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第一节无机非金属材料的主角——硅(第一课时)基础知识导航一、单质硅(Si):1、物理性质:有金属光泽的灰黑色固体,熔点高,硬度大。2、化学性质:①常温下化学性质不活泼,只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑②在高温条件下,单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。Si+O2高温SiO2Si+2Cl2高温SiCl43、用途:太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。4、硅的制备:工业上,用C在高温下还原SiO2可制得粗硅。SiO2+2C=Si(粗)+2CO↑Si(粗)+2Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si(纯)+4HCl二、二氧化硅(SiO2):1、SiO2的空间结构:立体网状结构,SiO2直接由原子构成,不存在单个SiO2分子。2、物理性质:熔点高,硬度大,不溶于水。3、化学性质:SiO2常温下化学性质很不活泼,不与水、酸反应(氢氟酸除外),能与强碱溶液、氢氟酸反应,高温条件下可以与碱性氧化物反应:①与强碱反应:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(生成的硅酸钠具有粘性,所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液,避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住,打不开,应用橡皮塞)。②与氢氟酸反应[SiO2的特性]:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(利用此反应,氢氟酸能雕刻玻璃;氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放,应用塑料瓶)。③高温下与碱性氧化物反应:SiO2+CaO高温CaSiO34、用途:光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。要点导悟重难点一碳和硅的比较碳硅原子结构示意图物理性质晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。硅和锗是重要的半导体材料化学性质在高温和点燃下有强还原性2C+O22COC+O2CO23C+Fe2O32Fe+3CO↑①加热条件下,能跟一些非金属单质起反应。Si+O2SiO2Si+2H2SiH4②常温下,不能强酸、强氧化性酸反应,只能与氟气、氢氟酸(HF)和烧碱等物质反应。Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4+H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑点燃点燃工业制法SiO2+2CSi+2CO↑(焦炭在电炉中还原二氧化硅得到粗硅)粗硅提纯后,可以得到可用作半导体材料的高纯硅。用途作还原剂、吸附剂①作半导体材料晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等;②制合金:含硅4%的钢具有良好的导磁性——变压器铁芯;含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性——耐酸设备等。重难点二SiO2与CO2的比较CO2SiO2与碱性氧化物反应CaO+CO2CaCO3CaO+SiO2CaSiO3与碱液反应2NaOH+CO2=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与盐反应Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO32Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑与碳反应C+CO22CO2C+SiO2Si+2CO↑与H2O作用CO2+H2OH2CO3不与水化合与酸反应不反应只与HF反应SiO2+4HF=SiF4↑+H2O典型题解析例、下列各单质和化合物之间有以下的转化关系,而且各单质和化合物组成的元素皆为短周期元素。单质ANaOH溶液氢气C化合物乙单质B过量盐酸化合物丁化合物丙化合物乙化合物甲过量盐酸NaOH溶液化合物甲单质B根据上述关系判断:(1)单质A可能是_______,这是因为_______________。(2)单质B一定是金属还是非金属________,这是因为___________________。(3)各化合物的化学式为:甲________、乙________、丙________、丁________。要点提示:本题是元素及化合物推断题,解题的突破口是短周期内元素的单质A与NaOH溶液反应生成氢气C的元素可能是Al和Si,而产生的化合物乙与过量盐酸溶液反应,生成的化合物丁能两次失去化合物丙生成化合物甲,则进一步推断出A单质不是金属Al,而只能是Si。