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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第四章 常见的非金属及其化合物学案 18 无机非金属材料的主角 硅考纲要求 1.明白C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用；2.明白C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响；3.以新材料、新技术为背景考查 C、Si元素及其重要化合物的性质及应用；学问点一 碳、硅1C、Si 单质的存在形状、物理性质及用途1碳在自然界既有 _态又有 _态；碳的同素异形体有_、_、无定形碳、 _等；2硅在地壳中的含量占第 _位,仅次于 _,全部以 _态存在,是一种亲 _元素,单质硅有 _和_形两种；晶体硅是良好的 _材料,在运算机等电子工业,可用作 _
2、、大规模 _等；硅是人类将 _能转化为 _能的常用材料,所以硅仍用于制造 _；常温下 _填“ 不” 或“ 很”2C、Si 的化学性质 1碳单质的化学性质 活泼,在高温条件下有强 _性； 可燃性：2CO 2 错误 . 2CO、CO 2 错误. CO 2；仍原性a与CO 2 反应的化学方程式：CCO 2 错误 . 2CO；b与水蒸气反应的化学方程式：_；c与浓 H 2 SO 4 反应的化学方程式：_1 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - _ _；2硅单质的化学性质 常温下化学性质不活泼,但能与 _、_、_ 反应
3、；与烧碱反应的离子方程式：_ _ _ _； 加热时与 O 2、Cl 2 等非金属单质反应,其化学方程式为_ _；问 题 思 考1哪些反应表达了单质硅具有肯定的金属性？2 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学问点二 碳、硅的氧化物1碳的氧化物比较2.二氧化硅与二氧化碳的性质比较 二氧化碳和二氧化硅都是酸性氧化物,其结构和主要性质可比较如下：3 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 问题思考2为什么不能用带玻璃塞的试剂瓶盛放
4、碱液？4 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3 SiO2既能和 NaOH溶液反应又能和 HF溶液反应,肯定是两性氧化物吗？学问点三 硅酸、硅酸盐1硅酸 硅酸_溶于水,其酸性比碳酸 _,硅酸 _填“ 能”或“ 不能”使紫色石蕊试液变红色；1硅酸不稳固,受热易分解：_ _；2硅酸能与碱溶液反应,如与 NaOH溶液反应的化学方程式为：_ _；3硅酸在水中易聚合形成胶体；硅胶吸附水份才能强,常用作 _ _；2硅酸钠 1物理性质 _,有黏性 白色、可溶于水的粉末状固体,其水溶液俗称；2化学性质 水解显 _性；与酸性
5、较硅酸强的酸反应,化学方程式分别为：与盐酸反应： _ _；与CO2水溶液反应： _ _；3用途：黏合剂 矿物胶 ,耐火阻燃材料；问题思考5 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4 反 应 Na2SiO3 H2O CO2=Na2CO3 H2SiO3 , 说 明H2CO3 的酸性强于H2SiO3；反应 Na2CO3 SiO2错误 . Na2SiO3CO2 ,能否说明 H2SiO3的酸性强于 H2CO3？3硅酸盐1概念： _的总称,是构成地壳岩 石的主要成分；2表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂,多用氧化物的形式表示
6、 它们的组成,如硅酸钠 Na2SiO3写成 _,钾云母 KH 2Al 3Si3O1 2写成 _；问题思考6 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5硅酸盐是否以氧化物的形式存在？4传统无机非金属材料1一般玻璃 主要原料： _；生产中主要化学方程式：_ _ _；主要成分： _、_、_；2一般硅酸盐水泥 主要原料： _、_；主要成分 写出名称和化学式 ：_ _ _；7 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、碳、硅及其化合物的
