_高考化学第一轮章节复习课件13.ppt

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1、第四章 材料家族中的元素,考 纲 要 求 1.了解铝、硅及其重要化合物的性质，能够利用这些性质解决一些生产、生活和化学科学的简单问题。 2.能列举金属材料、无机非金属材料和复合材料在生产、生活中及其它领域的应用。 3.了解材料开发和应用与化学科学发展之间的关系。,热 点 透 视 1.硅及其化合物的性质和无机非金属材料在材料领域的应用。 2.铝、铜等金属及其化合物的性质。3.关于合金的定义和用途。 高 考 预 测 硅和铝、铜等是材料家族中的重要元素，主要针对材料从组成、用途等角度进行考查，特别是在航天科技发展中的应用是高考命题的重要切入点。,1.掌握硅和二氧化硅的主要性质。 2了解硅和二氧化硅的

2、应用。 3了解常见的无机非金属材料及其应用。,第一节 硅、无机非金属材料,1硅的导电能力介于 和 之间，是重要的半导体材料，最早使用的是 ，硅在地壳中的含量仅次于 ，全部以化合态存在，主要存在形式为 和 。 2单质硅有 和 两种，晶体硅是 ，有 光泽，硬而脆的固体，熔点很高，是良好的半导体材料。硅的化学性质不活泼，常温下能和 、 、 反应，反应的化学方程式分别为： 、 。 在加热条件下硅可以和氧气、氯等反应。,导体,绝缘体,锗,氧,二氧化硅,硅酸盐,灰黑色,晶体硅,无定形硅,金属,F2,氢氟酸,强碱,Si2F2=SiF4,Si4HF=SiF42H2,Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2,

3、3工业上用SiO2为原料制取硅，反应方程式为 4二氧化硅广泛存在于自然界中，是 、 的主要成分，纯净的二氧化硅晶体无色、熔点 ，硬度 ， 溶于水，也不溶于其它一般的溶剂，二氧化硅是 的酸酐，具有酸性氧化物的性质，能和HF反应： ，是制造 的原料。,沙子,石英,很高,很大,不,硅酸,SiO24HF=SiF42H2O,光导纤维,【想一想】 为什么不用碱液在玻璃上进行雕刻，而用氢氟酸？ 答：玻璃中含有SiO2，SiO2和碱反应慢，且生成的盐具有粘性，所以选择氢氟酸。,1硅酸盐性质 、熔点 ，大都 溶于水，硅酸盐常用氧化物的形式表示，例如：硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2OSiO2，钠长石(Na

4、AlSi3O8)表示为 。 2生产玻璃的原料是 、 、 ，在玻璃熔炉中发生的主要化学反应有 。 玻璃的主要成分是 、 和 ，没有固定的熔沸点，是 。,稳定,很高,难,Na2OAl2O36SiO2,纯碱,石灰石,石英,硅酸钠,硅酸钙,二氧化硅,混合物,3生产水泥的主要原料是 和 ，普通水泥的主要成分是 、 和 。水泥具有 ，而陶瓷是以 等天然硅酸盐为主要原料烧制而成。 4新型无机非金属材料包括 、 、 。,石灰石,黏土,硅酸三钙,硅酸二钙,铝酸三钙,水硬性,黏土,高温结构陶瓷,生物陶瓷,压电陶瓷,【议一议】 能否依据Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2说明H2SiO3的酸性比H2CO3强？

5、 答：不能。因为酸盐互化关系：强酸弱酸盐=强酸盐弱酸，仅适用于常温下水溶液中进行的反应，而该反应是在高温且干态下进行，只能从化学平衡移动 角度去解释反应发生的原因，因CO2为气体，及时离开反应体系，使化学反应得 以向右进行。,【例1】(2009重庆理综，26)工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料，其中部分原料可用于制备多晶硅。 (1)右图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图，电解槽阳极产生的气体是_；,NaOH溶液的出口为_(填字母)；精制饱和食盐水的进口为_(填字母)；干燥塔中应使用的液体是_。 (2)多晶硅主要采用SiHCl3还原工艺生产，其副产物SiCl4的综合利用受到广泛关注。 SiC

