浙江专用版高考化学含硅矿物与信息材料苏教版.pptx
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1、三年三年8 8考考 高考指数高考指数:1.1.了解碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。了解碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.3.了解化学与生活、材料、信息技术的关系。了解化学与生活、材料、信息技术的关系。一、碳、硅单质的主要性质及应用一、碳、硅单质的主要性质及应用1.1.碳、硅元素在自然界中的存在形态碳、硅元素在自然界中的存在形态(1)(1)碳:碳:_。(2)(2)硅:只有硅:只有_。硅在自然界中的含量占第二位。硅在自然界中的含量占第二位。2.2.碳、硅单质的物理性质和用途碳、
2、硅单质的物理性质和用途既有游离态又有化合态既有游离态又有化合态化合态化合态金刚石金刚石石墨石墨CC6060活性炭活性炭晶体硅晶体硅a.质软、能导电。可制电极质软、能导电。可制电极b.作吸附剂、脱色剂作吸附剂、脱色剂d.熔点高。半导体材料和制光电熔点高。半导体材料和制光电池的材料池的材料c.熔点高、硬度大。制饰品和切熔点高、硬度大。制饰品和切削工具削工具e.具有特殊结构。可能成为新型催具有特殊结构。可能成为新型催化剂或催化剂载体化剂或催化剂载体3.3.碳和硅的化学性质碳和硅的化学性质(1)(1)碳单质的化学性质碳单质的化学性质还原性。还原性。与与O O2 2反应:反应:O O2 2不足:不足:_
3、;O O2 2充足:充足:_。与与CuOCuO反应:反应:_(_(可用于某些金属的冶炼可用于某些金属的冶炼);与与COCO2 2反应:反应:_;点燃点燃=点燃点燃=高温高温=2C+O2C+O2 2 2CO2COC+OC+O2 2 COCO2 22CuO+C 2Cu+CO2CuO+C 2Cu+CO2 2COCO2 2+C 2CO+C 2CO与水蒸气反应:与水蒸气反应:_(_(用于生产水煤气用于生产水煤气);与浓硫酸反应:与浓硫酸反应:_ _。(2)(2)硅的化学性质硅的化学性质还原性。还原性。=高温高温C+HC+H2 2O(g)=CO+HO(g)=CO+H2 2C+2HC+2H2 2SOSO4
4、4(浓浓)CO)CO2 2+2SO+2SO2 2+2H+2H2 2O O与氢氟酸反应:与氢氟酸反应:_;与与NaOHNaOH溶液反应:溶液反应:Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2;与与O O2 2反应:反应:_。Si+4HF=SiFSi+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2Si+OSi+O2 2 SiO SiO2 2=4.4.高纯硅的制备高纯硅的制备焦炭焦炭 石英石英 SiOSiO2 2+2C+2C Si+2COSi+2CO 高温高温=Si+2ClSi+2Cl2 2 SiClSiCl4 4 高温高温=SiClSiCl4 4
5、+2H+2H2 2 Si+4HClSi+4HCl 高温高温=二、碳、硅的重要化合物的主要性质及用途二、碳、硅的重要化合物的主要性质及用途1.CO1.CO的性质的性质(1)(1)物理性质:无色无味的气体,难溶于水,能使人中毒的原物理性质:无色无味的气体,难溶于水,能使人中毒的原因是:因是:_。(2)(2)化学性质。化学性质。可燃性:可燃性:_;还原性:还原性:_。跟人体内血红蛋白结合,因缺氧而中毒跟人体内血红蛋白结合,因缺氧而中毒高温高温=点燃点燃=2CO+O2CO+O2 2 2CO 2CO2 2FeFe2 2O O3 3+3CO 2Fe+3CO+3CO 2Fe+3CO2 22.CO2.CO2
6、2与与SiOSiO2 2的比较的比较(1)(1)物理性质。物理性质。熔沸点:熔沸点:COCO2 2的熔沸点比的熔沸点比SiOSiO2 2的熔沸点的熔沸点_。溶解性:溶解性:COCO2 2:可溶于水;:可溶于水;SiOSiO2 2:不溶于水。:不溶于水。低低二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅与水反应与水反应_不反应不反应与酸反应与酸反应不反应不反应_用于刻蚀玻璃用于刻蚀玻璃,反应为:反应为:_COCO2 2+H+H2 2O OH H2 2COCO3 3SiOSiO2 2+4HF=+4HF=氢氟酸氢氟酸SiFSiF4 4+2H+2H2 2O O(2)(2)化学性质。化学性质。物质物质性质性质二氧化碳
7、二氧化碳二氧化硅二氧化硅与碱反应与碱反应(如(如NaOHNaOH)_ _(盛碱液的(盛碱液的试剂瓶不能用试剂瓶不能用_塞)塞)与盐反应与盐反应(如(如NaNa2 2COCO3 3)_ _ _SiOSiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3 Na Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2高温高温=COCO2 2+2NaOH=+2NaOH=NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O O 或或COCO2 2+NaOH=+NaOH=NaHCONaHCO3 3SiOSiO2 2+2NaOH=+2NaOH=NaNa2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O玻璃玻璃COCO2 2+Na+Na2
