【步步高】高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 無機(jī)非金屬材料的主角 硅配套導(dǎo)學(xué)案（含解析）蘇教版(1).doc

第四章常見的非金屬及其化合物學(xué)案16無機(jī)非金屬材料的主角硅 考綱要求1.了解c、si元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解c、si元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。3.以新材料、新技術(shù)為背景考查c、si元素及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用。知識點一碳、硅1c、si單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì)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，是一種親_元素，單質(zhì)硅有_和_形兩種。晶體硅是良好的_材料，在計算機(jī)等電子工業(yè)，可用作_、大規(guī)模_等。硅是人類將_能轉(zhuǎn)化為_能的常用材料，所以硅還用于制造_。2c、si的化學(xué)性質(zhì)(1)碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)常溫下_(填“不”或“很”)活潑，在高溫條件下有強(qiáng)_性。可燃性：2co22co、co2co2。還原性a與co2反應(yīng)的化學(xué)方程式：cco22co；b與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式：_；c與濃h2so4反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(2)硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，但能與_、_、_反應(yīng)。與燒堿反應(yīng)的離子方程式：_。加熱時與o2 、cl2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)，其化學(xué)方程式為_。問題思考1哪些反應(yīng)體現(xiàn)了單質(zhì)硅具有一定的金屬性？ 知識點二碳、硅的氧化物1碳的氧化物比較2.二氧化硅與二氧化碳的性質(zhì)比較二氧化碳和二氧化硅都是酸性氧化物，其結(jié)構(gòu)和主要性質(zhì)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？ 3sio2既能和naoh溶液反應(yīng)又能和hf溶液反應(yīng)，一定是兩性氧化物嗎？ 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(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。硅膠吸附水份能力強(qiáng)，常用作_。2硅酸鈉(1)物理性質(zhì)白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱_，有黏性。(2)化學(xué)性質(zhì)水解顯_性。與酸性較硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)，化學(xué)方程式分別為：與鹽酸反應(yīng)：_。與co2水溶液反應(yīng)：_。(3)用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。問題思考4反應(yīng)na2sio3h2oco2=na2co3h2sio3，說明h2co3的酸性強(qiáng)于h2sio3。反應(yīng)na2co3sio2na2sio3co2，能否說明h2sio3的酸性強(qiáng)于h2co3？ 3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，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5硅酸鹽是否以氧化物的形式存在？ 4傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料(1)普通玻璃主要原料：_。生產(chǎn)中主要化學(xué)方程式：_。主要成分：_、_、_。(2)普通硅酸鹽水泥主要原料：_、_。主要成分(寫出名稱和化學(xué)式)：_。一、碳、硅及其化合物的特性物質(zhì)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(zhì)與強(qiáng)堿溶液一般不產(chǎn)生h2非金屬一般不與非氧化性酸反應(yīng)一般非金屬單質(zhì)為絕緣體sio2酸性氧化物一般與水反應(yīng)生成相應(yīng)酸酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)“較強(qiáng)酸制較弱酸”是復(fù)分解反應(yīng)的一個規(guī)律，h2co3酸性大于h2sio3h2sio3無機(jī)酸一般易溶于水硅酸鹽大多數(shù)硅酸鹽難溶于水典例導(dǎo)悟1下列敘述正確的是()a因為na2co3sio2na2sio3co2，所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)b碳和硅都是a族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性質(zhì)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(yīng)生成硅酸聽課記錄：二、無機(jī)非金屬材料的使用無機(jī)非金屬材料在日常生活中有廣泛的用途，這些知識大多數(shù)屬于識記知識。