廣東省高中化學(xué)第1輪總復(fù)習(xí) 第2單元第8講硅、碳族元素、無機(jī)非金屬材料課件 新人教版

一、碳族元素知識(shí)歸納二、硅及其化合物 三、硅及其化合物的特性 1硅的晶體是良好的半導(dǎo)體材料。 2硅及其最高價(jià)氧化物SiO2的晶體為原子晶體。 3硅雖是非金屬，但可與氫氟酸作用置換出氫氣。 4硅可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成H2，而其他非金屬均不能發(fā)生此類反應(yīng)。 5二氧化硅為酸性氧化物，它不僅可與堿及堿性氧化物反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽(通性)，而且還可以與氫氟酸反應(yīng)：SiO24HF=SiF42H2O。 6硅酸鹽是多種硅的鹽的總稱，而通常所說的某酸鹽，為一種酸根的鹽。 7絕大多數(shù)非金屬元素的最高價(jià)含氧酸只有一種，稱為某酸，少數(shù)還可失水后生成偏某酸，而硅的4價(jià)含氧酸有許多種，如H4SiO4、H2SiO3、H2Si2O5、H6Si2O7等。 8Na2SiO3CO22H2O=H4SiO4Na2CO3。該反應(yīng)由于H2CO3的酸性比H4SiO4強(qiáng)而得以進(jìn)行，但SiO2在高溫下與Na2CO3反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2，Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2，是CO2氣體脫離反應(yīng)體系才得以實(shí)現(xiàn)。 9硅的制?。涸诎雽?dǎo)體及集成電路的發(fā)展史上，硅是極其重要的角色，因此研究計(jì)算機(jī)的地方稱為硅谷，集成電路需要超純度的硅，它是怎樣產(chǎn)生的呢？ SiO22C Si2CO 主要副反應(yīng)為SiO23C SiC2CO 因此生產(chǎn)的粗硅所含的雜質(zhì)有C、SiO2、SiC等，它們都是高熔沸點(diǎn)物質(zhì)。為了提純硅采用下列方法：將SiO2、SiC轉(zhuǎn)化為SiCl4，SiCl4的沸點(diǎn)很低，可以采用蒸餾的方法反復(fù)提純，直到所需的純度。四、無機(jī)非金屬材料分類硅酸鹽工業(yè)包含：水泥、玻璃、陶瓷。比較水泥和玻璃的生產(chǎn)方法(見下表)硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽產(chǎn)品水泥玻璃主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯原料石灰石和黏土純堿、石灰石、石英(過量)反應(yīng)原理復(fù)雜的物理化學(xué)變化Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2CaCO3SiO2 CaSiO3CO2主要成分3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反應(yīng)條件高溫高溫 五、新型無機(jī)非金屬材料 1無機(jī)非金屬材料的分類 (1)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料：水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。 (2)新型無機(jī)非金屬材料：半導(dǎo)體材料、超硬耐高溫材料、發(fā)光材料等。 2新型無機(jī)非金屬材料的特性 (1)耐高溫、強(qiáng)度高 (2)具有電學(xué)特性 (3)具有光學(xué)特性 (4)具有生物功能 3高溫結(jié)構(gòu)陶瓷 (1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的優(yōu)點(diǎn)：能經(jīng)受高溫、不怕氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等。 (2)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的種類： 氧化鋁陶瓷：又稱人造剛玉，具有熔點(diǎn)很高、硬度高的優(yōu)點(diǎn)?？