2021届高考化学一轮复习无机非金属材料的主角——硅学案

2021届高考化学一轮复习无机非金属材料的主角——硅学案

第四章　非金属及其化合物 第一节　无机非金属材料的主角——硅　 ‎ 一、碳、硅单质的主要性质及应用 ‎1.存在 ‎(1)碳:既有游离态又有化合态。化合态的碳以氧化物和碳酸盐的形式存在。‎ ‎(2)硅:只有化合态。硅在地壳中的含量占第二位,以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。‎ 碳和硅的单质均有同素异形体。‎ ‎①碳单质:金刚石、石墨、C60等。‎ ‎②硅单质:晶体硅、无定形硅等。‎ ‎2.结构 金刚石:空间网状结构。‎ 石墨:层状结构。‎ 晶体硅:与金刚石类似的空间网状结构。‎ ‎3.物理性质和用途(连线)‎ ‎4.碳、硅单质的化学性质 写出①～⑤的化学方程式:‎ ‎①SiO2+‎2CSi+2CO↑;‎ ‎②C+H2O(g)CO+H2;‎ ‎③Si+O2SiO2;‎ ‎④Si+‎2F2SiF4;‎ ‎⑤Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑。‎ ‎5.硅的工业制法 二、二氧化碳和二氧化硅的比较 ‎1.物理性质 ‎(1)硬度:SiO2为固体,硬度大。‎ ‎(2)结构:CO2由分子组成;SiO2是空间网状结构,不存在单个分子。‎ ‎(3)熔、沸点:SiO2的熔、沸点高;CO2的熔、沸点低。‎ ‎(4)溶解性:CO2可溶于水,SiO2不溶于水。‎ ‎2.化学性质 物　质 SiO2‎ CO2‎ 与水反应 不反应 CO2+H2OH2CO3‎ 与酸 SiO2+4HFSiF4↑‎ 不反应 ‎(HF)‎ 反应 ‎+__2H2O 与碱 反应 SiO2+2NaOHNa2SiO3__+__H2O 盛碱液的试剂瓶用橡皮塞 CO2+2NaOH(足量)Na2CO3+H2O或CO2+NaOH(少量)NaHCO3‎ 与盐 反应 SiO2+Na2CO3‎ Na2SiO3+CO2↑、SiO2+CaCO3‎ CaSiO3+CO2↑‎ Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3↓__+__2HClO、CO2+‎ Na2CO3+H2O2NaHCO3‎ 与碱性氧 化物反应 SiO2+CaOCaSiO3‎ CO2+Na2ONa2CO3‎ 与碳反应 SiO2+‎2CSi+2CO↑‎ CO2+C2CO ‎(1)酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸,但SiO2不与水反应,不能用SiO2与水反应制备硅酸。‎ ‎(2)SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应,但能与氢氟酸反应。‎ ‎3.用途 物　质 SiO2‎ CO2‎ 用　途 制光学仪器、石英玻璃、常用来制造通讯材料光导纤维 化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂,人工降雨 三、硅酸和硅酸盐 ‎1.硅酸 ‎2.硅酸钠 ‎(1)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。‎ ‎(2)与盐酸反应:Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓。与CO2水溶液反应:Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3。‎ ‎(3)用途:黏合剂(矿物胶),耐火阻燃材料。‎ ‎(1)向硅酸钠溶液中通入CO2气体,可生成胶状的硅酸凝胶,干燥脱水即可得到硅胶。同时这一事实也说明H2CO3的酸性强于H2SiO3。‎ ‎(2)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放,但不能用磨口玻璃塞而要使用橡胶塞。‎ ‎3.无机非金属材料 ‎(1)硅酸盐组成的表示方法 硅酸盐组成的表示方法: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Na2O·SiO2,长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。‎ ‎(2)传统无机非金属材料,如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。‎ ‎①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 玻璃窑 陶瓷窑 ‎②玻璃生产中的两个重要反应:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2‎ CaSiO3+CO2↑。‎ ‎(3)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。‎ ‎(1)玻璃是一种混合物,无固定的熔沸点。‎ ‎(2)玻璃中含有二氧化硅,因此氢氟酸可用于雕刻玻璃,盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。‎ ‎1.(RJ必修1·P81改编)下列关于碳、硅的叙述正确的是 (　　)‎ A.在自然界中都以化合态的形式存在 B.碳、硅的单质都有同素异形体 C.二氧化碳、二氧化硅都由分子构成 D.二氧化碳、二氧化硅都不能与酸反应 ‎【解析】选B。碳在自然界有游离态,A项错误;碳有金刚石、石墨等单质,硅有晶体硅、无定形硅等单质,B项正确;SiO2不是由分子构成的,C项错误;SiO2能与氢氟酸反应,D项错误。‎ ‎2.实验室进行熔融NaOH固体的实验,以下材质的坩埚可以选择的有 (　　)‎ ‎①铁坩埚　②石墨坩埚　③石英坩埚　④陶瓷坩埚 ‎⑤氧化铝坩埚 A.2种　　　B.3种　　　C.4种　　　D.5种 ‎【解析】选A。铁坩埚、石墨坩埚的主要成分Fe、C与NaOH在高温不反应,而石英坩埚、陶瓷坩埚的主要成分SiO2、氧化铝坩埚的主要成分Al2O3都能与NaOH反应。‎ ‎3.(RJ必修1·P76改编)下列叙述正确的是 (　　)‎ A.红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰的主要成分都是硅酸盐 B.硅酸钠的水溶液俗名为水玻璃,可用于制备硅胶和木材防火剂 C.制造玻璃是复杂的物理过程,玻璃的组成不同,性能不同 D.可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液 ‎【解析】选B。红宝石的主要成分为Al2O3,珍珠的主要成分为CaCO3,水晶的主要成分为SiO2,钻石为碳单质,A选项错误;制造玻璃包含复杂的物理变化和化学变化,C选项错误;玻璃的成分中含有二氧化硅,可与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠,会使磨口玻璃塞与瓶口黏合在一起,D选项错误。‎ ‎4.硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是 (　　)‎ A.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐 B.水玻璃是纯净物,可用于生产黏合剂和防火剂 C.某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8,可用K2O·Al2O3·6SiO2表示 D.高纯硅可用于制造光导纤维,高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池 ‎【解析】选C。水晶的主要成分为SiO2,不属于硅酸盐,A项错误;水玻璃是Na2SiO3的水溶液,属于混合物,B项错误;用于制造光导纤维的是二氧化硅,用于制造太阳能电池的是高纯硅,D项错误。‎ ‎5.(RJ必修1·P78改编)世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说:“至少在距今3 000年以前,中国就已经使用玻璃了。”下列关于普通玻璃的叙述中,正确的是 (　　)‎ A.玻璃是人类最早使用的硅酸盐材料 B.玻璃在加热熔化时有固定的熔点 C.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英 D.普通玻璃的成分主要是Na2O、CaO和SiO2‎ ‎【解析】选C。我国古代就开始使用陶瓷制品,玻璃的出现要晚很多,A错误;玻璃无固定的熔点,B错误;制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英,C正确;普通玻璃的成分主要是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2,D错误。‎ ‎6.半导体工业中,有一句行话:“从沙滩到用户”,即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是 (　　)‎ A‎.2C+SiO2Si+2CO↑‎ B.SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O C.Si+2Cl2SiCl4‎ D.SiCl4+2H2Si+4HCl ‎【解析】选B。工业制取纯硅的工艺流程为SiO2粗硅SiCl4纯硅,该工艺流程中不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。‎ 关闭Word文档返回原板块