1、第一講無機非金屬材料的主角硅,1了解C、Si的單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應用。 2了解C、Si的單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。 3以新材料、新技術(shù)為背景考查C、Si的單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)及應用。 1關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的實驗探究。 2有關(guān)硅單質(zhì)及其化合物的物質(zhì)推斷。 3硅的單質(zhì)和化合物的綜合利用及有關(guān)工藝流程。,一、碳和硅 1C、Si單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì) (1)碳在自然界既有 態(tài)又有 態(tài)。碳的同素異形體有 、 、無定形碳、 等。 (2)硅在地殼中的含量占第二位，僅次于氧，全部以 態(tài)存在，是一種親 元素，單質(zhì)硅有 和 兩種。,游離,化合,金剛石,石墨,C60,化合,氧,晶體,無

2、定形,不,還原,F2,氫氟酸,強堿,Si4HF=SiF42H2,Si2OHH2O=SiO2H2,3工業(yè)制法 4用途：作為半導體材料；生產(chǎn)硅合金；制造太陽能電池。,硅可用作半導體材料，是否可用于解釋元素周期性變化的規(guī)律？ 提示可以，硅位于金屬和非金屬的分界線附近，性質(zhì)上由金屬逐漸過渡到非金屬，即有金屬的性質(zhì)又有非金屬的性質(zhì)。,二、二氧化硅和二氧化碳,空間立體網(wǎng)狀,大,固,低,高,SiO22NaOH= Na2SiO3H2O,玻璃,CO2少量：CO2 2NaOH=Na2CO3 H2O CO2過量：CO2 NaOH=NaHCO3,SiO2Na2CO3Na2 SiO3CO2,Na2SiO3H2OCO2

3、(不足)=H2SiO3 Na2CO3,Na2OCO2=Na2CO3,盛放堿液的試劑瓶，為什么不能用玻璃塞？ 提示玻璃中含有SiO2，SiO2能夠與堿液緩慢反應，帶玻璃塞的玻璃試劑瓶一般都是磨砂口的，接觸非常嚴密，接觸堿液時間長了會生成具有黏合性的Na2SiO3水溶液，從而使瓶塞與瓶頸黏在一起，不易分開。,三、硅酸、硅酸鹽和無機非金屬材料 1硅酸 (1)物理性質(zhì)：固體 溶于水。 (2)化學性質(zhì) 弱酸性，酸性比碳酸 ，硅酸 (填“能”或“不能”)使紫色石蕊試液變紅色。,不,不能,弱,H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O,干燥劑,2硅酸鹽 (1)性質(zhì)特征：化學性質(zhì)穩(wěn)定，熔點 ，大都難溶于水

4、(Na2SiO3等例外)。 (2)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硅酸鹽的組成：如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為 ，石棉(CaMg3Si4O12)可表示為： 。 (3)硅酸鈉(Na2SiO3) 白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱 ，有黏性，水溶液顯堿性。,較高,Na2OSiO2,CaO3MgO4SiO2,水玻璃,它能與酸性比硅酸強的酸反應，化學方程式分別為 與鹽酸反應： 。 與CO2水溶液反應： 。 用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。,Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3,Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3,3.傳統(tǒng)無機非金屬材料,純

5、堿、石灰石、石英,石灰石、黏土,Na2SiO3，CaSiO3， SiO2,3CaOSiO2, 2CaOSiO2, 3CaOAl2O3,4.新型無機非金屬材料 (1) 陶瓷：如氮化硅陶瓷具有較高的硬度和耐磨性、較強的抗化學浸蝕性和電絕緣性等。 (2) 陶瓷：對機體無排異反應，不會引起代謝作用異常。 (3)壓電陶瓷：具有 效應。,高溫結(jié)構(gòu),生物,壓電,提示不能。強酸制弱酸的規(guī)律：強酸弱酸鹽=強酸鹽弱酸，僅適用于常溫下水溶液中進行的反應，而該反應是在高溫且干態(tài)下進行，只能從化學平衡移動角度去解釋反應發(fā)生的原因，因CO2為氣體，能及時離開反應體系，使化學反應得以向右進行。,3氧化物的反應規(guī)律反常 一般

