高三化学一轮复习-4-1-无机非金属材料的主角-硅全省一等奖公开课.ppt

*,*,第四章 非金属及其氧化物,第一课时 无机非金属材料的主角,硅,高三化学第一轮复习,【,知识精讲,】,1,、碳、硅元素及单质,（,1,）存在形态,自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态。碳单,质主要有金刚石、石墨、,C,60,等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定,形硅两大类。,（,2,）单质的结构、物理性质与用途比较,【,知识精讲,】,（,3,）碳、硅单质的化学性质,碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。,【,知识精讲,】,（,4,）硅的工业制法,制取粗硅,工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。,SiO,2,2C Si,2CO,【,知识精讲,】,粗硅提纯,a,、,Si,2Cl,2,SiCl,4,SiCl,4,2H,2,Si,4HCl,b,、,Si,3HCl SiHCl,3,H,2,SiHCl,3,H,2,Si,3HCl,注意问题,a,、用焦炭还原,SiO,2,，产物是,CO,而不是,CO,2,。,b,、粗硅中含碳等杂质，与,Cl,2,反应生成的,SiCl,4,中也含,CCl,4,等杂质，经过,分馏提纯,SiCl,4,后，再用,H,2,还原，得到高纯度硅。,【,知识精讲,】,2,、,CO,2,和,SiO,2,的比较,【,知识精讲,】,4,、硅酸盐,（,1,）硅酸盐：是由 硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的,重要成分。,（,2,）硅酸钠：硅酸钠的水溶液俗称 水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。,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。,它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式：,与盐酸反应：,Na,2,SiO,3,2HCl=2NaCl,H,2,SiO,3,。,与,CO,2,水溶液反应：,Na,2,SiO,3,CO,2,H,2,O=H,2,SiO,3,Na,2,CO,3,。,用途：黏合剂,(,矿物胶,),，耐火阻燃材料。,【,知识精讲,】,（,3,）硅酸盐组成的表示,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,(Na,2,SiO,3,),可表示为,Na,2,OSiO,2,，长石,(KAlSi,3,O,8,),可表示为：,K,2,OAl,2,O,3,6SiO,2,。,用氧化物形式表示硅酸盐的注意事项,氧化物的顺序：活泼金属氧化物,较活泼金属氧化物,二氧化硅,水。,氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数,守恒原则配置系数。,氧化物之间以,“”,隔开；系数配置出现分数应化为整数。,例如：长石：,KAlSi,3,O,8,不能写成,K,2,OAl,2,O,3,3SiO,2,，应写成,K,2,OAl,2,O,3,6SiO,2,。,【,知识精讲,】,5,、无机非金属材料,传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。,（,1,）普通玻璃,主要原料：,纯碱、石灰石、石英。,主要设备：,玻璃熔炉,主要成分：,Na,2,SiO,3,、,CaSiO,3,、,SiO,2,。,玻璃生产中的两个重要反应：,Na,2,CO,3,SiO,2,Na,2,SiO,3,CO,2,；,CaCO,3,SiO,2,CaSiO,3,CO,2,。,（,2,）普通硅酸盐水泥,主要原料：石灰石,、,黏土。,主要设备：水泥回转窑,主要成分（写出名称和化学式）：,硅酸三钙,(3CaOSiO,2,),、硅酸二钙,(2CaOSiO,2,),、铝酸三钙,(3CaOAl,2,O,3,),【,知识精讲,】,（,3,）陶瓷,主要原料：黏土,主要设备：陶瓷窑,（,4,）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。,【,方法精讲,】,1,、碳、硅及其化合物的特性及应用,（,1,）熔沸点,一般情况下，非金属单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔沸点高，,硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质，所以可用金刚石制作,钻头和切割工具。,（,2,）导电性,一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体，,所以晶体硅可作半导体材料，石墨可作电极。,（,3,）,SiO,2,作为酸性氧化物的特性,一般情况下，只有碱性氧化物与酸反应，酸性氧化物只与碱反应，不与,酸反应，但,SiO,2,是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应：,SiO,2,4HF=SiF,4,2H,2,O,，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均能生成相应的酸，如,SO,2,H,2,O H,2,SO,3,，但,SiO,2,不溶于水，不与水反应。,【,方法精讲,】,（,4,）碳与水的反应,一般情况下，只有活泼金属（,K,、,Na,、,Fe,等）才能够置换出水中的氢，,但碳单质却能与水蒸气反应：,C,H,2,O,（,g,）,CO,H,2,，所以工业上,用焦炭制取水煤气或氢气。,（,5,）硅酸和硅酸盐的溶解性,一般情况下，大多数酸均可溶于水，如盐酸、醋酸、碳酸，但硅酸不溶,于水。,硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是,Na,2,SiO,3,，其水溶液俗称水,玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。