1、1了解碳、硅元素單質(zhì)及其化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用 2了解氯元素單質(zhì)及其化合物的主要性質(zhì)和用途 3了解硫的氧化物、硫酸的性質(zhì)及用途 4了解氮的氧化物、氨和HNO3的主要性質(zhì)及用途 5了解氯、硫、氮、硅等非金屬及其化合物的綜合應(yīng)用及其對(duì)環(huán)境的影響，能說(shuō)明化工生產(chǎn)中遵循“綠色化學(xué)”的思想重要性,非金屬元素及其化合物知識(shí)歷來(lái)是高考的重點(diǎn)。命題的主要熱點(diǎn)有：鹵素及其化合物的性質(zhì)和用途；鹵素性質(zhì)的遷移應(yīng)用；硫及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，如硫化氫的強(qiáng)還原性，SO2的氧化性和還原性，濃硫酸的性質(zhì)和用途等；N2、NH3、HNO3的性質(zhì)及檢驗(yàn)等；碳、硅及其化合物的性質(zhì)和用途等。對(duì)非金屬元素的考查幾乎涉及各種題型，如選

2、擇、填空、推斷等，試題以基礎(chǔ)題和中檔題為主。,預(yù)計(jì)2011年高考仍將重點(diǎn)考查非金屬元素的單質(zhì)、氧化物、氫化物、最高價(jià)氧化物的水化物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備、用途和檢驗(yàn)等基礎(chǔ)知識(shí)。以元素化合物知識(shí)為載體，與化學(xué)基本概念、基本理論、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)計(jì)算密切結(jié)合，加以考查。其中推斷題綜合性較強(qiáng)，考查考生運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行邏輯推斷的能力。,第一講 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅,一、二氧化硅 1結(jié)構(gòu) 二氧化硅是一種結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，結(jié)構(gòu)中以硅為中心形成構(gòu)型，其化學(xué)式SiO2不表示有分子，只表示硅、氧原子個(gè)數(shù)比為 。,立體網(wǎng)狀,正四面體,12,2化學(xué)性質(zhì) SiO2是氧化物。 (1)與HF反應(yīng)： (2)與CaO反應(yīng)： (3)與N

3、aOH溶液反應(yīng)： 3用途 二氧化硅除用作飾品外，還可以用于制和。,SiO24HF=SiF42H2O,酸性,2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O,石英坩堝,光導(dǎo)纖維,二、硅酸和硅酸鹽 1硅酸 (1)弱酸性：硅酸的酸性很弱，比碳酸的酸性弱。 (2)制備：通過(guò)硅酸鹽與較強(qiáng)的酸反應(yīng)制得，如Na2SiO3溶液與鹽酸反應(yīng)，化學(xué)方程式為：。 (3)硅膠可用作、催化劑的。,可溶性,Na2SiO3,2HCl=2NaClH2SiO3,干燥劑,載體,2硅酸鹽 (1)概念：硅酸鹽是由組成的化合物的總稱。 (2)硅酸鹽的組成表示方法：通常用 的組合形式表示硅酸鹽的組成：如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為：，長(zhǎng)石(K

4、AlSi3O8)可表示為：。 (3)硅酸鈉溶液俗稱，是無(wú)色 液體，常用來(lái)制備黏合劑、防腐劑、等。,硅、氧和金屬,SiO2和金屬,氧化物,Na2OSiO2,K2OAl2O36SiO2,水玻璃,黏稠,防火材料,(4)硅酸鹽的用途 土壤保肥土壤膠粒一般帶負(fù)電，能吸附NH 、K等營(yíng)養(yǎng)離子。 硅酸鹽產(chǎn)品 a陶瓷主要是傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷，它們都是以 為原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。 b普通玻璃是以 為主要原料，經(jīng)混合、粉碎，在中熔融制得。 c水泥以 為主要原料，經(jīng)研磨、混合后在中煅燒，再加入 ，研成細(xì)粉即得普通水泥。,黏土,純堿、石灰石和石英,玻璃窯,黏土和石灰石,水泥回轉(zhuǎn)窯,石膏,三、硅 硅單質(zhì)有 兩種，晶體硅與具

