江苏专用20XX版高考化学专题3从矿物到基础材料3第三单元含硅矿物与信息材料教案.docx

1、江苏专用20XX版高考化学专题3从矿物到基础材料3第三单元含硅矿物与信息材料教案江苏专用20XX版高考化学专题3从矿物到基础材料3第三单元含硅矿物与信息材料教案第三单元含硅矿物与信息材料1了解碳、硅元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2了解碳元素单质及其重要化合物对环境的影响。碳、硅及其氧化物的性质知识梳理1碳、硅的存在形态、物理性质和用途碳硅存在形态游离态和化合态化合态物理性质金刚石：熔点高、硬度大石墨：硬度小、电的良导体灰黑色固体，有金属光泽、熔点高、硬度大，有脆性用途金刚石用于制造切割刀具；石墨用于制造电极、铅笔芯半导体材料和合金材料2.碳、硅单质的化学性质碳、硅在

2、参与化学反应时，一般表现还原性。(1)碳(2)硅3二氧化硅和二氧化碳的比较物质二氧化硅二氧化碳结构空间立体网状结构，不存在单个分子存在单个分子主要物理性质硬度大，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CO2H2O H2CO3与酸反应只与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O不反应与碱反应(如NaOH)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO22NaOH=Na2CO3H2OCO2过量：CO2NaOH=NaHCO3与盐反应如与Na2CO3反应：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2如与Na2SiO

3、3反应：Na2SiO3H2OCO2(不足)=H2SiO3Na2CO3或Na2SiO32H2O2CO2(足量)=H2SiO32NaHCO3与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2CaOCaSiO3如与Na2O反应：Na2OCO2=Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部制饮料、制碳酸盐自我检测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)用活性炭去除冰箱中的异味，该过程中没有发生化学反应。()(2)加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应。()(3)CO2不支持燃烧是相对的。()(4)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应。()(5)不能用SiO2与水反应的方法来制取硅酸，不能用

4、瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化。()解析：(1)是活性炭的吸附作用，属于物理变化，正确；(3)活泼金属(如镁)可以在CO2中燃烧，正确；(4)硅常温下可以和强碱溶液、HF反应，错误；(5)一定条下，SiO2与NaOH、Na2CO3能发生反应，正确。答案：(1)(2)(3)(4)(5)2将碳、硅的单质和其物理性质或用途用短线连接起来。答案：caebd(20XX湖北重点中学联考)往含有0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的混合溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体为8.96L(标准状况)时立即停止。则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解

5、和离子的水解忽略不计)()解析本题涉及的化学反应有Ba(OH)2CO2=BaCO3H2O、2NaOHCO2=Na2CO3H2O、BaCO3CO2H2O=Ba(HCO3)2、Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3。当未通入CO2气体时，溶液中的离子为0.2molNa、0.1molBa2、0.4molOH，共0.7mol；当通入2.24LCO2气体时，发生反应，此时溶液中离子为0.2molNa、0.2molOH，共0.4mol；当通入4.48LCO2时，发生反应，此时溶液中离子为0.2molNa、0.1molCO，共0.3mol；当通入6.72LCO2时，发生反应，此时溶液中离子为0.2molN

6、a、0.2molHCO，共0.4mol；当通入8.96LCO2时，发生反应，此时溶液中离子为0.2molNa、0.1molBa2、0.4molHCO，共0.7mol，故C正确。答案C标准状况下，将3.36LCO2气体通入200mL1.00molL1NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO)与c(HCO)的比值为(不考虑CO、HCO的水解)()A11B12C21D13解析：选B。n(CO2)0.15mol，n(NaOH)0.2L1.00molL10.20mol，由于1月考)近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是()石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料石墨炔

7、：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性纳米碳管：具有优良的场发射性能，制作阴极显像管、储氢材料A.石墨烯具有良好的导电性B上述三种物质与金刚石互为同素异形体C石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜D上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同解析：选D。A项，石墨烯是一种新发现的材料，它的物理性质是拉力好、导电性和导热性好、硬度大、熔点高等；B项，同种元素的不同单质互称同素异形体；C项，碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于H2分子的直径，可以容纳H2分子；D项，碳与浓硫酸反应产物均为二氧化碳、二氧化硫和水。2下列物质间的转化不能通过一步反应完成的是()ASiO2SiB

