高三化學(xué)總復(fù)習(xí) 必考41無機(jī)非金屬材料的主角——硅課件.ppt

1 了解碳 硅元素單質(zhì)及其化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用2 了解氯元素單質(zhì)及其化合物的主要性質(zhì)和用途3 了解硫的氧化物 硫酸的性質(zhì)及用途4 了解氮的氧化物 氨和hno3的主要性質(zhì)及用途5 了解氯 硫 氮 硅等非金屬及其化合物的綜合應(yīng)用及其對(duì)環(huán)境的影響 能說明化工生產(chǎn)中遵循 綠色化學(xué) 的思想重要性 非金屬元素及其化合物知識(shí)歷來是高考的重點(diǎn) 命題的主要熱點(diǎn)有 鹵素及其化合物的性質(zhì)和用途 鹵素性質(zhì)的遷移應(yīng)用 硫及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系 如硫化氫的強(qiáng)還原性 so2的氧化性和還原性 濃硫酸的性質(zhì)和用途等 n2 nh3 hno3的性質(zhì)及檢驗(yàn)等 碳 硅及其化合物的性質(zhì)和用途等 對(duì)非金屬元素的考查幾乎涉及各種題型 如選擇 填空 推斷等 試題以基礎(chǔ)題和中檔題為主 預(yù)計(jì)2011年高考仍將重點(diǎn)考查非金屬元素的單質(zhì) 氧化物 氫化物 最高價(jià)氧化物的水化物的結(jié)構(gòu) 性質(zhì) 制備 用途和檢驗(yàn)等基礎(chǔ)知識(shí) 以元素化合物知識(shí)為載體 與化學(xué)基本概念 基本理論 化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)計(jì)算密切結(jié)合 加以考查 其中推斷題綜合性較強(qiáng) 考查考生運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行邏輯推斷的能力 第一講無機(jī)非金屬材料的主角 硅 一 二氧化硅1 結(jié)構(gòu)二氧化硅是一種結(jié)構(gòu)的物質(zhì) 結(jié)構(gòu)中以硅為中心形成構(gòu)型 其化學(xué)式sio2不表示有分子 只表示硅 氧原子個(gè)數(shù)比為 立體網(wǎng)狀 正四面體 1 2 2 化學(xué)性質(zhì)sio2是氧化物 1 與hf反應(yīng) 2 與cao反應(yīng) 3 與naoh溶液反應(yīng) 3 用途二氧化硅除用作飾品外 還可以用于制和 sio2 4hf sif4 2h2o 酸性 2naoh sio2 na2sio3 h2o 石英坩堝 光導(dǎo)纖維 二 硅酸和硅酸鹽1 硅酸 1 弱酸性 硅酸的酸性很弱 比碳酸的酸性弱 2 制備 通過硅酸鹽與較強(qiáng)的酸反應(yīng)制得 如na2sio3溶液與鹽酸反應(yīng) 化學(xué)方程式為 3 硅膠可用作 催化劑的 可溶性 na2sio3 2hcl 2nacl h2sio3 干燥劑 載體 2 硅酸鹽 1 概念 硅酸鹽是由組成的化合物的總稱 2 硅酸鹽的組成表示方法 通常用的組合形式表示硅酸鹽的組成 如硅酸鈉 na2sio3 可表示為 長(zhǎng)石 kalsi3o8 可表示為 3 硅酸鈉溶液俗稱 是無色液體 常用來制備黏合劑 防腐劑 等 硅 氧和金屬 sio2和金屬 氧化物 na2o sio2 k2o al2o3 6sio2 水玻璃 黏稠 防火材料 4 硅酸鹽的用途 土壤保肥 土壤膠粒一般帶負(fù)電 能吸附nh k 等營(yíng)養(yǎng)離子 硅酸鹽產(chǎn)品a 陶瓷 主要是傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷 它們都是以為原料 經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成 b 普通玻璃 是以為主要原料 經(jīng)混合 粉碎 在中熔融制得 c 水泥 以為主要原料 經(jīng)研磨 混合后在中煅燒 再加入 研成細(xì)粉即得普通水泥 黏土 純堿 石灰石和石英 玻璃窯 黏土和石灰石 水泥回轉(zhuǎn)窯 石膏 三 硅硅單質(zhì)有兩種 晶體硅與具有相似結(jié)構(gòu) 晶體硅是半導(dǎo)體 