第2單元 含硅礦物與信息材料 考 試 標(biāo) 準(zhǔn) 1硅在自然界的存在形式(a/a)。2.硅及其化合物(以SiO2和Na2SiO3為例)的重要性質(zhì)(a/b)。3.工業(yè)制備高純硅的方法(a/b)?？键c(diǎn)一 硅及其化合物的性質(zhì) 1硅 的 存 在硅在地殼中的含量占第_位，硅主要以熔點(diǎn)很高的_ _及_為主要存在形式。因此硅是以_態(tài)存在于自然界。晶體硅為_色固體，有金屬光澤、硬度_ 、熔點(diǎn)_ 。2硅 的 化 學(xué) 性 質(zhì)(1)與F2反應(yīng)： _。(2)與氫氟酸反應(yīng)： _。(3)與NaOH溶液反應(yīng)：_ 。(4)與O 2反應(yīng)：_。(5)與Cl2反應(yīng)： _ 。Si2F2=SiF4Si4H F=SiF42H 2Si2NaOHH 2O=Na2SiO32H 2 二二氧硅酸鹽灰黑化合大高化硅 3硅 的 工 業(yè) 制 法4二 氧 化 硅 的 性 質(zhì)二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，不與水、酸(_除外)發(fā)生反應(yīng)，能耐_、耐_。SiO 2是酸性氧化物，能與_和_反應(yīng)。(1)與堿反應(yīng)在常溫下，SiO2與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，生成_。例如SiO2H F高溫腐蝕堿性氧化物強(qiáng)堿溶液硅酸鹽 與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式： _ _ 。(2)與堿性氧化物反應(yīng)在高溫下，SiO2能與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽。例如SiO2與CaO反應(yīng)的化學(xué)方程式：_ 。(3)弱氧化性在高溫下，SiO2還能被焦炭還原，反應(yīng)的方程式為： _ 。(4)與氫氟酸反應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式為： _ 。SiO 24H F=SiF42H 2O SiO22NaOH =Na2SiO3H 2O 5硅 酸 鈉 的 性 質(zhì)(1)Na2SiO3的水溶液俗稱_，是建筑業(yè)中常用的一種_，也是一種礦物膠；用水玻璃浸泡過(guò)的木材、紡織品既_又_。(2)Na2SiO3溶液呈堿性，易吸收空氣中的CO2，化學(xué)方程式為_，因此Na2SiO3溶液要_保存。水玻璃黏合劑耐腐蝕不易著火Na2SiO3CO2H 2O=Na2CO3H 2SiO3密封 【易 錯(cuò) 判 斷】正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”(1)硅是非金屬元素，晶體硅是灰黑色有金屬光澤的固體()(2)硅的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料()(3)硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)()(4)加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)()(5)酸性氧化物都只能與堿反應(yīng)不能與酸發(fā)生反應(yīng)() 答 案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) 硅 及 其 化 合 物 的 特 性 方法總結(jié)物 質(zhì) 一 般 規(guī) 律 硅 及 其 化 合 物 的 特 性Si硅還原性強(qiáng)于碳非金屬單質(zhì)與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)一般不產(chǎn)生H 2硅可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生H 2非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)Si4H F=SiF42H 2非金屬單質(zhì)一般為絕緣體硅為半導(dǎo)體 SiO2酸性氧化物一般與水反應(yīng)生成相應(yīng)酸SiO2不溶于水，也不與水反應(yīng)酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)SiO24H F=SiF42H 2O“較強(qiáng)酸制較弱酸”是復(fù)分解反應(yīng)的一般規(guī)律，H 2CO3酸性大于H 2SiO3，故可發(fā)生反應(yīng)Na2SiO3CO2H 2O=Na2CO3H 2SiO3以下反應(yīng)不能說(shuō)明酸性的強(qiáng)弱：H 2SiO3無(wú)機(jī)酸一般易溶于水硅酸難溶于水 易 錯(cuò) 辨 析 題 1下列說(shuō)法正確的是()A二氧化硅不與強(qiáng)酸反應(yīng)，可用石英器皿盛放氫氟酸BSiO2既能溶于氫氧化鈉溶液又溶于氫氟酸，所以二氧化硅是兩性氧化物CSiO2與酸、堿均不反應(yīng)DSiO2是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應(yīng)考法題組 解 析SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，所以不可用石英器皿盛放氫氟酸，A錯(cuò)誤；SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2SiO3(鹽)和H 2O，而與H F反應(yīng)生成SiF4和H 2O，SiF4不是鹽，所以SiO2不是兩性氧化物，B、C錯(cuò)誤；SiO2為酸性氧化物能與強(qiáng)堿反應(yīng)，D正確。答 案D 轉(zhuǎn) 化 分 析 題 2(蒼 南 質(zhì) 評(píng) )下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化不能通過(guò)一步反應(yīng)完成的是()ASiO2Si BCO2CCSiO2H 2SiO3 DSiNa2SiO3答 案C 流 程 分 析 題 3硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請(qǐng)回答下列問題：(1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiH Cl3)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過(guò)程示意圖如下： 寫出由純SiH Cl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式_。整個(gè)制備過(guò)程必須嚴(yán)格控制無(wú)水無(wú)氧。SiH Cl3遇水劇烈反應(yīng)生成H 2SiO3、H Cl和另一種物質(zhì)，寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式_；H 2還原SiH Cl3過(guò)程中若混有O2，可能引起的后果是_。