高考化学一轮复习19硅及其化合物学案苏教,1.doc

考点19 硅及其化合物 新型无机非金属材料 △考纲要求△ 1.了解硅单质的晶体类型及主要性质。

2.理解二氧化碳与二氧化硅物理性质的差异的主要原因。

3.了解硅酸盐工业和新型无机非金属材料的特性和应用。

考点透视 一、硅的结构及性质 (1)晶体结构正四面体型空间网状,原子晶体。

(2)硅在地壳里的含量居第二位仅于氧,硅只以化合态存在于自然界,硅晶体是灰黑色有金属光泽、硬而脆的原子体,硬度较大,熔、沸点较高,硅是重要的半导体材料,硅晶的结构类似于金刚石。

(2)硅的还原性比碳强,但在高温下碳能从SiO2中还原Si, SiO22CSi2CO(Si的工业制法) (4)硅化学性质不活泼,在常温下,除与氟气、氢氟酸和碱发生反应外,一般不跟O2、CI2、H2SO4、HNO3等发生反应加热时也可与O2、CI2反应。

4e- Si2NaOH4H2ONa2SiO32H3H2O Si4HFSiF4H2,Si2F2SiF4 把硅研细后后加热,它能燃烧的生成SiO2 SiO2SiO2 二、硅的重要化合物 (1)二氧化硅 ①晶体结构空间网状结构,原子晶体。

②主要性质 SiO2是一种坚硬难熔的固体。它不溶于水,不跟水反应生成酸。SiO2是酸性氧化物,它对应的水化物是硅酸(H2SiO3)。

SiO2可与氢氟酸反应,也可与碱性氧化物或强碱反应生成盐 SiO24HFSiF4↑2H2OHF应盛放在塑瓶内 ③用途制造光导纤维、光学仪器,玻璃原料和建筑材料。

(2)硅酸 ①性质不溶于水,酸性比碳酸弱。

Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3↓ ②制法Na2SiO32HCI2NaCIH2SiO3↓ (3)硅酸盐 硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分,种类多、结构复杂,通常可用SiO2和金属化合物的形式来表示其组成。

硅酸钠是一种常见的、重要的硅酸盐,俗称“泡花碱”,其水溶液又叫水玻璃,是一种矿物胶,显碱性,它易吸收空气中的CO2生产硅酸Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3↓白,故要将其密封保存。

三、无机非金属材料 (1)水泥 ①原料石灰石和黏土。

②生产设备水泥回转窑。

③主要成分3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAI2O3。水泥一种混合物,它的水硬过程是一个复杂的物理化学过程。

(2)玻璃 ①原料纯碱、石灰石和石英(SiO2)。

②生产设备玻璃熔炉。

③反应原理 Na2CO3SiO2NaSiO3CO2 CaCO3SiO2CaSiO3CO2 ④主要成分Na2SiO3、CaSiO3、SiO2。

玻璃不是晶体,它没有固定的熔点。

3陶瓷土器、陶器、炻器、瓷器等 ①主要原料黏土。

②性能抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等。

2.新型无机非金属材料 (1)特性①耐高温、强度高②具有电学特性 ③具有光学特性 ④具有生物功能 (2)高温结构陶瓷 ①高温结构陶瓷的优点能经受高温,不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度高耐磨损、密度小等。

②高温结构陶瓷的种类 a、氧化铝陶瓷的优点又称人造刚玉,具有熔点很高、硬度高的优点。

b、氧化硅陶瓷具有硬度极高、耐磨损、抗腐蚀和抗氧化电力等优点。

(3)光导纤维(光纤) ①特点转导光的能力强,抗干扰性能好,不发生电辐射等。

②应用通讯、医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控等。

△难点释疑△ 1、 酸性氧化物一定不能和酸反应吗 一般地,酸性氧化物能和碱反应生成盐和水,在某些特殊情况下,也有一些酸性氧化物能和酸反应。如 SiO24HF SiF4↑ 2H2O SO2 2HClO H2SO4 HCl 3SO22HNO3 2H2O 3H2SO4 2 NO↑ 2、 同位素和同素异形体、同分异构体的区别 同位素质子数同,中子数不同的不同原子互称同位素。概念对象原子,如H、D、T。