捎糜谧髹釄?、高溫爐管、球磨機(jī)、高壓鈉燈的燈管等。 氮化硅陶瓷：具有硬度極高、耐磨損、抗腐蝕和抗氧化能力等優(yōu)點(diǎn)?？捎糜谥圃燧S承、汽輪機(jī)葉片、機(jī)械密封環(huán)、永久性模具、發(fā)動(dòng)機(jī)部件等。 碳化硼陶瓷：具有熔點(diǎn)高、硬度大的優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、原子能工業(yè)、宇航工業(yè)等。 下列各單質(zhì)與化合物之間有以下的轉(zhuǎn)化關(guān)系而且各單質(zhì)與化合物組成的元素皆為短周期元素。Si、SiO2的存在、性質(zhì)和用途的存在、性質(zhì)和用途根據(jù)上述關(guān)系判斷：(1)單質(zhì)A只可能是_，這是因?yàn)開。(2)單質(zhì)B一定是金屬還是非金屬_，這是因?yàn)開。(3)各化合物的化學(xué)式：甲：_、乙_、丙_。 本題是元素及化合物推斷題，解題的突破口是短周期元素單質(zhì)A與NaOH溶液反應(yīng)生成氫氣C的元素可能是Al和Si，而產(chǎn)生的化合物乙與過量鹽酸溶液反應(yīng)生成的化合物丁能兩次失去化合物丙生成化合物甲，則進(jìn)一步推斷出A單質(zhì)不是金屬Al，而只能是Si。又由于單質(zhì)A和化合物甲都能跟NaOH溶液反應(yīng)，都生成化合物乙(Na2SiO3)，只不過A的另一種產(chǎn)物是氫氣，而化合物甲的另一種產(chǎn)物為化合物丙。丙又可通過氫氣與單質(zhì)B反應(yīng)生成，故單質(zhì)B為O2，其他的各種化合物也就能推出來了。(1)硅；在短周期內(nèi)，能與NaOH溶液反應(yīng)放出氫氣的只可能是Al和Si，但Al的氫氧化物可溶于過量鹽酸中，不符合題意，故A只能是Si(2)非金屬；硅只能與氧氣反應(yīng)生成酸性氧化物SiO2才與堿溶液反應(yīng)(3)SiO2；Na2SiO3；H2O1.下列說法正確的是( ) A硅材料廣泛用于光纖通訊 B工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術(shù)品 C水晶項(xiàng)鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品 D粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)A 硅與生活密切相關(guān)，B中刻蝕石英用氫氟酸，C中水晶成分為二氧化硅，D中粗硅與氯氣反應(yīng)再還原成硅是氧化還原反應(yīng)。 2.高嶺土(主要成分是Al2O32SiO22H2O，還含有少量CaO、Fe2O3)可用來制取新型凈水劑(鋁的化合物)，其步驟如下：將土樣和純堿混合均勻，加熱熔融，冷卻后用水浸取熔塊過濾，棄去殘?jiān)?，濾液用鹽酸酸化，經(jīng)過濾，分別得到沉淀和溶液，溶液即凈水劑。(1)寫出熔融時(shí)主要成分與純堿反應(yīng)的方程式 223232232322SiONa CONa SiOCOAl ONa CO2NaAlOCO， (2)最后沉淀物是 ，生成該沉淀的離子方程式為 (3)實(shí)驗(yàn)室常用的坩堝有瓷坩堝、氧化鋁坩堝和鐵坩堝。本實(shí)驗(yàn)在熔融土樣時(shí)應(yīng)選用坩堝。H2SiO3(或H4SiO4)223233244SiO +2H =H SiO(SiO+2H +H O=H SiO)鐵 將CO2氣體通入下列各溶液中不可能產(chǎn)生渾濁的是_。CaCl2溶液石灰水飽和Na2CO3溶液Na2SiO3溶液苯酚鈉溶液醋酸鈉飽和溶液氯化鈣的氨水溶液次氯酸鈣溶液偏鋁酸鈉溶液C、CO、CO2、CaCO3的性質(zhì)和用途的性質(zhì)和用途CaCl2溶液與CO2不反應(yīng)；石灰水與CO2反應(yīng)：Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O，CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2；NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，所以Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