(2)硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃。取少量硅酸鈉溶液于試管中，逐滴加入飽和氯化銨溶液，振蕩。寫出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并給予解釋_。 考 試 標(biāo) 準(zhǔn) 1三大硅酸鹽產(chǎn)品：水泥、陶瓷、玻璃(a/a)。2.硅、二氧化硅在信息技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域中的應(yīng)用(a/a)。3.光導(dǎo)纖維的組成和作用(/a)。考點(diǎn)二 硅酸鹽產(chǎn)品 1硅 酸硅酸_溶于水，其酸性比碳酸_ ，硅酸_(填“能”或“不能”)使紫色石蕊試液變紅色。(1)硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解，其化學(xué)方程式為：_。(2)硅酸能與堿溶液反應(yīng)，如與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為_ 。(3)硅酸在水中易聚合形成膠體，硅膠有很強(qiáng)的_能力，常用作_ 。H 2SiO32NaOH =Na2SiO32H 2O吸水干燥劑弱不能難 2硅 酸 鹽(1)概念： _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(K H 2Al3Si3O12)寫成_ 。3硅 、 二 氧 化 硅 在 信 息 材 料 中 的 應(yīng) 用(1)硅晶體的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都_ ，硬度_ 。其導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是重要的_ ，廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。(2)二氧化硅是一種熔沸點(diǎn)_、硬度_的氧化物，除可用于制作_ 、 _外，還可用于制造_ 。由硅、氧和金屬元素組成的化合物Na2OSiO2K 2O3Al2O36SiO22H 2O半導(dǎo)體材料大高大高光學(xué)鏡片石英坩堝光導(dǎo)纖維 【易 錯(cuò) 判 斷】正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”。(1)玻璃是一種晶體，有較高的熔點(diǎn)()(2)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料()(3)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、瑪瑙都屬于硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品() (5)由于晶體硅熔點(diǎn)高硬度大，則可用于制作半導(dǎo)體材料()(6)SiO2可與H F反應(yīng)，因而氫氟酸不能保存在玻璃瓶中 ()(7)高溫下用焦炭還原SiO2制取粗硅()(8)單質(zhì)硅是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧?)(9)合成纖維和光導(dǎo)纖維都是新型無(wú)機(jī)非金屬材料()(10)SiO2有導(dǎo)電性，所以SiO2可用于制備光導(dǎo)纖維()答 案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10) 三 種 硅 酸 鹽 工 業(yè) 生 產(chǎn) 的 比 較歸納總結(jié)水 泥 玻 璃 陶 瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石和石英黏土主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯主要成分3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl 2O3 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2硅酸鹽生產(chǎn)條件高溫 組 成 判 斷 題 1材料與化學(xué)密切相關(guān)，表中對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是()解 析 剛 玉 和 金 剛 石 的 成 分 分 別 是 氧 化 鋁 和 碳 ； 大 理 石 和石 灰 石 的 主 要 成 分 都 是 碳 酸 鈣 ； 普 通 玻 璃 和 普 通 水 泥 都 是常 見 的 硅 酸 鹽 材 料 ； 沙 子 和 石 英 的 主 要 成 分 都 是 二 氧 化硅 。 故 本 題 答 案 是 A。答 案A 考法題組材 料 主 要 化 學(xué) 成 分A剛玉、金剛石氧化鋁B大理石、石灰石碳酸鈣C普通水泥、普通玻璃硅酸鹽D沙子、石英二氧化硅 性 質(zhì) 分 析 題 2下列有關(guān)硅及硅酸鹽材料的說(shuō)法正確的是() 解 析A項(xiàng) ， 硅 酸 鈉 本 身 是 一 種 粘 合 劑 ， 易 造 成 磨 口 玻 璃 塞與 瓶 口 粘 結(jié) ； B項(xiàng) ， 兩 反 應(yīng) 條 件 不 同 ， 反 應(yīng) 是 在 溶 液 中 進(jìn)行 ， 強(qiáng) 酸 可 以 制 弱 酸 ， 而 高 溫 條 件 下 ， CO2是 氣 體 ， 逸 出 反 應(yīng)體 系 ， 能 促 使 反 應(yīng) 發(fā) 生 ； C項(xiàng) ， 石 英 玻 璃 的 成 分 為 SiO2， SiO2是 氧 化 物 不 是 鹽 ； D項(xiàng) 正 確 。答 案D 實(shí) 驗(yàn) 分 析 題 3單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度450500 )，四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖。 相關(guān)信息如下：a四氯化硅遇水極易水解；b硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；c有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：物 質(zhì) SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5沸點(diǎn)/57.7 12.8315熔點(diǎn)/70.0107.2升華溫度/180 300 162 請(qǐng)回答下列問題：(1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式： _。(2)裝置A中g(shù)管的作用是_；裝置C中的試劑是_；裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是_。(3)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過(guò)精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是_(填寫元素符號(hào))。