2019-2020年高三化學 無機非金屬材料的主角 硅復習學案.doc

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2019-2020年高三化學 無機非金屬材料的主角 硅復習學案 [考綱要求]　1.了解C、Si元素單質及其重要化合物的主要性質及應用。 2.了解C、Si元素單質及其重要化合物對環(huán)境質量的影響。 3.以新材料、新技術為背景考查C、Si元素及其重要化合物的性質及應用。 基礎知識預習 知識點一　碳、硅 1．C、Si單質的存在形態(tài)、物理性質及用途 (1)碳在自然界既有________態(tài)又有________態(tài)。碳的同素異形體有__________、________、無定形碳、______等。 (2)硅在地殼中的含量占第____位，僅次于____，全部以________態(tài)存在，單質硅有________和________形兩種。晶體硅是良好的________材料，在計算機等電子工業(yè)，可用作__________、大規(guī)模________等。硅是人類將________能轉化為____能的常用材料，所以硅還用于制造________。 2．C、Si的化學性質 (1)碳單質的化學性質 常溫下____(填“不”或“很”)活潑，在高溫條件下有強________性。 ①可燃性：2C＋O22CO、C＋O2CO2。 ②還原性 a．與CO2反應的化學方程式：C＋CO22CO； b．與水蒸氣反應的化學方程式： ________________________________________________________________________； c．與濃H2SO4反應的化學方程式： ________________________________________________________________________。 (2)硅單質的化學性質 常溫下化學性質不活潑，但能與________、________、________反應。 ①與燒堿反應的離子方程式： ________________________________________________________________________。 ②加熱時與O2 、Cl2等非金屬單質反應，其化學方程式為 _________________________________、_____________________________________。 問題思考1.哪些反應體現(xiàn)了單質硅具有一定的金屬性？ 知識點二　碳、硅的氧化物 二氧化硅與二氧化碳的性質比較 二氧化碳和二氧化硅都是酸性氧化物，其結構和主要性質可比較如下： 問題思考 2．為什么不能用帶玻璃塞的試劑瓶盛放堿液？ 3．SiO2既能和NaOH溶液反應又能和HF溶液反應，一定是兩性氧化物嗎？ 4.粗硅的制備及提純（用化學方程式表示） 　 知識點三　硅酸、硅酸鹽 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：_______________________________________________。 (2)硅酸能與堿溶液反應，如與NaOH溶液反應的化學方程式為： ________________________________________________________________________。 (3)硅酸在水中易聚合形成膠體。硅膠吸附水份能力強，常用作________。 2．硅酸鈉 (1)物理性質 白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱________，有黏性。 (2)化學性質 ①水解顯____性。 ②與酸性較硅酸強的酸反應，化學方程式分別為： 與鹽酸反應：____________________________________________________________。 與CO2水溶液反應：______________________________________________________。 (3)用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。 問題思考 5．反應①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，說明H2CO3的酸性強于H2SiO3。反應②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，能否說明H2SiO3的酸性強于H2CO3？ 　 3．硅酸鹽 (1)概念：__________________________的總稱，是構成地殼巖石的主要成分。 (2)表示方法：硅酸鹽礦物的成分復雜，多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_______________________________。 問題思考 6．硅酸鹽是否以氧化物的形式存在？ 4．傳統(tǒng)無機非金屬材料 (1)普通玻璃 ①主要原料：____________________________________________________________。 ②生產中主要化學方程式：________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③主要成分：________、________、________。 (2)普通硅酸鹽水泥 ①主要原料：________、________。 ②主要成分(寫出名稱和化學式)：__________________________________________ 合作探究 一、碳、硅及其化合物的特性 物質 一般規(guī)律 硅及其化合物特性 Si 硅還原性大于碳 非金屬單質與強堿溶液一般不產生H2 非金屬一般不與非氧化性酸反應 一般非金屬單質為絕緣體 SiO2 酸性氧化物一般與水反應生成相應酸 酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復分解反應 “較強酸制較弱酸”是復分解反應的一個規(guī)律，H2CO3酸性大于H2SiO3 H2SiO3 無機酸一般易溶于水 硅酸鹽 大多數硅酸鹽難溶于水 典例導悟1　下列敘述正確的是(　　) A．