2020届高考化学总复习 专题二 第一单元 含硅矿物与信息材料课件 苏教版

专题二非金属及其化合物第一单元含硅矿物与信息材料1碳、硅单质的性质及用途2碳、硅的氧化物3硅酸、硅酸盐和无机非金属材料4课时达标检测课堂真题集训——明考向5目录CONTENTS考点1碳、硅单质的性质及用途教材基础—自热身1．单质结构、物理性质和用途碳硅元素的存在形式游离态和化合态______单质的结构金刚石：_________结构；石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石：熔点___、硬度___；石墨：硬度___、电的______体晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、熔点__、硬度___，有脆性用途_______用于制造切割刀具，_____用于制造电极、铅笔芯晶体硅用作________材料、硅芯片和硅太阳能电池化合态空间网状高大小良导大金刚石石墨半导体高2.化学性质知能深化—扫盲点提能点一硅单质的特殊性(1)Si的还原性强于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑。(2)非金属单质与碱液反应一般无H2放出，但Si与碱液反应却放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si能与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。(4)非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。对点练1．硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是()A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B．Si粉中含有铝粉可用NaOH溶液除去铝粉C．反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂D．能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应解析：Si和Al都可以与NaOH溶液反应，B项错误；Si与烧碱溶液反应的实质是Si先和H2O反应：Si＋3H2O===H2SiO3＋2H2↑，生成的H2SiO3与NaOH反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O，H2O是氧化剂，C项错误；硅不能与盐酸反应，D项错误。提能点二硅的工业制法(1)制取粗硅工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅：___________________________。(2)粗硅提纯①Si＋2Cl2=====高温SiCl4，②SiCl4＋2H2=====高温Si＋4HCl。(3)注意问题①用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中也含CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑对点练2．从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：①SiO2＋2C=====高温Si(粗)＋2CO↑②Si(粗)＋2Cl2=====△SiCl4③SiCl4＋2H2=====高温Si(纯)＋4HCl关于上述反应的叙述不正确的是()A．①③是置换反应，②是化合反应B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C．任一反应中，每消耗或生成28g硅，均转移4mol电子D．高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅题点全练—过高考题点一C、Si的性质1．下列关于C、Si两种非金属元素的说法中，正确的是()A．两者结合形成的化合物是共价化合物B．在自然界中都能以游离态存在C．氢化物的热稳定性比较：CH4SiH4D．最高价氧化物都能与水反应生成相应的酸解析：B项，Si在自然界中没有游离态，错误；C项，稳定性：CH4SiH4，错误；D项，SiO2不能与水反应，错误。2．常温下，下列不发生反应的物质是()①硅与NaOH溶液②硅与盐酸③硅与氢氟酸④二氧化硅与碳酸钠⑤二氧化硅与NaOH溶液A．①②B．③④C．②⑤D．②④解析：①中发生反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑；Si不与除氢氟酸外的其他酸反应，②不反应，③反应；④中SiO2与Na2CO3反应需要高温，常温下不反应；⑤中发生反应SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。题点二Si的制取3．硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：_________________________________。②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：________________________________________；H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是_________________________。高温下，H2遇O2发生爆炸SiHCl3＋H2======1357KSi＋3HClSiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl(2)化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时，从资料查阅到下列信息：Ⅰ.Mg在高温条件下可与SiO2反应；Ⅱ.金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4；Ⅲ.SiH4在空气中自燃。他们根据信息进行实验，当用足量稀H2SO4溶解Ⅰ实验获得的固体产物时，发现有爆鸣声和火花；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量、计算，测得其产率只有预期值的63%左右。①Ⅰ实验发生反应的化学方程式是_____________________________________________________。②用稀H2SO4溶解Ⅰ实验获得固体产物时，产生爆鸣声和火花的原因是______________________________________________________________________________________________________。