5、有相似結(jié)構(gòu)。晶體硅是半導(dǎo)體，也是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料。制計(jì)算機(jī)芯片和光電池的材料都使用了。,晶體和無(wú)定形,金剛石,Si,考點(diǎn)一硅及其化合物的性質(zhì),例1(2008廣東)硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過(guò)程示意圖如下：,寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式_。 整個(gè)制備過(guò)程必須嚴(yán)格控制無(wú)水無(wú)氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式_；H2還原SiHCl3過(guò)程中若混入O2，可能引起的后果是_。,(2)下列有關(guān)硅材料的說(shuō)法正確

6、的是_(填字母)。 A碳化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可用于生產(chǎn)耐高溫水泥 B氮化硅硬度大、熔點(diǎn)高，可用于制作高溫陶瓷和軸承 C高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料光導(dǎo)纖維 D普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，其熔點(diǎn)很高 E鹽酸可以與硅反應(yīng)，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅,(3)硅酸鈉溶液俗稱水玻璃。取少量硅酸鈉溶液于試管中，逐滴加入飽和氯化銨溶液，振蕩。寫出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并給予解釋_。 解析(1)根據(jù)原子守恒即質(zhì)量守恒可以寫出SiHCl3與H2反應(yīng)的化學(xué)方程式。 SiHCl3和H2O劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，分析它們化合價(jià)的變化可知， ，而Cl的化合價(jià)未發(fā)生變 化，因此另一種元素即

7、H元素的化合價(jià)必定降低，即另一種物質(zhì)是H2。,(2)碳化硅、氮化硅為原子晶體，A、B正確。C正確。玻璃是一種玻璃態(tài)物質(zhì)，無(wú)固定的熔點(diǎn)。鹽酸不能與硅反應(yīng)，而HCl在573K以上的溫度下可與硅發(fā)生反應(yīng)。因此D、E都不正確。,答案(1)SiHCl3H2 Si3HCl SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2 氧氣與氫氣混合，可能引起爆炸；氧氣可能會(huì)氧化SiHCl3 (2)ABC (3)現(xiàn)象：試管中有白色膠狀沉淀生成，并且有刺激性氣體生成；解釋：Na2SiO3和NH4Cl均能水解，二者相互促進(jìn)，Na2SiO3水解生成H2SiO3，NH4Cl水解生成NH3。,一、結(jié)構(gòu)分析 (1)硅與二氧化硅都是原

8、子晶體，其結(jié)構(gòu)模型可由金剛石的結(jié)構(gòu)類推，如果將金剛石結(jié)構(gòu)中的碳原子全部用硅原子代換，則為硅晶體。在硅晶體中，每?jī)蓚€(gè)硅原子之間夾一個(gè)氧原子，即為二氧化硅。由于鍵長(zhǎng)：SiSiSiOCC，所以，其硬度和熔、沸點(diǎn)：硅晶體二氧化硅金剛石。,(2)硅酸及其鹽,它們分子間縮水后可得多種復(fù)雜的形式。因此，硅酸鹽的種類多，組成復(fù)雜。 二、碳、硅元素單質(zhì)及其化合物的特性 1一般情況，非金屬元素單質(zhì)，熔沸點(diǎn)低，硬度小，但硅、金剛石熔沸點(diǎn)高，硬度大，其中金剛石為硬度最大的物質(zhì)。 2一般情況，非金屬元素單質(zhì)為絕緣體，但硅為半導(dǎo)體，石墨為電的良導(dǎo)體。,3一般情況，較強(qiáng)氧化劑較強(qiáng)還原劑=較弱氧化劑較弱還原劑，而碳卻能還原出

