高三第一轮 第四章非金属及其化合物第一节 无机非金属材料主角——硅(精品).ppt

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1、第一节无机非金属材料的主角第一节无机非金属材料的主角硅硅第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物 必修必修1 P76与名师对话与名师对话 P461.1.单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料6.SiO6.SiO2 2是酸性氧化物，能与是酸性氧化物，能与NaOHNaOH溶液反应二氧化硅与溶液反应二氧化硅与少量碳高温时生成硅和少量碳高温时生成硅和COCO2 24.4.光导纤维是一种半导体光导纤维是一种半导体 2.2.硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说片业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂硅

2、是信息技术革命的催化剂”5.5.二氧化硅是酸性氧化物，它可以和碱反应，二氧化硅是酸性氧化物，它可以和碱反应，但不能与任何酸反应。但不能与任何酸反应。7.7.往往NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中通入溶液中通入COCO2 2，会产生白色沉淀，原因，会产生白色沉淀，原因是碳酸的酸性强于硅酸。是碳酸的酸性强于硅酸。3.3.二氧化硅溶于水显酸性二氧化硅溶于水显酸性判断正误：判断正误：14.14.高岭石的化学式为高岭石的化学式为AlAl2 2SiSi2 2H H4 4O O9 9，改写为氧化物的，改写为氧化物的形式为形式为AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O。13.1

3、3.金刚砂的主要成分是二氧化硅，光纤的金刚砂的主要成分是二氧化硅，光纤的主要成分是高纯度的单质硅主要成分是高纯度的单质硅11.11.氧化铝陶瓷具有两性，可用来制造人造牙齿氧化铝陶瓷具有两性，可用来制造人造牙齿 8.8.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强所以硅酸的酸性比碳酸强9.9.水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂12.12.水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品10.10.硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻

4、璃塞试剂瓶中以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中1 1(2011(2011山山东东，10)10)某某短短周周期期非非金金属属元元素素的的原原子子核核外外最最外外层层电电子子数数是是次次外外层层电电子子数数的的一一半半，该元素该元素()A A在自然界中以化合态的形式存在在自然界中以化合态的形式存在B B单质常用作半导体材料和光导纤维单质常用作半导体材料和光导纤维C C最高价氧化物不与酸反应最高价氧化物不与酸反应D D气态氢化物比甲烷稳定气态氢化物比甲烷稳定A感悟高考：感悟高考：2.20122.2012重庆卷重庆卷 金刚石、金刚石、SiCSiC具有优良的耐磨、耐腐蚀具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。特性

5、，应用广泛。(1)(1)碳与短周期元素碳与短周期元素Q Q的单质化合仅能生成两种常见气的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物态化合物，其中一种化合物R R为非极性分子。碳元素为非极性分子。碳元素在周期表中的位置是在周期表中的位置是_，Q Q是是_，R R的电子式为的电子式为_。(2)(2)一定条件下，一定条件下，NaNa还原还原CClCCl4 4可制备金刚石，反应结束可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收其中的冷却至室温后，回收其中的CClCCl4 4的实验操作名称为的实验操作名称为_，除去粗产品中少量钠的试剂为，除去粗产品中少量钠的试剂为_。(3)(3)碳还原碳还原SiOSi

6、O2 2制制SiCSiC，其粗产品中杂质为，其粗产品中杂质为SiSi和和SiOSiO2 2，现将现将20.0 g 20.0 g SiCSiC粗产品加入到过量的粗产品加入到过量的NaOHNaOH溶液中充分反应，溶液中充分反应，收集到收集到0.1 mol0.1 mol氢气，过滤得氢气，过滤得SiCSiC固体固体11.4 g11.4 g，滤液稀释到，滤液稀释到1L1L。生成氢气的离子方程式为。生成氢气的离子方程式为_，硅酸盐的物质的量浓度为硅酸盐的物质的量浓度为_。(1)第二周期第第二周期第A族氧族氧(或或O)(2)过滤水过滤水(或乙醇或乙醇)(3)Si2OHH2O=SiO32-2H2 0.17 m

