第1講硅無機非金屬材料最新展示1.了解Si元素單質(zhì)及其化合物的主要知識和應(yīng)用。2.了解Si元素單質(zhì)及其化合物與無機非金屬材料的關(guān)系。3.以上各部分知識的綜合應(yīng)用。熱點定位1.關(guān)于硅及其化合物的實驗探究。2.以硅及其化合物的特征性質(zhì)為突破口的無機推斷。3.無機非金屬材料在現(xiàn)實中的應(yīng)用。一、硅1．在自然界中的存在(1)存在形態(tài)：只有

，在地殼中的含量居第

位。(2)硅有兩種同素異形體：

。(3)硅的重要用途：是良好的

材料。2．化學(xué)性質(zhì)化合態(tài)二晶體硅和無定形硅半導(dǎo)體二、二氧化硅1．物理性質(zhì)：

溶于水的固體，熔沸點

，硬度

。2．化學(xué)性質(zhì)不高大3．用途制造

、石英坩堝、飾物等。

1.有人認為SiO2既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)，所以認為它是一種兩性氧化物，你同意這種看法嗎？【提示】該看法是錯誤的。SiO2和堿溶液反應(yīng)體現(xiàn)了SiO2為酸性氧化物的性質(zhì)，但SiO2與氫氟酸反應(yīng)時并沒有生成鹽，另外其他酸難與SiO2反應(yīng)，故SiO2不具備兩性氧化物的性質(zhì)，不屬于兩性氧化物。光導(dǎo)纖維不干燥劑、催化劑硅、氧和金屬元素水玻璃Na2O·SiO2四、無機非金屬材料1．硅酸鹽材料水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料...主要設(shè)備..陶瓷窯2.特殊功能的含硅物質(zhì)(1)

