2019年高考化学一轮复习第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料学案鲁科版.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 1 节 硅 无机非金属材料 考纲定位 全国卷 5年考情 1.掌握硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2.了解硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。 3.了解常见的无机非金属材料。 4.了解硅及其重要化合物的制备方法。 2017年： 卷 T26(2)； 卷 T27(2) 2016年： 卷 T7(D) 2015年： 卷 T7(A) 2014年： 卷 T8(A、 C)、 T13(D)； 卷 T7(D)、 T10(C) 2013年： 卷 T7(D)； 卷 T9(B)、 T10(C) 考点 1| Si、 SiO2的性质及应用 (对应学生 用书第 76页 ) 考纲知识整

2、合 1硅元素的原子结构与存在 硅元素在地壳中含量为第二位，在周期表中位置为第 3周期 A 族，原子结构示意图为，在自然界中只以化合态形式存在，主要存在形式为 SiO2和硅酸盐。 2单质硅与半导体材料 (1)Si的物理性质 单质硅有晶体硅和无定形硅两大类，晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽，熔点高、硬度大，有脆性。 (2)硅的化学性质 与氢氟酸反应： Si 4HF=SiF4 2H2 。 与 NaOH溶液反应： Si 2NaOH H2O=Na2SiO3 2H2 。 与 O2反应： Si O2= SiO2。 (3)工业制备纯硅 (写出有关化学方程式 ) 【 精品教育资源文库 】 提醒： (1)自然界中

3、没有游离态硅，工业上常用焦炭在电炉中还原 SiO2得到粗硅。 (2)Si的还原性强于 C，但 C能还原 SiO2生成 Si，且氧化产物为 CO： 2C SiO2=高温 Si 2CO ，其原因是产物 CO 为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。且该反应必须在隔绝空气的条件下进行。 3二氧化硅与光导纤维 (1)二氧化硅 存 在 在自然界中主要存在：沙子、石英、水晶。 物理性质：熔点 高 ，硬度 大 。 化学性质 用途 制造电子部件、光学仪器、光导纤维，生产水泥、玻璃等硅酸盐产品，水晶可制作饰品。 (2)光导纤维 光导纤维是高性能的现代通讯材料，又可用于能量传输、信息处理、遥测

4、遥控和医疗器械制造等方面。 提醒： SiO2既能与 HF反应，又能与 NaOH溶液反应，但 SiO2不是两性氧化物。 高考命题点突破 命题点 1 硅及其氧化物的主要性质及应用 1下列说法正确的是 _(填序号 )。 (1)(2016 全国 卷 )因为 HF与 SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记 【 精品教育资源文库 】 (2)(2016 江苏高考 )下列转化在一定条件下能够实现： SiO2 SiCl4 H2高温 Si (3)SiSiO 2H 2SiO3SiO 2SiO 23 均能一步转化 (4)(2016 上海高考 )用 NaOH溶液不能分离氧化铁中混有的二氧化硅 (5)SiO2 2

5、NaOH=Na2SiO3 H2O体现了 SiO2为酸性氧化物的 性质 (6)硅的最高价氧化物可用于制造光导纤维，光导纤维能导电 (7)(2015 安徽高考 )SiO2既能和 NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物 (8)(2014 海南高考 )Si和 SiO2都用于制造光导纤维 (9)(2013 广东高考 )SiO2可与 HF 反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中 (10)存放 NaOH 溶液的试剂瓶应用橡皮塞，不用玻璃塞的理由是玻璃中含有的 SiO2 与NaOH溶液反应生成 Na2SiO3 【答案】 (1)(5)(9)(10) 2 (2018 临沂模拟 )据报道，科学家通过对稻壳

6、进 行控制性焚烧热解，从中提取一种叫 作 生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是 ( ) A二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅属于酸性氧化物 B将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸 C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 D水晶是比较纯净的二氧化硅，沙子的主要成分是硅酸盐 B A 项， SiO2与 H2O 不反应； C 项， H2SiO3酸性比 H2CO3弱； D 项，沙子的主要成分为SiO2。 易错防范 SiO2的特性认识误区 一般情况下，碱性氧化物与酸反应，酸性氧化

7、物与碱反应，不与酸反应，但 SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应： SiO2 4HF=SiF4 2H2O，所以不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。 一般情况下，酸性氧化物与水反应能生成相应的酸，如 CO2 H2 2CO3，但 SiO2不溶于水，不与水反应。 一般情况下，因为碳酸的酸性比硅酸强，可发生反应，如 Na2SiO3 CO2 H2O=H2SiO3 Na2CO3，即符合 “ 较强酸制较弱酸 ” 的 复分解反应规律。而 SiO2与 Na2CO3、 CaCO3高温可以发生反应： Na2CO3 SiO2=高温 Na2SiO3 CO2 原理是：难挥发性物质制备易挥发性物质 。 命题点