除了解前面所講的傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料外，還應(yīng)了解新型無機(jī)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(jié)構(gòu)陶瓷能承受高溫，強(qiáng)度高氮化硅陶瓷汽輪機(jī)葉片、軸承、永久性模具等半導(dǎo)體陶瓷具有電學(xué)特性氧化錫陶瓷集成電路中的半導(dǎo)體光學(xué)材料具有光學(xué)特性光導(dǎo)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(guān)節(jié)、接骨螺釘?shù)淅龑?dǎo)悟2下列關(guān)于無機(jī)非金屬材料的說法中不正確的是()a傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料b新型無機(jī)非金屬材料雖然克服了傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的缺點，但強(qiáng)度比較差c高溫結(jié)構(gòu)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(jī)非金屬材料和新型無機(jī)非金屬材料的主要成分相同聽課記錄：題組一碳及其化合物1(2010全國理綜，29)請設(shè)計co2在高溫下與木炭反應(yīng)生成co的實驗。(1)在下面方框中，a表示由長頸漏斗和錐形瓶組成的氣體發(fā)生器，請在a后完成該反應(yīng)的實驗裝置示意圖(夾持裝置，連接膠管及尾氣處理部分不必畫出，需要加熱的儀器下方用標(biāo)出)，按氣流方向在每件儀器下方標(biāo)出字母b、c；其他可選用的儀器(數(shù)量不限)簡易表示如下：導(dǎo)管：試管：反應(yīng)管：膠塞：(插入導(dǎo)管表示已開孔)(2)根據(jù)方框中的裝置圖，填寫下表儀器標(biāo)號儀器中所加物質(zhì)作用a石灰石、稀鹽酸石灰石與鹽酸作用產(chǎn)生co2(3)有人對氣體發(fā)生器作如下改進(jìn)：在錐形瓶中放入一小試管，將長頸漏斗下端插入小試管中。改進(jìn)后的優(yōu)點是_；(4)驗證co的方法是_。題組二硅及其化合物2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(yīng)()(2010山東理綜13a)(2)a.二氧化硅是生產(chǎn)光纖制品的基本原料()b水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑()(2010江蘇4a、b)(3)可以用si3n4、al2o3制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷制品()(2010天津理綜2b)(4)二氧化硅的分子式是sio2()(2010上海2b)3(2009廣東理基，22)下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是()硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料a b c d4(2010上海，23改編)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(yīng)的離子方程式為_。(3)al2o3、mgo和sio2都可以制耐火材料，其原因是_。aal2o3、mgo和sio2都不溶于水bal2o3、mgo和sio2都是白色固體cal2o3、mgo和sio2都是氧化物dal2o3、mgo和sio2都有很高的熔點題組一碳族元素性質(zhì)的相似性和遞變性1根據(jù)碳族元素的相似性與遞變性、一般性與特殊性的知識，判斷下列說法正確的是()aco2、pbo2都是強(qiáng)氧化劑bco2和pbo2都是弱氧化劑，co和pbo都是還原劑csn(oh)4可與naoh反應(yīng)，但不與鹽酸反應(yīng)dge單質(zhì)的熔點介于si、pb之間，是半導(dǎo)體材料2根據(jù)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(yīng)具有較強(qiáng)的_性，鉛的4價化合物應(yīng)具有較強(qiáng)的_性。(2)已知sn2的還原性比fe2的還原性強(qiáng)，pbo2的氧化性比cl2的氧化性強(qiáng)。試寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：氯氣與錫共熱：_；氯氣與鉛共熱：_；pbo2與濃鹽酸共熱：_。題組二無機(jī)非金屬材料3(2009重慶理綜，6)材料與化學(xué)密切相關(guān)，表中對應(yīng)關(guān)系錯誤的是()材料主要化學(xué)成分a剛玉、金剛石三氧化二鋁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4.(2011湖北宜昌模擬)信息、材料、能源被稱為新科技革命的“三大支柱”。