浙江省2021高考化学一轮复习专题三第二单元含硅矿物与信息材料课件 36页

第二单元　含硅矿物与信息材料 考点一　碳、硅单质及其重要化合物   1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“ ✕ ”。 (1)金刚石和石墨由相同的元素组成,因此它们具有相同的性质       (　 ✕ 　) (2)一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合   (　 √ 　) (3)向CaCl 2 溶液中通入CO 2 ,无明显现象,若先通入NH 3 再通入CO 2 ,溶液会变浑 浊   (　 √ 　) (4)向饱和Na 2 CO 3 溶液中通入过量的CO 2 气体,有晶体析出   (　 √ 　) (5)向NaAlO 2 溶液中通入CO 2 气体,一开始有白色沉淀生成,CO 2 过量,沉淀溶解   (　 ✕ 　) (6)向氨化的饱和食盐水中通入过量CO 2 气体,有晶体析出   (　 √ 　) 2.用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质),将所选答案的编号填入下表相应的空格内(如果不需要外加试剂,则对应答案栏不需填)。 可供选择的试剂:A.盐酸　B.氢氧化钠溶液　C.氧气　D.水　E.二氧化碳 可选用的操作:①水洗　②加热　③高温灼烧　④过滤 ⑤结晶 粉末状混合物 选择的试剂 选用的操作 Ⅰ CaCO 3 (SiO 2 ) 　　     　　     Ⅱ NaCl(SiO 2 ) 　　     　　     Ⅲ SiO 2 (Fe 2 O 3 ) 　　     　　     Ⅳ SiO 2 (CaCO 3 ) 　　     　　     Ⅴ SiO 2 (NH 4 Cl) 　　     　　     答案 　Ⅰ.B　④　Ⅱ.D　④⑤　Ⅲ.A　④　Ⅳ.A　④　Ⅴ./　②或D　④   1.碳、硅单质的结构、物理性质及用途 碳 硅 在元素周期表中的位置 第①      二      周期②      ⅣA      族 第③      三      周期④      ⅣA      族 元素在自然界中的存在形式 既有游离态又有化合态 只有⑤      化合      态 单质的结构 金刚石:⑥      空间网状      结构,石墨:层状结构 晶体硅:与金刚石类似的⑦      空间网状      结构 单质的物理性质 金刚石熔点高、硬度大,石墨熔点高、质⑧      软      ,有滑腻感,能导电 晶体硅为灰黑色固体,有金属光泽、硬度大、熔点⑨      高      单质的用途 金刚石用作切割刀具,⑩      石墨      用作电极、铅笔芯 晶体硅用作        半导体      材料、硅芯片和硅太阳能电池 2.碳、硅的化学性质 碳、硅在参与化学反应时,一般表现还原性。   3.硅的工业制法 (1)制取粗硅 工业上,用焦炭在电炉中还原SiO 2 得到含有少量杂质的粗硅:        SiO 2 +2C   Si+2CO↑     。 (2)粗硅提纯 a.Si+2Cl 2   SiCl 4 ; b.SiCl 4 +2H 2   Si+4HCl。 (3)注意问题 a.用焦炭还原SiO 2 ,产物是CO而不是CO 2 ; b.粗硅中含碳等杂质,与Cl 2 反应生成的SiCl 4 中也含CCl 4 等杂质,经过蒸馏提纯 SiCl 4 后,再用H 2 还原,得到高纯度硅。 4.二氧化碳和二氧化硅 二氧化碳 二氧化硅 类别 均为        酸性      氧化物 结构特点 由        二氧化碳分子      构成,属于        分子      晶体 由氧原子与硅原子构成        立体 网状      结构,属于        原子      晶体 主要物理性质 熔、沸点        低      ,常温下为气体, 能溶于水 硬度        大      ,熔、沸点        高      ,常温下为固体,不溶于水   与水 反应 CO 2 +H 2 O   H 2 CO 3 不反应 与酸 反应 不反应 只与氢氟酸反应:       SiO 2 +4HF   SiF 4 ↑+2H 2 O     与碱 反应 CO 2 少量:       CO 2 +2OH -   C   +H 2 O     CO 2 过量:       CO 2 +OH -   HC              SiO 2 +2NaOH   Na 2 SiO 3 +H 2 O     (盛碱性溶液的试剂瓶用        