高一化学优质实用课件推选——人教版无机非金属.ppt
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1、新课标人教化学课件系列,第四章非金属及其化合物,第10讲 无机非金属材料的主角硅,基础关,最 新 考 纲,1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。,2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。,自 主 复 习,一、硅和二氧化硅,1.硅,(1)晶体,具有结构。,(2)硅常温下性质稳定,只能与F2、HF、NaOH溶液反应。,原子,正四面体,SiO2,Na2SiO32H2,2.二氧化硅,(1)晶体,具有结构,_溶于水。,(2)二氧化硅具有弱氧化性和酸性氧化物的通性。,原子,正四面体,不,Si2CO,Na2SiO3H2O,CaSiO3CO2,Na2SiO3CO2,二、硅酸、
2、硅酸盐,1.硅酸,(1)性质,硅酸是难溶于水的酸,其酸性比碳酸,硅酸不能使紫色石蕊试液变红色。,弱,还弱,硅酸不稳定,受热易分解:_。,硅酸能与碱溶液反应,如与NaOH溶液反应的化学方程式为:_.,硅酸在水中易聚合形成胶体。浓度较小时_;浓度较大时。硅酸凝胶干燥脱水硅酸干胶,又称硅胶,吸附水分能力强,常用作干燥剂,也用作催化剂的载体。,无色透明溶液,凝胶,(2)制备,硅酸可通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得,反应的化学方程式为:Na2SiO32HCl=_,Na2SiO3CO2H2O=_。,2NaClH2SiO3,Na2CO3H2SiO3,2.硅酸盐,(1)硅酸盐是由、和组成的化合物的总称。硅酸盐
3、是一类结构复杂的物质,一般都。化学性质很,通常用_和_的形式表示其组成。,硅,氧,金属,不溶于水,稳定,二氧化硅,金属氧化物,(2)用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成。,硅酸钠:Na2SiO3_;,硅酸钙:CaSiO3_;,高岭石:Al2(Si2O5)(OH)4_。,Na2OSiO2,CaOSiO2,Al2O32SiO22H2O,三、碳及其重要化合物,1.碳族元素的主要特征,碳族元素最外层均有,介于18之间,特殊的结构决定了该族元素易形成化合物,非金属单质易形成晶体,碳是构成有机物的主角,硅是构成矿物的主角,因而形成物质的种类繁多。以氧化还原反应的化合价升、降来研究碳族元素的性质,可以总结出以
4、下几点:,4个电子,共价,原子,(1)碳族元素的单质以为主,如碳、硅都被氧气氧化,高温时碳可以还原氧化铜。,(2)2价的化合物有性。如一氧化碳高温时能还原某些金属氧化物(三氧化二铁、氧化铜等)。,(3)4价的化合物有性。如二氧化碳和碳高温下反应生成一氧化碳,二氧化碳在化学反应中是氧化剂等。,还原性,还原,氧化,2.碳元素的单质,常见的碳单质有、等,它们之间的关系属于_。,金刚石,石墨,C60,同素异形体,3.碳的氧化物,CaCO3H2O,H2CO3,4.碳酸和碳酸盐,(1)碳酸(H2CO3),不稳定,一般在方程式中写作。,CO2和H2O,Na2CO3CO2H2O,网 络 构 建,碳、硅及其化合
5、物间的转化关系,热点关,热 点 考 向,1.以新材料、新技术为背景考查C、Si及其重要化合物的性质及应用。,2.以实验探究、框图推断题考查C、Si元素单质及其化合物知识的综合应用。,3.以硅的制取及提纯考查氧化还原反应及计算能力。,热 点 探 究,热点1碳、硅单质的化学性质,由于硅元素原子的最外层电子数与碳元素原子的最外层电子数相同,都为4个,所以硅的许多化学性质与碳相似,但也有不同。具体见下表:,例1下列关于硅的说法中,不正确的是()A.硅是非金属元素,晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体B.硅的导电性能介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应D.加热到一
6、定温度时,硅能与氯气、氧气等非金属反应,答案C,解析晶体硅虽然外形像金属(有金属光泽),但实际上属于非金属;硅既有金属性,又有非金属性,其导电性也介于金属导体和非金属绝缘体之间,是良好的半导体材料。硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下),但常温下仍能与氟气、氟化氢和NaOH溶液等发生反应,加热至一定温度时,硅能与氯气、氧气等非金属发生反应。,点评1.硅为非金属单质,但有一定的金属性。2.硅有一些区别于其他非金属单质的性质,如与氢氟酸反应:Si4HF=SiF42H2;与NaOH溶液反应:Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。,变式1下列事实能证明碳的非金属性比硅强的是(),A.B.C. D.