6、l4可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同)，方法为高温下SiCl4与H2和O2反应，产物有两种，化学方程式为_。 SiCl4可转化为SiHCl3而循环使用，一定条件下，在20 L恒容密闭容器中的反应： 3SiCl4(g)2H2(g)Si(s) 4SiHCl3(g) 达平衡后，H2和SiHCl3物质的量浓度分别为0.140 mol/L和0.020 mol/L，若H2全部来源于离子交换膜法的电解产生，理论上需消耗纯NaCl的质量为_kg。,(3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水，可制取氯酸钠，同时生成氢气，现制得氯酸钠213.0 kg，则生成氢气_m3(标准状况)。 解析：(1)电解饱和食盐水的电极

7、反应分别为：阴极：2H2eH2；阳极：2Cl2eCl2。所以阳极产物为氯气，H在阴极放电，水中的c(OH)增大，即NaOH在阴极(a处)产生。电解饱和食盐水所用的阳离子交换膜只允许阳离子(Na)通过，阻止阴离子和气体通过，电解过程中，Cl在阳极大量消耗，因此应在阳极区(d)处补充NaCl。干燥塔干燥的气体为Cl2，应用浓H2SO4干燥。,(2)光导纤维为SiO2，产物为两种，另一种物质只能为HCl。 n(H2) 203 mol，由 2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2 258.5 2 m(NaCl) 6 g m(NaCl)351 g0.35 kg。,(3)由题意，可写出反应的化学方程式为：

8、 NaCl3H2O NaClO33H2 106.5 6 213 kg m(H2) m(H2)12 kg，n(H2)6 000 mol，V(H2)134.4 m3。 答案：(1)氯气ad浓硫酸(2)SiCl42H2O2SiO24HCl0.35(3)134.4,1Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO22C Si2CO。 2非金属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si能跟强碱液作用放出H2： Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。 3非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用： Si4HF=SiF42H2。 4酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF作用。 5无机酸

9、一般易溶于水，但H2SiO3和H4SiO4均难溶于水。,6H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，但在高温下Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2也能发生，原因是：在高温下反应，生成的CO2是气体，生成后离开反应体系使反应向右进行到底。 7非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。 8SiO2是H2SiO3的酸酐，但不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。 9非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的却很高。 10Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同；Na2SiO3的水溶液也称泡花碱，但它却是盐溶液并不是碱溶

10、液。,二、CO2和SiO2的比较,1 将2.8 g硅粉与2.3 g钠同时放入足量水中，采用恰当的方法收集反应过程中产生的气体(全部收集)，这些气体在标准状况下的体积为() A1.12 L B4.48 L C5.6 L D3.36 L 解析：本题重点考查钠与水、硅与碱溶液反应的有关计算。 2Na2H2O=2NaOHH2 223 g 2 mol 22.4 L 2.3 g 0.1 mol 1.12 L,Si 2NaOHH2O=Na2SiO32H2 28 g 2 mol 222.4 L 14 g 0.1 mol 2.24 L 反应后硅有剩余，V(H2)1.12 L2.24 L3.36 L。 答案：D,

11、2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_，反应的化学方程式是_。,(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的及D和E反应的化学方程式：_ _。 要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是() A普

12、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CaC

13、O3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，可通过以下关系式求解： CaCO3CO2,m(CaCO3)50 g。 混合物中CaCO3的质量分数： 100%50%。,答案：(1)A最外层均有4个电子，最内层均有2个电子(2)氢氟酸 SiO24HF=SiF42H2O(3)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2； Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3ABC(4)50%,【例2】(2009四川理综，6)开发新材料是现代科技发展的方向之一。下

14、列有关材料的说法正确的是() A氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 BC60属于原子晶体，用于制造纳米材料 C纤维素乙酸酯属于天然高分子材料 D单晶硅常用于制造光导纤维,解析：B项，C60属于分子晶体；C项，纤维素乙酸酯不是天然高分子材料；D项，二氧化硅常用于制造光导纤维。 答案：A,硅酸盐的种类很多，结构复杂，其组成的表示方法有两种： 1盐化学式法 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 如：黏土：Al2O32SiO22H2O 石棉：CaO2MgO4SiO2 云母：K2O3Al2O36SiO22H2O,滑石：3MgO4SiO2H2O 钾长石：