同素异形体同种元素形成的不同单质。概念的对象单质,如O2和O3。

同分异构体化学式相同而结构不同的化合物。概念对象化合物(有机物、无机物),如CO(NH2)2与NH4CNO。

3、 以酸制酸一定符合强酸制弱酸原理吗 强酸制弱酸是酸的制取一个重要原理,但不是唯一途径。在某些特殊场合,弱酸也能制强酸,如 H2SCuSO4 CuS↓ H2SO4 (利用CuS难溶于酸的性质) H2SCl2 2HCl S↓(利用H2S 的还原性) 利用难挥发性酸制取挥发性酸也是以酸制酸的一个重要原理,如利用浓硫酸或浓磷酸制取氟化氢、氯化氢、碘化氢等气体。

命题趋势 本考点内容在高考中所占的比重不大,常常出现在新材料、新情景试题中。与晶体结构、元素化合物等知识联系紧密。以无机非金属材料为背景材料的试题在04年广东卷和05年江苏卷中均有出现。

预测高考命题趋势为(1)通过对晶体硅、二氧化硅晶体结构的认识,探讨结构与组成、性质之间的关系。(2)无机非金属材料在生产实际中的应用问题。(3)类比推理方法在解题中的应用。[典型例析1] ※典型例析※ 【例1】将下列硅酸盐改写成氧化物的形式(金属氧化物在前,非金属氧化物在后,低价在前,高价在后,水一般放在最后) ① 镁橄榄石(Mg2SiO4) ② 高岭石[Al2Si2O5(OH)4] (2)许多含氧酸及其盐类均可以类似地改写成氧化物的形式,请继续改写写列物质 HNO3 ;
HCOOH 通过以上改写可知,HNO3的酸酐为 。

HCOOH 与浓硫酸反应可制 气体。

(3)已知在一定条件下,Fe在Cl2中燃烧可以生成Fe3Cl8,它可以看作是 ,生成该物质的条件可能是 。若是Fe与I2反应生成Fe3I8,化学式可以改写成 。

解析本题考查学生类比推理方法的应用,对学生的知识迁移能力是很好的训练素材。硅酸盐改写为氧化物形式方法题目已经提供,其他物质的化学式改写方法也据此类推。在Fe3Cl8化学式改写时注意铁能显2、3价,取决于Fe的量。但是Fe3I8的改写由物质的性质决定,只能改写为3FeI2I2,与铁的量无关。

【答案】(1)2MgOSiO2 Al2O32SiO2H2O (2)N2O5H2O COH2O N2O5 CO (3)FeCl22FeCl3 Fe过量 3FeI2I2 【例2】 将100g CaCO3和20g SiO2的固体混合物在高温下充分反应,产生的气体在标况下的体积是多少 解析本题的计算可以强攻,也可以智取。

方法一根据CaCO3 和SiO2反应计算出一部分CO2,在将过量的CaCO3分解产生的CO2计算出来,二者相加。

方法二CO2的量只与CaCO3有关,故根据100g CaCO3直接计算出CO2为22.4L。

本题难度不大,但蕴涵的思维方法值得借鉴。

【例3】在空气中加热11.9g CoCO3固体,充分加热后得固体8.3g,根据计算推理写出此反应的化学方程式。

高温 解析本题貌似与CaCO3分解相同,但是经计算发现,若反应为CoCO3CoOCO3↑,则固体质量为7.5g,与8.3g相矛盾,故应另找出路。假设剩余固体为CoXOY,则m(Co)11.9g59/1195.9g,m(O)8.3g-5.9g2.4g,故X/Y2/3,此氧化物为Co2O3,方程式为O2 4CoCO3 2Co2O3 4CO2 【例4】石棉是一类具有压伸强度大,柔韧性强、耐热、耐高温、耐酸碱腐蚀,而且价格低廉的硅酸盐。石棉有毒,能使人患肺癌。“9﹒11”事件发生后,在清理世贸大厦的废墟中人们发现有很多石棉,其中一种叫做叫矿青石棉,它的化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。

