届一轮复习鲁科版 硅 无机非金属材料 学案Word格式.docx

届一轮复习鲁科版 硅 无机非金属材料 学案Word格式.docx

《届一轮复习鲁科版 硅 无机非金属材料 学案Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《届一轮复习鲁科版 硅 无机非金属材料 学案Word格式.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（3）用途——半导体材料

制晶体管、集成电路、硅芯片、太阳能电池、硅合金等。

（4）硅的工业制法及提纯

涉及的化学方程式：

①SiO2＋2C

Si＋2CO↑；

②Si＋2Cl2

SiCl4；

③SiCl4＋2H2

Si＋4HCl。

[注意]　①自然界中没有游离态硅，工业上常用焦炭在电炉中还原SiO2得到粗硅。

②Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：

2C＋SiO2

Si＋2CO↑，其原因是产物CO为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。

且该反应必须在隔绝空气的条件下进行。

3．二氧化碳与二氧化硅的比较

物质

SiO2

CO2

结构

空间立体网状，无单个分子

直线形，存在单个分子

物理性质

硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水

熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水

化

学

性

质

与水

反应

不反应

CO2＋H2OH2CO3

与酸

SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O

与碱

SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O

盛碱液的试剂瓶用橡皮塞

CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O

或CO2＋NaOH===NaHCO3

与盐

SiO2＋Na2CO3

Na2SiO3＋CO2↑、

SiO2＋CaCO3

CaSiO3＋CO2↑

Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO

CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3

与碱性

氧化物

SiO2＋CaO

CaSiO3

CO2＋Na2O===Na2CO3

与碳

SiO2＋2C

Si＋2CO↑

CO2＋C

2CO

用途

制光学仪器、石英玻璃、光导纤维

化工原料、灭火剂、制冷剂、人工降雨

　　[注意]　①CO2与水反应生成H2CO3，但SiO2不溶于水，不能用SiO2与水反应制备硅酸。

②虽然SiO2既能与酸（HF）反应，又能与碱（NaOH）反应，但SiO2不是两性氧化物。

4．硅及其氧化物的特性

一般规律

特性

Si

硅的还原性比碳强

非金属单质与强碱反应一般不生成氢气

Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑

非金属单质一般不与非氧化性酸反应

Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑

一般非金属单质为绝缘体

硅为半导体

酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸

SiO2不溶于水，不与水反应

酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应

“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，碳酸酸性大于硅酸Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3

Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑

[题点全练]

题点

（一）　硅及其氧化物的性质及应用

1．

（1）下列物质能与单质硅起化学反应的是________。

①浓HNO3　②水　③浓H2SO4　④氢氟酸　⑤NaOH溶液　⑥氟气　⑦氯气

（2）下列事实能说明非金属性：

C>

Si的是________。

①硬度：

金刚石>

晶体硅　②熔沸点：

SiO2>

CO2　③酸性：

H2CO3>

H2SiO3　④稳定性：

CH4>

SiH4　⑤CO2通入Na2SiO3溶液中产生白色沉淀　⑥高温下，SiO2与Na2CO3反应　⑦相同条件下，碱性：

Na2SiO3（aq）>

Na2CO3（aq）

答案：

（1）④⑤⑥⑦　

（2）③④⑤⑦

2．依据SiO2的性质，选择下列试剂，除去括号中的杂质。

A．盐酸B．NaOH溶液

粉末状混合物

选择的试剂

实验操作

（1）

CaCO3（SiO2）

（2）

SiO2（CaCO3）

（3）

SiO2（Fe2O3）

（4）

Fe2O3（SiO2）

（1）B　过滤　

（2）A　过滤　（3）A　过滤　（4）B　过滤

题点

（二）　硅的制备

3．半导体工业中，有一句行话：

“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。

制取过程中不涉及的化学反应是（　　）

A．2C＋SiO2

B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O

C．Si＋2Cl2△,SiCl4

D．SiCl4＋2H2高温,Si＋4HCl

解析：

选B　工业制取纯硅的工艺流程为SiO2

粗硅

SiCl4

纯硅，该工艺流程中不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。

4．高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。

它可以按下列方法制备：

Si（粗）

SiHCl3

Si（纯）

下列说法正确的是（　　）

A．步骤①的化学方程式为SiO2＋C

Si＋CO2↑

B．步骤①②③中生成或消耗1molSi，转移2mol电子

C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应

D．SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量的SiCl4（沸点67.6℃），可通过蒸馏提纯SiHCl3