7、,答案:A,热点2CO2和SiO2的比较,例2关于二氧化硅,下列叙述不正确的是()A.水晶的成分是二氧化硅B.二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别C.二氧化硅不溶于水,也不能跟水反应生成酸D.二氧化硅是一种酸性氧化物,它不跟任何酸起反应,答案D,解析水晶、玛瑙、沙子都含二氧化硅;SiO2晶体不溶于水,也不能与水反应生成H2SiO3,制取H2SiO3是利用可溶性硅酸盐与酸的反应;SiO2虽然是酸性氧化物,但它可以与氢氟酸发生反应:SiO24HF=SiF42H2O,这是它的特性,氢氟酸可用于刻蚀玻璃就是利用了这一性质;CO2在通常状况下为气体,与SiO2的物理性质相差很大。,变式2常温下二氧化
8、硅是很坚硬的固体而二氧化碳是气体的原因是()A.硅的非金属性比碳弱B.硅具有一定的非金属性而碳是典型的非金属C.二氧化硅里硅与氧结合的化学键和二氧化碳里碳与氧结合的化学键的种类不同D.二氧化硅是原子晶体,二氧化碳是分子晶体,答案:D,解析:化合物在常温下的存在状态取决于它们的熔、沸点高低,SiO2和CO2的熔、沸点不同,主要原因在于二者晶体类型的差异。,热点3碳、硅元素单质及其化合物的特性,2.非金属单质跟碱作用一般无H2放出,但Si能跟强碱溶液 作用放出H2。,3.非金属单质一般不跟非氧化性酸作用,但Si能跟HF作用:Si4HF=SiF42H2。,4.酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能与
9、HF作用。,5.无机酸一般易溶于水,但H2SiO3和H4SiO4均不溶于水。,6.碳酸钠溶液俗称纯碱,硅酸钠的水溶液俗称泡花碱(或水玻璃),但它们都是盐溶液。,例3A、B、C、D、E代表单质或化合物,它们之间的相互转换关系如图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质,其晶体结构与金刚石相似。,请填空:(1)形成单质A的原子的结构示意图为,它的最高化合价为。(2)B的化学式(分子式)为,B的晶体类型为_,B和碳反应生成A和E的化学方程式是。(3)C的化学式(分子式)为_,D的化学式(分子式)为。,4,SiO2,原子晶体,CaSiO3,Na2SiO3,变式3下列各单质和化合物之间有以下转化关
10、系,而且各单质和化合物组成的元素皆为短周期元素。,根据上述关系判断:,(1)单质A只可能是。,硅,(2)单质B是金属还是非金属?。,非金属,(3)写出各化合物的化学式:甲、乙、丙、丁。,SiO2,Na2SiO3,H2O,H4SiO4,解析:本题是元素及化合物的推断题,解题的突破口是短周期元素的单质A与NaOH溶液反应生成氢气,此元素可能是Al或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
11、的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,其他的各种化合物也就能推出来了。,热点4无机非金属材料,1.传统工业硅酸盐材料,(1)水泥,原料:石灰石和黏土,其它辅料(例如石膏)。,生产设备:水泥回转窑。,主要成分:3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3。水泥是一种混合物,它的水硬过程是一个复杂的物理化学过程。,用途:广泛用于建筑材料。,(2)玻璃,原料:纯碱、石灰石和石英(SiO2)。,生产设备:玻璃熔炉。,主要成分:Na2SiO3、CaSiO3、SiO2。,(3)陶瓷(土器、陶器、炻器、瓷器等),主要原料:黏土。,性能:抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝
