1、第四单元 非金属及其化合物 知识框架 第四单元 知识框架 1.碳、硅及其化合物第四单元 知识框架 2氯及其化合物第四单元 知识框架 3硫及其化合物第四单元 知识框架 4氮及其化合物第10讲 无机非金属材料的主角硅 第10讲 无机非金属材料的主角硅 考纲导学 第10讲 无机非金属材料的主角硅 考纲要求 命题预测 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。1.C、Si元素单质及其化合物知识考查。主要是以实验探究、框图推断考查的综合运用为主要命题形式，难度中等。2.硅及其化合物在生产、生活中的应用。通常是以新材料、新技术为背景考查
2、常识性知识，难度较小。要点探究 探究点一 碳硅第10讲 要点探究 碳 硅 存在形态 单质的存 在形态 金刚石、石墨、C60等同素异形体 _和_ 单质物 理性质 金刚石：_ 石墨：_ _色固体、有金属光泽，熔点高、硬度大，有脆性游离态和化合态化合物晶体硅无定形硅熔点高、硬度大硬度小、电的良导体灰黑【知识梳理】一、碳、硅比较第10讲 要点探究 碳 硅 用途_用作切割刀具，_用作电极、铅笔芯_材料和合金材料与非金属单质反应与O2反应：_与O2、F2反应：_与氧化物反应与CuO、SiO2反应：_金刚石石墨半导体CO2(足量)=点燃 CO22CO2(不足)=点燃 2COSiO2=SiO2Si2F2=Si
3、F4C2CuO=2CuCO22CSiO2=高温 Si2CO第10讲 要点探究 碳 硅 与酸反应与浓H2SO4、浓HNO3反应：与氢氟酸反应：C2H2SO4(浓)=CO22SO22H2O C4HNO3(浓)=CO24NO22H2OSi4HF=SiF42H2第10讲 要点探究【要点深化】碳、硅的特性一般规律 碳、硅的特性 非金属单质一般熔点低、硬度小 金刚石、晶体硅熔点高、硬度大 非金属单质一般为绝缘体 硅为半导体，常用于电子部件；石墨为电的良导体 非金属一般不与强碱反应 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2 非金属一般不与非氧化性酸反应 Si4HFSiF42H2 硅还原性大于碳 一般情况下，
4、较活泼金属能置换酸或水中的氢，而大多数非金属不能 Si4HF=SiF42H2 C2H2SO4(浓)=CO22SO22H2O第10讲 要点探究 例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粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应C反应：Si2NaOHH2ONa2SiO32H2中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂D盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅【典例精析】第10讲 要点探究 例 1 A 解析粗硅提纯涉及的反应：Si2Cl2=高温 SiCl4、SiCl42H2=高温 Si4HCl 都是氧化还原反应，故 B 错；硅与氢氧化钠溶液反应实际分
5、两步：Si3H2OH2SiO32H2，H2SiO32NaOHNa2SiO32H2O。其中反应为氧化还原反应，反应为非氧化还原反应，因此 NaOH 既不是氧化剂，也不是还原剂，只是反应物，起氧化作用的只是水，故 C 错；硅能与氢氟酸反应，但不能与盐酸反应，故 D 错。第10讲 要点探究 点评 由本题的C项可联想到金属Al与NaOH溶液的反应，该反应的实质也分两步：2Al6H2O=2Al(OH)33H2，Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O。前者为置换反应，也是氧化还原反应，其中铝是还原剂；后者为复分解反应，NaOH既不是氧化剂，也不是还原剂。下边的变式题则以新材料、新技术为背景，考查了碳
6、的用途。第10讲 要点探究 我国科学家在纳米材料研究领域位于世界前列。不久前我国科学家成功研制出了3 mm长的管状定向碳纳米管，长度居世界之首。这种碳纤维具有强度高、刚度大、密度小、熔点高、化学稳定性好等特点，因而被称为“超级纤维”。下列对此碳纳米管的说法中不正确的是()A它是制造飞机的理想材料B它与石墨互为同素异形体C这种碳纳米管中含有非极性共价键D碳纤维复合材料为一种高分子化合物第10讲 要点探究 D碳纳米管中碳元素间以非极性共价键结合；它与C60、石墨和金刚石一样，是碳元素的不同单质，同属于碳的同素异形体；该“超级纤维”可作为金属为基体的增强体制成高性能的碳纤维复合材料，作为飞机机翼或机
7、身的材料，可知该碳纤维复合材料不属于高分子化合物。探究点二 碳、硅的氧化物第10讲 要点探究 【知识梳理】1SiO2的存在及用途(1)存在：SiO2广泛存在于自然界中，如硅石、石英、水晶、玛瑙。它们的关系为：硅石无定形结晶形石英无色透明的晶体水晶具有彩色环带状或层状的晶体玛瑙第10讲 要点探究(2)用途：光导纤维的主要成分是_，石英可制作石英玻璃和石英钟。2CO2和SiO2的比较物质 二氧化碳 二氧化硅 结构特点 由CO2分子构成 由硅、氧原子构成的网状结构 物理 性质 熔沸点 溶解性 可溶不溶二氧化硅低高第10讲 要点探究 化学性质 物质二氧化碳二氧化硅与水反应CO2H2O H2CO3不反应
