備考2019高考化學(xué)第一輪復(fù)習(xí) 第4章 非金屬及其化合物 第1節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅學(xué)案 必修1.doc

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第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅 一、C、Si單質(zhì)性質(zhì)及其用途的比較。 1.物理性質(zhì)： 元素名稱(chēng) 碳 硅 自然界 存在形態(tài) 有 態(tài)；主要單質(zhì)有： 、 、 等同素異形體。 在地殼中的含量?jī)H次于 ，全部以 態(tài)存在；主要單質(zhì)有：晶體硅和無(wú)定形硅兩大類(lèi)。 單質(zhì) 物理性質(zhì) 金剛石熔點(diǎn)很 ，硬度很 ；石墨熔點(diǎn)很 （比金剛石 ）硬度較 ，能導(dǎo)電。 晶體硅 色，有金屬光澤；與金剛石相似，熔點(diǎn)很 ，硬度很 ；是良好的 材料。 用途 金剛石用作切割工具； 石墨用作電極、鉛筆芯。 含硅4％的硅鋼，主要用作變壓器鐵芯； 含硅15％的硅鋼，作為耐酸材料；制光電池等 2.化學(xué)性質(zhì)： (1)碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)——還原性 ①與O2反應(yīng)：O2不足： ； O2充足： 。 ②與其他物質(zhì)反應(yīng)： a.與CuO反應(yīng)： ；可用于某些金屬的冶煉。 b.與CO2反應(yīng)： 。 c.與水蒸氣反應(yīng)： ；用于生產(chǎn)水煤氣。 d.與濃硫酸反應(yīng)： 。 (2)硅的化學(xué)性質(zhì)——還原性 ①與NaOH溶液反應(yīng)： ；與鋁和NaOH溶液反應(yīng)相似。 ②與氫氟酸反應(yīng)： ；這是Si的特性，其它非金屬大多不能與HF反應(yīng)。 ③與O2、Cl2反應(yīng)： ； 。 二、CO2和SiO2的比較 1．物理性質(zhì)：差別很大——原因是晶體類(lèi)型不同。CO2是分子晶體，SiO2是原子晶體。CO2熔沸點(diǎn) ，常溫下為 體，微溶于水。SiO2熔沸點(diǎn) 、硬度 、常溫下為 態(tài)、 溶于水。 2．化學(xué)性質(zhì)：兩者都是酸性氧化物，有大部分相同也有部分差別。 ⑴與水反應(yīng)：CO2 ； SiO2 。 ⑵與酸反應(yīng)：CO2 ；SiO2 。這是SiO2特性，僅與HF反應(yīng)，與其它酸不反應(yīng)，另外反應(yīng)產(chǎn)物也不是鹽和水，因此 。 ⑶與堿反應(yīng)：CO2 ；SiO2 。由于玻璃中含有SiO2，盛堿液的試劑瓶用 。 ⑷與鹽反應(yīng)： CO2常溫復(fù)分解反應(yīng)：CO2+Ca(ClO)2 ；CO2 + Na2CO3 。 SiO2在高溫才能反應(yīng)如工業(yè)生產(chǎn)玻璃： ； 。 ⑸與堿性氧化物如CaO反應(yīng)：CO2 ；SiO2 。 ⑹與碳反應(yīng)：CO2 ；SiO2 ；工業(yè)用于 。 3．主要用途： ⑴二氧化碳：化工原料、滅火劑。干冰用作制冷劑，人工降雨。 ⑵二氧化硅：制光學(xué)儀器、石英玻璃。水晶可制作飾品，常用來(lái)制造通訊材料—— 。 三、硅酸及硅酸鹽 1．硅酸 ⑴物理性質(zhì)： 色膠狀固體， 溶于水，而一般的無(wú)機(jī)含氧酸都溶于水。 ⑵化學(xué)性質(zhì)： ①弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸 ，可與NaOH反應(yīng)： 。 ②不穩(wěn)定性：受熱易分解： 。 ⑶制備：通過(guò)可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制得，如向Na2SiO3溶液中加入鹽酸或通入CO2： ； 。 ⑷用途：硅膠可用作 、催化劑的載體等。 2．硅酸鹽 ⑴硅酸鹽：硅酸鹽是 的總稱(chēng)。是構(gòu)成 的主要成分。 ⑵硅酸鈉：硅酸鈉溶液俗稱(chēng) ，是 色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料。 ⑶硅酸鹽組成的表示：通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成：如硅酸鈉（Na2SiO3）可表示為 。