3；Na2SiO3與CO2反應(yīng)：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3；苯酚鈉與CO2反應(yīng)生成苯酚，溶液變渾濁；因?yàn)镃H3COOH的酸性碳酸的酸性，CH3COONa與CO2不反應(yīng)； CO22NH3H2O= H2O； Ca2=CaCO3；次氯酸鈣與CO2反應(yīng)：Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO、CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2；NaAlO2溶液與CO2反應(yīng)：2 CO23H2O=2Al(OH)3 ； CO22H2O=Al(OH)3 。1.用4種溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是( )B選項(xiàng)操作及現(xiàn)象溶液A通入CO2，溶液變渾濁。再升高至65以上，溶液變澄清B通入CO2，溶液變渾濁。繼續(xù)通CO2至過量，渾濁變消失C通入CO2，溶液變渾濁。再加入品紅溶液，紅色褪去D通入CO2，溶液變渾濁。繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失。再加入足量NaOH溶液，又變渾濁2.在呼吸面具和潛水艇中可用過氧化鈉作為供氧劑。請(qǐng)選用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑和實(shí)驗(yàn)用品，用下圖中的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明過氧化鈉可作供氧劑。(1)A是制取CO2的裝置。寫出A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2。(2)填寫表中空格：儀器加入試劑加入該試劑的目的B飽和NaHCO3溶液除去CO2氣體中混有的HClC過氧化鈉與CO2和水反應(yīng)，產(chǎn)生O2D氫氧化鈉溶液吸收未反應(yīng)完的CO2 (3)寫出過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式： (4)試管F中收集滿氣體后，下一步實(shí)驗(yàn)操作是2Na2O22CO2=2Na2CO3O2。把E中的導(dǎo)管移出水面，關(guān)閉分液漏斗活塞，用拇指堵住試管口，取出試管，立即把帶火星的木條伸入試管口內(nèi)，木條復(fù)燃，證明試管中收集到的氣體是氧氣。硅酸鹽工業(yè)的主要原料、反應(yīng)原理、產(chǎn)品的主要成分硅酸鹽工業(yè)的主要原料、反應(yīng)原理、產(chǎn)品的主要成分 有人說高溫下SiO2與Na2CO3或CaCO3反應(yīng)生成硅酸鹽，同時(shí)放出CO2氣體，可是CO2通入Na2SiO3水溶液中又能析出H2SiO3，這兩個(gè)反應(yīng)不是自相矛盾了嗎？試加以解釋。 高溫條件下： SiO2Na2CO3=Na2SiO3CO2 SiO2CaCO3=CaSiO3CO2 以上兩反應(yīng)進(jìn)行的原因是SiO2沸點(diǎn)高，利用不揮發(fā)性酸酐能把揮發(fā)性酸酐從它的鹽中“置換”出來。而CO2與Na2SiO3的反應(yīng)是在溶液中進(jìn)行的，因水溶液中H2CO3的酸性比H2SiO3強(qiáng)，所以在水溶液中發(fā)生了較強(qiáng)的酸制取較弱的酸的反應(yīng)，這兩者不矛盾。 兩者不矛盾。前者是利用難揮發(fā)性酸酐制取易揮發(fā)性酸酐，利用了SiO2的難揮發(fā)性；后者是利用強(qiáng)酸制弱酸，利用了H2CO3的酸性比H2SiO3酸性強(qiáng)。 1.下列各材料中，屬于新型無機(jī)非金屬材料的是( ) A光導(dǎo)纖維 B水泥 C人造剛玉 D鉀玻璃 AC 2.古希臘流傳這樣一個(gè)傳奇故事：一批販運(yùn)純堿的商船停泊在江邊的砂岸旁。商人們找不到石頭搭灶做飯，就把船上的大塊純堿搬來，放在砂地上墊鍋燒飯，飯熟后商人們驚奇地發(fā)現(xiàn)“灶”變成了晶瑩透明的固體。這固體是 ，主要是 。玻璃Na2SiO3和SiO2