9、比它更強(qiáng)的還原劑：SiO22C Si2CO，F(xiàn)eOC FeCO。 4硅為非金屬，卻可以和強(qiáng)堿反應(yīng)，放出氫氣： Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。 5一般情況，較活潑金屬酸=鹽氫氣，然而Si是非金屬，卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)：Si4HF=SiF42H2。,6一般情況下，堿性氧化物酸=鹽水，SiO2是酸性氧化物，卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)：SiO24HF=SiF42H2O。 7一般情況，較強(qiáng)酸較弱酸鹽=較弱酸較強(qiáng)酸鹽。雖然酸性：H2CO3H2SiO3，卻能發(fā)生如下反應(yīng)：Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2。 8一般情況，非常活潑金屬(Na、K等)才能夠置換出水中的氫，但CH2O(g)COH2

10、。 9一般情況，非金屬氧化物與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸，如CO2H2O=H2CO3，但SiO2不溶于水，不與水反應(yīng)。,與強(qiáng)堿反應(yīng)生成H2的固體單質(zhì)有Al和Si，能夠置換出水中的氫的非金屬單質(zhì)為C，這些特征反應(yīng)常作為推斷題的突破口。,1二氧化硅的熔、沸點(diǎn)較高的原因是() A二氧化硅中，硅、氧原子個(gè)數(shù)之比為12 B二氧化硅晶體不溶于水 C二氧化硅呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)且SiO鍵的鍵能大 D二氧化硅晶體中原子以共價(jià)鍵相結(jié)合 解析此題難度不大，但涉及二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)知識(shí)。二氧化硅熔、沸點(diǎn)較高的原因，是由于其晶體里SiO鍵的鍵能很高，并形成了一種立體網(wǎng)狀的原子晶體，熔融它需消耗較多的能量。故選C。 答案C,2下

11、列反應(yīng)不能一步得到的是() ASiO2Na2SiO3 BSiO2H2SiO3 CNa2CO3Na2SiO3 DH2SiO3SiO2 解析二氧化硅可與氫氧化鈉溶液直接反應(yīng)生成硅酸鈉；碳酸鈉可與二氧化硅在高溫下反應(yīng)生成硅酸鈉；硅酸可直接加熱分解生成二氧化硅；故只有B符合題意。 答案B,解析選項(xiàng)A，根據(jù)置換反應(yīng)和化合反應(yīng)的概念即可判斷；選項(xiàng)B，根據(jù)反應(yīng)可知還原性焦炭大于硅，根據(jù)反應(yīng)可知還原性氫氣大于硅；選項(xiàng)C，在三個(gè)反應(yīng)中，硅元素的化合價(jià)從0價(jià)變?yōu)?價(jià)或從4價(jià)變?yōu)?價(jià)，故每消耗或生成28 g硅，轉(zhuǎn)移電子均為4 mol；選項(xiàng)D，將反應(yīng)中得到的易揮發(fā)的SiCl4分離出來(lái)后，再用氫氣還原才可以得到高純硅，

12、故原操作不正確。 答案D,考點(diǎn)二硅酸鹽的表示方法,(2)這個(gè)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)式改寫成氧化物形式時(shí)，只需將除O以外所有的元素寫成其氧化物形式，中間用“”間隔，注意組成要與原硅酸鹽一致。 (2)風(fēng)化的反應(yīng)是復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，但我們可以試圖用簡(jiǎn)單的化學(xué)原理去理解它，抓住了由較強(qiáng)的酸可以制得較弱的酸這一規(guī)律，問(wèn)題就會(huì)迎刃而解。,答案(1)K2OAl2O36SiO2 Al2O32SiO22H2O (2)因?yàn)樘妓崴嵝员裙杷釓?qiáng)，由較強(qiáng)的酸可制得較弱的酸,硅酸鹽組成的表示方法 1硅酸鹽種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成各異，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，石棉：C