因為Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強 B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性質相似 C．二氧化硅既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 D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反應生成硅酸 二、無機非金屬材料的使用 無機非金屬材料在日常生活中有廣泛的用途，這些知識大多數屬于識記知識。除了解前面所講的傳統(tǒng)無機非金屬材料外，還應了解新型無機非金屬材料的種類和用途。 材料類別 主要特性 示例 用途 高溫結 構陶瓷 能承受高溫，強度高 半導體 陶瓷 具有電學特性 光學材料 具有光學特性 生物陶瓷 具有生物功能 典例導悟2　下列關于無機非金屬材料的說法中不正確的是(　　) A．傳統(tǒng)無機非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料 B．新型無機非金屬材料雖然克服了傳統(tǒng)無機非金屬材料的缺點，但強度比較差 C．高溫結構材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點 D．傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料的主要成分不同 高三一輪復習化學檢測學案 無機非金屬材料的主角——硅 1．判斷下列說法是否正確： (1)SiO2是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應(　　) (2) .二氧化硅是生產光纖制品的基本原料(　　) B．水玻璃可用于生產黏合劑和防火劑(　　) (3)可以用Si3N4、Al2O3制作高溫結構陶瓷制品(　　) (4)二氧化硅的分子式是SiO2(　　) 3．下列關于硅單質及其化合物的說法正確的是(　　) ①硅是構成一些巖石和礦物的基本元素?、谒?、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品　 ③高純度的硅單質廣泛用于制作光導纖維?、芴沾墒侨祟悜煤茉绲墓杷猁}材料 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 5．下列關于硅的說法中，不正確的是(　　) A．硅是非金屬元素，晶體硅是灰黑色有金屬光澤的固體 B．硅的導電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導體材料 C．硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質起反應 D．加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應 4．胃舒平主要成分是氫氧化鋁，同時含有三硅酸鎂(Mg2Si3O8nH2O)等化合物。 (1)三硅酸鎂的氧化物形式為____________。 (2)某元素與鋁元素同周期且原子半徑比鎂原子半徑大，該元素離子半徑比鋁離子半徑________(填“大”或“小”)，該元素和鋁元素的最高價氧化物的水化物之間發(fā)生反應的離子方程式為______________________________________________________________。 (3)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是_ 。 a．Al2O3、MgO和SiO2都不溶于水b．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固體 c．Al2O3、MgO和SiO2都是氧化物d．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔點 2．根據錫、鉛的主要化合價及其穩(wěn)定性，完成下列填空： (1)錫的＋2價化合物應具有較強的________性，鉛的＋4價化合物應具有較強的________性。 (2)已知Sn2＋的還原性比Fe2＋的還原性強，PbO2的氧化性比Cl2的氧化性強。試寫出下列反應的化學方程式：①氯氣與錫共熱：_________________________________________________________； ②氯氣與鉛共熱：_________________________________________________________； ③PbO2與濃鹽酸共熱：_____________________________________________________。 6.如圖所示物質的轉化關系中，A是一種固體單質，E是一種白色沉淀。 請回答下列問題： (1)B的化學式是__________，目前B已被用作________的主要原料。 (2)B和a溶液反應的離子方程式是__________________________________________。 (3)A和a溶液反應的離子方程式是_________________________________________。 (4)C和過量的鹽酸反應的離子方程式是______________________________________。 7．單晶硅是信息產業(yè)中重要的基礎材料。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)，粗硅與氯氣反應生成四氯化硅(反應溫度450～500℃)，四氯化硅經提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實驗室制備四氯化硅的裝置示意圖。 相關信息如下： 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生成相應的氯化物； c．有關物質的物理常數見下表： 物質 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸點/℃ 57.7 12.8 － 315 － 熔點/℃ －70.0 －107.2 － － － 升華溫度/℃ － － 180 300 162 請回答下列問題： (1)寫出裝置A中發(fā)生反應的離子方程式：___________________________________。 (2)裝置A中g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瓶收集到的粗產物可通過精餾(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元素是________(填寫元素符號)。 (4)為了分析殘留物中鐵元素的含量，先將殘留物預處理，使鐵元素還原成Fe2＋ ，再用KMnO4標準溶液在酸性條件下進行氧化還原滴定，反應的離子方程式為5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 ①滴定前是否要滴加指示劑？________(填“是”或“否”)，請說明理由： 。 ②某同學稱取5.000 g殘留物，經預處理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL試樣溶液，用1.00010－2 mol L－1 KMnO4標準溶液滴定。達到滴定終點時，消耗標準溶液20.00 mL，則殘留物中鐵元素的質量分數是________。 學案18　無機非金屬材料的主角——硅 知識點一 1．(1)游離　化合　金剛石　石墨　C60 (2)二　氧　化合　晶體　無定　半導體　半導體芯片　集成電路　太陽　電　光電池 2．(1)不　還原 ②b.C＋H2O(g)CO＋H2 c．C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O (2)F2　HF　強堿 ①Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ ②Si＋O2SiO2；Si＋2Cl2SiCl4 知識點二 物質 二氧化硅 二氧化碳 化學式 SiO2 CO2 主要物理性質 硬度大，熔、沸點高，常溫下為固體，不溶于水 熔、沸點低，常溫下為氣體，微溶于水 化學性質 ①與水反應 不反應 CO2＋H2OH2CO3 ②與酸反應 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反應 ③與堿反應 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；盛堿液的試劑瓶用橡膠塞 CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O或CO2＋NaOH===NaHCO3 ④與鹽反應 SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；SiO2的難揮發(fā)性 Ca(ClO)2＋CO2H2O===CaCO3↓＋2HClO；CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3 ⑤與堿性氧化物反應 SiO2＋CaOCaSiO3 CO2＋CaOCaCO3 知識點三 1．不　弱　不能(1)H2SiO3SiO2＋H2O (2)H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O (3)干燥劑 2．(1)水玻璃 (2)①堿?、贜a2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 3．(1)由硅、氧和金屬元素組成的化合物 (2)Na2OSiO2　K2O3Al2O36SiO22H2O 4．(1)①純堿、石灰石、石英?、贜a2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑③Na2SiO3　CaSiO3　SiO2 (2)①石灰石　黏土 ②硅酸三鈣(3CaOSiO2)、硅酸二鈣(2CaOSiO2)、鋁酸三鈣(3CaOAl2O3) 問題思考 1．①Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ ②Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ 2．由于玻璃中含有SiO2，能與堿反應生成具有粘性的物質，將瓶塞和瓶子粘在一起打不開。 3．不是，因為SiO2與HF反應生成的不是鹽和水。 4. 2C＋SiO2Si＋2CO↑ Si+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl 5．反應①是離子反應，實質是H2CO3電離出的H＋被SiO2－3結合生成H2SiO3，說明H2CO3的電離性強于H2SiO3，即酸性H2CO3>H2SiO3；而反應②是高溫下的非離子反應，它之所以能發(fā)生是因為CO2氣體離開了反應體系，其中并無 H2CO3和H2SiO3兩種物質，更談不上二者酸性的比較。 6．由于硅酸鹽的組成與結構很復雜，為了簡化對硅酸鹽組成的表示方法，采用了氧化物法。實際上硅酸鹽不是以簡單氧化物形式存在的，而是以結構復雜的鹽的形式存在的。 合作探究 二、無機非金屬材料的使用 材料類別 主要特性 示例 用途 高溫結 構陶瓷 能承受高溫，強度高 氮化硅陶瓷 汽輪機葉片、軸承、永久性模具等 半導體 陶瓷 具有電學 特性 氧化錫陶瓷 集成電路中的半導體 光學材料 具有光學 特性 光導纖維 光纜通訊、醫(yī)療、照明等 生物陶瓷 具有生物 功能 氧化鋁陶瓷 人造骨骼、人造關節(jié)、接骨螺釘 典例導悟1　D　2　B　 檢測題2．(1)√　(2)√　√ (3)√　(4)3．C　5．C 4．(1)2MgO3SiO2nH2O (2)大　Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O (3)ad 　2．(1)還原　氧化 (2)①Sn＋2Cl2SnCl4 ②Pb＋Cl2PbCl2 ③PbO2＋4HCl(濃)PbCl2＋Cl2↑＋2H2O 6. 7．(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O (2)平衡氣壓　濃H2SO4　SiCl4沸點較低，用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4(3)Al、B、P (4)①否　MnO有色，故不需其他指示劑?、?.48%