2018届一轮复习苏教版第七单元含硅矿物与信息材料教案

2018届一轮复习苏教版第七单元含硅矿物与信息材料教案

‎[学考标准]‎ ‎1．硅在自然界的存在形式(a)。2.硅及其化合物(以SiO2和Na2SiO3为例)的重要性质(a)。3.工业制备高纯度硅的方法(a)。4.三大硅酸盐产品：水泥、陶瓷、玻璃(a)。5.硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域中的应用(a)。‎ 一、硅及其化合物的性质 ‎1．硅在自然界的存在形式 硅在自然界中主要以SiO2和硅酸盐的形式存在。‎ ‎2．硅的物理性质 晶体硅呈灰黑色，有金属光泽，熔沸点很高，硬度大。硅晶体导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料。‎ ‎3．化学性质 ‎(1)在常温下只与F2、氢氟酸和强碱溶液反应，其化学方程式分别为：‎ Si＋2F2===SiF4；Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；‎ Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。‎ ‎(2)在加热时能与O2和Cl2等非金属单质反应，其化学反应方程式分别为：‎ Si＋O2SiO2；Si＋2Cl2SiCl4。‎ ‎4．工业制法 ‎5．二氧化硅 ‎(1)物理性质：熔点很高，硬度很大，不溶于水。‎ ‎(2)化学性质 ‎(Ⅰ)酸性氧化物的通性 ‎①与强碱反应 与NaOH溶液反应的化学方程式为：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。‎ ‎②与碱性氧化物反应 与CaO反应的化学方程式为：CaO＋SiO2CaSiO3。‎ ‎③高温下与CaCO3、Na2CO3反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。‎ ‎ (Ⅱ)高温下与碳反应 SiO2＋2CSi＋2CO↑。‎ ‎(Ⅲ)特殊性：与氢氟酸反应 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。‎ ‎6．硅酸钠(Na2SiO3)‎ ‎(1)物理性质：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)化学性质：它能与较强的酸反应，如与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓；与CO2的水溶液反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。‎ ‎(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。‎ 二、含硅的材料 ‎1．三大硅酸盐产品 产品名称 生产原料 主要设备 反应条件或主要反应 陶瓷 黏土 ‎－‎ 高温烧结 玻璃 纯碱、石灰石、石英 玻璃窑 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑‎ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑‎ 水泥 黏土、石灰石 水泥回转窑 复杂的物理、化学变化 ‎2.硅、二氧化硅的应用 ‎(1)硅的用途 ‎①作为半导体材料；②生产硅合金；③制造太阳能电池。‎ ‎(2)二氧化硅的用途 ‎①信息高速公路的骨架——光导纤维 ‎②制造石英坩埚、石英玻璃、石英钟表等；‎ ‎③制造电子工业的重要部件、光学仪器；‎ ‎④用作工艺饰品如水晶、玛瑙等。‎ ‎1．下列物品中，都用到硅单质的是(　　)‎ A．陶瓷 B．硅太阳能电池 C．玛瑙 D．光导纤维 解析　B．硅太阳能电池，B项正确；A.陶瓷是硅酸盐产品，C.玛瑙、D.光导纤维的主要成分是二氧化硅，故A、C、D三项错误。‎ 答案　B ‎2．下列物质属于硅酸盐的是(　　)‎ A．尼龙绳 B．保鲜膜 C．青花瓷 D．金刚石 解析　尼龙绳、保鲜膜均属于有机化合物，青花瓷属于硅酸盐类，金刚石是碳单质。‎ 答案　C ‎3．下列关于硅单质及其化合物的说法不正确的是(　　)‎ A．硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 ‎ B．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 C．SiO2广泛用于制作光导纤维 D．陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 解析　水晶的主要成分是SiO2，不是硅酸盐，B错误。‎ 答案　B ‎4．(义乌模拟)制取水泥和玻璃都需要的原料是(　　)‎ A．石灰石 B．石英 C．黏土 D．纯碱 解析　‎ 制取水泥的原料是石灰石和黏土，制取玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，故A项符合题意。‎ 答案　A ‎5．能贮存在带有玻璃塞的磨口试剂瓶里的试剂是(　　)‎ A．液溴 B．氢氧化钾 C．氢氟酸 D．水玻璃 解析　液溴具有强氧化性，可以贮存在带有玻璃塞的磨口试剂瓶里，A项正确；氢氧化钾、氢氟酸均可与玻璃中的二氧化硅反应，B、C两项错误；水玻璃具有黏性，可将玻璃塞和试剂瓶黏在一起，D项错误。‎ 答案　A ‎6．下列物质中不能与SiO2反应的是(　　)‎ A．氢氟酸 B．浓H2SO4‎ C．烧碱溶液 D．Na2CO3固体 解析　SiO2可与烧碱溶液反应，表现出酸性氧化物的性质；SiO2可以与氢氟酸反应；在制玻璃过程中SiO2与Na2CO3固体反应；SiO2不能与浓硫酸反应。‎ 答案　B ‎7．下列关于硅的说法不正确的是(　　)‎ A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体 B．硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应 D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属单质反应 解析　硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料；硅的化学性质稳定，常温下可与F2、HF、强碱溶液反应，加热条件下可与O2、Cl2等非金属单质发生反应。‎ 答案　C ‎8．硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述错误的是(　　)‎ A．硅单质可用来制造太阳能电池 ‎ B．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料 C．为防止NaOH溶液变质，常将其保存在磨口玻璃瓶中 D．高温下，二氧化硅能分别与C、CaCO3、Na2CO3发生反应 解析　单质硅能够使太阳能直接转化为电能，故用来制作太阳能电池板，A项正确；玻璃、水泥和陶瓷属于传统的硅酸盐材料，而氮化硅、碳化硅等被称为新型的无机非金属材料，B项正确；NaOH能够与玻璃中的SiO2反应生成具有黏合能力的硅酸钠，将磨口玻璃塞和瓶口黏在一起，无法打开，C项错误；高温下，利用碳制取粗硅：2C＋SiO2Si＋2CO↑，水泥的制取中有SiO2与CaCO3的反应：SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，玻璃的制取中有SiO2与Na2CO3的反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，D项正确。