7、olL1感悟高考：感悟高考：一、碳和硅一、碳和硅碳碳硅硅在自然界在自然界中的存在中的存在既有既有_，也有，也有_，是，是组组成有机物成有机物的基本元素的基本元素只有只有_，是构成，是构成矿矿物和岩石的主要元素物和岩石的主要元素物理性质物理性质金刚石：熔点金刚石：熔点 、硬度、硬度 石墨：硬度石墨：硬度 、电的、电的 导体导体_色固体，有金属光泽、色固体，有金属光泽、熔点熔点 、硬度、硬度 ，有，有脆性脆性碳碳硅硅化化学学性性质质与与O2（F2,Cl2）与与H2O反应反应 不反不反应应与与Fe2O3,SiO2 CO2不反不反应应与与浓浓H2SO4不反不反应应与与浓浓HNO3不反不反应应氢氟酸氢氟

8、酸不反不反应应与与NaOH溶液溶液不反不反应应用途用途_用作切割刀具，用作切割刀具，用作电极、铅笔芯用作电极、铅笔芯_材料和合金材料材料和合金材料问题探究问题探究1：常温下单质碳、硅的化学性质都不活泼，：常温下单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质而硅没有？为什么碳在自然界中有稳定的单质而硅没有？问题探究问题探究2：金刚石和石墨都只有碳元素组成，金刚石和石墨都只有碳元素组成，金刚石转金刚石转化成石墨是什么变化？化成石墨是什么变化？提示：提示：硅原子的亲氧能力比碳原子更强，更容易与氧结硅原子的亲氧能力比碳原子更强，更容易与氧结合，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。合，主要以

9、二氧化硅和硅酸盐的形式存在。问题探究问题探究3：工业上制备硅的原理是什么？请写出有关工业上制备硅的原理是什么？请写出有关反应的化学方程式。反应的化学方程式。P81（3）还原）还原H2O2二氧化碳和二氧化硅二氧化碳和二氧化硅二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅类别类别均为均为酸性酸性氧化物氧化物结构特点结构特点由二氧化碳分子构成由二氧化碳分子构成由氧原子与硅原子构成由氧原子与硅原子构成立体网状立体网状结结构构物理性质物理性质熔点和沸点低、可溶熔点和沸点低、可溶于水于水坚硬难熔的固体、不溶于水坚硬难熔的固体、不溶于水化化学学性性质质与水反应与水反应与碱与碱(如如NaOHNaOH)溶液反应溶液反应CO2

10、 22NaOH=Na2 2COCO3 3H2 2O OSiOSiO2 22NaOH=Na2 2SiOSiO3 3H2 2O O与与CaO反应反应CaOCO2 2=CaCO3 3与与HF的反应的反应4HFSiO2 2=SiF4 42H2 2O O与与Na2 2COCO3 3反应反应Na2 2COCO3 3CO2 2H2 2O=O=2NaHCO3 3用途用途制饮料、制碳酸盐制饮料、制碳酸盐光导纤维、光学仪器、电子部件光导纤维、光学仪器、电子部件CO2H2OH2CO3不反应不反应问题探究问题探究4：有人认为：有人认为SiO2既能与酸反应又能与碱反应，所既能与酸反应又能与碱反应，所以认为它是一种两性氧

11、化物，你同意这种看法吗？以认为它是一种两性氧化物，你同意这种看法吗？问题探究问题探究5：盛放盛放NaOH溶液的试剂瓶，为什么不能使用溶液的试剂瓶，为什么不能使用玻璃塞？玻璃塞？提示提示玻璃中的玻璃中的SiO2可与可与NaOH反应，生成的反应，生成的Na2SiO3可以使瓶塞粘住而不易打开。可以使瓶塞粘住而不易打开。你能写出你能写出CO2氢氧化钙溶液、氢氧化钙溶液、苯酚钠溶液、苯酚钠溶液、Na2SiO3溶液反应的离子方程式吗？溶液反应的离子方程式吗？三、硅酸和硅酸盐三、硅酸和硅酸盐1硅酸硅酸(1)物理性质：物理性质：难难溶于水。溶于水。(2)化学性质：化学性质：弱酸性弱酸性比碳酸弱比碳酸弱与与Na

12、OH溶液反应的化学方程式为：溶液反应的化学方程式为：H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O，向向Na2SiO3溶液中通入少量溶液中通入少量CO2的反应方程式为的反应方程式为Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3。不稳定性不稳定性受热分解，化学方程式为受热分解，化学方程式为 。(3)用途：硅胶可用作用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂干燥剂、催化剂的载体等。的载体等。(4)制备：可用硅酸钠与盐酸反应制得：制备：可用硅酸钠与盐酸反应制得：_。P76 实验实验4-1 硅胶的制备硅胶的制备 必修必修1 P762硅酸盐硅酸盐(1)硅酸盐硅酸盐由由硅、氧和金属硅、氧和金属元素组成的化合物的