Mg2Si与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃，即发生反应Mg2Si＋2H2SO4===2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O2Mg＋SiO2=====高温2MgO＋Si、2Mg＋Si=====高温Mg2Si考点2碳、硅的氧化物教材基础—自热身1．结构SiO2是结构，不存在单个分子；CO2中存在单个CO2分子。2．物理性质(1)熔、沸点：SiO2的熔、沸点比CO2的熔、沸点。(2)溶解性：CO2可溶于水，SiO2不溶于水。空间网状立体高3．化学性质二氧化硅二氧化碳与水反应不反应__________________与酸反应只与氢氟酸反应：____________________________不反应与碱(NaOH)溶液反应________________________________(盛碱液的试剂瓶用____塞)CO2少量：______________________________CO2足量：___________________________SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O橡胶CO2＋H2OH2CO3CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2OCO2＋NaOH===NaHCO3二氧化硅二氧化碳与盐反应如与Na2CO3反应：____________________________________________如与Ca(ClO)2反应：_____________________________________________与碱性氧化物反应如与CaO反应：_______________________如与Na2O反应：_______________________主要用途作光导纤维，制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品制饮料、碳酸盐，干冰用作制冷剂，人工降雨SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClOSiO2＋CaO=====高温CaSiO3CO2＋Na2O===Na2CO3知能深化—扫盲点提能点一CO2与碱反应产物的定量判断CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应与CO2气体的通入量有关，当CO2通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。以CO2与NaOH溶液反应为例：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2OCO2＋NaOH===NaHCO3当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下：对点练1．标准状况下，将3.36LCO2气体通入200mL1.00mol·L－1NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO2－3)与c(HCO－3)的比值为(不考虑CO2－3、HCO－3的水解)()A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．1∶3解析：n(CO2)＝3.36L22.4L·mol－1＝0.150mol，n(NaOH)＝0.200L×1.00mol·L－1＝0.200mol，nNaOHnCO2＝0.200mol0.150mol＝43，即1nNaOHnCO22，产物为Na2CO3、NaHCO3，设其物质的量分别为x、y，则2x＋y＝0.2molx＋y＝0.15mol，解得x＝0.05moly＝0.10mol，所以cCO2－3cHCO－3＝12。提能点二SiO2的特殊性(1)SiO2是空间网状立体结构，不存在单个分子，这与CO2、SO2、SO3等酸性氧化物的单分子结构不同。(2)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。(3)酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能与HF反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。(4)反应：Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑，不能说明酸性的强弱。对点练2．下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是()A．都是共价化合物B．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸D．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应解析：SiO2和CO2都只含有共价键，均为共价化合物，A项正确；干冰升华吸热，可用于人工降雨，B项正确；SiO2不溶于水且与水不反应，C项错误；SiO2与强碱溶液反应能生成硅酸盐，CO2与强碱溶液反应能生成碳酸盐或碳酸氢盐，D项正确。题点全练—过高考题点一碳的氧化物的性质1．如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前，采用较多的方法是对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是()A．CO2是形成酸雨的主要物质B．CO2导致温室效应，是一种大气污染物C．CO2(g)＋C(s)=====高温2CO(g)ΔH0，高温有利于该反应自发进行D．实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳解析：硫的氧化物和氮的氧化物是形成酸雨的主要物质，A项叙述错误；CO2不属于大气污染物，B项叙述错误；CO2(g)＋C(s)=====高温2CO(g)为熵增的吸热反应，当ΔG＝ΔH－TΔS0时，反应能自发进行，故高温有利于该反应自发进行，C项叙述正确；实验室不能用稀硫酸与大理石反应制取二氧化碳，因为生成的硫酸钙微溶，附着在大理石的表面阻止反应的进行，D项叙述错误。2．为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课外兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置。根据装置回答问题：(1)A装置的作用是___________。(2)实验后怎样处理尾气_____，发生反应的化学方程式为____________________。(3)若实验时观察到_______________________________________________________________________，则证明原气体中一定含有一氧化碳。B中无明显现象，装置C中黑色粉末变成光亮的红色，D中澄清石灰水变浑浊吸收CO2点燃2CO＋O2=====点燃2CO2题点二二氧化硅的性质3．下列说法正确的是()A．SiO2既能和NaOH溶液反应又