浙江专版2019版高考化学大一轮复习专题四从矿物到基础材料课时3含硅矿物与信息材料学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 课时 3 含硅矿物与信息材料 考纲导航 知识条目 必考要求 加试要求 选考分布 2015 2016 2017 9月 10月 4月 10月 4月 (1)硅在自然界的存在形式 a a 19 3 (2)工业制备高纯硅的方法 a b (3)硅及其化合物 (以 SiO2和Na2SiO3为例 )的重要性质 a b 6(6) (4)三大硅酸盐产品：水泥、陶瓷、玻璃 a a (5)硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域中的应用 a a (6)光导纤维的 组成和作用 a 考点一 硅、二氧化硅与信息材料 主干精讲 1硅的存在与性质 (1)硅的存在：硅在自然界中全部以 化合态 的形式存在

2、，主要存在于硅酸盐及岩石中。 (2)物理性质：硅晶体的熔点 高 ，硬度 大 。 (3)化学性质 常温下，性质稳定，与 O2、 Cl2、 HNO3、 H2SO4都很难反应。 但常温下， Si可以与 F2、氢氟酸、 NaOH溶液反应；加热或高温下能与 O2、 Cl2等反应。 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=高温 SiO2。 2硅的工业制法 【 精品教育资源文库 】 3二氧化硅与二氧化碳的比较 物质 二氧化硅 二氧化碳 化学性质 与水反应 不反应 CO2 H2O H2CO3

3、 与酸反应 只与氢氟酸反应： SiO2 4HF=SiF4 2H2O 不反应 与碱 (NaOH) 溶液反应 SiO2 2NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞 ) CO2少量 ： CO22NaOH=Na2CO3 H2O CO2足量 ： CO2NaOH=NaHCO3 与盐反应 如与 Na2CO3反应： SiO2Na2CO3=高温 Na2SiO3 CO2 如与 Ca(ClO)2反 应：Ca(ClO2) CO2H2O=CaCO3 2HClO 与碱性氧 化物反应 如与 CaO反应： SiO2CaO=高温 CaSiO3 如与 Na2O反应： CO2Na2O=Na2CO3 4.硅、二氧化硅的

4、应用 (1)硅的用途 作为半导体材料； 生产硅合金 ； 制造太阳能电池。 (2)二氧化硅的用途 信息高速公路的骨架 光导纤维 制造石英坩埚、石英玻璃、石英钟表等； 制造电子工业的重要部件、光学仪器； 用作工艺饰品如水晶、玛瑙等。 5硅酸 (1)物理性质：硅酸 不 溶于水。 【 精品教育资源文库 】 (2)化学性质 弱酸性 (比碳酸还弱 ) 与 NaOH溶液反应的化学方程式： H2SiO3 2NaOH=Na2SiO3 2H2O。 向 Na2SiO3溶液中通入少量 CO2的化学方程式： Na2SiO3 CO2 H2O=H2SiO3 Na2CO3。 不稳定性 硅酸受热分解的化学方程 式： H2Si

5、O3= SiO2 H2O。 (3)用途 硅胶可用作干燥剂，也可以作催化剂的载体等。 典例剖析 【例 1】 (2016 温州第二外国语学校高三模拟 )关于硅的说法不正确的是 ( ) A晶体硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体 B加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 C利用二氧化硅与 C 反应能制得粗硅 D二氧化硅性质较稳定，常温下不与任何物质反应 解析 A项，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，故 A正确； B项，硅 与氯气反应生成四氯化硅，与氧气加热生成二氧化硅，所以加热到一定温度时硅能与氯气、氧气等非金属反应，故 B 正确； C 项，工业上，在电炉中用

6、炭粉还原二氧化硅制得硅，故 C正确； D项，硅常温下与氢氟酸、氢氧化钠反应，故 D错误。 答案 D 【例 2】 (2015 海南化学 )单质 Z是一种常见的半导体材料，可由 X通过如下图所示的路线制备。其中 X为 Z的氧化物； Y为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题： X Mg加热 Mg2Z 盐酸 Y 加热 Z (1)能与 X 发生化学反应的酸是 _；由 X 制备 Mg2Z 的化学方程式为_。 (2)由 Mg2Z生成 Y的化学方程式为 _ _， Y分子的电子式为 _。 (3)Z、 X中共价键的类型分别是 _、 _。 【 精品教育资源文库 】 解析 根据题意，单质 Z 为半导体，则 Z

7、是 Si；其氧化物为二氧化硅， SiO2可与氢氟酸反应；根据流程图可知，二氧化硅与 Mg反应生成 Mg2Si， Mg2Si与盐酸反应生成的 Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，则 Y的分子式是 SiH4，加热分解可得到 Si单 质。 答案 (1)氢氟酸 (HF) SiO2 4Mg= Mg2Si 2MgO (2)Mg2Si 4HCl=2MgCl2 SiH4 (3)非极性键 极性键 考点精练 1下 列关于碳和硅的叙述中，正确的是 ( ) A其氧化物都能与 NaOH溶液反应 B其单质在加热时都能跟 O2反应 C其氧化物都能溶于水生成相应的酸 D碳和硅两种元素共有两种单质 解析 CO 与 NaOH 溶液不