13、总称，是构成地壳岩石元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。的主要成分。(2)硅酸钠硅酸钠硅酸钠水溶液俗称硅酸钠水溶液俗称水玻璃水玻璃，是无色黏稠液体，常用于制备黏，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂合剂、防腐剂、耐火材料。、防腐剂、耐火材料。(3)硅酸盐组成的表示硅酸盐组成的表示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：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：如硅酸钠如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为可表示为Na2OSiO2，石棉，石棉(CaMg3Si4O12)可表可表示为：示为：CaO3MgO4SiO2。(4)硅酸盐的用途硅酸盐的用途土壤保肥土壤保肥土壤胶

14、粒带土壤胶粒带_电，能吸附电，能吸附NH4+、K等。等。硅酸盐产品硅酸盐产品陶瓷、玻璃、水泥等无机非金属材料。陶瓷、玻璃、水泥等无机非金属材料。硅酸盐制品性质稳定，耐压强度高，硬度大，熔点较高，大都硅酸盐制品性质稳定，耐压强度高，硬度大，熔点较高，大都难溶于水。难溶于水。必修必修1 P77资料卡片资料卡片3无机非金属材料无机非金属材料(1)硅酸盐材料硅酸盐材料(2)特殊功能的含硅物质特殊功能的含硅物质碳化硅碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。具有金刚石结构，可用作磨料。含硅元素含硅元素4%的硅钢具有的硅钢具有导磁导磁性。性。硅橡胶具有硅橡胶具有良好的弹性良好的弹性的性质。的性质。分子筛分子筛(具

15、有均匀微孔结构的铝硅酸盐具有均匀微孔结构的铝硅酸盐)主要用作主要用作吸附剂吸附剂和和催化剂催化剂。水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷生产生产原料原料石灰石、黏石灰石、黏土土纯碱、石灰石、纯碱、石灰石、石英石英黏土黏土主要主要设备设备水泥回转窑水泥回转窑玻璃窑玻璃窑陶瓷陶瓷窑窑（3）硅酸盐工业）硅酸盐工业（4）新型无机非金属材料的种类和用途）新型无机非金属材料的种类和用途材料类别材料类别主要特性主要特性示例示例用途用途高温结构陶高温结构陶瓷瓷能承受高温，能承受高温，强度高强度高氮化硅陶氮化硅陶瓷瓷汽轮机叶片、轴承、汽轮机叶片、轴承、永久性模具等永久性模具等半导体陶瓷半导体陶瓷 具有电学特性具有电学特性氧化

16、锡陶氧化锡陶瓷瓷集成电路中的半导集成电路中的半导体体光学材料光学材料具有光学特性具有光学特性光导纤维光导纤维光缆通讯、医疗、光缆通讯、医疗、照明等照明等生物陶瓷生物陶瓷具有生物功能具有生物功能氧化铝陶氧化铝陶瓷瓷人造骨、人造关节、人造骨、人造关节、接骨螺钉接骨螺钉例例2 氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与氮气在学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与氮气在1300反应制得。反应制得。(1)根据性质推测氮化硅陶瓷的用途是根据性质推测氮化硅陶瓷的用途是_(选填代号选填代号)。A制汽轮机叶片制汽轮机叶片 B

17、制有色玻璃制有色玻璃C制永久性模具制永久性模具 D制造柴油机制造柴油机(2)画出氮化硅中，氮的结构示意图：画出氮化硅中，氮的结构示意图：_，试判断氮，试判断氮元素的最低负价为元素的最低负价为_，请从原子结构和化合价两个角度分，请从原子结构和化合价两个角度分析推断氮化硅的化学式：析推断氮化硅的化学式：_。(3)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，不与其他无机氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，不与其他无机酸反应。请写出陶瓷与氢氟酸发生复分解反应的化学方程式：酸反应。请写出陶瓷与氢氟酸发生复分解反应的化学方程式：_。(4)用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热使四氯化用四氯化硅和氮气在氢气气氛保