橡胶     塞) 与盐 反应 如与Na 2 SiO 3 溶液反应:       CO 2 +Na 2 SiO 3 +H 2 O   H 2 SiO 3 ↓+Na 2 CO 3      (CO 2 少量)或Na 2 SiO 3 +2H 2 O+2CO 2   H 2 SiO 3 ↓+2NaHCO 3 (CO 2 足量) 如与Na 2 CO 3 溶液反应:       SiO 2 + Na 2 CO 3   Na 2 SiO 3 +CO 2 ↑     与碱性氧化物反应 如与Na 2 O反应:       CO 2 +Na 2 O   Na 2 CO 3      如与CaO反应:       SiO 2 +CaO   CaSiO 3      用途 制饮料、制碳酸盐 光导纤维、光学仪器、电子部件   题组一　碳及其重要化合物 1.用下表中四种溶液进行实验,操作及现象正确的是   (　  D 　) 选项 溶液 操作及现象 A 饱和Na 2 CO 3 溶液 通入CO 2 ,溶液变浑浊,继续通入CO 2 至过量,浑浊消失 B Na 2 SiO 3 溶液 通入CO 2 ,溶液变浑浊,继续通入CO 2 至过量,浑浊消失 C Ca(ClO) 2 溶液 通入CO 2 ,溶液变浑浊,继续通入CO 2 至过量,浑浊不消失,再加入品红溶液,红色褪去 D Ca(OH) 2 溶液 通入CO 2 ,溶液变浑浊,继续通入CO 2 至过量,浑浊消失,再加入足量NaOH溶液,又变浑浊 解析    　A项,向饱和Na 2 CO 3 溶液中通入CO 2 ,会发生反应生成碳酸氢钠,相 同温度下碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,所以会析出碳酸氢钠晶体,继续通入 CO 2 气体,浑浊不消失,错误;B项,向Na 2 SiO 3 溶液中通入CO 2 ,会产生硅酸,硅酸 是不溶于水的白色沉淀,溶液变浑浊,继续通入CO 2 至过量,浑浊不会消失,错 误;C项,向Ca(ClO) 2 溶液中通入CO 2 ,会生成碳酸钙和次氯酸,溶液变浑浊,碳酸 钙与H 2 O和过量的CO 2 反应会转化为碳酸氢钙,浑浊消失,次氯酸具有强氧化 性,可使品红溶液褪色,错误;D项,向氢氧化钙溶液中通入CO 2 会生成碳酸钙沉 淀,溶液变浑浊,继续通入CO 2 气体,碳酸钙转化为碳酸氢钙,浑浊消失,加入 NaOH溶液后,碳酸氢钙和氢氧化钠反应会生成碳酸钙,溶液又变浑浊,正确。 2.标准状况下,将3.36 L CO 2 气体通入200 mL 1.00 mol·L -1 NaOH溶液中,充分 反应后溶液中 c (C   )与 c (HC   )的比值为(不考虑C   、HC   的水解)   (        B     　) A.1∶1　　B.1∶2　 C.2∶1　　D.1∶3 解析     n (CO 2 )=   =0.15 mol, n (NaOH)=0.2 L × 1.00 mol·L -1 =0.20 mol,   =   =   ,1<   <2,则反应产物为Na 2 CO 3 、NaHCO 3 ,设其 物质的量分别为 x 、 y ,则   ,解得   ,所以   =   。 名师点拨 碳及其化合物的转化关系图   题组二　硅及其化合物 3.下列关于硅及其化合物的说法中正确的是   (　  B 　) A.石英和水玻璃的主要成分都是硅酸盐 B.用二氧化硅与焦炭反应制取单质硅时,当生成2.24 L气体(标准状况)时,得 到1.4 g单质硅 C.单质硅与强酸、强碱都不反应 D.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强 解析   　A项中石英的主要成分是SiO 2 ,不是硅酸盐,错误;B项中用二氧化 硅与焦炭反应制取单质硅时,当生成2.24 L CO气体(标准状况)时,可得到1.4 g 单质硅,正确;C项中单质硅与强碱溶液反应,生成硅酸盐并放出氢气,错误;D 项中硅酸的酸性比碳酸弱,错误。 名师点拨 硅及其化合物的转化关系图   4.二氧化硅是制备硅及其化合物的重要原料,下列说法正确的是   (   D 　) A.SiO 2 既能与HF反应,又能与NaOH反应,属于两性氧化物 B.玛瑙和红宝石的主要成分都是SiO 2 ,SiO 2 和Si都是制造半导体的材料 C.高温下SiO 2 能与Na 2 CO 3 反应放出CO 2 ,说明H 2 SiO 3 的酸性强于H 2 CO 3 D.