应 C.均为氧化还原反应 D.三个反应的反应物中硅元素均被还原,D,解析:反应为置换反应,反应为化合反应,三个反应均有元素化合价变化,均属于氧化还原反应,其中反应和中硅元素被还原,反应中硅元素被氧化。,-31-,4,3,1,2,3.据报道
15、,科学家通过对稻壳进行控制性热解,可从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料,将少量这种材料掺入混凝土中,即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是 ( ) A.二氧化硅溶于水生成硅酸,所以二氧化硅属于酸性氧化物 B.将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸 C.因为高温条件下二氧化硅与碳酸钠反应能放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强 D.水晶是比较纯净的二氧化硅,沙子的主要成分是硅酸盐,B,解析:二氧化硅为酸性氧化物,但其不溶于水,A项错误;硅酸的酸性比碳酸弱,B项正确,C项错误;沙子的主要成分是二氧化硅,D项错误。,-32-,4,3,1,2,4.单质Z是一种
16、常见的半导体材料,可由X通过如下图所示的路线制备。其中X为Z的氧化物;Y为氢化物,分子结构与甲烷相似。回答下列问题:,(1)能与X发生化学反应的酸是 ;由X制备Mg2Z的化学方程式为 。 (2)由Mg2Z生成Y的化学方程式为 , Y分子的电子式为 。 (3)Z、X中共价键的类型分别是 、 。,-33-,4,3,1,2,解析:(1)Z为半导体单质,则为Si;X是其氧化物,则X为SiO2,能与SiO2反应的酸只能是氢氟酸;根据反应的流程图可知,SiO2与Mg在加热条件下反应生成Mg2Si,由元素守恒分析,可知还有MgO生成。(2)Mg2Si与盐酸反应生成的Y为氢化物,故Y的化学式是SiH4。(3)SiH4加热分解可得到Si单质,硅单质中含有SiSi非极性共价键,SiO2中含有SiO极性共价键。,