13、aO3MgO4SiO2。 2方法：(1)找出組成元素；(2)寫出氧化物的形式；(3)注意原子守恒；(4)檢查有無(wú)遺漏。 3氧化物的順序：活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水。,1三硅酸鎂晶體可用來(lái)治療胃潰瘍病患者的胃酸過(guò)多癥，這是因?yàn)樵撐镔|(zhì)不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。其化學(xué)式為Mg2Si3O8nH2O。 (1)用氧化物形式表示三硅酸鎂的化學(xué)式： _ (2)寫出該藥物中和胃酸的化學(xué)方程式： _,解析用氧化物形式表示硅酸鹽時(shí)，應(yīng)注意其書寫原則：活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水。第(2)問(wèn)若直接寫三硅酸鎂與鹽酸反應(yīng)，會(huì)感到無(wú)從下手，應(yīng)從氧化物形式書寫。堿性氧化物(MgO)能與鹽

14、酸反應(yīng)，而SiO2不能與鹽酸反應(yīng)，當(dāng)成雜質(zhì)，最后寫出正確的方程式。 答案(1)2MgO3SiO2nH2O (2)2MgO3SiO2nH2O4HCl=2MgCl23SiO2(n2)H2O,2高嶺土的組成可表示為Al2Si2Ox(OH)y，其中x、y的數(shù)值分別是() A7、2 B5、4 C6、3 D3、6 解析根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為零，可得2(3)2(4)x(2)y(1)0 故有2xy14 將選項(xiàng)代入，便可得出答案。 答案B,3(2009廣東深圳高三聯(lián)考)青石棉是一種致癌物質(zhì)，是鹿特丹公約中受限制的46種化學(xué)品之一，其化學(xué)式為Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液處理時(shí)

15、，還原產(chǎn)物只有NO，下列說(shuō)法不正確的是() A青石棉是一種硅酸鹽原料 B青石棉中含有一定量的石英晶體 C青石棉的化學(xué)組成可表示為：Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O D1 mol青石棉能使1 mol HNO3被還原 答案B,關(guān)于硅和SiO2的實(shí)驗(yàn) 1一定要準(zhǔn)確記住工業(yè)上提純硅的四個(gè)典型的反應(yīng)。 2讀題時(shí)一定要留意出一些關(guān)鍵字眼，重要字句，這些字句往往與后面的問(wèn)題有關(guān)，如：已知SiHCl3能與水強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃，意味著SiHCl3的還原必須在無(wú)水、無(wú)O2的環(huán)境下進(jìn)行，制取的H2需干燥等，這些有用的信息必須認(rèn)真思考和總結(jié)，才能真正做對(duì)這種題目。,請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)第步制備粗硅

16、的化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)。 (2)粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點(diǎn)33.0)中含有少量SiCl4(沸點(diǎn)57.6)和HCl(沸點(diǎn)84.7)，提純SiHCl3采用的方法為_(kāi)。,(3)用SiHCl3與過(guò)量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如下(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(shí)間后，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_(kāi)。 為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)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

17、劑(填寫字母代號(hào))是。 a碘水b氯水cNaOH溶液dKSCN溶液eNa2SO3溶液,(1)由于O2的存在對(duì)該實(shí)驗(yàn)有較大影響，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入X氣體作為保護(hù)氣。試管中的固體藥品可選用(填序號(hào))。 石灰石鋅粒純堿 (2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，必須先通入X氣體，再加熱反應(yīng)物，其理由是； 當(dāng)反應(yīng)引發(fā)后，移走酒精燈，反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，其原因是。 (3)反應(yīng)結(jié)束后，待冷卻至常溫時(shí)，往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸，可觀察到閃亮的火星，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因用化學(xué)方程式表示為：,_， _。 答案(1)(2)防止在加熱條件下H2和O2混合發(fā)生爆炸SiO2和Mg粉的反應(yīng)是放熱反應(yīng) (3)Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4 SiH4