也是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料 制計(jì)算機(jī)芯片和光電池的材料都使用了 晶體和無定形 金剛石 si 考點(diǎn)一硅及其化合物的性質(zhì) 例1 2008 廣東 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 sihcl3 還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法 生產(chǎn)過程示意圖如下 寫出由純sihcl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式 整個(gè)制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧 sihcl3遇水劇烈反應(yīng)生成h2sio3 hcl和另一種物質(zhì) 寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式 h2還原sihcl3過程中若混入o2 可能引起的后果是 2 下列有關(guān)硅材料的說法正確的是 填字母 a 碳化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 可用于生產(chǎn)耐高溫水泥b 氮化硅硬度大 熔點(diǎn)高 可用于制作高溫陶瓷和軸承c 高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料 光導(dǎo)纖維d 普通玻璃是由純堿 石灰石和石英砂制成的 其熔點(diǎn)很高e 鹽酸可以與硅反應(yīng) 故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅 3 硅酸鈉溶液俗稱水玻璃 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 解析 1 根據(jù)原子守恒即質(zhì)量守恒可以寫出sihcl3與h2反應(yīng)的化學(xué)方程式 sihcl3和h2o劇烈反應(yīng)生成h2sio3 hcl和另一種物質(zhì) 分析它們化合價(jià)的變化可知 而cl的化合價(jià)未發(fā)生變化 因此另一種元素即h元素的化合價(jià)必定降低 即另一種物質(zhì)是h2 2 碳化硅 氮化硅為原子晶體 a b正確 c正確 玻璃是一種玻璃態(tài)物質(zhì) 無固定的熔點(diǎn) 鹽酸不能與硅反應(yīng) 而hcl在573k以上的溫度下可與硅發(fā)生反應(yīng) 因此d e都不正確 答案 1 sihcl3 h2si 3hcl sihcl3 3h2o h2sio3 3hcl h2 氧氣與氫氣混合 可能引起爆炸 氧氣可能會(huì)氧化sihcl3 2 abc 3 現(xiàn)象 試管中有白色膠狀沉淀生成 并且有刺激性氣體生成 解釋 na2sio3和nh4cl均能水解 二者相互促進(jìn) na2sio3水解生成h2sio3 nh4cl水解生成nh3 一 結(jié)構(gòu)分析 1 硅與二氧化硅都是原子晶體 其結(jié)構(gòu)模型可由金剛石的結(jié)構(gòu)類推 如果將金剛石結(jié)構(gòu)中的碳原子全部用硅原子代換 則為硅晶體 在硅晶體中 每?jī)蓚€(gè)硅原子之間夾一個(gè)氧原子 即為二氧化硅 由于鍵長(zhǎng) si si si o c c 所以 其硬度和熔 沸點(diǎn) 硅晶體 二氧化硅 金剛石 2 硅酸及其鹽 它們分子間縮水后可得多種復(fù)雜的形式 因此 硅酸鹽的種類多 組成復(fù)雜 二 碳 硅元素單質(zhì)及其化合物的特性1 一般情況 非金屬元素單質(zhì) 熔沸點(diǎn)低 硬度小 但硅 金剛石熔沸點(diǎn)高 硬度大 其中金剛石為硬度最大的物質(zhì) 2 一般情況 非金屬元素單質(zhì)為絕緣體 但硅為半導(dǎo)體 石墨為電的良導(dǎo)體 3 一般情況 較強(qiáng)氧化劑 較強(qiáng)還原劑 較弱氧化劑 較弱還原劑 而碳卻能還原出比它更強(qiáng)的還原劑 sio2 2csi 2co feo cfe co 4 硅為非金屬 卻可以和強(qiáng)堿反應(yīng) 放出氫氣 si 2naoh h2o na2sio3 