又由于单质A和化合物甲都能跟NaOH溶液反应,都生成化合物乙(Na2SiO3),只不过A的另一种产物是氢气,而化合物甲的另一种产物为化合物丙,丙又可通过氢气与单质B反应生成,故单质B为O2,其它的各种化合物也就能推出来了。答案:(1)硅Si;在短周期内,能与NaOH溶液反应放出氢气的只可能是铝和硅,但铝的氢氧化物可溶于过量盐酸中,不符合题意;故A只能是单质硅。(2)是非金属,硅只有和氧气反应,才能生成酸性氧化物(SiO2)与碱液(NaOH溶液)反应。(3)甲SiO2、乙Na2SiO3、丙H2O、丁H4SiO4。练习1.光纤通信是一种现代化的通信手段,它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前,我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络,即信息高速公路。光纤通信所使用的光缆,其主要部件为光导纤维。下列说法正确的是()①制造光导纤维的主要原料是CaCO3;②制造光导纤维的主要原料是SiO2;③光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的全反射;④光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的折射A.①④B.②③C.①③D.②④2.下列各组物质间,不能发生反应的是()A.二氧化硅与氧化钙(高温)B.二氧化硅与氢氧化钠(常温)C.二氧化硅与碳(高温)D.二氧化硅与浓HNO3(常温)3.在①浓硝酸②水③盐酸④氢氟酸⑤氢氧化钾溶液中,能与二氧化硅起化学反应的有()A.①②B.②④C.④⑤D.③④4.硅元素在自然界只以化合态的形式存在,如铁矿石中的硅主要以脉石(SiO2)的形式存在。炼铁时为了除去脉石,向炼铁高炉中加入石灰石。该过程可能涉及的化学反应是()A.CaCO3CaO+CO2↑B.2FeO+Si2Fe+SiO2C.SiO2+3CSiC+2COD.CaO+SiO2CaSiO35.下列盛放试剂的方法正确的是()A.氢氟酸或浓硝酸存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中B.汽油或煤油放存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中C.碳酸钠溶液或氢氧化钙溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中D.氯水或硝酸银溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中6.生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2,检验它是否存在着两种杂质的最好试剂是()A.水B.盐酸C.硫酸D.烧碱溶液7.熔化烧碱应选用的坩埚应该是()A.铁坩埚B.玻璃坩埚C.石英坩埚D.瓷坩埚8.接触法制硫酸是重要的化工原理:4FeS2+11O2==2Fe2O3+8SO2。现有1g含脉石(SiO2)的黄铁矿(FeS2)样品,将其在氧气流中充分灼烧,反应完全后得0.78g残渣,则此黄铁矿的纯度是()A.33%B.66%C.78%D.88%9.向下列溶液中,通过量的CO2,溶液出现浑浊的是()A.澄清石灰水B.CaCl2溶液C.NaAlO2溶液D.NaHCO3溶液10.下列物质有固定熔点的是()A.钢化玻璃B.过磷酸钙C.消石灰D.水玻璃11.人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料。它类似于人骨和天然牙的性质和结构。人造骨可以依靠从人体液中补充某些离子形成新骨。可在骨骼接合界面产生分解、吸收、析出等反应,实现与骨骼牢固结合。人遗骨植入人体内需要吸收人体中()离子形成新骨。A.Ca2+B.Br-C.Na+D.Cl-12.下列说法摘自某科普杂志,你认为无科学性错误的是()A.铅笔芯的原料是重金属铅,儿童在使用时不可能用嘴吮咬铅笔,以免引起铅中毒B.一氧化碳有毒,生有煤炉的居室,可放置数盆清水,这样可有效地吸收一氧化碳,防止煤气中毒C.“汽水”浇灌植物有一定的道理,其中二氧化碳的缓释,有利于作物的光合作用D.硅的提纯与应用,促进了半导体元件与集成芯片业的发展,可以说“硅是信息技术革命的催化剂”13.纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解,当剩余固体质量为原试样质量的一半时,碳酸氢钙的分解率是()A.50%B.75%C.92.7%D100%.14.工业上制取金刚砂的化学反应方程式如下:SiO2+3CSiC+2CO↑。在这个氧化还原反应中,氧化剂和还原剂物质的量之比为()A.1:2B.2:1C.5:3D.3:515.新型无机材料碳化钛(TiC)、碳化硼(B4C)、氮化硅(Si3N4)等称为非氧化物陶瓷,合成这些物质需在高温下进行,在合成工艺中必须注意()A.通入充足的氧气B.避免与氧气接触C.可在氮气气氛中合成D.通入少量氧气练习答案:1、B2D3C4AD5D6B7A8B9C10B11A12D13D14A15BC
本文标题:高一化学硅复习1
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