7、特性物质一般规律硅及其化合物特性Si 硅仍原性大于碳非金属单质与强碱溶液一般不产生 H2非金属一般不与非氧化性酸反应SiO2一般非金属单质为绝缘体酸性氧化物一般与水反应生成相应酸酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应“ 较强酸制较弱酸H2SiO3” 是复分解反应的一个规律, H2CO3 酸性大于 H2SiO3无机酸一般易溶于水硅酸盐大多数硅酸盐难溶于水8 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 典例导悟1A由于 Na2CO3SiO2以下表达正确选项 错误 .Na2SiO3CO2 ,所以硅酸的酸性比碳酸强B碳和硅都是
8、 A族的元素,所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相像C二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸,所以二氧化硅是两性氧化物D二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物,但二氧化硅不能和水反应生成硅酸听课记录：二、无机非金属材料的使用无机非金属材料在日常生活中有广泛的用途,这些学问大多数属于识记学问；除明白前面所讲的传统无机非金属材料外,仍应明白新型无机非金属材料的种类和用途；材料类 主要特性 示例 用途9 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 别能承担高温,强氮化硅陶汽轮机叶片、轴承、永久高温结构陶瓷度高瓷性模具等半导体具有
9、电学氧化锡陶集成电路中的半导体陶瓷特性瓷光学材具有光学光缆通讯、医疗、照明等光导纤维料特性生物陶具有生物氧化铝陶人造骨骼、人造关节、接瓷功能瓷骨螺钉典例导悟2 以下关于无机非金属材料的说法中不正确选项 A传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点,但强度比较差C高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点10 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - D传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同听课记录：题组一 碳及其
10、化合物12022 全 国 理 综 ,29请设计 CO2在高温下与木炭反应生成 CO的试验；1在下面方框中, A表示由长颈漏斗和锥形瓶组成的气体发生器,请在 A后完成该反应的试验装置示意图 夹持装置,连接胶管及尾气处理部分不必画出,需要加热的仪器下方用 标出 ,按气流方向在每件仪器下方标出字母 B、C ；其他可选用的仪器 数量不限简易表示如下：11 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 导管：试管：反应管：12 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 24 页精选学习资料 - -
11、- - - - - - - 胶塞：插入导管表示已开孔2依据方框中的装置图,填写下表仪器标 仪器中所加号 物质石灰石、稀A 盐酸作用 石灰石与盐酸作用 产生CO23有人对气体发生器作如下改进：在锥形瓶中放入一小试管,将长颈漏斗下端插入小试管中；改进后的优点是 _ _ _ _；4验证CO的方法是 _ _；题组二 硅及其化合物2判定以下说法是否正确：13 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1SiO2是酸性氧化物,能与 NaOH溶液反应 2022 山东理综 13A 2A. 二氧化硅是生产光纤制品的基本原料 B水
12、玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 2022 江苏 4A、B 3可以用 Si3N4、Al 2O3制作高温结构陶瓷制品 2022 天津理综 2B 4二氧化硅的分子式是 SiO2 2022 上海 2B 32022 广东理 基,22以下关于硅单质及其化合物的说法正确选项硅是构成一些岩石和矿物的基本元素水泥、玻璃、水晶饰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陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A B C D42022 上 海,23 改编胃舒平主要成分是氢氧化铝,同时含有三硅酸镁 Mg2Si3O8nH2O等化合物；1三硅酸镁的氧化物形式为 _；2某元素与铝元素同周期且原子半径比镁原子半径大,该元素离子半