12、缘、易成型等。,2.新型无机非金属材料,主要具有以下特性:,(1)能承受高温,强度高,如氮化硅。,(2)具有电学特性,一些新型非金属材料可以做绝缘体,有的可以做半导体、导体、超导体。,(3)具有光学特性,有的可发出各色的光,有的能透过可见光,有的能使红外线、雷达射线穿过。,(4)具有生物功能,一些新型无机金属材料硬度高、无毒、不溶于水,对人体组织有较好的适应性即生物相容性,可直接植于人体,如人造牙齿、人造骨骼,新型无机非金属材料品种很多,用途也很广。,3.新型陶瓷,例4下列表述正确的是()人造刚玉的熔点很高,可用作高级耐火材料,主要成分是二氧化硅;化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成
13、,玛瑙的主要成分是硅酸盐;提前建成的三峡大坝使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料;夏天到了,游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛;太阳能电池可采用硅材料制作,其应用有利于环保、节能。A.B.C. D.,答案D,解析本题从日常生活中常见的物质出发,考查物质的成分、用途等。这些知识都可以在教材中找到,这道题旨在考查学生对教材基础知识的掌握程度。人造刚玉的主要成分是氧化铝;玛瑙是含有有色杂质的石英晶体,主要成分是二氧化硅;有色玻璃是在制造玻璃的过程中加入某些金属氧化物(加入Co2O3后呈蓝色,加入Cu2O后呈红色),但不是变色玻璃,变色玻璃是含有AgBr的玻璃(AgBr具有感光性
14、);水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐材料。答案为D。,变式4(2009武昌质检)从下面所给的四个词中选出一个与陶瓷、玻璃、水泥同类的是()A.光导纤维 B.有机玻璃C.人造纤维 D.砖瓦,答案:D,解析:从题干所给的信息:陶瓷属于硅酸盐,也属于新型无机非金属材料,玻璃和水泥属于硅酸盐,很明显,另一物质,必须属于硅酸盐才能使其归纳在一起,由此不难得出选项D是正确的,A的主要成分SiO2,不属于硅酸盐,有机玻璃和人造纤维都属于有机物,不符合题意,砖瓦是陶瓷器中的土器,属于硅酸盐。,能力关,关于硅和二氧化硅的实验,考例(2008高考广东卷)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
15、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:,写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式。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过程中若混入O2,可能引起的后果是。,SiHCl33H2O=H2SiO3H23HCl,高温下,H2遇O2可能发生爆炸,(2)下列有关硅材料的说法正确的是。(填字母)A.碳化硅化学性质稳定,可用于生产耐高温水泥B.氮化硅硬度大、熔点高,可用于制作高温陶瓷和轴承C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料光导
16、纤维D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的,其熔点很高E.盐酸可以与硅反应,故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅,B C,(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中,逐滴加入饱和氯化铵溶液,振荡。写出实验现象并给予解释。,(2)SiC和Si3N4均为原子晶体,熔点高,性质稳定,但SiC不可用于大量生产耐高温水泥,A不正确。B正确。光导纤维的材料为SiO2,C正确。普通玻璃的主要成分为Na2SiO3和CaSiO3,它是以石英砂、石灰石和纯碱反应得到的混合物,没有固定熔点,D不正确。常温下,Si只能与唯一一种酸HF反应不与HCl反应,E不正确。,课 堂 练 习,1.(2008高考全国卷)对
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