6、情況，堿性氧化物酸鹽水，SiO2是酸性氧化物卻能與氫氟酸反應：SiO24HF=SiF42H2O(SiF4不屬于鹽)。 五種溶液 通入過量CO2后溶液仍渾濁，符合條件的五種溶液是： Na2SiO3溶液； NaAlO2溶液； ONa溶液； 飽和的Na2CO3溶液； 飽和NaCl的氨溶液(侯氏制堿原理)。,一種技巧 硅酸鹽改寫成氧化 物形式的方法技巧 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。 氧化物前系數(shù)配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則配置系數(shù)。 注意事項：氧化物之間以“”隔開；系數(shù)配置出現(xiàn)分數(shù)應化為整數(shù)。,我的體會 硅的性質(zhì)內(nèi)容不是很多，只要注意幾點：一是注

7、意硅、二氧化硅的用途，二是注意硅、二氧化硅的幾個特殊的性質(zhì)及作用，如SiO2能與氫氟酸反應但不能與水反應直接制硅酸、盛堿的試劑瓶不能用玻璃塞子，三是注意硅酸鹽氧化物的寫法。,我的警示 CO2、SO2、SiO2均為酸性氧化物，但SiO2不能與水直接化合生成H2SiO3；SiO2先轉(zhuǎn)化為硅酸鹽，才能進一步轉(zhuǎn)化為硅酸。SiO22NaOH=Na2SiO3H2O，Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl。,問題征解 有人認為SiO2既能與某些酸反應又能與堿反應，所以認為它是一種兩性氧化物，你同意這種看法嗎？ 提示不同意，因為SiO2只與HF反應，這是SiO2的特性，與其他的酸不反應，所以SiO2是

8、一種酸性氧化物。,必考點25 碳、硅及其化合物的“特殊性” 1一般情況下，非金屬元素單質(zhì)熔、沸點低，硬度小，但晶體硅、金剛石熔、沸點高，硬度大，其中金剛石為自然界中硬度最大的物質(zhì)。 2一般情況下，非金屬單質(zhì)為絕緣體，但硅為半導體，石墨為電的良導體。,C二氧化硅既溶于氫氧化鈉溶液又溶于氫氟酸，所以二氧 化硅是兩性氧化物 D二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能 與水反應生成硅酸 解析強酸制弱酸的反應規(guī)律適用于在溶液中的反應，而該反應是在高溫干態(tài)下進行的，不能根據(jù)該規(guī)律判斷。事實上碳酸酸性比硅酸強，故A項錯誤；CO2和SiO2屬不同類型晶體，在物理性質(zhì)方面有很大差異，故B項錯誤；,SiO

9、2能與氫氟酸反應，是SiO2的特性，并不能說明它具有堿性，故C項錯誤；SiO2雖屬于酸性氧化物，但不能直接與H2O反應生成H2SiO3，D項正確。 答案D,物質(zhì)的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的組成，還取決于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，Si與C都處于A族且二者相鄰，性質(zhì)相似，但其氧化物的某些性質(zhì)相差很大。其原因是CO2為獨立的小分子，分子之間的作用很??；而SiO2中不存在這樣的單個分子，是靠共價鍵形成的空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其硬度很大，熔沸點很高。,解析通常用氫氟酸來刻蝕玻璃，與之對應的反應是，因此a判斷錯誤，中反應表現(xiàn)的是SiO2的特性，c判斷也錯；反應是一個置換反應，其中二氧化硅被還原，表現(xiàn)出氧化性，b判斷正確；反應是一

10、個復分解反應，用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d判斷正確；反應中硅的化合價和氧的化合價都沒有改變，因此二氧化硅沒有參加氧化還原反應，e判斷也正確；所以選項B正確。 答案B,必考點26 硅酸鹽及無機非金屬材料 1硅酸鹽的表示方法 硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)復雜，其組成的表示方法有兩種： (1)鹽化學式法 如：硅酸鈉Na2SiO3，硅酸鈣CaSiO3等。此法一般用于表示組成較簡單的硅酸鹽。,(2)氧化物法 如：黏土：Al2O32SiO22H2O 石棉：CaO2MgO4SiO2 云母：K2O3Al2O36SiO22H2O 滑石：3MgO4SiO2H2O 鉀長石：K2OAl2O36SiO2,2無機