(1)该石棉中与5个铁原子形成氧化物的氧原子数目是个;

(2)式中铁元素的“平均化合价(或氧化数)”可视为 ;

(3)将该石棉的化学式改为氧化物的形式 ;

(4)这种石棉属于传统的无机非金属材料,下列哪些不属于传统的无机非金属材料() A光导纤维 B水泥 C耐高温金属钛 D氧化铝陶瓷 E混凝土 (5)该石棉与酸或碱反应可以看作是各氧化物分别与酸或碱反应,若将这种石棉溶于足量的稀硝酸中,充分反应后过滤。滤渣主要是 ,滤液中的盐类物质主要有 (填化学式) 【解析】首先可书写氧化物形式Na2O8SiO2H2OFe5O6,而Fe元素的化合价只有2或3,则具体氧化物形式为Na2OFe2O33FeO8SiO2H2O,(4)问中C项易选漏,金属钛是金属材料,既不是传统无机非金属材料,也不是新型无机非金属材料。(6)中NaNO3易漏。

【答案】(1)6 (2)2.4 (3)见解析 (4)ACD (5)SiO (6)Fe(NO3)3、NaNO3 ◇过关检测◇ 1.氮化硅陶瓷是一种超硬耐磨物质,可用于制造高性能柴油机发动部件,它属于() A金属材料 B无机非金属材料 C复合材料 D功能高分子材料 2.某些保健品中有锗(Ce)元素,它在周期表中的第四周期VIA族,有关锗的叙述正确的是() A.锗的原子序数为34 B.锗的金属活动性比铝强 C.锗可以生成化学式为Na2CeO3的盐 D.单质锗导电性较强 3.绿柱石又称绿宝石,其主要成分为BenAI2[Si6O18],也可以用二氧化硅和金属氧化物的形式表示,则n为() A、1 B、2 C、3 D、4 4.两个原硅酸分子的OH原子团之间一定条件下可以脱去一分子水2H4SiO4H6Si2O7H2O 则原硅酸结构式为 5.则在所得的H6Si2O7中,含有的硅氧(SiO)键数目是() A.5 B.6 C.7 D. 8 6.制造太阳能电池需要的高纯硅常用以下反应实现 对上述两个反应的下列叙述中,错误的是() ①两个反应都是置换反应②反应(2)是放热反应③两个反应互为可逆反应④两个反应都是氧化还原反应 A.①② B.②③ C.①④ D.全部 7.①浓硝酸、②水、③王水、④氢氟酸、⑤氢氧化钾溶液中,能与二氧化硅起化学反应的是() 下列各物质的主要成分含硅酸盐的是() ①石英玻璃;
②水玻璃;
③钢心玻璃;
④有机玻璃;
⑤玻璃纸;
⑥玻璃钢;

A.②④⑤ B.②④⑥ C.只有②③⑥ D.①②③⑥ 8.根据科学文献记载,德国试行用汽水喷灌植物,它的作用是①加速植物的光合作用;
②改良碱性土壤,调节PH;
③有利于土壤中钙和镁离子被植物吸收;
④对防治病虫害有利() A.只有① B.只有①③ C.只有②③ D.①②③④ 9.四氯化硅(SiCI4)的结构与四氯化碳的结构相似,对四氯化硅的性质有如下推测 ①四氯化硅是由分子组成的物质,②通常状况下为液体,③熔点高于四氯化碳的熔点④卤素单质易溶于其中,以上推测正确的是() A.只有① B.只有①和③ C.只有②③④ D.全部正确 10、下列物质①H3O②晶体硅③金刚石④CH4⑤NH4⑥CHCI3⑦NH3,其中晶体或分子的空间结构均不属于