8、与酸反应不反应SiO24HF_与碱反应(如NaOH)CO22NaOH=Na2CO3H2O或_(盛碱液的试剂瓶不能用_塞)与碱性氧化物反应与Na2O反应：_与CaO反应：_与盐反应(如Na2CO3)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2SiF42H2O玻璃CO2NaOH=NaHCO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2OCO2Na2O=Na2CO3Na2CO3CO2H2O2NaHCO3SiO2CaO=高温 CaSiO3第10讲 要点探究 【要点深化】1SiO2的特性通常情况 二氧化硅的特性 碱性氧化物酸=盐水 SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO24HF=SiF42H2O 较强
9、酸较弱酸盐=较弱酸较强酸盐(水溶液中)酸性：H2CO3H2SiO3，却能发生如下反应：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2 第10讲 要点探究 2CO2与碱、盐的反应与 碱 的 反 应 反应原理 CO22NaOH(足量)=Na2CO3H2OCO2NaOH(少量)=NaHCO3 反应后溶质成分的判断x n(NaOH)n(CO2)x11 NaHCO3 11x21 Na2CO3、NaHCO3 x21 Na2CO3 x21 NaOH、Na2CO3 第10讲 要点探究 与盐的反应 CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3 CO2(少量)2NaAlO23H2O=2Al(OH)3Na2CO3 CO2(足
10、量)NaAlO22H2O=Al(OH)3NaHCO3 CO2(少量)Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO CO2Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3 第10讲 要点探究 3.CO的检验(1)检验方法向待检验溶液中滴加一定量的Ca2或Ba2的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成，再加入适量的盐酸，白色沉淀溶解且生成无色、无味的气体，则待检验溶液中有CO(2)注意事项不能用加酸看是否有无色无味气体产生的方法检验，因CO与HCO两种离子都有该现象发生。不能用Ca(OH)2溶液和Ba(OH)2溶液鉴别CO和HCO，原因是OH将HCO转化为CO。第10讲 要点探究 例2 下列表述正确的是()人
11、造刚玉熔点很高，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，玛瑙的主要成分是硅酸盐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【典例精析】第10讲 要点探究 例2 D 人造刚玉的成分是氧化铝；玛瑙的主要成分是二氧化硅；水泥是硅酸盐工业产品，属于硅酸盐材料；石英玻璃具有很好的折光性能，可以制作精密仪器和镜片；利用高纯硅的半导体性能制成的光电池，可将太阳光的光能直接转换成电能。第10讲 要点探究 点评学习中要善于关注身边的化学，
12、如钻石金刚石、玛瑙SiO2、甘油丙三醇等。下边的变式题则主要考查二氧化碳与强碱的反应。第10讲 要点探究 2011长沙模拟向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体后，在所得溶液中逐渐加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图(忽略CO2的溶解和HCl的挥发)：第10讲 要点探究 B向 NaOH 溶液中通入 CO2 时，所得溶液中的溶质可能有：NaOH 和 Na2CO3，只有 Na2CO3，Na2CO3 和 NaHCO3，只有 NaHCO3。而 NaOH、Na2CO3、NaHCO3 分别与 HCl 反应的方程式为：NaOHHClNaClH2O；N
13、a2CO3HClNaClNaHCO3 和 NaHCO3HClNaClCO2H2O；NaHCO3HClNaClCO2H2O。设未产生气体时消耗盐酸的体积为V1，产生 CO2 气体时消耗盐酸的体积为 V2，由图可知，开始就有 CO2 生成，故溶质为 NaHCO3，c(Na)c(HCO3)，A 项错；由图可知，开始无 CO2 生成，且 V22V1，故可知溶质为NaHCO3、Na2CO3，且 c(CO23)c(HCO3)，B 项正确；由图可知，V2V1，所以溶质为 Na2CO3，C 项错；由图可知，V12V2，溶质为 NaOH、Na2CO3，且 c(OH)c(CO23)，D 项错。第10讲 要点探究