18、2O2=SiO22H2O,1.宣傳科學(xué)知識(shí)，介紹高新科技，揭露偽科學(xué)，是科學(xué)工作者的義務(wù)，下列說(shuō)法正確的是() A以石英砂為主要原料生產(chǎn)光導(dǎo)纖維 B“水玻璃”超薄透明，是一種新型裝飾材料 C納米材料是一種稱為“納米”的新物質(zhì)制成的材料 D炭爐邊放盆水，可防止煤氣中毒 解析石英砂的主要成分是SiO2，“水玻璃”是Na2SiO3水溶液的俗稱，納米是長(zhǎng)度單位，1 nm109m，煤氣(CO)不溶于水。 答案A,2下列說(shuō)法不正確的是() A有自主產(chǎn)權(quán)的“中國(guó)芯”主要成分是Si B氫氟酸應(yīng)盛放在帶膠塞的瓷器中 C向水玻璃中通入CO2，能生成膠狀沉淀 D用光纖上網(wǎng)，可提高網(wǎng)速 解析瓷器中也含有SiO2，氫氟

19、酸與SiO2反應(yīng)，B錯(cuò)誤。 答案B,3(2010煙臺(tái)統(tǒng)考)在一定條件下，下列物質(zhì)不能與二氧化硅反應(yīng)的是() 焦炭純堿碳酸鈣氫氟酸硝酸氫氧化鈉硫酸鈣 AB C D 解析SiO2屬于酸性氧化物，可以與堿、堿性氧化物或鹽反應(yīng)；SiO2在高溫下具有一定的氧化性，能與C等反應(yīng)；Si屬于親氟元素，SiO2能與HF反應(yīng)生成SiF4。 答案D,4(2010海安模擬)世界著名的科技史專家、英國(guó)劍橋大學(xué)的李約瑟博士考證說(shuō)：“中國(guó)至少在距今3000年以前，就已經(jīng)使用玻璃了。”下列有關(guān)玻璃的說(shuō)法不正確的是() A制普通玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英砂 B玻璃在加熱熔化時(shí)有固定的熔點(diǎn) C普通玻璃的主要成分是硅酸鈉、

20、硅酸鈣及二氧化硅 D盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口黏在一起,解析玻璃的主要成分可以表示為Na2OCaO6SiO2，屬于玻璃態(tài)物質(zhì)，是混合物。根據(jù)所學(xué)知識(shí)不難判斷AC正確；混合物沒(méi)有固定的熔、沸點(diǎn)，故B錯(cuò)誤。玻璃中的SiO2與燒堿反應(yīng)生成易溶于水的硅酸鈉，硅酸鈉是無(wú)機(jī)黏合劑，將玻璃塞與瓶口黏合，故D正確。 答案B,5有些科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”，這主要是由于作為半導(dǎo)體材料的硅在太陽(yáng)能發(fā)電過(guò)程中具有重要的作用。下列關(guān)于硅的說(shuō)法中不正確的是 () A自然界中硅元素的貯量豐富 B自然界中存在大量的單質(zhì)硅 C高純度的單質(zhì)硅廣泛用于制造計(jì)算機(jī)

21、芯片 D硅可由二氧化硅還原制得,答案B,6(1)將下列硅酸鹽改寫成氧化物的形式(改寫時(shí)注意金屬氧化物在前，非金屬氧化物在后，低價(jià)在前，高價(jià)在后，H2O一般寫在最后)： 鎂橄欖石(Mg2SiO4)：_； 高嶺石Al2(Si2O5)(OH)4：_。 (2)許多含氧酸及其鹽類均可以類似地改寫為氧化物形式，請(qǐng)繼續(xù)改寫以下物質(zhì)： HNO3_； HCOOH_； KAl(SO4)212H2O_。,通過(guò)以上改寫可知，HNO3的酸酐為_(kāi)，HCOOH與H2SO4反應(yīng)可制_氣體。 (3)已知在一定條件下，F(xiàn)e在Cl2中燃燒可以生成Fe3Cl8，它可以看作是FeCl22FeCl3，類似地，碘與Fe在一定條件下可得到Fe3I8，則它可以看作是_。,解析改寫時(shí)注意中心元素的化合價(jià)不變，同時(shí)不能出現(xiàn)分?jǐn)?shù)，不夠時(shí)可在前面加計(jì)量