8、 2 硅的实验室制备探究 3晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下： . 高温下用焦炭还原二氧化硅制得粗硅； 【 精品教育资源文库 】 . 粗硅与干燥 HCl气体反应制得 SiHCl3： Si 3HCl =300 SiHCl3 H2； .SiHCl 3与过量 H2在 1 000 1 100 时反应制得纯硅。 已知： SiHCl3能与 H2O剧烈反应，在空气中易自燃。 请回答下列问题： 【导学号： 95160073】 (1)第 步制备粗硅的化学方程式为 _ _。 (2)用 SiHCl3与过量 H2反应制备纯硅的装置如图 所示 (热源及夹持装置略去 )： 装置 B 中的试剂是 _。

9、装置 C 中的烧瓶需 要加热，其目的是_。 反应一段时间后，装置 D中观察到的现象是 _ _； 装置 D中发生反应的化学方程式为 _。 为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及 _ _。 SiHCl 3 的 电 子 式 为 _ ， SiHCl3 与 H2O 反 应 的 化 学 方 程 式 为_。 【解析】 (1)常用 C 和 SiO2反应制备粗硅，反应的化学方程式为 SiO2 2C=高温 ,Si2CO 。 (2)SiHCl 3与水发生剧烈反应，因此要避免水进入装置，因此装置 B 中盛放浓硫酸，吸收 H2中混有的水蒸气；装置 C 中的烧瓶需要加热是为了使滴入

10、烧瓶中的 SiHCl3汽化进入石英管反应。 装置 D 中发生反应： SiHCl3 H2=高温 ,Si 3HCl，有灰黑色固体物质生成。 氢气是可燃性气体，与氧气混合容易发生爆炸，因此要排尽装置中的空气。 参考 SiCl4的结构， SiHCl3的电子式为 ；已知 SiHCl3与水剧烈反应，在空气中易自燃，说明反应产生 可燃性气体： SiHCl3 3H2O=H2SiO3 3HCl H2 。 【答案】 (1)SiO2 2C=高温 ,Si 2CO 【 精品教育资源文库 】 (2) 浓硫酸 使滴入烧瓶中的 SiHCl3汽化进入石英管反应 有灰黑色固体物质生成 SiHCl3 H2=高温 ,Si 3HCl

11、 排尽装置中的空气 SiHCl3 3H2O=H2SiO3 3HCl H2( 或 SiHCl3 4H2O=H4SiO4 3HCl H2) 思维建模 工业制硅的一般流程 考点 2| 硅酸及其盐和无机非金属材料 (对应学生用书第 78页 ) 考纲知识整合 1硅酸的性质、制备与应用 (写出有关的化学方程式 ) 提醒：硅胶制备 硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为硅胶。 2硅酸盐 由 硅、氧 和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 (1)硅酸钠 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 水玻璃 ，有黏性，水溶液显碱性。 与酸性较硅酸强的酸反应 a与盐酸反应的

12、化学方程式： Na2SiO3 2HCl=2NaCl H2SiO3 。 b与 SO2的水溶液反应的离子方程式： SiO23 SO2(少量 ) H2O=H2SiO3 SO23 。 用途：黏合剂 (矿物胶 )，耐火阻燃材料。 (2)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 (Na2SiO3)可表示【 精品教育资源文库 】 为 Na2OSiO 2，长石 (K2Al2Si6O16)可表示为 K2OAl 2O36SiO 2。 提醒： (1)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合 而成的。 (2)硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是

13、硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。硅胶 (mSiO2 nH2O)是一种很好的无毒干燥剂。 3无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 黏土、石灰石 纯碱、石灰石、石英 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 生产条件 高温 (2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。 (3)特殊功能的含硅物质 碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。 含硅元素 4%的硅钢具有导磁性。 硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。 提醒：玻璃生产中的两个重要反应： Na2CO3 SiO2=高温 Na2SiO3 CO2 ； CaCO3 SiO2=高温

14、CaSiO3 CO2 。 高考命题点突破 命题点 1 硅酸及其盐和无机非金属材料 1下列说法正确的是 _(填序号 )。 (1)(2015 全国 卷 )硅胶可用作食品干燥剂 (2)(2014 全国 卷 )如图： 中为浓硝酸， 中为 Na2CO3， 中为 Na2SiO3溶液，可证明酸性：硝酸碳酸硅酸 (3)(2012 全国卷 )合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料 (4)陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐 (5)(2016 四川高考 )硅胶作袋装食品的干燥剂的过程中没有发生化学变化 【 精品教育资源文库 】 (6)(2016 四川高考 )pH 2的溶液中可能大量存在 Na 、 NH4 、 SiO23 (7)(2016 江苏高考 )向