13、径比铝离子半径 _填“ 大” 或“ 小”,该元素和铝元素的最高价氧化物的水化物之间发生反应的离子方程式为 _3Al 2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料,其缘由是_；aAl 2O3、MgO和SiO2都不溶于水bAl 2O3、MgO和SiO2都是白色固体cAl 2O3、MgO和SiO2都是氧化物dAl 2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点14 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 题组一 碳族元素性质的相像性和递变性1依据碳族元素的相像性与递变性、一般性与特别性的学问,判定以下说法正确选项 ACO2、P
14、bO2都是强氧化剂BCO2和PbO2都是弱氧化剂, CO和PbO都是仍原剂CSnOH4可与NaOH反应,但不与盐酸反应DGe单质的熔点介于 Si、Pb之间,是半导体材料2依据锡、铅的主要化合价及其稳固性,完成以下填空：1锡的 2价化合物应具有较强的 _性,铅的 4价化合物应具有较强的 _性；2已知Sn2的仍原性比 Fe2的仍原性强, PbO2的氧化性比 Cl2的氧化性强；试写出以下反应的化学方程式：氯气与锡共热： _；氯气与铅共热： _；PbO2与浓盐酸共热： _；题组二 无机非金属材料32022 重 庆 理 综,6材料与化学亲密相关,表中对应关系错误选项 主要化学成材料 分A 刚玉、金刚石
15、三氧化二铝B 大理石、石灰石 碳酸钙C 一般水泥、一般玻璃 硅酸盐D 沙子、石英 二氧化硅15 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4.2022 湖北宜昌模拟 信息、材料、能源被称为新科技革命的“ 三大支柱” ；以下有关资讯错误选项 A在即将到来的新能源时代,核能、太阳能、氢能将成为主要能源B中、美、日等国已把握的陶瓷发动机技术,能较大程度地降低能耗,节省能源C光导纤维在信息产业中应用广泛,制造光导纤维的主要材料是单质硅D结构陶瓷碳化硼 B 4C3常用于制造切削工具,它是一种新型无机非金属材料题组三 硅及
16、其化合物的性质5以下关于硅的说法中,不正确选项 A硅是非金属元素,晶体硅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硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质起反应D加热到肯定温度时,硅能与氯气、氧气等非金属反应6.如下列图物质的转化关系中,A是一种固体单质, E是一种白色沉淀；请回答以下问题：1B的化学式是 _,目前 B已被用作 _的主要原料；2B和a溶液反应的离子方程式是 _；3A和a溶液反应的离子方程式是 _；4C和过量的盐酸反应的离子方程式是 _；题组四 试验探究16 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 24 页精选学习资
17、料 - - - - - - - - - 72022 浙 江 理 综,28单晶硅是信息产业中重要的基础材料；通常用碳在高温下仍原二氧化硅制得粗硅 含铁、铝、硼、磷等杂质 ,粗硅与氯气反应生成四氯化硅 反应温度 450500,四氯化硅经提纯后用氢气仍原可得高纯硅；以下是试验室制备四氯化硅的装置示意图；相关信息如下：a四氯化硅遇水极易水解；b硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；c有关物质的物理常数见下表：物质 SiCl 4 BCl 3 AlCl 3 FeCl 3 PCl 5沸点/57.7 12.8315熔点/70.107.0 2升华温度 /180 300 162请回答以下问题：
18、1写出装置 A中发生反应的离子方程式：_；2装置A中g管的作用是 _；装置 C中的试剂是 _；装置 E中的h瓶需要冷却的理由是 _；3装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏 类似多次蒸馏 得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能仍含有的杂质元素是 _填写元素符号 ；17 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,使铁元素仍原成 Fe 2,再用KMnO 4 标准溶液在酸性条件下进行氧化仍原滴定,反应的离子方程式为 5Fe 2MnO 错误 .8H= = 5
19、Fe 3Mn 24H 2 O；滴定前是否要滴加指示剂？_填“ 是” 或“ 否”,请说明理由：_；某同学称取 5.000 g残留物,经预处理后在容量瓶中配制成 100 mL溶液,移取2 5.00 mL试样溶液,用1.00010 2 molL 1KMnO 4 标准溶液滴定；达到滴定终点时,消耗标准溶液 20.00mL,就残留物中铁元素的质量分数是 _；学案18 无机非金属材料的主角 硅【课前预备区】学问点一2二氧化合1 1游离化合金刚石石墨 C 60半导体芯片氧晶体无定半导体集成电路太阳电光电池21不仍原分子式cCb.CH2O g错误.COH22H2 SO 4 浓错误 .CO22SO 22H2OS
