1、非金屬及其化合物習(xí)題講解第一節(jié)無機非金屬材料的主角硅雖然相隔千山萬水，我們的心時刻連在一起，通過手機、互聯(lián)網(wǎng)我可以隨時隨地聆聽到你的聲音，看到你的音容笑貌。現(xiàn)代化的通訊方式是通過什么傳遞信號的呢？制備這種物質(zhì)的主要原料是什么呢？電腦芯片的主要成分又是什么？1了解硅及其化合物的主要性質(zhì)。2認識硅及其化合物在生產(chǎn)、信息技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。3體會化學(xué)的創(chuàng)造性與實用性。1二氧化硅(1)存在存在形態(tài)有_形和_兩大類，水晶、瑪瑙的主要成分是_。二氧化硅和硅酸結(jié)晶無定形結(jié)晶的二氧化硅(2)物理性質(zhì)(3)化學(xué)性質(zhì)熔點硬度溶解性_高大不溶于水(4)用途沙子是基本的建筑材料。純凈的SiO2是現(xiàn)代光學(xué)及光纖

2、制品的基本原料，可以制作_。_和_制作飾物和工藝品。光導(dǎo)纖維石英瑪瑙2硅酸(1)硅酸的性質(zhì)弱酸性向Na2SiO3溶液中通入CO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。結(jié)論：H2SiO3酸性比H2CO3酸性_。Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3弱不穩(wěn)定性H2SiO3受熱易分解，反應(yīng)方程式為：_。(2)硅酸的制備可溶的硅酸鹽與較強的酸反應(yīng)可制得硅酸，Na2SiO3與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl(3)硅酸的存在及用途濃度小時：形成_濃度大時：形成_硅膠硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水得到的_，稱為“_”，具有強的_，常用作_或_的載體。硅酸溶膠硅酸凝膠硅酸干凝膠硅膠

3、吸水性干燥劑催化劑CO2SiO2構(gòu)成CO2分子硅原子，氧原子，無SiO2分子物理性質(zhì)氣體，熔、沸點低，溶于水固體，熔、沸點高，硬度大，不溶于水與堿性氧化物反應(yīng)CaOCO2=CaCO3CaOSiO2CaSiO3與堿的反應(yīng)2NaOHCO2=Na2CO3H2OSiO22NaOH=Na2SiO3H2O溫馨提示(1)SiO2與碳酸鹽反應(yīng)，生成CO2，是因為生成的CO2是氣體，可以脫離反應(yīng)體系，并不能說明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性強，相反H2CO3的酸性反而比硅酸的酸性強。(2)雖然SiO2既能與NaOH反應(yīng)，又能與氫氟酸反應(yīng)，但SiO2不是兩性氧化物而屬于酸性氧化物。1下列關(guān)于二氧化硅的敘述中

4、，不正確的是()A在固態(tài)和液態(tài)時，導(dǎo)電性都很弱B能跟強堿反應(yīng)，但不能與水反應(yīng)C硅與碳最外層雖均有4個電子，但SiO2的物理性質(zhì)與CO2的物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)類似D既是酸性氧化物，又是堿性氧化物解析：A項正確，SiO2在固態(tài)和液態(tài)時無自由移動的電子和離子存在，導(dǎo)電性弱；SiO2屬于酸性氧化物，能和堿反應(yīng)，不和H2O反應(yīng)，和大多數(shù)酸不反應(yīng)，只和唯一的弱酸(氫氟酸)反應(yīng)，表現(xiàn)一定的特性，所以B項正確，D項錯誤；Si與C雖然最外層電子數(shù)相同，但由于SiO2和CO2的結(jié)構(gòu)差別較大，故物理性質(zhì)差別較大，化學(xué)性質(zhì)類似，C項正確。答案：D1概念：硅酸鹽是由_組成的化合物的總稱。2硅酸鹽的性質(zhì)硅酸鹽是一類結(jié)構(gòu)