2h2 5 一般情況 較活潑金屬 酸 鹽 氫氣 然而si是非金屬 卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng) si 4hf sif4 2h2 6 一般情況下 堿性氧化物 酸 鹽 水 sio2是酸性氧化物 卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng) sio2 4hf sif4 2h2o 7 一般情況 較強(qiáng)酸 較弱酸鹽 較弱酸 較強(qiáng)酸鹽 雖然酸性 h2co3 h2sio3 卻能發(fā)生如下反應(yīng) na2co3 sio2na2sio3 co2 8 一般情況 非常活潑金屬 na k等 才能夠置換出水中的氫 但c h2o g co h2 9 一般情況 非金屬氧化物與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸 如co2 h2o h2co3 但sio2不溶于水 不與水反應(yīng) 與強(qiáng)堿反應(yīng)生成h2的固體單質(zhì)有al和si 能夠置換出水中的氫的非金屬單質(zhì)為c 這些特征反應(yīng)常作為推斷題的突破口 1 二氧化硅的熔 沸點(diǎn)較高的原因是 a 二氧化硅中 硅 氧原子個(gè)數(shù)之比為1 2b 二氧化硅晶體不溶于水c 二氧化硅呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)且si o鍵的鍵能大d 二氧化硅晶體中原子以共價(jià)鍵相結(jié)合 解析 此題難度不大 但涉及二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)知識(shí) 二氧化硅熔 沸點(diǎn)較高的原因 是由于其晶體里si o鍵的鍵能很高 并形成了一種立體網(wǎng)狀的原子晶體 熔融它需消耗較多的能量 故選c 答案 c 2 下列反應(yīng)不能一步得到的是 a sio2 na2sio3b sio2 h2sio3c na2co3 na2sio3d h2sio3 sio2 解析 二氧化硅可與氫氧化鈉溶液直接反應(yīng)生成硅酸鈉 碳酸鈉可與二氧化硅在高溫下反應(yīng)生成硅酸鈉 硅酸可直接加熱分解生成二氧化硅 故只有b符合題意 答案 b 解析 選項(xiàng)a 根據(jù)置換反應(yīng)和化合反應(yīng)的概念即可判斷 選項(xiàng)b 根據(jù)反應(yīng) 可知還原性焦炭大于硅 根據(jù)反應(yīng) 可知還原性氫氣大于硅 選項(xiàng)c 在三個(gè)反應(yīng)中 硅元素的化合價(jià)從0價(jià)變?yōu)?4價(jià)或從 4價(jià)變?yōu)?價(jià) 故每消耗或生成28g硅 轉(zhuǎn)移電子均為4mol 選項(xiàng)d 將反應(yīng)中得到的易揮發(fā)的sicl4分離出來后 再用氫氣還原才可以得到高純硅 故原操作不正確 答案 d 考點(diǎn)二硅酸鹽的表示方法 2 這個(gè)反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是 解析 1 將復(fù)雜硅酸鹽化學(xué)式改寫成氧化物形式時(shí) 只需將除o以外所有的元素寫成其氧化物形式 中間用 間隔 注意組成要與原硅酸鹽一致 2 風(fēng)化的反應(yīng)是復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng) 但我們可以試圖用簡(jiǎn)單的化學(xué)原理去理解它 抓住了由較強(qiáng)的酸可以制得較弱的酸這一規(guī)律 問題就會(huì)迎刃而解 答案 1 k2o al2o3 6sio2 al2o3 2sio2 2h2o 2 因?yàn)樘妓崴嵝员裙杷釓?qiáng) 由較強(qiáng)的酸可制得較弱的酸 硅酸鹽組成的表示方法1 硅酸鹽種類繁多 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 組成各異 通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成 例如 石棉 cao 3mgo 4sio2 2 方法 1 找出組成元素 2 寫出氧化物的形式 