20、i2OHH2 F2HF强碱2 O = = SiO错误 .2H2SiO2 错误.SiO 2；Si2Cl2 错误 .SiCl4学问点二COCO 21.工业制法水煤气： CH2OgCaCO3错误 .原理 错误 . COH2CaOCO2化学性质可燃性： 2COO2具备酸性氧化物的错误 . 2CO2 通性仍原性 如仍原 Fe2O与Na2O2反应： 2Na3：3COFe2O3 错误 . 2Fe3CO22O22CO2=2Na2C O3O2毒性剧毒,能与人体内血 红蛋白结合,使人体 因缺氧而中毒无毒,是造成温室效 应的主要气体2. 物质二氧化硅二氧化碳化学式SiO2CO218 / 24 名师归纳总结 - -
21、- - - - -第 18 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 主要物理硬度大,熔、沸点高熔、沸点低,常温下,常温下为固体,不性质为气体,微溶于水溶于水CO2H2O与水反应 不反应化学与酸反应SiO24HF=SiF4H2CO3性质不反应2H2O 与碱反应CO22NaOH=Na2 CO3H2O或CO2Na OH=NaHCO3 CaClO2CO2H2OSiO22NaOH=Na2 SiO3H2O；盛碱液的试剂瓶用橡胶塞与盐反应SiO2Na2CO3错误 .=CaCO3 2HClONa2SiO3CO2 ； Si；CO2Na2CO3H2 O=2NaHCO3 CO2CaO错误
22、.O2的难挥发性与碱性氧化SiO2CaO错误 .物反应CaSiO3CaCO3学问点三1不 弱 不能 1H2SiO3错误. SiO2H2O 2H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O 3干燥剂 21水玻璃 2碱 Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3 Na2CO3 31由硅、氧和金属元素组成的化合物 2Na2O SiO2 K 2O 3Al 2O36SiO22H2O 41纯碱、石灰石、石英 Na2CO3SiO2 错误 .Na2SiO3CO2 、CaCO3SiO2错误 . CaSiO3CO2Na2SiO3 CaSiO3 SiO22石灰石 黏土硅酸
23、三钙 3CaO SiO2、硅酸二钙 2CaOSiO2、铝酸三钙 3Ca O Al 2O3 问题摸索19 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2Si4HF=SiF4 2H22由于玻璃中含有 SiO2,能与碱反应生成具有粘性的物质,将 瓶塞和瓶子粘在一起打不开；3不是,由于 SiO2与HF反应生成的不是盐和水；4反应是离子反应,实质是 H2CO3电离出的 H被SiO23结 合生成 H2SiO3,说明 H2CO3的电离性强于 H2SiO3,即酸性 H2CO3H2Si
24、CO2气 O3；而反应是高温下的非离子反应,它之所以能发生是由于 体离开了反应体系,其中并无 H2CO3和H2SiO3两种物质,更谈不上二者酸性的比较；5由于硅酸盐的组成与结构很复杂,为了简化对硅酸盐组成的 表示方法,采纳了氧化物法；实际上硅酸盐不是以简洁氧化物形式存 在的,而是以结构复杂的盐的形式存在的；【课堂活动区】一、2CSiO2错误 . Si2CO硅可与强碱溶液反应产生 H2 Si4HF=SiF4 2H2硅为半导体,常用于电子部件 SiO2不溶于水,不与水反应 SiO24HF=SiF4 2H2O 但以下反应不符合此规律 Na2CO3SiO2 错误. Na2SiO3CO2CaCO3SiO
25、2错误 . CaSiO3CO2硅酸和原硅酸均难溶于水 常见的可溶性硅酸盐为 Na2SiO3,水溶液称水玻璃、泡花碱典例导悟1 D 依据酸盐之间复分解反应进行的方向判定酸性强弱一般是在常温湿态下适用,在高温干态下不适用,事实是碳酸酸性比硅酸强,故 A 项错误； CO2 和 SiO2 的结构不同,在物理性质方面有很大的差异,故 B 项错误； SiO2 与氢氟酸反应,不属于酸性氧化物与酸的一般反应,在此反应中 SiO2 没有表现碱性,故 C 项错误； SiO2虽属于酸性氧化物,但不能直接与H2O 反应生成 H2SiO3,D 项正确； 2 B 无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两