5、復(fù)雜的固態(tài)物質(zhì)，大多_于水，化學(xué)性質(zhì)很_。硅、氧和金屬不溶穩(wěn)定3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其組成。例如：Na2SiO3：_；長石KAlSi3O8：_；4最常見的硅酸鹽Na2SiO3Na2SiO3的水溶液俗稱_，能制備硅膠和_。Na2OSiO2K2OAl2O36SiO2水玻璃木材防火劑5三種常見的硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽產(chǎn)品原料主要設(shè)備主要成分水泥_硅酸二鈣：2CaOSiO2硅酸三鈣：3CaOSiO2鋁酸三鈣：3CaOAl2O3玻璃_玻璃窯Na2OCaO6SiO2陶瓷_石灰石、黏土水泥回轉(zhuǎn)窯純堿、石灰石和石英黏土6.其他含硅的物質(zhì)物質(zhì)性質(zhì)用途SiC俗稱_，具有_結(jié)構(gòu)，硬度很

6、大砂紙，砂輪的磨料含4%硅的硅鋼很高的_變壓器鐵芯硅橡膠既耐_，又耐_，在60250 保持良好的彈性制火箭、導(dǎo)彈、飛機的零件和絕緣材料人工制造分子篩(鋁硅酸鹽)有均勻微孔結(jié)構(gòu)作吸附劑和催化劑金剛砂金剛石導(dǎo)磁性高溫低溫 硅酸鹽的氧化物形式的改寫硅酸鹽由于組成比較復(fù)雜，通常用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示其組成，改寫時的規(guī)律為：溫馨提示(1)寫成氧化物形式，是為了簡化對硅酸鹽組成的表示方法，實際上硅酸鹽不是以簡單氧化物形式存在的。(2)在改寫時各元素的化合價不能改變。2三硅酸鎂常被用來治療胃酸過多和胃潰瘍，是因為該物質(zhì)不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸鎂Mg2Si3O8nH2O改寫成氧

7、化物的形式為_，它中和胃酸的化學(xué)方程式是_。解析：將復(fù)雜的硅酸鹽改寫成氧化物的形式，在研究反應(yīng)實質(zhì)時可起到化繁為簡的作用。答案：2MgO3SiO2nH2O2MgO3SiO2nH2O4HCl=2MgCl23SiO2(n2)H2O1種類：單質(zhì)硅有_和_兩類。2結(jié)構(gòu)：晶體硅的結(jié)構(gòu)與_相似。晶體無定形金剛石3性質(zhì)(1)物理性質(zhì)(2)化學(xué)性質(zhì)：在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，但能與_發(fā)生反應(yīng)。色、態(tài)光澤熔點硬度質(zhì)地導(dǎo)電性_氫氟酸、強堿灰黑色固體金屬光澤高大脆半導(dǎo)體4用途(1)_， 如硅芯片等。(2)_，如光電池等。半導(dǎo)體材料新型能源 單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)1在常溫下，能與F2、氫氟酸和強堿溶液反應(yīng)(1)與氟氣反應(yīng)：S

8、i2F2=SiF4(2)與氫氟酸反應(yīng)：Si4HF=SiF42H2(3)與NaOH溶液反應(yīng)：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H23(廈門市檢測)有科學(xué)家認為：硅是“21世紀(jì)的能源”、“未來的石油”，下列有關(guān)硅可能成為新型能源的敘述中不正確的是()A自然界存在大量硅單質(zhì)B自然界的硅易開采，且可再生C硅燃料便于運輸、貯存，從安全角度考慮，硅是優(yōu)質(zhì)燃料D硅燃料燃燒放出的熱量多，其燃燒產(chǎn)物對環(huán)境的污染容易有效地控制解析：在自然界中硅全部以化合態(tài)形式存在，故A不正確；自然界中硅含量豐富，硅燃料便于運輸、貯存，且燃燒放出熱量多，這是可能成為新型能源的依據(jù)。答案：A 下列關(guān)于二氧化硅的敘述中，正確的是(

9、)A二氧化硅不溶于水，也不與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸B二氧化硅是一種酸性氧化物，它不與任何酸發(fā)生反應(yīng)C二氧化硅在高溫下與碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)生成硅酸鈉，產(chǎn)生CO2，說明硅酸的酸性強于碳酸，這就是用較強的酸制較弱的酸D二氧化硅和二氧化碳在物理性質(zhì)上有很大差異解析： SiO2是由Si和O按12的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，不存在SiO2分子，而二氧化碳則是由碳、氧原子結(jié)合成的分子，在組成物質(zhì)的微粒及微粒間的相互作用方面有很大的區(qū)別，這些結(jié)構(gòu)上的區(qū)別反映在性質(zhì)上就是物理性質(zhì)有很大差別，二氧化硅在常溫下為固體，熔點、沸點高，硬度大，不溶于水及一般溶劑，而二氧化碳在常溫下為氣體，熔點、沸點低，可溶于水形成碳酸。

