第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角硅,考點(diǎn)一碳、硅單質(zhì)及其氧化物 【基礎(chǔ)回顧】 1.碳、硅單質(zhì)的存在形式、結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和用途:,化合態(tài),立體網(wǎng)狀,很高,很大,較小,良,高,大,金剛石,石墨,半導(dǎo),體,2.化學(xué)性質(zhì)碳、硅在化學(xué)反應(yīng)中,一般表現(xiàn)還原性:,2C+O2 2CO,Fe2O3+3C 2Fe+3CO,2C+SiO2 Si+2CO,C+2H2SO4(濃) 2SO2+CO2+2H2O,C+4HNO3(濃) 4NO2+CO2+2H2O,Si+O2 SiO2,Si+2Cl2 SiCl4,Si+4HF=SiF4+2H2,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,3.硅的制備: 對(duì)應(yīng)化學(xué)方程式為 _; _; _。,SiO2+2C Si(粗)+2CO,Si(粗)+2Cl2 SiCl4,SiCl4+2H2 Si(純)+4HCl,4.碳和硅的氧化物: (1)一氧化碳:CO是無色無味的有毒氣體,_溶于水, 可用作氣體燃料和冶金工業(yè)的_。,不,還原劑,(2)二氧化碳和二氧化硅。,酸性,二氧化碳分子,立體網(wǎng)狀,低,大,高,CO2+2OH-,= +H2O,CO2+OH-,=,SiO2+4HF=,SiF4+2H2O,SiO2+2NaOH=,Na2SiO3+H2O,橡膠,CO2+Na2SiO3+H2O=,H2SiO3+Na2CO3,SiO2+,Na2CO3,Na2SiO3+CO2,CO2+Na2O=Na2CO3,SiO2+CaO,CaSiO3,【題組過關(guān)】 1.(RJ必修1P81改編題)Si、SiO2廣泛用于制造晶體管、光導(dǎo)纖維等。下列有關(guān)說法正確的是() A.附著油污的晶體管可用堿液浸泡 B.光導(dǎo)纖維遇堿會(huì)影響光信號(hào)傳輸 C.工業(yè)上用SiO2熱分解法冶煉硅 D.自然界中硅以游離態(tài)形式存在,【解析】選B。晶體管中的硅可以和堿液反應(yīng),A錯(cuò)誤;SiO2用于制造光導(dǎo)纖維,而SiO2會(huì)和堿液反應(yīng),故會(huì)影響光信號(hào)傳輸,B正確;SiO2受熱不分解,C錯(cuò)誤;硅是親氧元素,在自然界中硅以化合態(tài)形式存在,D錯(cuò)誤。,2.(2018懷化模擬)單質(zhì)Z是一種常見的半導(dǎo)體材料,可由X通過如圖所示的路線制備,其中X為Z的氧化物,Y為氫化物,分子結(jié)構(gòu)與甲烷相似,下列說法正確的是導(dǎo)學(xué)號(hào)79100045(),A.X為酸性氧化物,能與堿反應(yīng)不能與酸反應(yīng) B.Y的化學(xué)式為SiH4 C.光纖主要成分是X,具有導(dǎo)電性 D.X與Mg在加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2Mg 2MgO+Si,【解析】選B。Z是半導(dǎo)體材料,即Z為Si,X為SiO2,SiO2 是酸性氧化物,能與堿反應(yīng),能和HF反應(yīng),A錯(cuò)誤;根據(jù) 元素守恒,Y是SiH4,B正確;SiO2無導(dǎo)電性,C錯(cuò)誤; 根據(jù) 反應(yīng)過程,反應(yīng)方程式為SiO2+4Mg Mg2Si+2MgO, D錯(cuò)誤。,【加固訓(xùn)練】 1.四氯化硅還原法是當(dāng)前制備較高純度硅的一種方法, 有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiCl4+2H2 4HCl+Si,下 列說法不合理的是(),A.硅為親氧元素,在自然界中以化合態(tài)形式存在 B.增大壓強(qiáng)有利于加快上述反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率 C.四氯化硅可以由粗硅與氯氣通過化合反應(yīng)制得 D.混入少量空氣對(duì)上述反應(yīng)無影響,【解析】選D。硅為親氧元素,在自然界中以硅的氧化物和硅酸鹽的形式存在,A正確;制備較高純度硅的反應(yīng)有氣體參加,所以增大壓強(qiáng)能加快化學(xué)反應(yīng)速率,B正確;粗硅與氯氣通過化合反應(yīng)制得四氯化硅,C正確;混入少量空氣后,空氣中的氧氣會(huì)與生成的硅反應(yīng),影響硅的質(zhì)量,D不合理。,2.下列說法正確的是() A.紅寶石、瑪瑙、水晶、鉆石等裝飾品的主要成分都是二氧化硅 B.SiO2是堿性氧化物,能溶于酸,故可用氫氟酸蝕刻玻璃,C.向Na2SiO3溶液中通入過量CO2制備硅酸凝膠: +2CO2+2H2O=H2SiO3+2HC D.高純度的SiO2對(duì)光有很好的折射和全反射作用, 可以制成光電池,將光能直接轉(zhuǎn)化為電能,【解析】選C。