14、则下列分析都正确的组合是()溶液组成的主要成分对应图象溶液中离子浓度的关系ANa2CO3、NaHCO3c(Na)c(HCO)BNaHCO3、Na2CO3c(CO)c(HCO)CNaOH、Na2CO3c(OH)c(CO)DNa2CO3c(Na)c(CO)c(HCO)c(H2CO3)探究点三 硅酸硅酸盐第10讲 要点探究 【知识梳理】1硅酸(1)物理性质：_溶于水。(2)化学性质弱酸性(比碳酸还弱)与NaOH溶液反应的化学方程式：_。向Na2SiO3溶液中通入CO2的化学方程式：_。不2NaOHH2SiO3=Na2SiO32H2ONa2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3第10讲 要点探
15、究 不稳定性硅酸受热分解的化学方程式：_。(3)用途：硅胶可用作干燥剂，也可以用作催化剂的载体等。2硅酸盐(1)硅酸盐由_元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)硅酸钠硅酸钠水溶液俗称_，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料等。H2SiO3=SiO2H2O硅、氧和金属水玻璃第10讲 要点探究(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(Na2SiO3)可表示为Na2OSiO2，石棉(CaMg3Si4O12)表示为_。3常见硅酸盐材料产品 水泥 玻璃 陶瓷 设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 原料 黏土 CaO3MgO4SiO2
16、石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英第10讲 要点探究 金刚砂4.特殊功能的含硅材料(1)SiC(俗称_)具有金刚石结构，硬度大，可用作砂纸、砂轮的磨料。(2)含硅4%的硅钢具有很高的导磁性，可用作变压器的铁芯。(3)硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。【要点深化】硅酸盐组成的表示方法硅酸盐的种类多，结构复杂，其组成的表示方法有两种：第10讲 要点探究 1盐化学式法如：硅酸钠Na2SiO3，硅酸钙CaSiO3等。此法一般用于组成较简单的硅酸盐。2氧化物法如：高岭土Al2O32SiO22H2O石棉：CaO3MgO4SiO2沸石：Na2OAl2O33SiO22H2O云母：K2O3Al2O36SiO22H2O
17、滑石：3MgO4SiO2H2O第10讲 要点探究 氧化物的顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。注意事项：氧化物之间以“”隔开；系数配置出现分数应化为整数。例如：长石KAlSi3O8不能写成K2OAl2O33SiO2，应写成K2OAl2O36SiO2。第10讲 要点探究 例3 矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中一部分生成的。此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2作用时的过程。例如，长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土Al2Si2O5(OH)4，此反应的离子方程式为2KAlSi3O82H2CO35H2O
18、2K2HCO4H2SiO3Al2Si2O5(OH)4。(1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式：KAlSi3O8_。Al2Si2O5(OH)4_。(2)这个反应能够发生的原因是_。【典例精析】碳酸酸性比硅酸强，由较强的酸可制得较弱的酸K2OAl2O36SiO2Al2O32SiO22H2O第10讲 要点探究 解析(1)将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物形式时，只需将除O以外所有的元素写成其氧化物形式，中间用“”间隔，注意组成要与原硅酸盐一致。氧化物的顺序以金属性由强到弱自左向右书写，水放在最后。(2)风化的反应是复杂的化学反应，但我们可以试图用简单的化学原理去理解它，抓住了由较强的酸可以制得较弱的酸这
19、一规律，问题就会迎刃而解。第10讲 要点探究 点评硅酸盐实际上不是以简单氧化物的形式存在的，而是以种种结构复杂的盐的形式存在，以氧化物的形式表示只是为了简化表示方法。本例题重点考查硅酸盐的氧化物表示法，变式题则主要考查在较熟练掌握氧化物表示法的基础上硅酸盐的反应特点。第10讲 要点探究 2011泰州模拟(1)光导纤维的使用，让人们的生活更加丰富多彩，_(填化学式)是制备光导纤维的基本原料。(2)硅燃烧放出大量热量，“硅能源”有望成为二十一世纪的新能源。与“氢能源”比较，“硅能源”具有_等更加优越的特点，从而得到全球的关注和期待。(3)三硅酸镁晶体被用来治疗胃溃疡病患者的胃酸过多症，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。三硅酸镁晶体化学式为：Mg2Si3O8nH2O。写出该药物中和胃酸的化学方程式_。第10讲 要点探究(1)SiO2(2)来源丰富，易贮存、运输(3)Mg2Si3O8nH2O4HCl=2MgCl23SiO2(n2)H2O解析(3)首先写出三硅酸镁晶体的氧化物表示形式，2MgO3SiO2nH2O，由氧化物表示形式看出，参加反应的部分相当于MgO。