3 注意原子守恒 4 檢查有無遺漏 3 氧化物的順序 活潑金屬氧化物 較活潑金屬氧化物 二氧化硅 水 1 三硅酸鎂晶體可用來治療胃潰瘍病患者的胃酸過多癥 這是因?yàn)樵撐镔|(zhì)不溶于水 服用后能中和胃酸 作用持久 其化學(xué)式為mg2si3o8 nh2o 1 用氧化物形式表示三硅酸鎂的化學(xué)式 2 寫出該藥物中和胃酸的化學(xué)方程式 解析 用氧化物形式表示硅酸鹽時(shí) 應(yīng)注意其書寫原則 活潑金屬氧化物 較活潑金屬氧化物 二氧化硅 水 第 2 問若直接寫三硅酸鎂與鹽酸反應(yīng) 會(huì)感到無從下手 應(yīng)從氧化物形式書寫 堿性氧化物 mgo 能與鹽酸反應(yīng) 而sio2不能與鹽酸反應(yīng) 當(dāng)成雜質(zhì) 最后寫出正確的方程式 答案 1 2mgo 3sio2 nh2o 2 2mgo 3sio2 nh2o 4hcl 2mgcl2 3sio2 n 2 h2o 2 高嶺土的組成可表示為al2si2ox oh y 其中x y的數(shù)值分別是 a 7 2b 5 4c 6 3d 3 6 解析 根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為零 可得2 3 2 4 x 2 y 1 0故有2x y 14將選項(xiàng)代入 便可得出答案 答案 b 3 2009 廣東深圳高三聯(lián)考 青石棉是一種致癌物質(zhì) 是 鹿特丹公約 中受限制的46種化學(xué)品之一 其化學(xué)式為na2fe5si8o22 oh 2 青石棉用稀硝酸溶液處理時(shí) 還原產(chǎn)物只有no 下列說法不正確的是 a 青石棉是一種硅酸鹽原料b 青石棉中含有一定量的石英晶體c 青石棉的化學(xué)組成可表示為 na2o 3feo fe2o3 8sio2 h2od 1mol青石棉能使1molhno3被還原 答案 b 關(guān)于硅和sio2的實(shí)驗(yàn)1 一定要準(zhǔn)確記住工業(yè)上提純硅的四個(gè)典型的反應(yīng) 2 讀題時(shí)一定要留意出一些關(guān)鍵字眼 重要字句 這些字句往往與后面的問題有關(guān) 如 已知sihcl3能與水強(qiáng)烈反應(yīng) 在空氣中易自燃 意味著sihcl3的還原必須在無水 無o2的環(huán)境下進(jìn)行 制取的h2需干燥等 這些有用的信息必須認(rèn)真思考和總結(jié) 才能真正做對(duì)這種題目 請(qǐng)回答下列問題 1 第 步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為 2 粗硅與hcl反應(yīng)完全后 經(jīng)冷凝得到的sihcl3 沸點(diǎn)33 0 中含有少量sicl4 沸點(diǎn)57 6 和hcl 沸點(diǎn) 84 7 提純sihcl3采用的方法為 3 用sihcl3與過量h2反應(yīng)制備純硅的裝置如下 熱源及夾持裝置略去 裝置b中的試劑是 裝置c中的燒瓶需要加熱 其目的是 反應(yīng)一段時(shí)間后 裝置d中觀察到的現(xiàn)象是 裝置d不能采用普通玻璃管的原因是 裝置d中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功 操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性 控制好反應(yīng)溫度以及 為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì) 將試樣用稀鹽酸溶解 取上層清液后需再加入的試劑 填寫字母代號(hào) 是 a 碘水b 氯水c naoh溶液d kscn溶液e na2so3溶液 1 由于o2的存在對(duì)該實(shí)驗(yàn)有較大影響 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入x氣體作為保護(hù)氣 試管中的固體藥品可選用 填序號(hào) 石灰石 鋅粒 純堿 2 實(shí)驗(yàn)開始時(shí) 必須先通入x氣體 再加熱反應(yīng)物 其理由是 當(dāng)反應(yīng)引發(fā)后 移走酒精燈 反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行 