届复习知识点深度剖析 专题4 第1节 无机金属材料的主角硅.docx

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届复习知识点深度剖析专题4第1节无机金属材料的主角硅

2013化学复习知识点深度剖析专题四第一节无机金属材料的主角——硅

概述

元素化合物知识是中学化学的重要组成部分。

《化学科考试说明》中元素化合物知识点共有100多个，非金属元素则是其中的重要板块，有关非金属元素知识的信息题、实验题、框图推断题在近几年高考中既是热点，又是难点，从近几年新课标高考卷来看，命题重点主要体现在以下几个方面：

（1）突出基础：

高考选择非金属元素及其化合物最基本的知识命题，以化学性质为主体，兼顾物理性质、用途等；

（2）强调联系：

同一选择题可能考查多种主族非金属元素，也可以考查同一主族四块不同内容，考查知识不深，但联系宽泛。

另一种联系方式是将元素化合物知识与基本概念和理论联系起来命题；（3）注重创新：

高考不回避考查热点，但不断创新角度，选择近几年没有考查的视角命题。

（4）考查主干：

选择元素及其化合物命题以主干知识为核心，一般不涉及教材之外的内容。

（5）关注化工：

在II卷中，主要以无机化工流程图、综合实验探究等题型考查元素化合物知识，在STSE背景下考查元素及化合物知识。

知识梳理

1．碳和硅及其化合物间的相互转化关系

2．氯及其化合物

3．氮及其化合物的相互转化

4．硫及其化合物的相互转化

第一节无机金属材料的主角——硅

考纲解读

考纲内容

要求

名师解读

碳及其化合物

Ⅰ

①硅的制备和二氧化硅、硅酸盐在最新信息中的展示；②以CO的还原性为命题点，综合考查化学实验设计和氧化还原反应；③以碳及其他元素形成的化合物为命题点，设计框图，综合考查推理能力、分