8、CO2CCSiO2H2SiO3DSiNa2SiO3解析：选C。A项，SiO22CSi2CO；B项，CO22Mg2MgOC；C项，SiO2不能与水反应生成H2SiO3，也无法与其他物质通过一步反应生成H2SiO3；D项，Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。题组二碳、硅氧化物的性质3下列说法正确的是()A反应：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，说明H2SiO3的酸性强于H2CO3的酸性B可在试管内完成焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反应C二氧化硅是生产光导纤维、玻璃的基本原料DCO2、CH4、N2都是温室气体解析：选C。强酸制弱酸的规律适用于在溶液中进行的反应，而SiO2与Na2C

9、O3是高温下固体之间的反应，由于生成CO2气体逸出，有利于反应的进行，A项错；焦炭和SiO2制取硅需在高温下反应，在高温下试管会熔化，玻璃中的SiO2也会与焦炭反应，B项错；N2不是温室气体，D项错。4用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)，将所选答案的编号填入下表内相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可空着)。可供选择的试剂：A.盐酸；B.氢氧化钠溶液；C.氧气；D.水；E.二氧化碳。可选用的操作：水洗；加热；高温灼烧；过滤；结晶。序号粉末状混合物选择的试剂选用的操作(1)CaCO3(SiO2)(2)NaCl(SiO2)(3)SiO2(Fe2O3)(4)Si

10、O2(CaCO3)(5)SiO2(NH4Cl)解析：可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物；它可跟强碱反应，不跟酸(氢氟酸除外)反应；它受热不分解等性质来除杂。而三氧化二铁、碳酸钙跟盐酸反应；氯化铵能受热分解。通过一定操作，除去杂质。除杂过程中所发生反应的化学方程式如下：(1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O；(3)Fe2O36HCl=2FeCl33H2O；(4)CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O；(5)NH4ClNH3HCl。答案：(1)B(2)D(3)A(4)A(5)(不需要加试剂)碳、硅及其化合物的“十个特殊性”(1)一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但硅、金刚

11、石的熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。(2)一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。(3)Si的还原性大于C，但C在高温下能还原出Si：SiO22CSi2CO。(4)非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与碱溶液反应只作还原剂，且放出氢气：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(5)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟HF作用：Si4HF=SiF42H2。(6)SiO2是酸性氧化物却能和非氧化性酸反应：SiO24HF=SiF42H2O。(7)无机酸一般能溶于水，但H2SiO3却难溶于水。(8)H2CO3的酸性强于

12、H2SiO3，所以Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3，但高温下Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2也能发生。(9)硅酸钠水溶液俗称“泡花碱”或水玻璃，却是盐溶液。(10)一般情况下，金属(Na、K、Fe)能置换出水中的氢，但在高温下非金属C也能置换出水中的氢：CH2O(g)H2CO。硅酸及硅酸盐知识梳理一、硅酸1硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。2硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2H2O。3硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O。4硅酸在水中易聚合形成胶体。

13、硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。二、硅酸盐1概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。2表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成Na2OSiO2，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成K2O3Al2O36SiO22H2O。3硅酸钠(Na2SiO3)(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)它能与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为与盐酸反应：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3；与少量CO2水溶液反应：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。(3)用

14、途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。三、无机非金属材料1传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。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熔炉陶瓷窑2.新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。自我检测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)(20XX高考全国卷，7A)硅胶可用作食品干燥剂。()(2)向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2出现白色沉淀，证明H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强。()(3)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料。()(4)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工

15、业产品。()(5)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱。()解析：(4)水晶、玛瑙的主要成分均是SiO2，不是硅酸盐产品，错误；(5)Na2SiO3水溶液俗称水玻璃、泡花碱，它是一种盐溶液，错误。答案：(1)(2)(3)(4)(5)2将下列硅酸盐改写成氧化物的形式。(1)NaAlSi3O8_；(2)Mg2Si3O8nH2O_。答案：(1)Na2OAl2O36SiO2(2)2MgO3SiO2nH2O3世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的是()A制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土B玻璃在加热熔化时没有固