26、大类；传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料,包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新型的具有特别结构和特别功能的非硅酸盐型材料；新型无机非金属材料20 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 与传统无机非金属材料相比,具有很多优良性能,如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应、具有生物功能等；【课后练习区】高考集训11如下图所示2仪器标号 仪器中所加物质 作用B 饱和碳酸氢钠溶液 除去CO2中的HCl气体C 浓硫酸 除去CO2中的水蒸气D 干燥木炭粉 与CO2反应产生 CO E 氢氧
27、化钠溶液 吸取未反应的 CO23可以通过掌握加酸的量,来掌握气体产生的快慢；同时小试管中布满盐酸,可以起到液封作用,防止反应猛烈时气体经漏斗冲出4点燃气体,火焰呈蓝色,再用一个内壁附着有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上,烧杯内壁的石灰水变浑浊解读 1依据题意,要证明二氧化碳与木炭反应生成一氧化碳,需要以下操作：先将得到的二氧化碳经过盛有饱和碳酸氢钠溶液的试管,除去气体中混有的氯化氢气体,然后通过浓硫酸除去二氧化碳中的水蒸气,以免水与木炭反应会干扰到CO 的检验,将经过净化的二氧化碳通过加热的木炭粉后用氢氧化钠溶液除去未反应的二氧化碳,以免干扰CO 的检验； 2各个仪器装置中所盛试剂及其作用：B中：饱
28、和的碳酸氢钠溶液,除去CO2气体中的氯化氢气体； C 中：浓 21 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 硫酸,除去二氧化碳中的水蒸气；D 中：干燥的木炭粉,目的是与二氧化碳反应产生 CO；E 中为氢氧化钠溶液,除去未反应的二氧化碳；3将长颈漏斗下端插入一小试管中的优点：一是可以掌握反应的快慢,通过掌握加入的酸的用量来掌握反应产生的气体的快慢；二是防止容器内因压力过大造成气体从长颈漏斗中逸出；4验证一氧化碳的方法可以利用一氧化碳的可燃性进行,将气体点燃,然后在火焰上方罩一内壁涂有澄清石灰水的烧杯,如火焰呈蓝
29、色且澄清石灰水变浑浊,证明产生了一氧化碳；212 343C 412MgO 3SiO2nH2O 2大 AlOH 3OH=AlO错误 . 2H2O 3ad 解读 1硅酸盐用氧化物的形式来表示组成的书写次序是：活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 非金属氧化物 二氧化硅 水,并 将 氧 化 物 的 数 目 用 阿 拉 伯 数 字 在 其 前 面 表 示 ； 比 如 斜 长 石KAlSi 3O8: K 2O Al 2O36SiO2；2与铝元素同周期且原子半径大于镁的元素是钠,其离子半径大于铝的离子半径；两者氢氧化物反应的离子方程式为：AlOH 3OH=AlO 错误 . 2H2O；3分析三种氧化物,可知三者
30、都不溶于水且都具有很高的熔点；考点集训1D 21仍原 氧化2Sn2Cl2错误. SnCl4PbCl2错误. PbCl2PbO24HCl 浓错误 . PbCl2Cl 2 2H2O解读 稳固性： 错误 . 错误 . ；氧化性： 错误. 错误 . ,错误 . 错误 . ,错误 . PbO2Cl 2；仍原性：Fe2但实际上属于非金属；硅既有金属性,又有非金属性,其导电性也介于金属导体和非金 属绝缘体之间,是良好的半导体材料；硅的化学性质不活泼 特别是在常温下 ,但常温下仍能与氟气、氟化氢和NaOH 溶液等发生反应,加热至肯定温度时,硅能与氯气、氧气等发生反应；6、71MnO 24H2Cl错误 . Mn
31、2Cl 2 2H2O2平稳气压 浓H 2SO4SiCl4沸点较低,用冷却液可得到液态 SiCl43Al 、B、P 4否 MnO错误. 有色,故不需其他指示剂 4.48% 解读依题中信息可知A 为 Cl 2的发生装置, B、C 为 Cl2净扮装23 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 置,D 中发生 2Cl2Si错误 . SiCl4,生成 SiCl4用 E 收集, B 中为饱和食盐水将氯化氢气体除去,C 中应为浓H2SO4 除水,由E 中可知SiCl4沸点较低,用冷却液可得到液态SiCl 4；由题中信息粗硅 含铁、铝、硼、磷等杂质 ,即可轻松完成 3问；4因 MnO错误 . 原来有颜色,故不再需其他指示剂；由关系式5Fe2MnO错误 .5 1 nFe2 20.00 10 3 L 102 mol L1可求出 25.00 mol 试样溶液中 中铁元素的质量分数 wFe错误 . 4.48%；申明：nFe20.001 mol,所以残留物全部资料为本人收集整理,仅限个人学习使用,勿做商业用途；24 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页,共 24 页