10、二氧化硅為酸性氧化物。因為二氧化硅可與堿溶液反應(yīng)，生成鹽和水，二氧化硅不能與一般的酸反應(yīng)，但它可與氫氟酸反應(yīng)，化學(xué)方程式為：答案：AD思考感悟解答該類題時要注意以下兩個易出錯的問題：(1)SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng)，也能與氫氟酸反應(yīng)，但SiO2不屬于兩性氧化物而屬于酸性氧化物。(2)SiO2和CO2的物理性質(zhì)差別很大，是由于二者結(jié)構(gòu)上的差別造成的，SiO2是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，不存在SiO2分子，而CO2是由碳、氧原子結(jié)合成的分子，微粒間的作用力遠小于SiO2。1下列試劑可用帶磨口玻璃塞的玻璃試劑瓶保存的是()A氫氟酸B硫酸C碳酸鈉溶液(具有堿性) D氫氧化鈉溶液解析：玻璃的成分中含SiO

11、2，SiO2可與Na2CO3、NaOH反應(yīng)生成Na2SiO3而將瓶塞和瓶壁粘結(jié)在一起，故盛放Na2CO3溶液、NaOH溶液的試劑瓶應(yīng)用橡膠塞(或軟木塞)；氫氟酸可腐蝕玻璃，故氫氟酸應(yīng)用塑料瓶盛放而不能用玻璃瓶。答案：B 為確認HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強弱，某學(xué)生設(shè)計了如圖所示的裝置，一次實驗即可達到目的(不必選其他酸性物質(zhì))。請據(jù)此回答：(1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑應(yīng)為_。(2)裝置B所盛的試劑是_，其作用是_。(3)裝置C所盛試劑是_，C中反應(yīng)的離子方程式是_。(4)由此可得出的結(jié)論是：酸性_。解析：根據(jù)強酸弱酸鹽弱酸強酸鹽分析可知，分液漏斗中盛裝鹽酸，A

12、中盛放Na2CO3，根據(jù)Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2可以知道酸性HCl強于H2CO3，然后將生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反應(yīng)為Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，由此判斷酸性H2CO3H2SiO3，但需注意的是A中反應(yīng)會有HCl氣體逸出，故通入Na2SiO3溶液前需將HCl吸收，但不能吸收CO2，故可選用飽和NaHCO3溶液。2下列說法正確的是()A硅酸不溶于水，因此不與NaOH溶液反應(yīng)解析：硅酸不溶于水，但與NaOH反應(yīng)：H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O。B項中該反應(yīng)之所以能發(fā)生是高溫條件下CO2以氣體形式逸出，使反應(yīng)進行得較徹底，是

13、利用SiO2、CO2沸點的不同，而不是利用硅酸、碳酸酸性的強弱。C項符合“強酸制弱酸”的一般規(guī)律。SiO2不溶于水，也不能與水反應(yīng)，則D項錯誤。答案：C 礦泉水一般是由巖石風(fēng)化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此處所指的風(fēng)化作用是指礦物與水和CO2同時作用的過程。例如長石(KAlSi3O8)風(fēng)化生成黏土Al2(Si2O5)(OH)4，此時反應(yīng)的離子方程式為：(1)將上述復(fù)雜硅酸鹽改寫成氧化物形式：KAlSi3O8：_；Al2(Si2O5)(OH)4：_。(2)上述反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是_。解析：(1)將復(fù)雜硅酸鹽化學(xué)式改寫成氧化物時，需將除O以外所有的元素寫出其常見氧化物，并用“”將它們合起來，