16、定的熔点C普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口黏在一起解析：选A。制普通玻璃的原料主要有石灰石、纯碱和石英砂，A项不正确；玻璃是混合物，没有固定的熔点，B项正确。(1)用氧化物的形式表示硅酸盐，只是物质组成的表示形式不同，其成分、性质是不变的。氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。(2)氢氟酸能腐蚀玻璃，可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不能用玻璃瓶而用塑料瓶。氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航天航空、汽车发动机、机械等领域有着广泛的用途。由石英砂合成氮化硅粉末的

17、路线图如下所示：其中NH2基团中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学反应方程式表示其原因：_。(2)图示的变化中，属于氧化还原反应的是_。(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为_。(4)在反应中，3molSi(NH2)4在高温下加热可得1mol氮化硅粉末和8molA气体，则氮化硅的化学式为_。(5)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式：_。解析(1)

18、石英砂不能与碱共同存放的实质是SiO2与碱可以发生反应。(2)反应是石英砂与焦炭发生氧化还原反应，反应是硅单质与Cl2反应，也是氧化还原反应。(3)SiCl4水解可以看作Si结合四个OH生成H4SiO4，原硅酸不稳定失水生成H2SiO3，Cl结合H生成HCl。(4)氮化硅的化学式可通过题目信息，运用质量守恒求得。(5)结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。答案(1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(2)(3)SiCl43H2O=4HClH2SiO3(答案合理即可，若写“H4SiO4”也正确)(4)Si3N4(5)3SiCl42N26H2Si3N412HCl(

19、1)与SiCl4水解原理类似，试写出PCl5水解反应的化学方程式：_。(2)在反应中，3molSi(NH2)4在高温下加热可得1mol氮化硅粉末和8molA气体，该反应的化学方程式为_。答案：(1)PCl54H2O=5HClH3PO4(2)3Si(NH2)4Si3N48NH3题组一硅酸盐的性质与应用1汉紫是出土文物兵马俑所使用的一种颜料，其成分为硅酸铜钡(BaCuSi2O6)。下列有关汉紫的说法中正确的是()A硅酸铜钡是硅酸铜和硅酸钡的混合物B汉紫中Cu的化合价为1C可以写作BaOCuOSiO2的形式D性质稳定，不易褪色解析：选D。BaCuSi2O6是纯净物，A项错误。由化合物中各元素化合价代

20、数和为零知，BaCuSi2O6中Cu的化合价为2，B项错误。BaCuSi2O6可以写作BaOCuO2SiO2的形式，C项错误。汉紫是出土文物兵马俑所使用的一种颜料，可见其性质稳定，不易褪色，D项正确。2下列物质性质与用途对应关系正确的是()选项性质用途A硅酸钠化学性质稳定用作木材防火剂B硅胶具有吸附水分的能力硅用作半导体材料C二氧化硅硬度大、熔点高用氢氟酸在玻璃上刻花纹D焦炭具有可燃性焦炭还原二氧化硅冶炼粗硅解析：选A。硅胶吸附水，与硅用作半导体材料无关，B错误；二氧化硅硬度大、熔点高，与氢氟酸在玻璃上刻花纹无关，C错误；焦炭具有可燃性，与焦炭还原二氧化硅无关，D错误。3硅与铝同周期。SiO2

21、是硅酸盐玻璃(Na2CaSi6O14)的主要成分，Na2CaSi6O14也可写成Na2OCaO6SiO2。盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃塞容易形成黏性的硅酸盐而无法打开，发生反应的化学方程式为_。长石是铝硅酸盐，不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。由钠长石化学式NaAlSi3O8可推知钙长石的化学式为_。解析：玻璃的成分中含有SiO2，能与NaOH溶液反应生成黏性很强的Na2SiO3而发生黏连，反应的化学方程式为SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。由于钙长石和钠长石中氧原子的物质的量分数相同，钠长石中钠与铝的原子个数比为11，钙长石中钙和铝的原子个数比为12。钠长石中氧原子的物质的量