長(zhǎng)石（KAlSi3O8）可表示為 。注意：硅酸鹽寫(xiě)法與氧化物寫(xiě)法中各元素的化合價(jià)保持不變，原子個(gè)數(shù)比相等； 表示順序一般為： 的氧化物 的氧化物 。 四、常見(jiàn)無(wú)極非金屬材料及其主要用途 1.傳統(tǒng)的無(wú)極非金屬材料：主要成分是 ：包括磚、瓦、陶瓷、水泥，玻璃等。它們都是以黏土、石英和長(zhǎng)石等為原料生產(chǎn)的硅酸鹽制品。比較如下： 硅酸鹽產(chǎn)品 水 泥 玻 璃 陶瓷 原 料 黏土 反應(yīng)原理 發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化（不要求） 不要求 主要設(shè)備 水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃窯 陶瓷窯 主要成分 3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3 硅酸鹽 反應(yīng)條件 高溫 高溫 高溫 主要用途 主要建材 主要建材、生活 生活 2.特殊功能的含硅物質(zhì)：(1)碳化硅具有金剛石結(jié)構(gòu)，俗名金剛砂，可用作磨料。(2)含硅元素4%的硅鋼具有導(dǎo)磁性。(3)硅橡膠具有既耐高溫又耐低溫的性質(zhì)。 3.新型陶瓷：如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等，主要成分不再是硅酸鹽，屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料。 1. 硅及其化合物的特殊性質(zhì) (1)硅的非金屬性弱于碳，但碳在自然界中既有游離態(tài)又有化合態(tài)，而硅 態(tài)。 (2)硅的還原性強(qiáng)于碳，但碳能還原SiO2： 。 (3)非金屬單質(zhì)跟堿溶液反應(yīng)一般是自身氧化還原反應(yīng)，但Si 。 (4)非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸反應(yīng)，但硅 反應(yīng)。 (5)非金屬單質(zhì)一般（石墨除外）為非導(dǎo)體，但硅 。 (6)非金屬氧化物的熔沸點(diǎn)一般較低，但SiO2 。 (7)酸性氧化物一般不跟酸反應(yīng)，但SiO2 。 (8)無(wú)機(jī)酸一般易溶于水，但H2SiO3 。 (9)H2CO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3，所以有Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3↓+Na2CO3，因?yàn)閺?qiáng)酸制弱酸。 但在高溫下：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ 能發(fā)生是因?yàn)? 。 2．CO2與堿的反應(yīng)及CO、HCO 的檢驗(yàn) (1)反應(yīng)原理：NaOHNa2CO3NaHCO3。 (2)反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷方法： X≤1∶1 1∶12∶1 溶質(zhì)的成分 3．CO2與常見(jiàn)溶液反應(yīng)的現(xiàn)象及原理 ⑴Ca(OH)2 或Ba(OH)2溶液：CO2不足時(shí)現(xiàn)象， ；CO2過(guò)量時(shí)現(xiàn)象， 。 ⑵Na2SiO3溶液：CO2不足時(shí)反應(yīng)方程式： ；現(xiàn)象， 。 CO2過(guò)量時(shí)反應(yīng)方程式： ；現(xiàn)象， 。 ⑶飽和Na2CO3溶液： ；現(xiàn)象 。 4．CO、HCO的檢驗(yàn) ⑴CO的檢驗(yàn)：向待檢驗(yàn)溶液中滴加 ，有 現(xiàn)象，再加入適量 ，有 現(xiàn)象，則待檢溶液中有CO。 ⑵HCO的檢驗(yàn)：向待檢驗(yàn)溶液中滴加 ， 現(xiàn)象，再向溶液中加入 。若溶液中有 現(xiàn)象，則待檢溶液中有HCO。 1．某氧化物不溶于水，溶于熔化的NaOH中，生成易溶于水的化合物，向稀鹽酸中滴加所生成化合物的水溶液，立即有白色沉淀產(chǎn)生，則原氧化物是(　　) A．Al2O3 B．MgO C．