,【,知识精讲,】,2,、,CO,2,的相关性质,（,1,）二氧化碳与弱酸盐溶液反应（强酸制弱酸）,碳酸酸性比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，将,CO,2,气体通入,Na,2,SiO,3,、,NaClO,、,、,NaAlO,2,盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳,酸,(,氢,),盐，这是,“,强酸制弱酸,”,原理的应用。如：,CO,2,Na,2,SiO,3,H,2,O=Na,2,CO,3,H,2,SiO,3,(,或,CO,2,Na,2,SiO,3,2H,2,O=H,4,SiO,4,Na,2,CO,3,),CO,2,Ca(ClO),2,H,2,O=CaCO,3,2HClO,CO,2,H,2,O,NaHCO,3,CO,2,(,过量,),NaAlO,2,2H,2,O=Al(OH),3,NaHCO,3,CO,2,(,少量,),2NaAlO,2,3H,2,O=2Al(OH),3,Na,2,CO,3,【,方法精讲,】,【易错警示】,CO,2,通入,CaCl,2,或,BaCl,2,溶液不会产生白色沉淀，因为碳酸的酸,性弱于盐酸。,（,2,）二氧化碳反应先后关系,当有多种组分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中,的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，则假设错误。,如将,CO,2,通入,KOH,、,Ba(OH),2,混合溶液中，假设,CO,2,先与,KOH,反应，则,生成的,K,2,CO,3,会与,Ba(OH),2,继续反应生成,BaCO,3,，故假设错误，应该是,CO,2,先与,Ba(OH),2,反应。,（,3,）,CO,2,与碱反应产物的定量判断,CO,2,通入,NaOH,、,Ca(OH),2,等强碱溶液的反应与,CO,2,气体的通入量有关，,当,CO,2,通入少量时生成碳酸盐，当,CO,2,通入过量时生成碳酸氢盐；当,CO,2,的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时,一定要注意,CO,2,与碱之间量的关系。,【,方法精讲,】,以,CO,2,与,NaOH,溶液反应为例：,CO,2,2NaOH=Na,2,CO,3,H,2,O,CO,2,NaOH=NaHCO,3,当,n,(OH,),n,(CO,2,),的值不同时产物如下：,【,方法精讲,】,3,、碳、硅及其化合物之间综合转化关系,（,1,）知识网络,碳及其化合物的转化关系图,【,方法精讲,】,硅及其化合物的转化关系图,（,2,）推断中常用题眼,解答硅及其化合物的推断题，高温反应条件、特征反应、单质与碱反应、,盐溶液与过量盐酸反应产生白色沉淀等往往是推断题的,“,突破口,”,。,【,典例精讲,】,【,例,1】,下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是,（,）,硅是构成一些岩石和矿物的基本元素,水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品,高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维,陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料,A,B,C,D,【答案】,C,【解析】,硅在自然界中以硅酸盐和二氧化硅的形式存在，构成岩石和矿物的基本元素，故正确；,水晶成分是二氧化硅，不属于硅酸盐，故错误；,光导纤维的成分是二氧化硅，故错误；,陶瓷是人类应用很早饿硅酸盐材料，故正确；因此选项,C,正确。,【例,2,】,在下列各溶液中逐渐通入,CO,2,气体直至过量，会出现先沉淀后消失,现象的是,（,）,饱和,Na,2,CO,3,溶液,澄清石灰水,Ca,（,ClO,）,2,溶液,CaCl,2,溶液,Na,2,SiO,3,溶液,NaAlO,2,溶液,A,只有,B,只有,C,除,D,全部,【,典例精讲,】,【答案】,A,【解析】,饱和碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，出现浑浊，不能消失，错误；,氢氧化钙和二氧化碳反应先生成碳酸钙沉淀，后转化为碳酸氢钙，沉淀消失，正确；,次氯酸钙和二氧化碳反应先生成碳酸钙沉淀和次氯酸，后碳酸钙转化为碳酸氢钙，沉淀消失，正确；,氯化钙和二氧化碳不反应，错误；,硅酸钠和二氧化碳反应生成硅酸沉淀，沉淀不溶解，错误；,偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，沉淀不溶于二氧化碳，错误。所以选,A,。,1,下列有关物质的性质或应用的说法不正确的是,（,）,A,二氧化硅是生产光纤制品的基本原料,B,水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂,C,Na,2,O,、,Na,2,O,2,与,CO,2,反应产物相同,D,SiO,2,是酸性氧化物，能与,NaOH,溶液反应,【,考题精练,】,【答案】,C,【解析】,A,、光导纤维的主要成分为二氧化硅，正确，不选,A,；,B,、水玻璃有黏性和耐火性，正确，不选,B,；,C,、氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠，过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，二者产物不同，选,C,；,D,、二氧化硅是酸性氧化物，能和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，正确，不选,D,。,2,下列说法：,硅的化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在；,硅和二氧化硅晶体都是由原子构成的；,二氧化硅和二氧化碳在物理性,质上有很大的差异；,二氧化硅是一种酸性氧化物，它不与任何酸发生反,应。正确的是,（,）,A,B,C,D,【,考题精练,】,【答案】,D,【解析】,硅是亲氧元素，在自然界中以化合态形式存在，,错误；,硅和二氧化硅晶体都是由原子构成的，,正确；,二氧化硅是原子晶体，二氧化碳是分子晶体，所以二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别，,正确；,二氧化硅可与氢氟酸发生反应生成四氟化硅气体，,错误。答案选,C,。,