14、但需注意各種原子個數(shù)比符合原來的組成，并在某種(或幾種)氧化物前加合適的化學(xué)計量數(shù)。K2OAl2O36SiO2Al2O32SiO22H2O(2)分析反應(yīng)前后物質(zhì)的種類，可知屬于酸與鹽發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)，由于H2CO3酸性強于H2SiO3，發(fā)生了“較強的酸制較弱的酸”的反應(yīng)。答案：(1)K2OAl2O36SiO2Al2O32SiO22H2O(2)H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性強，由較強的酸可制得較弱的酸思考感悟解答此類題目的三個步驟：答案：D 下列關(guān)于硅的說法不正確的是()A硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體B硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料C硅的化學(xué)性質(zhì)不

15、活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)D加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)思路點撥：解析：硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料；硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、常溫下可與F2、HF、強堿溶液反應(yīng)，加熱和高溫下可與O2、Cl2等非金屬發(fā)生反應(yīng)。答案：C(6)SiO2是熔點最高的非金屬氧化物，H2SiO3是常溫下呈固態(tài)的酸。(7)硅酸鈉叫泡花堿，但它是鹽，水溶液俗稱水玻璃，但它和玻璃的成分并不相同。(8)硅與燒堿溶液反應(yīng)的實質(zhì)和鋁與燒堿溶液反應(yīng)的實質(zhì)相似，其中的氧化劑都是水。(9)硅具有“親氟”性：Si2F2=SiF4Si4HF=SiF42H2SiO24HF=SiF42H2O下列有關(guān)敘述錯誤

16、的是()A2個反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)B2個反應(yīng)都是置換反應(yīng)C反應(yīng)中Si是還原劑D上述2個反應(yīng)互為可逆反應(yīng)解析：由題給方程式可知，、兩個反應(yīng)都是置換反應(yīng)，置換反應(yīng)都為氧化還原反應(yīng)，中氫元素化合價由10，HCl為氧化劑，Si為還原劑，A、B、C項正確；可逆反應(yīng)的反應(yīng)條件必須相同，而、反應(yīng)條件不同，不是可逆反應(yīng)，D項錯誤。答案：D熱點實驗晶體硅的制備的方法探究探究舉例晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅；(3)用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如下圖所示(熱源及夾持裝置略去)：裝置B中的試劑是_。裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是_。反應(yīng)一段時間后

17、，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是_，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是_，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。為保證制備純硅實驗的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及_。為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑(填寫字母代號)是_。a碘水b氯水cNaOH溶液dKSCN溶液 eNa2SO3溶液解析：由于SiHCl3極易自燃、極易和水反應(yīng)，因此用一般的化學(xué)方法難以提純，又由于SiHCl3的沸點和所含雜質(zhì)的沸點相差較大，故可以采用分餾(或蒸餾)的方法。由(3)中實驗裝置圖可以看出A為制取氫氣的裝置，B為干燥氫氣的裝置。由SiHCl3的沸點可知其在常溫下

18、為液態(tài)，對C裝置加熱可以使其汽化，以保證它和氫氣充分接觸并進入D中，在較高溫度下反應(yīng)得到單質(zhì)硅。由于是對微量鐵單質(zhì)的檢驗，三價鐵離子遇KSCN溶液變色最為靈敏，所以應(yīng)把鐵轉(zhuǎn)變?yōu)槿齼r鐵離子。1NaOH、KOH等堿溶液可以貯存在下列哪種試劑瓶中()ABCD解析：堿可以與玻璃中的SiO2反應(yīng)，因此堿液只能貯存在帶橡膠塞的細口瓶中。答案：B2關(guān)于地殼中含量占第一位與第二位的元素之間形成的化合物，下列說法正確的是()A可溶于水，顯酸性B化學(xué)性質(zhì)不活潑C是酸性氧化物，不溶于任何酸D熔沸點較低，物理性質(zhì)類似于CO2解析：Si與O元素形成的化合物是SiO2，其熔沸點高，不溶于水，只與氫氟酸反應(yīng)，物理性質(zhì)與CO2有很大差異。答案：B3.奧運金牌“金鑲玉”環(huán)形玉璧由昆侖玉制成，昆侖玉的成分可簡單看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，則其用二氧化硅和金屬氧化物的形式可表示為()ACaOMgOSiO2H2OB2CaO5MgO8SiO2H2OC2CaOMgOSiO22H2OD5CaO2MgO8SiO2H2O答案：B4下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是()硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素水泥、玻璃、水晶飾物都是硅