紅寶石的主要成分是Al2O3,鉆石的主要成分是單質(zhì)碳,瑪瑙和水晶的主要成分是SiO2,A錯(cuò)誤;SiO2是酸性氧化物,B錯(cuò)誤;酸性:H2CO3H2SiO3,故可用Na2SiO3溶液與CO2反應(yīng)制H2SiO3凝膠,C正確;高純度的SiO2對(duì)光有很好的折射和全反射作用,可用作光導(dǎo)纖維,而光電池由單質(zhì)硅制成,D錯(cuò)誤。,3.下列除雜方法正確的是() A.SiO2中含Al2O3雜質(zhì),可以加入足量NaOH溶液然后過濾除去 B.CO2中含有CO雜質(zhì),可以通入盛有CuO的玻璃管且加熱,C.CO2中含有HCl雜質(zhì),可以通過盛有Na2CO3溶液的洗氣瓶 D.Na2CO3溶液中含有Na2SiO3雜質(zhì),可以通入足量的CO2,然后過濾,【解析】選B。SiO2、Al2O3均與NaOH溶液反應(yīng),A錯(cuò)誤; CO2中含有HCl雜質(zhì),應(yīng)通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶,C錯(cuò)誤;Na2CO3溶液與CO2反應(yīng),引入NaHCO3,D錯(cuò)誤。,考點(diǎn)二硅酸、硅酸鹽及無機(jī)非金屬材料 【基礎(chǔ)回顧】 1.硅酸的性質(zhì)、制備與應(yīng)用:,難,弱,Na2CO3+H2SiO3,H2SiO3 SiO2+H2O,Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl,2.硅酸鹽: (1)概念:由_和金屬組成的化合物的總稱,是構(gòu) 成地殼巖石的主要成分。 (2)表示方法:硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜,常用氧化物的 形式表示它們的組成,如硅酸鈉(Na2SiO3)寫成 _,鉀云母(KH2Al3Si3O12)寫成_。,硅、氧,Na2OSiO2,K2O3Al2O36SiO22H2O,(3)硅酸鈉(Na2SiO3)又稱泡花堿。 白色、可溶于水的粉末狀固體,其水溶液俗稱_ _,有黏性,水溶液顯_性。 與較強(qiáng)的酸反應(yīng)生成硅酸:如Na2SiO3溶液與稀硫酸 反應(yīng):_; 與CO2水溶 液反應(yīng):_。 用途:黏合劑、耐火阻燃材料。,水玻,璃,堿,Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3+Na2SO4,Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3,3.無機(jī)非金屬材料: (1)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料。,純堿、石灰石,和石英砂,水泥回,轉(zhuǎn)窯,玻璃的生產(chǎn)。,Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2,CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2,(2)新型無機(jī)非金屬材料,如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導(dǎo)纖維、生物陶瓷、壓電陶瓷等。 (3)特殊功能的含硅物質(zhì)。 碳化硅具有金剛石結(jié)構(gòu),可用作磨料。 含硅元素4%的硅鋼具有導(dǎo)磁性。 硅橡膠具有既耐高溫又耐低溫的性質(zhì)。,【方法點(diǎn)撥】 硅酸鹽用氧化物形式書寫的原則: (1)氧化物的書寫順序:活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水。 (2)硅酸鹽用氧化物的形式表示時(shí),遵循各元素化合價(jià)不變的原則。,(3)氧化物前系數(shù)配置原則:除氧元素外,其他元素按配置前后原子個(gè)數(shù)守恒原則配置系數(shù)。,(4)氧化物之間以“”隔開;系數(shù)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù) 應(yīng)化為整數(shù)。例如:長(zhǎng)石:KAlSi3O8不能寫成 K2O Al2O33SiO2,應(yīng)寫成K2OAl2O36SiO2。,【題組過關(guān)】 1.(RJ必修1P80改編題)能證明碳酸比硅酸酸性強(qiáng)的 實(shí)驗(yàn)事實(shí)是() A.H2CO3比H2SiO3受熱易分解 B.高溫下能發(fā)生反應(yīng)Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2 C.CO2能溶于水生成碳酸,而SiO2卻不溶于水 D.CO2通入Na2SiO3溶液中有膠狀沉淀生成,【解析】選D。A項(xiàng)說明的是熱穩(wěn)定性的相對(duì)強(qiáng)弱;B項(xiàng)是由于SiO2的熔、沸點(diǎn)高于CO2,不能據(jù)此說明碳酸與硅酸酸性的相對(duì)強(qiáng)弱;C項(xiàng)只能說明CO2和SiO2的溶解性的相對(duì)大小,也不能說明碳酸與硅酸酸性的相對(duì)強(qiáng)弱;D項(xiàng)說明碳酸能制硅酸,據(jù)此可確定碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)。,2.