下列有關(guān)資訊錯誤的是()a在即將到來的新能源時代，核能、太陽能、氫能將成為主要能源b中、美、日等國已掌握的陶瓷發(fā)動機(jī)技術(shù)，能較大程度地降低能耗，節(jié)約能源c光導(dǎo)纖維在信息產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛，制造光導(dǎo)纖維的主要材料是單質(zhì)硅d結(jié)構(gòu)陶瓷碳化硼(b4c3)常用于制造切削工具，它是一種傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料題組三硅及其化合物的性質(zhì)5下列關(guān)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(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料c硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)起反應(yīng)d加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)6.如圖所示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中，a是一種固體單質(zhì)，e是一種白色沉淀。請回答下列問題：(1)b的化學(xué)式是_，目前b已被用作_的主要原料。(2)b和a溶液反應(yīng)的離子方程式是_。(3)a和a溶液反應(yīng)的離子方程式是_。(4)c和過量的鹽酸反應(yīng)的離子方程式是_。題組四實驗探究7(2009浙江理綜，28)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。以下是實驗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)sicl4bcl3alcl3fecl3pcl5沸點/57.712.8315熔點/70.0107.2升華溫度/180300162請回答下列問題：(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)。(4)為了分析殘留物中鐵元素的含量，先將殘留物預(yù)處理，使鐵元素還原成fe2 ，再用kmno4標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性條件下進(jìn)行氧化還原滴定，反應(yīng)的離子方程式為5fe2mno8h=5fe3mn24h2o。滴定前是否要滴加指示劑？_(填“是”或“否”)，請說明理由：_。某同學(xué)稱取5.000 g殘留物，經(jīng)預(yù)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1.000102 mol l1 kmno4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。達(dá)到滴定終點時，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 ml，則殘留物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_。答案【課前準(zhǔn)備區(qū)】知識點一1(1)游離化合金剛石石墨c60(2)二氧化合氧晶體無定半導(dǎo)體半導(dǎo)體芯片集成電路太陽電光電池2(1)不還原b.ch2o(g)coh2cc2h2so4(濃)co22so22h2o(2)f2hf強(qiáng)堿si2ohh2o=sio2h2sio2sio2；si2cl2sicl4知識點二1.分子式coco2工業(yè)制法(原理)水煤氣：ch2o(g)coh2caco3caoco2化學(xué)性質(zhì)可燃性：2coo22co2還原性(如還原fe2o3)：3cofe2o32fe3co2具備酸性氧化物的通性與na2o2反應(yīng)：2na2o22co2=2na2co3o2毒性劇毒，能與人體內(nèi)血紅蛋白結(jié)合，使人體因缺氧而中毒無毒，是造成溫室效應(yīng)的主要氣體2.物質(zhì)二氧化硅二氧化碳化學(xué)式sio2co2主要物理性質(zhì)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(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)不反應(yīng)co2h2oh2co3與酸反應(yīng)sio24hf=sif42h2o不反應(yīng)與堿反應(yīng)sio22naoh=na2sio3h2o；盛堿液的試劑瓶用橡膠塞co22naoh=na2co3h2o或co2naoh=nahco3與鹽反應(yīng)sio2na2co3na2sio3co2；sio2的難揮發(fā)性ca(clo)2co2h2o=caco32hclo；co2na2co3h2o=2nahco3與堿性氧化物反應(yīng)sio2caocasio3co2caocaco3知識點三1不弱不能(1)h2sio3sio2h2o(2)h2sio32naoh=na2sio32h2o(3)干燥劑2(1)水玻璃(2)堿na2sio32hcl=2naclh2sio3na2sio3co2h2o=h2sio3na2co33(1)由硅、氧和金屬元素組成的化合物(2)na2osio2k2o3al2o36sio22h2o4(1)純堿、石灰石、石英na2co3sio2na2sio3co2、caco3sio2casio3co2na2sio3casio3sio2(2)石灰石黏土硅酸三鈣(3caosio2)、硅酸二鈣(2caosio2)、鋁酸三鈣(3caoal2o3)問題思考1si2naohh2o=na2sio32h2si4hf=sif42h22由于玻璃中含有sio2，能與堿反應(yīng)生成具有粘性的物質(zhì)，將瓶塞和瓶子粘在一起打不開。