18、护下，加强热使四氯化硅和氮气发生反应，可得较高纯度的氮化硅，则反应的化学方程硅和氮气发生反应，可得较高纯度的氮化硅，则反应的化学方程式为式为_。下列材料的特性及用途说法错误的是下列材料的特性及用途说法错误的是()A氧化铝陶瓷具有两性，不可用来制造人造牙齿氧化铝陶瓷具有两性，不可用来制造人造牙齿B氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机C光导纤维导光的能力很强，是非常好的通讯材料光导纤维导光的能力很强，是非常好的通讯材料D压电陶瓷十分敏感，可以将极其微弱的机械振动转换成压电陶瓷十分敏感，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用来制压电地震仪电信号

19、，可用来制压电地震仪【答案答案】A1除除杂质杂质(1)CO中混有中混有CO2，通，通过过盛有盛有NaOH溶液的洗气瓶。溶液的洗气瓶。(2)CO2中混有中混有CO，通，通过过盛有灼盛有灼热热CuO的硬的硬质质玻璃管。玻璃管。(3)CO2中混有中混有SO2、HCl，通，通过过盛有盛有饱饱和和NaHCO3溶液的洗气瓶。溶液的洗气瓶。四四.碳及其化合物的总结碳及其化合物的总结例例1如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质质(括号内为杂质括号内为杂质)，将所选答案的编号填入表内相应的空格，将所选答案的编号填入表内相应的空格内内(如果不需要外加试剂

20、，则对应答案栏可不填如果不需要外加试剂，则对应答案栏可不填)。可供选择的试剂：可供选择的试剂：A.盐酸，盐酸，B.氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液，C.氧气，氧气，D.水，水，E.二氧化碳二氧化碳可供选用的操作：可供选用的操作：水洗，水洗，加热，加热，高温灼烧，高温灼烧，过滤，过滤，结晶结晶粉末状混合物粉末状混合物试剂试剂操作操作(1)CaCO3(SiO2)(2)NaCl(SiO2)(3)SiO2(Fe2O3)(4)SiO2(CaCO3)(5)SiO2(H2SiO3)(6)SiO2(NH4Cl)答案：答案：(1)B(2)D(3)A(4)A(5)(6)(或或D)2碳酸的酸式碳酸的酸式盐盐和正和正盐盐的

21、的规规律比律比较较(1)在水中的溶解性在水中的溶解性规规律律一一般般地地，在在相相同同温温度度下下，难难溶溶性性正正盐盐溶溶解解度度小小于于其其酸酸式式盐盐溶溶解解度度，如如溶溶解解度度Ca(HCO3)2CaCO3；可可溶溶性性正正盐盐溶溶解解度度大大于于其酸式其酸式盐盐溶解度，如溶解度溶解度，如溶解度Na2CO3NaHCO3。(2)热稳热稳定性定性一一般般地地，热热稳稳定定性性顺顺序序为为：正正盐盐酸酸式式盐盐碳碳酸酸，如如Na2CO3NaHCO3H2CO3。可可溶溶性性正正盐盐难难溶溶性性正正盐盐，如如CaCO3高高温温分分解解，而而K2CO3不易分解。不易分解。例例2.下列叙述可以肯定溶

22、液中大量存在下列叙述可以肯定溶液中大量存在CO 的是的是()A加入加入AgNO3溶液有白色沉淀产生溶液有白色沉淀产生B加入稀盐酸有无色无味气体产生，该气体可使澄加入稀盐酸有无色无味气体产生，该气体可使澄清的石灰水变浑浊清的石灰水变浑浊C加入加入MgCl2溶液有白色沉淀产生，再加入稀盐酸溶液有白色沉淀产生，再加入稀盐酸沉淀溶解，并产生可使澄清石灰水变浑浊的无色无沉淀溶解，并产生可使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体味气体D加入加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀产生溶液有白色沉淀产生CD(2)反应后溶质成分的判断反应后溶质成分的判断也可数轴表示也可数轴表示例例3：往含：往含0.2 mol KOH和和0.1 mol Ca(OH)2的溶液中持续地通入的溶液中持续地通入CO2气气体，当通入气体的体积为体，当通入气体的体积为6.72 L(标准状况标准状况)时立即停止，则在这一过程中，溶时立即停止，则在这一过程中，溶液中离子的物质的量液中离子的物质的量n和通入和通入CO2的体积的体积V的关系示意图正确的是的关系示意图正确的是(气体的溶解气体的溶解忽略不计忽略不计)()