‎ 答案　C ‎9．下列有关硅及其化合物的说法中正确的是(　　)‎ A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 B．反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生 C．普通玻璃、石英玻璃，水泥等均属于硅酸盐材料 D．硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，水玻璃可用作木材防火剂 解析　A项，硅酸钠本身是一种粘合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口粘结；B项，两反应条件不同，反应①是在溶液中进行，强酸可以制弱酸，而高温条件下CO2是气体，逸出促使②反应发生；C项，石英玻璃的成分为SiO2，SiO2是氧化物不是盐；D项正确。‎ 答案　D ‎10．下列说法正确的是(　　)‎ A．二氧化碳不与强酸反应，可用石英器皿盛放氢氟酸 B．可在试管内完成焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反应 C．二氧化硅是生产光导纤维、玻璃的基本原料 D．CO2、CH4、N2是温室气体 解析　二氧化硅能与HF发生反应，石英器皿成分中含有SiO2，A项错误；在高温下试管会熔化，甚至玻璃试管中的SiO2会与焦炭反应，B项错误；N2不是温室气体，D项错误。‎ 答案　C ‎11．下列离子方程式的书写正确的是(　　)‎ A．水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO＋H2SiO3‎ B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO C．硅与氢氟酸的反应：Si＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2↑‎ D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O 解析　Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO，且应生成HCO，A错；B项正确写法是CO2＋OH－===HCO；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。‎ 答案　D ‎12．下列离子方程式不正确的是(　　)‎ A．石英与烧碱反应：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O B．硅与烧碱反应：Si＋2OH－===SiO＋H2↑‎ C．硅酸钠溶液中通入少量CO2：SiO＋CO2＋H2O===CO＋H2SiO3↓‎ D．往水玻璃中加入盐酸：2H＋＋SiO===H2SiO3↓‎ 解析　硅与烧碱溶液反应时，H2O参与反应，Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑。‎ 答案　B ‎13．(宁波模拟)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(　　)‎ A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3‎ C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2‎ 解析　将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加热蒸干，高温灼烧时发生反应：H2SiO3H2O＋SiO2；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A项。‎ 答案　A ‎14．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是(　　)‎ 选项 材料 ‎ 主要化学成分 A 刚玉、金刚石 三氧化二铝 B 大理石、石灰石 碳酸钙 C 普通水泥、普通玻璃 硅酸盐 D 沙子、石英 二氧化硅 解析　刚玉的成分是Al2O3，金刚石的成分是C，A错误；大理石、石灰石的成分是CaCO3；普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融而得的硅酸盐；普通水泥是以黏土和石灰石为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏而得到的硅酸盐；石英晶体是结晶的二氧化硅，具有不同的晶型和色彩。‎ 答案　A ‎15．下列离子方程式不正确的是(　　)‎ A．向烧碱溶液中通入过量的二氧化碳：2OH－＋CO2===CO＋H2O B．向纯碱溶液中通入足量的二氧化碳：CO＋CO2＋H2O===2HCO C．向硅酸钠水溶液中通入少量的二氧化碳：SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO D．向次氯酸钠溶液中通入足量的二氧化碳：ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO 解析　A项错误，通入过量的CO2，应生成HCO。‎ 答案　A ‎16．下列关于硅的说法不正确的是(　　)‎ A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体 B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C．在常温下，硅的化学性质活泼 D．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 解析　A项，晶体硅的结构与金刚石类似，它是灰黑色有金属光 泽的非金属固体，正确；B项，硅在元素周期表中处于金属和非金属的过渡位置，所以晶体硅的导电性介于导体和半导体之间，是良好的半导体材料，正确；C项，常温下，硅的化学性质不活泼，错误；D项，硅是将太阳能转换为电能的常用材料，正确。‎ 答案　C ‎17．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。‎ ‎(1)下列物质不属于硅酸盐的是________。‎ A．陶瓷 B．普通玻璃 C．水泥 D．生石灰 ‎(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为____________________________________________________________________，‎ 工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。‎ ‎(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________。‎ 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)工业上常利用反应2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是________(填化学式、下同)，氧化剂是________。