3不是，因為sio2與hf反應(yīng)生成的不是鹽和水。4反應(yīng)是離子反應(yīng)，實質(zhì)是h2co3電離出的h被sio23結(jié)合生成h2sio3，說明h2co3的電離性強(qiáng)于h2sio3，即酸性h2co3h2sio3；而反應(yīng)是高溫下的非離子反應(yīng)，它之所以能發(fā)生是因為co2氣體離開了反應(yīng)體系，其中并無h2co3和h2sio3兩種物質(zhì)，更談不上二者酸性的比較。5由于硅酸鹽的組成與結(jié)構(gòu)很復(fù)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(jié)構(gòu)復(fù)雜的鹽的形式存在的。【課堂活動區(qū)】一、2csio2si2co硅可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生h2si4hf=sif42h2硅為半導(dǎo)體，常用于電子部件sio2不溶于水，不與水反應(yīng)sio24hf=sif42h2o但以下反應(yīng)不符合此規(guī)律na2co3sio2na2sio3co2 caco3sio2casio3co2硅酸和原硅酸均難溶于水常見的可溶性硅酸鹽為na2sio3，水溶液稱水玻璃、泡花堿典例導(dǎo)悟1d根據(jù)酸鹽之間復(fù)分解反應(yīng)進(jìn)行的方向判斷酸性強(qiáng)弱一般是在常溫濕態(tài)下適用，在高溫干態(tài)下不適用，事實是碳酸酸性比硅酸強(qiáng)，故a項錯誤；co2和sio2的結(jié)構(gòu)不同，在物理性質(zhì)方面有很大的差異，故b項錯誤；sio2與氫氟酸反應(yīng)，不屬于酸性氧化物與酸的一般反應(yīng)，在此反應(yīng)中sio2沒有表現(xiàn)堿性，故c項錯誤；sio2雖屬于酸性氧化物，但不能直接與h2o反應(yīng)生成h2sio3，d項正確。2bd無機(jī)非金屬材料分為傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料和新型無機(jī)非金屬材料兩大類。傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料是指我們常說的硅酸鹽材料，包括玻璃、水泥、磚瓦、陶瓷等；新型無機(jī)非金屬材料是指一些新型的具有特殊結(jié)構(gòu)和特殊功能的非硅酸鹽型材料。新型無機(jī)非金屬材料與傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料相比，具有許多優(yōu)良性能，如耐高溫、耐磨損、耐酸堿腐蝕、具有壓電效應(yīng)、具有生物功能等?！菊n后練習(xí)區(qū)】高考集訓(xùn)1(1)如下圖所示(2)儀器標(biāo)號儀器中所加物質(zhì)作用b飽和碳酸氫鈉溶液除去co2中的hcl氣體c濃硫酸除去co2中的水蒸氣d干燥木炭粉與co2反應(yīng)產(chǎn)生coe氫氧化鈉溶液吸收未反應(yīng)的co2(3)可以通過控制加酸的量，來控制氣體產(chǎn)生的快慢；同時小試管中充滿鹽酸，可以起到液封作用，防止反應(yīng)激烈時氣體經(jīng)漏斗沖出(4)點燃?xì)怏w，火焰呈藍(lán)色，再用一個內(nèi)壁附著有澄清石灰水的燒杯罩在火焰上，燒杯內(nèi)壁的石灰水變渾濁解析(1)根據(jù)題意，要證明二氧化碳與木炭反應(yīng)生成一氧化碳，需要以下操作：先將得到的二氧化碳經(jīng)過盛有飽和碳酸氫鈉溶液的試管，除去氣體中混有的氯化氫氣體，然后通過濃硫酸除去二氧化碳中的水蒸氣，以免水與木炭反應(yīng)會干擾到co的檢驗，將經(jīng)過凈化的二氧化碳通過加熱的木炭粉后用氫氧化鈉溶液除去未反應(yīng)的二氧化碳，以免干擾co的檢驗。(2)各個儀器裝置中所盛試劑及其作用：b中：飽和的碳酸氫鈉溶液，除去co2氣體中的氯化氫氣體；c中：濃硫酸，除去二氧化碳中的水蒸氣；d中：干燥的木炭粉，目的是與二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生co；e中為氫氧化鈉溶液，除去未反應(yīng)的二氧化碳。(3)將長頸漏斗下端插入一小試管中的優(yōu)點：一是可以控制反應(yīng)的快慢，通過控制加入的酸的用量來控制反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的快慢；二是防止容器內(nèi)因壓力過大造成氣體從長頸漏斗中逸出。(4)驗證一氧化碳的方法可以利用一氧化碳的可燃性進(jìn)行，將氣體點燃，然后在火焰上方罩一內(nèi)壁涂有澄清石灰水的燒杯，若火焰呈藍(lán)色且澄清石灰水變渾濁，證明產(chǎn)生了一氧化碳。2(1)(2) (3)(4)3c4(1)2mgo3sio2nh2o(2)大al(oh)3oh=alo2h2o(3)ad解析(1)硅酸鹽用氧化物的形式來表示組成的書寫順序是：活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物非金屬氧化物二氧化硅水，并將氧化物的數(shù)目用阿拉伯?dāng)?shù)字在其前面表示。比如斜長石kalsi3o8: k2oal2o36sio2。(2)與鋁元素同周期且原子半徑大于鎂的元素是鈉，其離子半徑大于鋁的離子半徑；兩者氫氧化物反應(yīng)的離子方程式為：al(oh)3oh=alo2h2o；(3)分析三種氧化物，可知三者都不溶于水且都具有很高的熔點?？键c集訓(xùn)1d2(