SiO2 D．Fe2O3 2．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．將CO2通入CaCl2溶液或飽和Na2CO3溶液均有白色沉淀生成 B．某溶液中加入Ba(OH)2溶液中有白色沉淀，說(shuō)明可能有CO不可能含有HCO C．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下將2.24 L CO2通入100 mL 1.0 mol/L的NaOH溶液中充分反應(yīng)， 其反應(yīng)的離子方程式為：CO2＋2OH－===CO＋H2O D．NaHCO3溶液和Na2CO3溶液可以用CaCl2溶液鑒別 第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅參考答案： 【基礎(chǔ)落實(shí)】 一、C、Si單質(zhì)性質(zhì)及其用途的比較。 1. 游離態(tài)，又有化合 金剛石 石墨 C60 氧 化合 高 大 高 高 小 灰黑 高 大 半導(dǎo)體 2. (1) ①2C+O2 2CO C+O2 CO2 ②2CuO+C 2Cu+CO2↑ CO2+C2CO C+H2O(g) CO+H2 C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O (2) Si+2NaOH+H2O=====Na2SiO3+2H2↑ Si+4HF=SiF4↑+2H2↑ Si+O2SiO2 Si＋2Cl2SiCl4 二、CO2和SiO2的比較 1. 低 氣 高 大 固 不 2. ⑴CO2+ H2O H2CO3 不能反應(yīng) ⑵不反應(yīng) SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O 不能由此證明SiO2是兩性氧化物 ⑶CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O或CO2 + NaOH = NaHCO3 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O 橡皮塞 ⑷+ H2O = CaCO3↓ + 2HclO + H2O = 2NaHCO3 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑ ⑸CO2 + CaO ＝CaCO3 ； SiO2 + CaO CaSiO3 。 ⑹CO2+C 2CO ； SiO2 +2CSi+2CO↑ 制粗硅 3．光導(dǎo)纖維 三、硅酸及硅酸鹽 1．⑴白 難 ⑵弱 H2SiO3+2NaOH== Na2SiO3+2H2O H2SiO3 H2O+ SiO2 ⑶Na2SiO3+2HCl== H2SiO3↓+2NaCl Na2SiO3+CO2+H2O == H2SiO3↓+Na2CO3 ⑷干燥劑 2．⑴由硅、氧和金屬元素組成的化合物 地殼巖石 ⑵水玻璃 無(wú) ⑶Na2OSiO2 K2OAl2O36SiO2 最活潑金屬 較活潑金屬 二氧化硅 水 四、常見(jiàn)無(wú)極非金屬材料及其主要用途 1. 硅酸鹽 石灰石、黏土 純堿、石灰石、石英 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑ Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 【規(guī)律總結(jié)】 1. 只有化合 SiO2+2C 2CO↑+Si 能跟堿溶液作用放出H2 能跟氫氟酸 為半導(dǎo)體 熔點(diǎn)很高 能跟氫氟酸反應(yīng) 難溶于水 生成的CO2容易揮發(fā) 2. NaHCO3 Na2CO3、NaHCO3 Na2CO3 NaOH、Na2CO3 3. 生成白色沉淀 生成的白色沉淀消失，溶液變澄清 Na2SiO3+H2O+CO2====Na2CO3+H2SiO3↓ 白色膠狀沉淀 Na2SiO3+2H2O+2CO2====2NaHCO3+H2SiO3↓ 白色膠狀沉淀 Na2CO3+CO2+H2O====2NaHCO3↓ 有白色固體析出 4．Ca2＋或Ba2＋的可溶性鹽溶液 白色沉淀 鹽酸 白色沉淀溶解，且生成無(wú)色無(wú)味的氣體， Ca2＋或Ba2＋的可溶性鹽溶液 無(wú)明顯 足量的鹽酸 無(wú)色、無(wú)味的氣體生成 【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】 1．C 2.D