选D　A项，高温下SiO2与C反应生成Si和CO气体，即步骤①的化学方程式为SiO2＋2C

Si＋2CO↑，错误；

B项，步骤①中生成1molSi，转移4mol电子，步骤②中生成1molSiHCl3，消耗1molSi，转移2mol电子，步骤③中生成1molSi，转移2mol电子，错误；

C项，硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，错误；

D项，SiHCl3和SiCl4的沸点相差较大，可以采用蒸馏的方法分离，正确。

考点二　硅酸、硅酸盐及无机非金属材料

1．硅酸

2．硅酸盐

（1）硅酸钠

①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。

②与酸性较硅酸强的酸反应：

a．与盐酸反应的化学方程式：

Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。

b．与CO2水溶液反应的化学方程式：

Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。

③用途：

黏合剂（矿物胶），耐火阻燃材料。

（2）硅酸盐改写成氧化物形式的方法

①氧化物的书写顺序：

活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水，不同氧化物间以“·

”隔开。

②各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。

③当计量数配置出现分数时应化为整数。

如正长石：

KAlSi3O8不能写成

K2O·

Al2O3·

3SiO2，应写成K2O·

6SiO2。

3．无机非金属材料

（1）传统无机非金属材料

①常见硅酸盐材料比较

水泥

玻璃

陶瓷

生产原料

石灰石、黏土

纯碱、石灰石、石英

黏土

主要设备

水泥回转窑

玻璃窑

陶瓷窑

②玻璃生产中的两个重要反应：

Na2SiO3＋CO2↑；

CaCO3＋SiO2

CaSiO3＋CO2↑。

（2）新型无机非金属材料

材料类别

主要特性

示例

高温结构陶瓷

能承受高温，强度高

氮化硅陶瓷

汽轮机叶片、轴承、永久性模具等

半导体陶瓷

具有电学特性

二氧化锡陶瓷

集成电路中的半导体

光学材料

具有光学特性

光导纤维

光缆通讯、医疗、照明等

生物陶瓷

具有生物功能

氧化铝陶瓷

人造骨骼、人造关节、接骨螺钉

题点

（一）　硅酸盐、无机非金属材料

1．大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。

下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是（　　）

选项

俗名

主要成分（化学式）

A

石英

集成电路

B

纯碱

Na2CO3

制备玻璃

C

水玻璃

Na2SiO3

制备硅胶

D

铁红

Fe2O3

用作油漆和涂料

选A　石英主要用于生产玻璃和光导纤维等，晶体硅才用于制作集成电路。

2．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是（　　）

A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4

B．碳化硅（SiC）的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承

C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2

D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2

选D　二氧化硅晶体中，1个Si原子连接4个O原子，1个O原子连接2个Si原子，晶体中Si原子与Si—O键个数之比为1∶4。

3．（2018·

洛阳模拟）胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁（Mg2Si3O8·

nH2O）等化合物。

（1）三硅酸镁的氧化物形式为__________________________________________。

（2）Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是_______。

a．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固体

b．Al2O3、MgO和SiO2都是金属氧化物

c．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点

（1）Mg2Si3O8·

nH2O改写成氧化物的形式为2MgO·

3SiO2·

nH2O。

（2）Al2O3、MgO和SiO2均具有很高的熔点，故可作为耐火材料。

（1）2MgO·

nH2O　

（2）c

题点

（二）　硅及其化合物之间的相互转化

4．下列变化中，不能一步实现的是（　　）

A．Na2SiO3―→H2SiO3　　B．H2SiO3―→SiO2

C．SiO2―→H2SiO3D．SiO2―→Na2SiO3

选C　Na2SiO3

H2SiO3；

H2SiO3△,SiO2，SiO2NaOH,Na2SiO3，SiO2不与H2O反应，故不能一步转化为H2SiO3。

5．如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是（　　）

A．SiO2属于两性氧化物

B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶用玻璃塞

C．硅胶吸水后可重复再生

D．图中所示的转化都是氧化还原反应

选C　SiO2是酸性氧化物，A错误；

Na2CO3溶液呈碱性，试剂瓶不能用玻璃塞，B错误；

题图中有的转化不是氧化还原反应，例如SiO2与NaOH溶液的反应，D错误。

[综合演练提能]　

[课堂真题练]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×

”）。

（1）（2017·

江苏高考）由于SiO2硬度大，故可用于制造光导纤维（×

）

（2）（2017·

江苏高考）下列转化能一步实现：

CaCO3

CaO

CaSiO3（√）

（3）（2016·

全国卷Ⅲ）因为HF与