11、非金屬材料分類,【典例2】 下列關(guān)于無機非金屬材料的說法中不正確的是 ()。 A傳統(tǒng)無機非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料 B新型無機非金屬材料克服了傳統(tǒng)無機非金屬材料的許多缺點 C高溫結(jié)構(gòu)材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點 D傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料的主要成分都是硅酸鹽,解析無機非金屬材料分為傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料兩大類。傳統(tǒng)無機非金屬材料是指我們常說的硅酸鹽材料，包括玻璃、水泥、磚瓦、陶瓷等；新型無機非金屬材料是指一些新型的具有特殊結(jié)構(gòu)和特殊功能的非硅酸鹽型材料。新型無機非金屬材料與傳統(tǒng)無機非金屬材料相比，具有許多優(yōu)良性能，如耐高

12、溫、耐磨損、耐酸堿腐蝕、具有壓電效應、具有生物功能等。 答案D,無機非金屬材料在生活和高科技的發(fā)展中起著重要作用，其應用點較多，在以后的高考中將會有所體現(xiàn)?？疾闀r除選擇題某一選項外，還可能出現(xiàn)在以礦物資源開發(fā)和利用的綜合試題中。在解答有關(guān)無機非金屬材料試題時首先要認真閱讀題目、充分挖掘信息、了解無機非金屬材料的類別、成分、性質(zhì)和功能，然后針對問題逐一解決。,【應用2】 (2013廣東四校聯(lián)考)材料與化學密切相關(guān)，表中對應關(guān)系錯誤的是 ()。 解析A項中金剛石是碳的一種單質(zhì)。 答案A,從2013年高考理綜化學卷常見錯誤分析，學生答題不規(guī)范主要表現(xiàn)在以下方面： (1)書寫不規(guī)范； (2)化學方程式

13、沒配平或漏掉生成物或抄錯； (3)錯別字多； (4)字符書寫潦草難以辨認；,(5)書寫有機結(jié)構(gòu)簡式多氫或少氫。 出現(xiàn)以上情況并非說明考生化學基礎知識欠缺，而是平時沒有養(yǎng)成良好的習慣。因此，同學們有必要培養(yǎng)自己嚴謹?shù)膶W習態(tài)度，養(yǎng)成良好的書寫習慣，減少因非智力因素而丟分。 試卷采樣 (9分)獲取知識和信息是現(xiàn)代人不可缺少的素質(zhì)，信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展離不開材料科學的推動。,當場指導 審題指導 (1)根據(jù)二氧化硅的主要用途進行判斷。(2)方法一生產(chǎn)單晶硅的過程看，由碳還原得到的是粗硅，還要進行除雜處理，雜質(zhì)為二氧化硅和炭等。雜質(zhì)如果不易除去，則可以考慮將所需物質(zhì)從混合物中進行分離出來。(3)根據(jù)信息先判

14、斷反應物與產(chǎn)物的種類，再進行書寫化學方程式。,失分提示 1對硅和二氧化硅的用途混淆。 2敘述問題不全面。 3化學方程式書寫不全面。,Hold住考向 名師揭秘 隨著新能源，新材料，新工藝的發(fā)展應用，硅及其化合物的性質(zhì)和應用有逐漸增多的趨勢。高考將對硅及其化合物的性質(zhì)和有關(guān)實驗進行重點考查，以選擇題為基礎題型，以化工綜合應用題為提高題型，預計2014年將有多種考查方式出現(xiàn)。,角度1.硅單質(zhì)的性質(zhì)和用途的判斷 1判斷正誤 (1)單晶硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧?() (2012新課標，8B) (2)單質(zhì)硅常用作半導體材料和光導纖維 () (2011山東理綜，10B) (3)高純度的硅單質(zhì)廣泛用于

15、制作光導纖維 () (2009廣東理基，22),(4)單晶硅常用于制造光導纖維 () (2009四川理綜，6D) (5)硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素 () (2009廣東理基，22) 角度2.SiO2性質(zhì)及用途 2判斷正誤 (1)SiO2與酸、堿均不反應 () (2012天津理綜，2B),(2)SiO2有導電性，所以SiO2可用于制備光導纖維 () (2012廣東理綜，12B) (3)二氧化硅不與任何酸反應，可用石英制造耐酸容器() (2011江蘇，3B) (4)SiO2是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應 () (2010山東理綜，13A) (5)A.二氧化硅是生產(chǎn)光纖制品的基本原料 () B水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑 () (2010江蘇，4A、B),(6)可以用Si3N4、Al2O3制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷制品 ()