向Na 2 SiO 3 溶液中加入盐酸可制备硅酸胶体 解析   　二氧化硅是酸性氧化物,能和强碱反应,化学方程式为SiO 2 +2 NaOH   Na 2 SiO 3 +H 2 O,也能和特殊的酸反应, 化学方程式为SiO 2 +4HF   SiF 4 ↑+2H 2 O,但生成物不是盐,故A项错误;二氧 化硅是光导纤维的材料,故B项错误;高温下SiO 2 能与Na 2 CO 3 固体反应生成Na 2 SiO 3 和CO 2 ,该反应不是在常温下进行的,不能说明硅酸的酸性强于碳酸,故C 项错误;HCl的酸性比H 2 SiO 3 酸性强,所以Na 2 SiO 3 溶液中加入盐酸可制备硅酸 胶体,故D项正确。 归纳总结 硅及其化合物的特殊性质 (1)硅单质的特殊性 ①Si的还原性强于C,但C却能在高温下还原出Si:SiO 2 +2C   Si+2CO↑; ②非金属单质一般不与非氧化性酸反应,但Si能与HF反应:Si+4HF   SiF 4 ↑+ 2H 2 ↑; ③非金属单质大多为非导体,但Si为半导体。 (2)含硅化合物的特殊性 ①SiO 2 是H 2 SiO 3 的酸酐,但它不溶于水,不能直接与水反应制备H 2 SiO 3 ; ②酸性氧化物一般不与酸反应,但SiO 2 能与HF反应:SiO 2 +4HF   SiF 4 ↑+2H 2 O; ③无机酸一般易溶于水,但H 2 SiO 3 难溶于水; ④因H 2 CO 3 的酸性强于H 2 SiO 3 ,所以在Na 2 SiO 3 溶液中通入少量的CO 2 能发生反 应:Na 2 SiO 3 +CO 2 +H 2 O   H 2 SiO 3 ↓+Na 2 CO 3 ,但在高温下SiO 2 +Na 2 CO 3   Na 2 SiO 3 +CO 2 ↑也能发生。 考点二　硅酸盐与无机非金属材料   1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“ ✕ ”。 (1)晶体硅熔点高、硬度大,故可用于制作半导体材料   (　 ✕ 　) (2)SiO 2 是酸性氧化物,可溶于强碱溶液,不溶于任何酸   (　 ✕ 　) (3)玻璃是一种晶体,有较高的熔点   (　 ✕ 　) (4)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料   (　 √ 　) (5) 光导纤维、碳纳米管、氮化硅结构陶瓷等都是新型无机非金属材料 (   √ 　 ) (6) 高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、耐磨损、硬度大、密度小等优 点   ( 　 √ 　 ) (7)硅胶多孔,吸水能力强,常用作袋装食品的干燥剂和抗氧化剂   (　 ✕ 　) (8)水玻璃是混合物,可用于生产黏合剂和防火剂   (　 √ 　) 2.下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是   (　   D 　) A.硅酸钠属于盐,不属于碱,所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 B.反应①:Na 2 SiO 3 +H 2 O+CO 2   Na 2 CO 3 +H 2 SiO 3 ↓,反应②:Na 2 CO 3 +SiO 2   Na 2 SiO 3 +CO 2 ↑,两反应是相互矛盾的,不可能都发生 C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料 D.祖母绿的主要成分为Be 3 Al 2 Si 6 O 18 ,用氧化物形式表示为3BeO·Al 2 O 3 ·6SiO 2 解析   　A项,硅酸钠本身是一种黏合剂,易造成磨口玻璃塞与瓶口黏结,错 误;B项,两反应条件不同,反应①在溶液中进行,强酸可以制弱酸,而高温条件 下,CO 2 是气体,逸出反应体系,能促使反应发生,错误;C项,石英玻璃的主要成 分为SiO 2 ,SiO 2 是氧化物,不是盐,错误。   1.硅酸   2.硅酸盐 (1)概念:④      由硅、氧和金属元素组成的化合物      的总称,是构成地壳岩石 的主要成分。 (2)硅酸钠(Na 2 SiO 3 ) a.白色、可溶于水的粉末状固体,其水溶液俗称⑤      水玻璃      ,有黏性,水溶液 呈碱性。 b.它能与较强的酸反应,如与盐酸反应:⑥      Na 2 SiO 3 +2HCl   2NaCl+H 2 SiO 3 ↓      ;与CO 2 在水溶液中反应:⑦      Na 2 SiO 3 +CO 2 +H 2 O   H 2 SiO 3 ↓+Na 2 CO 3      。 c.用途:黏合剂(矿物胶)、耐火阻燃材料。 (3)硅酸盐组成的表示:通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐 的组成,如硅酸钠(Na 2 SiO 3 )可表示为Na 2 O·SiO 2 ,长石(KAlSi 3 O 8 )可表示为⑧        K 2 O·   Al 2 O 3 ·3SiO 2       。 3.无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料 (2)新型无机非金属材料,如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。 (3)特殊功能的含硅物质 a.碳化硅具有类似于金刚石的结构,可用作磨料。 b.含硅元素4%的硅钢具有导磁性。 水泥 普通玻璃 陶瓷 生产原料 ⑨      石灰石、黏土      ⑩      纯碱、石灰石、石英     黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃熔炉 陶瓷窑 c.硅橡胶具有耐高温和耐低温的性质。   题组一　硅酸盐 1.现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末,只用一种试剂就可以将它 们鉴别开,该试剂是   (　  B 　) A.纯水　　　 B.盐酸 C.硝酸银溶液　　　D.碳酸钠溶液 解析    硅酸钠、石灰石、二氧化硅中后两种均难溶于水;硅酸钠溶液与 盐酸反应会出现白色沉淀,石灰石与盐酸反应放出气体,二氧化硅和盐酸反应 无明显现象;硅酸钠溶液可与硝酸银溶液反应生成白色沉淀,其余无明显现 象;加入碳酸钠溶液后均无明显现象。 2.下列关于硅酸盐工业的叙述正确的是   (  B 　) A.普通玻璃的主要成分可以表示为Na 2 O·CaO·6SiO 2 ,说明玻璃为纯净物 B.陶瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品 C.制玻璃、水泥时都用到了石灰石和黏土 D.制玻璃的过程中发生了反应:Na 2 CO 3 +SiO 2   Na 2 SiO 3 +CO 2 ↑,说明酸性: H 2 SiO 3 >H 2 CO 3 解析      普通玻璃的主要成分可以表示为Na 2 O·CaO·6SiO 2 ,除此外还含有 其他杂质,因此玻璃属于混合物,A项错误;陶瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产 品,B项正确;制造玻璃的主要原料是石灰石、纯碱和石英,制造水泥的主要原 料是石灰石、黏土,C项错误;反应Na 2 CO 3 +SiO 2   Na 2 SiO 3 +CO 2 ↑,不是在溶 液中进行的,利用的是难挥发性酸制备易挥发性酸的原理,事实上碳酸的酸性 强于硅酸,在溶液中碳酸可以制硅酸,D项错误。 题组二　新型无机非金属材料 3.硅是构成无机非金属材料的一种主要元素,下列有关硅的化合物的叙述错 误的是   (　  D 　) A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料,其化学式为Si 3 N 4 B.碳化硅(SiC)的硬度大、熔点高,可用于制作高温结构陶瓷和轴承 C.光导纤维是一种新型无机非金属材料,其主要成分为SiO 2 D.二氧化硅为立体网状结构,其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2 解析    　D项,在SiO 2 晶体中,1个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键, 错误。 4.化学与社会、生活、技术密切相关。下列相关说法正确的是   (　   B 　) A.二氧化硅是太阳能电池板的主要材料,太阳能替代化石燃料有利于节约资 源、保护环境 B.ClO 2 代替Cl 2 作消毒剂,不仅能够提高消毒效率,而且可以避免产生新的有害 物质 C.玉米、稻谷、大豆等农产品不仅富含天然有机高分子化合物,而且是重要 的酿酒原料 D.“刀耕火耨”描述了我国远古时期利用草木灰作肥料,该肥料宜与磷酸铵 混合施用 解析   　太阳能电池板的主要材料是晶体硅,故A错误;ClO 2 代替Cl 2 作消毒 剂,相同条件下转移电子数更多,能提高消毒效率,且不会产生新的有害物质, 故B正确;大豆中富含蛋白质,不属于糖类,不能作酿酒原料,故C错误;草木灰 的主要成分是碳酸钾,碳酸钾溶液呈碱性,N   与OH - 作用产生氨气,使肥效降 低,草木灰不宜与磷酸铵混合施用,故D错误。