(2018合肥模擬)天工開物記載:凡埏泥造瓦,掘地二尺余,擇取無沙粘土而為之”,“凡坯既成,干燥之后,則堆積窯中燃薪舉火”,“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色),與造磚同法”。下列說法錯(cuò)誤的是() 導(dǎo)學(xué)號(hào)79100046,A.沙子和黏土主要成分為硅酸鹽 B.“燃薪舉火”使黏土發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化 C.燒制后自然冷卻成紅瓦,澆水冷卻成青瓦 D.黏土是制作磚瓦和陶瓷等的主要原料,【解析】選A。沙子的主要成分為SiO2,不屬于硅酸鹽,A錯(cuò)誤;“燃薪舉火”是使成型的黏土器皿發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化而制成陶器,B正確;燒制過程中鐵的化合物被氧化為氧化鐵,得到紅瓦,若澆水則發(fā)生還原反應(yīng)得到氧化亞鐵而成為青瓦,C正確;磚瓦、陶瓷的主要原料是黏土,D正確。,3.(2018安慶模擬)水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域,是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2:65%70%、C:30%35%)制取水玻璃的工藝流程:,下列說法正確的是導(dǎo)學(xué)號(hào)79100047() A.原材料稻殼灰價(jià)格低廉,且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值 B.操作A與操作B完全相同,C.該流程中硅元素的化合價(jià)發(fā)生改變 D.反應(yīng)器中發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)為SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O,【解析】選A。稻殼灰來源廣泛價(jià)格低廉,活性炭具有吸附性,有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,A正確;操作A為過濾,操作B為蒸發(fā)濃縮,是兩種不同的操作,B錯(cuò)誤;二氧化硅中,硅元素的化合價(jià)是+4價(jià),硅酸鈉中,硅元素的化合價(jià)是+4價(jià),所以該流程中硅元素的化合價(jià)沒有發(fā)生改變,C錯(cuò)誤;由復(fù)分解反應(yīng)的概念可知,SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O不屬于復(fù)分解反應(yīng),D錯(cuò)誤。,【加固訓(xùn)練】 1.昆侖玉的主要成分是Ca2Mg5Si8O22(OH)2,則其用氧化物的形式可表示為() A.CaOMgOSiO2H2O B.2CaO5MgO8SiO2H2O C.2CaOMgOSiO22H2O D.5CaO2MgO8SiO2H2O,【解析】選B。根據(jù)硅酸鹽改寫成氧化物的形式要遵循原子守恒,Ca2Mg5Si8O22(OH)2可表示為 2CaO5MgO8SiO2H2O,選B。,2.將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中,然后 加熱蒸干,再在高溫下充分灼燒,最后得到的固體物 質(zhì)是() A.Na2SiO3 B.Na2CO3、Na2SiO3 C.Na2CO3、SiO2 D.SiO2,【解析】選A。足量CO2與水玻璃反應(yīng)生成NaHCO3和H2SiO3,在高溫條件下H2SiO3變?yōu)镾iO2,NaHCO3變?yōu)镹a2CO3,Na2CO3與SiO2反應(yīng)又生成Na2SiO3和CO2,所以最后得到的固體物質(zhì)是Na2SiO3,A正確。,3.蛇紋石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3組成?，F(xiàn)取一份蛇紋石試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn),首先將其溶于過量的鹽酸中,過濾后,在所得的沉淀X和溶液Y中分別加入NaOH溶液至過量。下列敘述不正確的是(),A.沉淀X的成分是SiO2 B.將蛇紋石試樣直接溶于過量的NaOH溶液后過濾,可得到紅色顏料Fe2O3 C.在溶液Y中加入過量的NaOH溶液,過濾得到的沉淀的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2 D.溶液Y中的陽離子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+,【解析】選B。向蛇紋石試樣中加入過量的鹽酸,其中 的MgO、Al2O3、Fe2O3溶解形成含Mg2+、Al3+、Fe3+和H+ 的溶液Y,SiO2不溶解是沉淀X,溶液Y中加入過量NaOH 溶液,將得到Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀,A、C、D正確;將 蛇紋石試樣直接溶于過量的NaOH溶液,其中的Al2O3和 SiO2溶解形成 和 ,而MgO和Fe2O3不溶解形成 沉淀,B錯(cuò)誤。,