其原因是 3 反應(yīng)結(jié)束后 待冷卻至常溫時(shí) 往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸 可觀察到閃亮的火星 產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因用化學(xué)方程式表示為 答案 1 2 防止在加熱條件下h2和o2混合發(fā)生爆炸sio2和mg粉的反應(yīng)是放熱反應(yīng) 3 mg2si 4hcl 2mgcl2 sih4 sih4 2o2 sio2 2h2o 1 宣傳科學(xué)知識(shí) 介紹高新科技 揭露偽科學(xué) 是科學(xué)工作者的義務(wù) 下列說法正確的是 a 以石英砂為主要原料生產(chǎn)光導(dǎo)纖維b 水玻璃 超薄透明 是一種新型裝飾材料c 納米材料是一種稱為 納米 的新物質(zhì)制成的材料d 炭爐邊放盆水 可防止煤氣中毒 解析 石英砂的主要成分是sio2 水玻璃 是na2sio3水溶液的俗稱 納米是長(zhǎng)度單位 1nm 10 9m 煤氣 co 不溶于水 答案 a 2 下列說法不正確的是 a 有自主產(chǎn)權(quán)的 中國(guó)芯 主要成分是sib 氫氟酸應(yīng)盛放在帶膠塞的瓷器中c 向水玻璃中通入co2 能生成膠狀沉淀d 用光纖上網(wǎng) 可提高網(wǎng)速 解析 瓷器中也含有sio2 氫氟酸與sio2反應(yīng) b錯(cuò)誤 答案 b 3 2010 煙臺(tái)統(tǒng)考 在一定條件下 下列物質(zhì)不能與二氧化硅反應(yīng)的是 焦炭 純堿 碳酸鈣 氫氟酸 硝酸 氫氧化鈉 硫酸鈣a b c d 解析 sio2屬于酸性氧化物 可以與堿 堿性氧化物或鹽反應(yīng) sio2在高溫下具有一定的氧化性 能與c等反應(yīng) si屬于親氟元素 sio2能與hf反應(yīng)生成sif4 答案 d 4 2010 海安模擬 世界著名的科技史專家 英國(guó)劍橋大學(xué)的李約瑟博士考證說 中國(guó)至少在距今3000年以前 就已經(jīng)使用玻璃了 下列有關(guān)玻璃的說法不正確的是 a 制普通玻璃的原料主要是純堿 石灰石和石英砂b 玻璃在加熱熔化時(shí)有固定的熔點(diǎn)c 普通玻璃的主要成分是硅酸鈉 硅酸鈣及二氧化硅d 盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞 是為了防止燒堿跟二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口黏在一起 解析 玻璃的主要成分可以表示為na2o cao 6sio2 屬于玻璃態(tài)物質(zhì) 是混合物 根據(jù)所學(xué)知識(shí)不難判斷ac正確 混合物沒有固定的熔 沸點(diǎn) 故b錯(cuò)誤 玻璃中的sio2與燒堿反應(yīng)生成易溶于水的硅酸鈉 硅酸鈉是無機(jī)黏合劑 將玻璃塞與瓶口黏合 故d正確 答案 b 5 有些科學(xué)家提出硅是 21世紀(jì)的能源 這主要是由于作為半導(dǎo)體材料的硅在太陽能發(fā)電過程中具有重要的作用 下列關(guān)于硅的說法中不正確的是 a 自然界中硅元素的貯量豐富b 自然界中存在大量的單質(zhì)硅c 高純度的單質(zhì)硅廣泛用于制造計(jì)算機(jī)芯片d 硅可由二氧化硅還原制得 答案 b 6 1 將下列硅酸鹽改寫成氧化物的形式 改寫時(shí)注意金屬氧化物在前 非金屬氧化物在后 低價(jià)在前 高價(jià)在后 h2o一般寫在最后 鎂橄欖石 mg2sio4 高嶺石 al2 si2o5 oh 4 2 許多含氧酸及其鹽類均可以類似地改寫為氧化物形式 請(qǐng)繼續(xù)改寫以下物質(zhì) hno3 hcooh kal so4 2 12h2o 通過以上改寫可知 hno3的酸酐為 hcooh與h2so4反應(yīng)可制 氣體 3 已知在一定條件下 fe在cl2中燃燒可以生成fe3cl8 它可以看作是fecl2 2fecl3 類似地 碘與fe在一定條件下可得到fe3i8 則它可以看作是 解析 改寫時(shí)注意中心元素的化合價(jià)不變 同時(shí)不能出現(xiàn)分?jǐn)?shù) 不夠