‎ 解析　(1)生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si元素，不属于硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO2和Na2CO3在高温下反应生成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纯碱。(4)题给反应中C(碳)被氧化，SiO2中＋4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。‎ 答案　(1)D　(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸　(3)防火剂　D　(4)C　SiO2‎ ‎18．A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系，该元素(用R表示)的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3‎ ‎)和氢气。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)写出各物质的化学式：A________；B________；C________；D________；E________。‎ ‎(2)写出反应①的化学方程式：________________________________________，‎ 该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。(3)写出反应④的离子方程式：______________________________________________________________。‎ ‎(4)写出反应⑤的离子方程式：________________________________________。‎ ‎(5)H2CO3的酸性强于E的，请用离子方程式予以证明：‎ ‎__________________________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________________。‎ 解析　解答本题的“突破口(1)”是非金属元素R的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气，说明是硅及其化合物之间的转化。“突破口(2)”是反应条件“高温”，A在高温条件下，能与焦炭、CaCO3发生反应，则A为SiO2。从而顺藤摸瓜推知B为CaSiO3，D为Si，E为H2SiO3。‎ 答案　(1)SiO2　CaSiO3　Na2SiO3　Si　H2SiO3‎ ‎(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑　1∶2　(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑‎ ‎(4)SiO＋Ca2＋===CaSiO3↓‎ ‎(5)SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO ‎19．晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下： ‎ ‎①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅 ‎②粗硅与干燥 HCl气体反应制得 SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2‎ ‎③SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅 已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。 ‎ 请回答下列问题： ‎ ‎(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为________________________________‎ ‎__________________________________________________________________。 ‎ ‎(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量 SiCl4(沸点57.6 ℃)和 HCl(沸点－84.7 ℃)，提纯 SiHCl3 采用的方法为__________________________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________________。‎ ‎(3)用 SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：‎ ‎①装置 B中的试剂是____________。 装置 C中的烧瓶需要水浴加热，其目的是___________________________________________________________________。 ‎ ‎②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是____________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是____________________，装置D中发生反应的化学方程式为__________________________________________________________。 ‎ ‎③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及________。 ‎ 解析　(1)根据题给信息，粗硅可以用碳还原二氧化硅的办法来制得，故反应化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑。(2)因HCl易溶于水，而SiHCl3与H2O强烈反应，故提纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下利用它们的沸点不同，采用分馏的方法进行。(3)①因SiHCl3与水强烈反应，故A中产生的H2必须干燥，故B中的液体一定为浓H2SO4，且C中烧瓶需水浴加热，其目的是使SiHCl3汽化，加快与H2的反应；②根据题给信息石英管中产生的物质应为硅，故D中现象为有固体产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1 000～1 100 ℃，此温度下普通玻璃容易软化；③因高温下H2与O2容易反应而爆炸，故还应排尽装置中的空气。‎ 答案　(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑　(2)分馏(或蒸馏)‎ ‎(3)①浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化　②‎ 有固体物质生成　在反应温度下，普通玻璃会软化　SiHCl3＋H2Si＋3HCl　③排尽装置中的空气 ‎ ‎