析、综合等诸种思维能力。

硅及其化合物

Ⅱ

基础巩固

一、硅单质

1．元素的存在形态、单质的物理性质及其用途

（1）结构：

与金刚石相似，为_________结构。

（2）物理性质：

熔点和沸点_______，导电性介于_______和_______之间。

　（3）用途：

制造________（信息材料）、制造________等。

2．化学性质：

在常温下，除与F2、HF和强碱溶液反应以外，硅不易和其他物质反应。

有关化学反应方程式为：

________________________；___________________________；________________________________。

　3．制取：

________________________；________________________；_____________

________________________。

【思考交流1】硅的性质有哪些特殊性？

提示：

（1）硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅。

SiO2+2C==Si+2CO↑

（2）非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还有H2生成

（与酸反应产生氢气是活泼金属的性质）。

Si+4HF==SiF4↑+2H2↑

（3）非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然。

Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑

二、二氧化硅

　　1．存在：

广泛存在于自然界中（_______、_______、_______的主要成分均是二氧化硅）。

　　2．物理性质：

纯SiO2是___色透明的晶体，硬度______，熔沸点_______。

　　3．化学性质：

（1）酸性氧化物：

与NaOH反应____________________________。

（2）和氢氟酸反应：

____________________________。

　（3）在高温下，可与Na2CO3、CaCO3等碳酸盐反应。

　　4．用途：

_______用于建筑，石英用于制造______________，纯SiO2用于制造光学器材和_____________。

　　【思考交流2】有人认为SiO2既能与酸反应又能与碱反应，所以认为它是一种两性氧化物，你同意这种看法吗？

　　提示：

不同意。

因为SiO2只能与HF反应，而与其他酸不反应，且与HF反应时并没有同时生成盐和水。

　　三、硅酸和硅酸盐

　　1．硅酸

（1）物理性质：

____溶于水。

（2）化学性质：

　　①弱酸性——比碳酸的酸性弱

　　与NaOH溶液反应的化学方程式为____________________________；

向Na2SiO3溶液中通入少量CO2反应的化学方程式为______________________________。

　　②不稳定性

受热分解，化学方程式为__________________________。

（3）用途：

硅胶可用做_________，也可用做_________的载体等。

2．硅酸盐

（1）硅酸盐

由__________________等元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。

（2）硅酸钠

硅酸钠的水溶液俗称_________，是无色黏稠状液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。

（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来表示硅酸盐的组成：

如硅酸钠（Na2SiO3）可表示为______________，石棉（CaMg3Si4O12）可表示为______________________。

四、无机非金属材料

（1）三大硅酸盐材料—使用量最大的无机非金属材料

水泥

玻璃

陶瓷

生产原料

______________

______________

______________

主要设备

水泥回转窑

玻璃窑

陶瓷窑

（2）特殊功能的含硅物质

①碳化硅：

化学式为________，俗称________，与金刚石结构相似，硬度很大。

②硅钢：

具有很高的导磁性，用做变压器的铁芯。

③硅橡胶：

既耐高温又耐低温的橡胶。

④分子筛：

具有均匀微孔结构的铝硅酸盐，主要用做________和________。

实验探究

拓展实验：

高纯硅的制取实验

【原理】高纯硅在科技进步、信息革命、新能源研究等方面起到了至关重要的作用。

在各类考试中，有关高纯硅的制取问题，一直是命题的热点。

【准备】分液漏斗、烧杯、广口瓶、SiHCl3、稀硫酸、锌、浓硫酸、水、石英管。

【操作】①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；

②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：

Si＋3HCl

SiHCl3＋H2；

③SiHCl3与过量的H2在1000℃～1100℃的条件下反应制得纯硅。

已知SiHCl3能与H2O发生强烈反应，在空气中易自燃。

练一练：

（1）第①步制备粗硅的化学反应方程式为：

______________________________。

（2）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点－84.7℃），提纯SiHCl3采用的方法为_______________________。

（3）用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下图所示（热源及夹持装置略去）：

①装置B中的试剂是________。

装置C中的烧瓶需要加热，其目的是________________。

②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_________________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是__________________________，装置D中发生反应的化学方程式为____________________________。

③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检验实验装置的气密性，控制好反应温度以及______________________________________。

④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂（填写字母代号）是（）

a．碘水b．氯水c．NaOH溶液d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液

重点突破

一、直击考点

考点一硅及其重要化合物知识网络

在高考中单纯涉及本章部分内容的试题并不多，大多是以综合考查非金属元素知识方式进行的。

近年来出现设计纳米技术、新材料的信息题，又由于本考点知识与日常生活、生产联系较广，因此在高考复习中必须引起高度重视，但这类试题难度都不是很大，只要掌握其新型无机非金属材料的特点一般都能解决。

【例1】在下图所示的物质相互转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色不溶于水的物质。

据此填空：

（1）写出各物质的化学式

A_________B_________C________D__________E_________F________

（2）B与a溶液反应的离子方程式是________________________________________；

（3）A与a溶液反应的离子方程式是________________________________________。

考点二用氧化物的形式来表示硅酸盐的组成

　　这种题型的特点常联系自然界的一些岩石、矿物，以填空题的形式出现，有时会结合社会生活，难度较大。

【例2】矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此处所指的风化作用是指矿物与水、CO2同时作用的过程。

例如钾长石（KAlSi3O8）风化生成高岭土[Al2Si2O5（OH）4]，此后反应的离子方程式为：

2KAlSi3O8+2H2CO3+9H2O==2K++2HCO3－+4H4SiO4+Al2Si2O5（OH）4。

（1）将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式

①KAlSi3O8______________②Al2Si2O5（OH）4________________

（2）上述反应能够发生的原因是_________________________________________。

考点三比较水泥和玻璃的生产方法

这种题型的特点是以社会热点为背景，起点高落点低，只要结合所学知识分析，就能解题。

解决这部分试题的关键在于要从生活中认识化学，将书本的知识与实际相联系。

硅酸盐产品

水泥

玻璃

主要设备

水泥回转窑

玻璃熔炉

原料

石灰石和粘土

纯碱、石灰石、石英（过量）

反应原理

发生复杂的物理—化学变化（不作要求）

Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑

CaCO3＋SiO2

CaSiO3＋CO2↑

主要成分

2CaO·SiO2·3CaO·SiO2

3CaO·Al2O3

Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

反应条件

高温

高温

　　石英玻璃、普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃的化学组成和性质异同点：

石英玻璃是由二氧化硅组成的玻璃，其硬度较大，膨胀系数低，耐热性、化学稳定性和电绝缘性都好。

把普通玻璃加热到接近软化的温度后急速均匀冷却，得到钢化玻璃。

所以普通玻璃和钢化玻璃的化学组成相同，都是钠钙的硅酸盐，但钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大，热稳定性也较高。

有色玻璃的化学组成与普通玻璃相比，增加了某些金属氧化物。

【例3】下列表述正确的是（）

①人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分为二氧化硅

②化学家采用玛瑙研砵磨擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐

③提前建成的三峡大坝使用了大量的水泥，水泥是硅酸盐材料

④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛

⑤太阳能电池可用硅材料制作，其应用有利于环保、节能

A．①②③　　B．②④　　　C．③④⑤　　D．③⑤

考点四硅及其化合物的“反常”现象