22、分数为，则钙长石用氧化物的形式表示为CaOAl2O3nSiO2，因此，n2，钙长石的化学式为CaOAl2O32SiO2，即为CaAl2Si2O8。答案：SiO22NaOH=Na2SiO3H2OCaAl2Si2O8题组二含硅物质间的转化4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()ASiO2属于两性氧化物B盛放Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞C硅胶吸水后可重复再生D图中所示转化反应都是氧化还原反应解析：选C。SiO2是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A错；在图示转化关系中只有第一行的变化是氧化还原反应，其余均为非氧化还原反应，D错。5(20XX高考海南卷)单质Z是一

23、种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备，其中X为Z的氧化物，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，回答下列问题：(1)能与X发生化学反应的酸是_；由X制备Mg2Z的化学方程式为_。(2)由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为_，Y分子的电子式为_。(3)Z、X中共价键的类型分别是_、_。解析：单质Z为半导体，则Z是Si；Si的氧化物为SiO2(X)，可与氢氟酸反应。根据反应流程图可知，SiO2与Mg在加热条下反应生成Mg2Si，Mg2Si与盐酸反应生成的Y为氢化物，则Y的分子式是SiH4，加热分解可得到Si单质。答案：(1)氢氟酸SiO24Mg2MgOMg2Si(2)Mg2Si4HCl=2M

24、gCl2SiH4(3)非极性(共价)键极性(共价)键课后达标检测一、选择题1材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是()选项材料主要化学成分A刚玉、金刚石三氧化二铝B大理石、石灰石碳酸钙C普通水泥、普通玻璃硅酸盐D沙子、石英二氧化硅解析：选A。刚玉和金刚石的成分分别是三氧化二铝和碳；大理石和石灰石的主要成分都是碳酸钙；普通玻璃和普通水泥都是常见的硅酸盐材料；沙子和石英的主要成分都是二氧化硅。2天工开物记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是()A沙子和粘土的主要成分为硅酸盐B“燃薪举火

25、”使粘土发生了复杂的物理化学变化C烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦D粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料解析：选A。沙子的主要成分为二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不属于硅酸盐，A项错误。粘土烧制成瓦的过程中发生了复杂的物理化学变化，B项正确。由“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”可知，C项正确。粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料，D项正确。3(20XX梧州一模)下列叙述正确的是()A利用高纯硅可以制成光电池，将光能直接转化为电能BCO、CO2均易与血红蛋白结合而中毒C从SiO2制备高纯Si的过程反应中只涉及置换反应DSiO2和H2O反应可直接制备H2SiO3解析：选A。高纯硅的其中一个用途就是制成光

26、电池；CO2与血红蛋白不结合；从SiO2制备高纯Si的过程反应中还涉及化合反应；SiO2和H2O不反应。4昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为()ACaOMgOSiO2H2OB2CaO5MgO8SiO2H2OC2CaOMgOSiO22H2OD5CaO2MgO8SiO2H2O解析：选B。根据硅酸盐改写成氧化物的要求和元素守恒，昆仑玉的氧化物形式可表示为2CaO5MgO8SiO2H2O。5某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素()A在自然界中只以化合态的形式存在B单质常用作半导体材料和光导纤维C最高价氧化

27、物不与任何酸反应D气态氢化物比甲烷稳定解析：选A。短周期非金属元素最外层电子数是次外层电子数一半的是Si。硅在自然界中只以化合态形式存在。硅常用作半导体材料，SiO2是光导纤维的主要成分。SiO2虽然是酸性氧化物，但可以和HF反应。硅的非金属性比碳弱，其气态氢化物比甲烷活泼。6下列离子方程式的书写正确的是()A水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3CO2H2O=2NaCOH2SiO3B澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)22CO2=Ca22HCOC硅与氢氟酸的反应：Si4H4F=SiF42H2D二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO22OH=SiOH2O解析：选D。Na2SiO3是强电解质，应拆成Na、SiO，且应生成HCO；B项正确写法是CO2OH=HCO；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H和F。7水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%70%、C：30%35%)制取水玻璃的工艺流程：下列说法正确的是()A原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值B操作A与操作B完全相同C该流程中硅元素的化合价发生改变D反应器中发生的反应为氧化还原反应解析：选A。A项，稻壳灰来源广泛价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的