具有金剛石結(jié)構(gòu)，可用作磨料。(2)含硅元素4%的硅鋼具有

性。黏土、石灰石純堿、石灰石、石英黏土水泥回轉(zhuǎn)窯碳化硅導(dǎo)磁玻璃窯1．(2009年重慶高考考)材料與化學(xué)學(xué)密切相關(guān)關(guān)，表中對對應(yīng)關(guān)系錯錯誤的是()材料主要化學(xué)成分A剛玉、金剛石三氧化二鋁B大理石、石灰石碳酸鈣C普通水泥、普通玻璃硅酸鹽D沙子、石英二氧化硅【解析】A項，剛玉的的主要化學(xué)學(xué)成分為三三氧化二鋁鋁，而金剛剛石的主要要化學(xué)成分分為碳?！敬鸢浮緼2．(2008年全國卷Ⅱ)對于ⅣA族元素，下下列敘述中中不正確的的是()A．SiO2和CO2中，Si和O、C和O之間都是共共價鍵B．C、Si和Ge的最外層電子子數(shù)都是4，次外層電子子數(shù)都是8C．CO2和SiO2都是酸性氧化化物，在一定定條件下都能能和氧化鈣反反應(yīng)D．該族元素的的主要化合價價是＋4和＋2【解析】A項中SiO2、CO2均為共價化合合物，原子間間以共價鍵結(jié)結(jié)合；B項中C、Ge的次外層電子子數(shù)分別為2、18；C項CO2、SiO2均可與CaO反應(yīng)生成對應(yīng)應(yīng)的鹽?！敬鸢浮緽3．(廣東高考)下列說法正確確的是()A．硅材料廣泛泛應(yīng)用于光纖纖通訊B．工藝師利用用鹽酸刻蝕石石英制作藝術(shù)術(shù)品C．水晶項鏈和和餐桌上的瓷瓷盤都是硅酸酸鹽制品D．粗硅制備單單晶硅不涉及及氧化還原反反應(yīng)【解析】光纖的主要成成分為SiO2；B項，工藝師利利用HF刻蝕石英制作作藝術(shù)品；C項，水晶項鏈鏈的主要成分分是SiO2，餐桌上的瓷瓷盤是硅酸鹽鹽制品；D項，粗硅制備備單晶硅先利利用氧化反應(yīng)應(yīng)即用Cl2氧化粗硅為SiCl4，再利用還原原反應(yīng)即用H2還原SiCl4?！敬鸢浮緼4.(2009年安徽高考)石墨烯是由碳碳原子構(gòu)成的的單層片狀結(jié)結(jié)構(gòu)的新材料料(結(jié)構(gòu)示意圖如如右圖所示)，可由石墨剝剝離而成，具具有極好的應(yīng)應(yīng)用前景。下下列說法正確確的是()A．石墨烯與石石墨互為同位位素B．0.12g石墨烯中含6.02×1022個碳原子C．石墨烯是一一種有機物D．石墨烯中碳碳原子間以共共價鍵結(jié)合【解析】A項，石墨烯和和石墨是同素素異形體；B項，0.12g石墨烯物質(zhì)的的量為0.01mol，含6.02×1021個原子，C項錯?！敬鸢浮緿【應(yīng)用指南】與強堿溶液反反應(yīng)生成H2的固體單質(zhì)有有Al和Si；能夠置換出出水中氫的非非金屬單質(zhì)為為C，這些特征反反應(yīng)常做為推推斷題的突破破口。硅單質(zhì)及其化化合物應(yīng)用范范圍很廣。請請回答下列問問題：(1)制備硅半導(dǎo)體體材料必須先先得到高純硅硅。三氯甲硅硅烷(SiHCl3)還原法是當(dāng)前前制備高純硅硅的主要方法法，生產(chǎn)過程程示意圖如下下：①寫出由純SiHCl3制備高純硅的的化學(xué)反應(yīng)方方程式_________。②整個制備過過程必須嚴(yán)格格控制無水無無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)質(zhì)，寫出配平平的化學(xué)方程程式___；H2還原SiHCl3過程中若混入入O2，可能引起的的后果是_________。(2)下列有關(guān)硅材材料的說法正正確的是________(填字母)。A．碳化硅化學(xué)學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，，可用于生產(chǎn)產(chǎn)耐高溫水泥泥B．氮化硅硬度度大、熔點高高，可用于制制作高溫陶瓷瓷和軸承C．高純度的二二氧化硅可用用于制造高性性能通訊材料料——光導(dǎo)纖維D．普通玻璃是是由純堿、石石灰石和石英英砂制成的，，其熔點很高高E．鹽酸可以與與硅反應(yīng)，故故采用鹽酸為為拋光液拋光光單晶硅(3)硅酸鈉水溶液液俗稱水玻璃璃。取少量硅硅酸鈉溶液于于試管中，逐逐滴加入飽和和氯化銨溶液液，振蕩。寫寫出實驗現(xiàn)象象并給予解釋釋?！舅悸伏c撥】(1)書寫SiHCl3與H2O反應(yīng)的化學(xué)方方程式，關(guān)鍵鍵要抓住SiHCl3、H2SiO3中Si元素素的的化化合合價價，，從從而而確確定定未未知知生生成成物物。。(2)解答答第第(3)問時時要要抓抓住住SiO32－與NH4＋在水水溶溶液液中中發(fā)發(fā)生生雙雙水水解解反反應(yīng)應(yīng)回回答答問問題題。?！緡L試試解解答答】(1)①①根據(jù)據(jù)原原子子守守恒恒即即質(zhì)質(zhì)量量守守恒恒可可以以寫寫出出SiHCl3與H2反應(yīng)應(yīng)的的化化學(xué)學(xué)方方程程式式。。②SiHCl3和H2O劇烈烈反反應(yīng)應(yīng)生生成成H2SiO3、HCl和另另一一種種物物質(zhì)質(zhì)，，分分析析它它們們化化合合價價的的變變化化可可知知：：而Cl的化化合合價價未未發(fā)發(fā)生生變變化化，，因因此此另另一一種種元元素素即即H的化化合合價價必必定定降降低低，，即即另另一一種種物物質(zhì)質(zhì)是是H2。(2)A項，，水水泥泥是是硅硅酸酸鹽鹽產(chǎn)產(chǎn)品品；；B項，，氮氮化化硅硅為為原原子子晶晶體體，，熔熔點點高高，，硬硬度度大大，，可可用用于于制制作作高高溫溫陶陶瓷瓷或或軸軸承承；；C項，，光光導(dǎo)導(dǎo)纖纖維維的的主主要要成成分分就就是是二二氧氧化化硅硅；；D項，，普普通通玻玻璃璃無無固固定定熔熔點點；；E項，，Si不與與HCl反應(yīng)應(yīng)。?！