15、K2OAl2O36SiO2 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 氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。 注意：氧化物之间以“”隔开；系数配置出现分数应化为整数。,3从下面所给的四个词中选出一个与陶瓷、玻璃、水泥同类的是() A光导纤维 B有机玻璃 C人造纤维 D砖瓦 解析：从题干所给的信息：陶瓷属于硅酸盐，也属于传统无机非金属材料，玻璃和水泥属于硅酸盐，很明显，另一物质，必须属于硅酸盐才能使其归纳在一起，由此不难得出选项D是正确的，A的主要成分SiO2，不属于硅酸盐，有机玻璃和人造纤维都属于有机物，不符合题意，砖瓦是陶瓷器中的土

16、器，属于硅酸盐。 答案：D,4北京2008年奥运金牌“金镶玉”环形玉壁由昆仑玉制成，昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为() ACaOMgOSiO2H2O B2CaO5MgO8SiO2H2O C2CaOMgOSiO22H2OD5CaO2MgO8SiO2H2O 解析：根据硅酸盐改写成氧化物的要求和元素守恒，昆仑玉的氧化物形式为2CaO5MgO8SiO2H2O。 答案：B,5下列各单质和化合物之间有以下转化关系，而且各单质和化合物组成的元素皆为短周期元素。,根据上述关系判断： (1)单质A只可能是_。 (2)单质B是金属还是非金属？_

17、。 (3)写出各化合物的化学式：甲_、乙_、丙_、丁_。,解析：本题是元素及化合物的推断题，解题的突破口是短周期元素的单质A与NaOH溶液反应生成氢气，此元素可能是Al或Si ，而产生的化合物乙与过量盐酸溶液反应，生成的化合物丁能两次失去化合物丙生成化合物甲，则进一步推断出A单质不是金属Al，而只能是Si。又由于单质A和化合物甲都能跟NaOH溶液反应，都生成化合物乙(Na2SiO3)，只不过A的另一种产物是氢气，而化合物甲的另一种产物为化合物丙，丙又可通过氢气与单质B反应生成，故单质B为O2，其他的各种化合物也就能推出来了。 答案：(1)硅(2)非金属(3)SiO2Na2SiO3H2OH4Si

18、O4,【例题】(2010改编题)下列关于碳族元素的叙述中错误的是() A. 与其他元素化合时易形成共价化合物，也能形成离子化合物 B碳族元素形成化合物时的最高价均为4价 C碳的氧化物(CO2)和硅的氧化物(SiO2)都是酸性氧化物，均不能与酸反应 D碳族元素是形成化合物最多的一族元素,审题视点：以元素周期律(表)的知识为指导，相似性和递变性为思维切入点，同时还要注意到特殊性。 思路点拨：,正确答案：C,错因分析 对于肯定结论要采用举反例的方法，如C项所述“均不能与酸反应”，举出SiO2能与HF反应就可判断该肯定说法是错误的；对于可能的结论要采用举正例的方法，如A项所述“易形成，也能形成离子化合

19、物”，举出CaC2即可判断A项正确。,【例题】(8分)获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。 (1)光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维，利用光缆通讯，能同时传输大量信息。制造光纤电缆的主要原材料的化学式是_，它属于_材料。 (2)信息产业的核心材料是高纯度的硅，高纯度的单晶硅生产方法之一：,近代用得较多的另一种方法(之二)是：用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用制得硅烷，再热分解硅烷可得高纯硅。单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等，硅纯度越高，大规模集成电路的性能就越好。 根据上述信息回答以下问题： (3)从方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到

20、的硅为何还要进一步处理？ (4)写出方法二中，生产高纯硅的两个化学反应方程式： _ 。 _ 。,1对硅和二氧化硅的用途混淆。 2叙述问题不全面。,(1)根据二氧化硅的主要用途进行判断。(2)方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的是粗硅，还要进行除杂处理，杂质为二氧化硅和炭等。杂质如果不易除去，则可以考虑将所需物质从混合物中进行分离出来。(3)根据信息先判断反应物与产物的种类，再进行书写化学方程式。,(1)SiO2无机非金属 (3)由C还原SiO2得到的单质硅中，杂质含量过高，将它用HCl、Cl2处理得到低沸点SiHCl3，便于蒸发提纯，然后再还原得高纯硅 (4)Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4 SiH4Si2H2,本题是利用工业上二氧化硅来制备纯硅的流程为载体，考查了二氧化硅与硅的相关性质。同时也锻炼了学生接受信息处理信息的能力。,点击此处进入 作业手册,