8、反应， A 错误； CO、 SiO2与水不反应， C 错误；碳有多种同素异形体， D错误。 答 案 B 2下列关于 SiO2和 CO2的说法中正确的是 ( ) A CO2、 SiO2分 别是碳酸和硅酸的酸酐 B CO2和 SiO2与水反应分别生成相应的酸 C CO2是酸性氧化物， SiO2是两性氧化物 D CO2和 SiO2都是由相应的分子组成的 解析 SiO2不能与水反应， B 项错； SiO2也是酸性氧化物， C 项错； SiO2中不存在分子，其化学式仅代表 Si、 O原子个数比为 12 。 答案 A 3下列离子方程式的书写正确的是 ( ) A水玻璃中通入过量二氧化碳： Na2SiO3 C

9、O2 H2O=2Na CO23 H2SiO3 【 精品教育资源文库 】 B澄清石灰水中通入过量二氧化碳： Ca(OH)2 2CO2=Ca2 2HCO3 C硅与氢氟酸的反应： Si 4H 4F =SiF4 2H2 D二氧化硅溶于烧碱溶液中： SiO2 2OH =SiO23 H2O 解析 Na2SiO3是强电解质，应拆成 Na 、 SiO23 ，且应生成 HCO3 ， A 错； B 项正确写法是 CO2 OH =HCO3 ； C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成 H 和 F 。 答案 D 4二氧化硅 (SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料 (见下图 )。下列说法正确的是 ( ) A SiO

10、2既能与 HF反应，又能与 NaOH反应，属于两性氧化物 B SiO2和 Si都是光导纤维材料 C在硅胶中加入 CoCl2可显示硅胶吸水是否失效 D图中所示转化反应都是非氧化还原反应 解析 两性氧化物的定义为与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物， SiO2与 HF反应得到的 SiF4不属于盐类， A项错误； SiO2是光导纤维材料， Si 为半导体材料， B项错误； CoCl2在吸水和失水状态下显示不同的颜色， C项正确；制取 Si的过程中涉及了氧化还原反应， D项 错误。 答案 C 【易错警示】 熟记硅及其化合物的特殊性质 1 Si的还原性强于 C，但 C能还原 SiO2生成 Si，且氧化产物为

11、 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。 2非金属单质跟碱溶液作用一般无 H2产生，但 Si 能跟碱液作用放出 H2，如 Si 2NaOHH2O=Na2SiO3 2H2 。 3酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸，但 SiO2不与水反应。 【 精品教育资源文库 】 4 SiO2是酸性氧化物， SiO2却既能与酸 (氢氟酸 )反应又能与 NaOH溶液反应。 5非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但 Si 却能与氢氟酸反应。 【规律方法】 1粗硅的提纯 (1)用焦炭还原 SiO2，产物是 CO而不是 CO2。 (

12、2)粗硅中含碳等杂质，与 Cl2反应生成的 SiCl4中也含 CCl4等杂质，经过分馏提纯 SiCl4后，再用 H2还原，得到高纯度硅。 (3)粗硅的提纯过程： SiO2SiSiCl 4Si ，是利 用物质的状态变化和反应地点不同进行提纯。 2药品的贮存 实验室中不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放显碱 性的液体，如 NaOH溶液、氨水、 Na2SiO3溶液、 Na2CO3溶液等；氢氟酸能腐蚀玻璃，故常保存在塑料瓶中。 【 精品教育资源文库 】 考点二 硅酸盐 硅酸盐产品 主干精讲 1硅酸盐的概念 硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。 2硅酸盐组成的表示方法 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合

13、形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠 (Na2SiO3)可表示为Na2OSiO 2，长石 (KAlSi3O8)可表示为 K2OAl 2O36SiO 2。 3硅酸钠 (1)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。 (2)与酸性较硅酸强的酸反应： 与盐酸反应的化学 方程式： Na2SiO3 2HCl=2NaCl H2SiO3 。 与 CO2水溶液反应的化学方程式： Na2SiO3 H2O CO2=Na2CO3 H2SiO3 。 (3)用途：黏合剂 (矿物胶 )，耐火阻燃材料。 4三种常见的硅酸盐产品 硅酸盐产品 原 料 主要设备 主要成分 水泥 石灰石、黏土 水泥回

14、 转窑 硅酸二钙 2CaOSiO 2 硅酸三钙 3CaOSi O2 铝酸三钙 3CaOAl 2O3 玻璃 纯碱、石灰 石、石英 玻璃窑 Na2OCaO6SiO 2 陶瓷 黏土 典例剖析 【例 1】 (2016 浙江省金华一中高一下月考 )“ 金华玉 ” 主要成分为黄蜡石，某种黄蜡石组成为 Al2O34SiO 2H 2O，下列观点不正确的是 ( ) A黄蜡石雕刻作品要避免与酸、碱接触 B黄蜡石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物 C潮湿的空气可能导致黄蜡石作品表面溶解变质 D置于干燥空气中可能会导致黄蜡石作品脱水变质 解析 A 项，能与酸碱反应，则黄蜡 石雕刻作品要避免与酸碱接触，正确； B 项，不同金属【 精品教育资源文库 】 氧化物的颜色不同，则黄蜡石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物，正确； C项，潮湿的空气与 Al2O34SiO 2H 2O不反应，不会导致黄蜡石作品表面溶解变质，错误； D项，置于干燥空气中， Al2O34SiO 2H 2O发生风化，可能会导致黄蜡石作品脱水变质，