敬鸢赴浮竣赟iHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑↑＋H2↑氫氣氣與與氧氧氣氣混混合合，，可可能能引引起起爆爆炸炸；；氧氧氣氣可可能能氧氧化化SiHCl3(2)BC(3)現(xiàn)象象：：試試管管中中有有白白色色膠膠狀狀沉沉淀淀生生成成，，并并且且有有刺刺激激性性氣氣體體生生成成解釋釋：：Na2SiO3和NH4Cl均能能夠夠水水解解，，二二者者相相互互促促進進，，Na2SiO3水解解生生成成H2SiO3，NH4Cl水解解生生成成NH3，其其方方程程式式為為SiO32－＋2NH4＋===H2SiO3↓＋2NH3↑。【歸納納點點評評】(1)在書書寫寫由由純純SiHCl3制備備高高純純硅硅的的化化學(xué)學(xué)方方程程式式時時，，反反應(yīng)應(yīng)條條件件一一定定寫寫成成1357K，而而不不可可隨隨意意寫寫成成加加熱熱或或高高溫溫。。(2)SiO32－與NH4＋發(fā)生生雙雙水水解解反反應(yīng)應(yīng)時時消消耗耗了了水水，，但但生生成成的的NH3·H2O分解解又又生生成成了了水水，，相相互互抵抵消消，，所所以以在在方方程程式式SiO32－＋2NH4＋===H2SiO3↓＋2NH3↑中沒沒有有水水分分子子，，在在書書寫寫時時易易出出錯錯。?！就卣拐褂?xùn)訓(xùn)練練】1.有A、B、C、D四種種含含硅硅元元素素的的物物質(zhì)質(zhì)，，它它們們能能發(fā)發(fā)生生如如下下變變化化：：①C與燒燒堿堿溶溶液液反反應(yīng)應(yīng)生生成成A和水水；；②A溶液液與與鈣鈣鹽鹽溶溶液液反反應(yīng)應(yīng)生生成成白白色色沉沉淀淀D；③B在空空氣氣中中燃燃燒燒生生成成C；④C在高高溫溫下下與與碳碳酸酸鈣鈣反反應(yīng)應(yīng)生生成成D和一一種種氣氣體體；；⑤C在高高溫溫下下與與碳碳反反應(yīng)應(yīng)生生成成單單質(zhì)質(zhì)B。(1)根據(jù)據(jù)上上述述變變化化，，寫寫出出A、B、C、D的化化學(xué)學(xué)式式：：A________、B______、C________、D________。(2)寫出出反反應(yīng)應(yīng)①①、、④④的的化化學(xué)學(xué)方方程程式式：：①________________________________；④________________________________。2．與與鹽鹽溶溶液液的的反反應(yīng)應(yīng)(1)CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3(2)CO2(少量量)＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO(3)CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO33．CO32－、HCO3－的檢檢驗驗(1)CO32－的檢檢驗驗①原原理理：：CO32－＋Ca2＋===CaCO3↓等。。②方方法法：：向向待待檢檢驗驗溶溶液液中中滴滴加加一一定定量量的的Ca2＋或Ba2＋的可溶溶性鹽鹽溶液液，有有白色色沉淀淀生成成，再再加入入適量量的酸酸，白白色沉沉淀溶溶解且且生成成無色色、無無味的的氣體體，則則待檢檢溶液液中有有CO32－。(2)HCO3－的檢驗驗①原理理：HCO3－＋H＋===CO2↑＋H2O，②檢驗驗方法法：向向待檢檢驗溶溶液中中滴加加足量量的Ca2＋或Ba2＋的可溶溶性鹽鹽溶液液，無無明顯顯現(xiàn)象象，再再向溶溶液中中加入入足量量的酸酸。若若溶液液中有有無色色、無無味的的氣體體生成成，則則待檢檢溶液液中有有HCO3－?！緫?yīng)用指指南】(1)過量CO2與堿、、鹽反反應(yīng)時時均生生成碳碳酸的的酸式式鹽。。(2)不能用用Ba(OH)2或Ca(OH)2檢驗CO32－和HCO3－。(3)檢驗CO32－時注意意排除除SO32－的干擾擾。(2009年全國國卷Ⅱ)下列敘敘述中中正確確的是是()A．向含有CaCO3沉淀的水中中通入CO2至沉淀恰好好溶解，再再向溶液中中加入NaHCO3飽和溶液，，又有CaCO3沉淀生成B．向Na2CO3溶液中逐滴滴加入等物物質(zhì)的量的的稀鹽酸，，生成的CO2與原Na2CO3的物質(zhì)的量量之比為1∶2C．等質(zhì)量的的NaHCO3和Na2CO3分別與足量量鹽酸反應(yīng)應(yīng)，在同溫溫同壓下，，生成的CO2體積相同同D．向Na2CO3飽和溶液液中通入入CO2，有NaHCO3結(jié)晶析出出【思路點撥撥】解答本題題應(yīng)抓住住以下關(guān)關(guān)鍵點：：(1)碳酸的正正鹽在水水中能與與CO2反應(yīng)。(2)碳酸的正正鹽與強強酸反應(yīng)應(yīng)時分步步進行。。(3)Na2CO3比NaHCO3溶解度大大。【嘗試解答答】A項，CaCO3與CO2、H2O反應(yīng)生成成的Ca(HCO3)2與NaHCO3不反應(yīng)。。B項，向Na2CO3溶液中滴滴加等物物質(zhì)的量量的HCl時，發(fā)生生反應(yīng)：：CO32－＋H＋===HCO3－，不生成成CO2。C項，等質(zhì)質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3分別與足足量鹽酸酸反應(yīng)時時，NaHCO3產(chǎn)生的CO2多。D項，向飽飽和Na2CO3溶液中通通入CO2時發(fā)生反反應(yīng)：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，反應(yīng)中中消耗H2O，且生成成的NaHCO3溶解度小小、質(zhì)量量多，故故NaHCO3會結(jié)晶析析出?！敬鸢浮緿【規(guī)律方法法】CO2通入一定定量NaOH溶液中，，充分反反應(yīng)后溶溶質(zhì)成分分的判斷斷：【拓展訓(xùn)練練】2.向含有0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中中持續(xù)穩(wěn)穩(wěn)定地通通入CO2