8、2COCO3 3+H+H2 2O O=2NaHCO=2NaHCO3 3物质物质性质性质二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅与碱性氧化与碱性氧化物反应物反应与与NaNa2 2O O反应:反应:_与与CaOCaO反应:反应:_与碳反应与碳反应C+COC+CO2 2 2CO 2CO2C+SiO2C+SiO2 2 Si+2CO Si+2COCOCO2 2+Na+Na2 2O=NaO=Na2 2COCO3 3SiOSiO2 2+CaO CaSiO+CaO CaSiO3 3高温高温=高温高温=高温高温=物质物质性质性质(3)(3)主要用途。主要用途。COCO2 2:化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂,人工降雨。
9、:化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂,人工降雨。SiOSiO2 2:制光学仪器、石英玻璃。水晶可制作饰品,常用来制造:制光学仪器、石英玻璃。水晶可制作饰品,常用来制造通讯材料通讯材料_。3.3.硅酸和硅酸盐硅酸和硅酸盐(1)(1)硅酸。硅酸。性质:透明胶状固体,难溶于水,酸性比碳酸弱。性质:透明胶状固体,难溶于水,酸性比碳酸弱。制法:可用硅酸钠溶液与盐酸反应制得,反应的离子方程制法:可用硅酸钠溶液与盐酸反应制得,反应的离子方程式为式为_。用途:硅胶可用作催化剂的载体和袋装食品、瓶装食品的用途:硅胶可用作催化剂的载体和袋装食品、瓶装食品的干燥剂。干燥剂。光导纤维光导纤维SiOSiO3 32-2-+
10、2H+2H+=H=H2 2SiOSiO3 3(2)(2)硅酸盐。硅酸盐。NaNa2 2SiOSiO3 3水溶液俗称水溶液俗称_,常用于制作黏合剂、防腐剂,常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。和耐火材料。硅酸钠溶液在空气中易变质,反应的化学方程式为硅酸钠溶液在空气中易变质,反应的化学方程式为_。硅酸盐组成的表示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: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:如硅酸钠如硅酸钠(Na(Na2 2SiOSiO3 3)可表示为可表示为_,石棉,石棉(CaMg(CaMg3 3SiSi4 4O O1212)可表示为:可表示为:_。水
11、玻璃水玻璃NaNa2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2SiOSiO3 3NaNa2 2OSiOOSiO2 2CaO3MgO4SiOCaO3MgO4SiO2 2三、常见无机非金属材料的生产用途三、常见无机非金属材料的生产用途1.1.硅酸盐材料硅酸盐材料(1)(1)三种硅酸盐工业生产比较。三种硅酸盐工业生产比较。水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷生产原料生产原料_主要设备主要设备_陶瓷窑陶瓷窑生产条件生产条件高温高温石灰石、黏土石灰石、黏土纯碱、石灰石和石英纯碱、石灰石和石英黏土黏土水泥回转窑水泥回转窑玻璃熔炉玻璃熔炉(2)(2)主要用途。
12、主要用途。陶瓷、玻璃、水泥是主要建材,也广泛应用于生活中。陶瓷、玻璃、水泥是主要建材,也广泛应用于生活中。2.2.特殊功能的含硅物质特殊功能的含硅物质(1)(1)碳化硅具有金刚石结构,可用作磨料。碳化硅具有金刚石结构,可用作磨料。(2)(2)分子筛常用于分离、提纯气体或液体混合物,还可作干燥分子筛常用于分离、提纯气体或液体混合物,还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂及载体等。剂、离子交换剂、催化剂及载体等。1.SiO1.SiO2 2既能与酸反应又能与碱反应,所以它是一种两性氧化物。既能与酸反应又能与碱反应,所以它是一种两性氧化物。()()【分析分析】SiOSiO2 2只能与酸中的氢氟酸反应生成只能
13、与酸中的氢氟酸反应生成SiFSiF4 4和和H H2 2O O,SiFSiF4 4不不是盐,而与其他酸都不反应,是盐,而与其他酸都不反应,SiOSiO2 2是一种酸性氧化物。是一种酸性氧化物。2.2.工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为SiOSiO2 2+C Si+CO+C Si+CO2 2。()()【分析分析】反应生成的是反应生成的是COCO而不是而不是COCO2 2。高温高温=3.3.不能用不能用SiOSiO2 2与水反应的方法来制取硅酸,不能用瓷坩埚来加与水反应的方法来制取硅酸,不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化。热烧碱或纯碱使其熔化。()(
14、)【分析分析】SiOSiO2 2难溶于水,不与水反应,在高温下难溶于水,不与水反应,在高温下SiOSiO2 2能与能与NaOHNaOH、NaNa2 2COCO3 3发生反应导致瓷坩埚被腐蚀。发生反应导致瓷坩埚被腐蚀。4.4.实验室中保存烧碱溶液不能用磨口玻璃塞。实验室中保存烧碱溶液不能用磨口玻璃塞。()()【分析分析】SiOSiO2 2能与能与NaOHNaOH溶液反应生成溶液反应生成NaNa2 2SiOSiO3 3,使瓶口与瓶塞,使瓶口与瓶塞粘在一起不易开启。粘在一起不易开启。5.5.向一未知溶液中加入盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的无向一未知溶液中加入盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的无色气体,说
15、明溶液中含有色气体,说明溶液中含有COCO3 32-2-。()()【分析分析】溶液中含有溶液中含有HCOHCO3 3-、SOSO3 32-2-、HSOHSO3 3-也会有此现象。也会有此现象。硅及其化合物的特性硅及其化合物的特性“五、二、二五、二、二”1.1.硅的五大特性硅的五大特性(1)(1)硅的非金属性弱于碳,但碳在自然界中既有游离态又有化硅的非金属性弱于碳,但碳在自然界中既有游离态又有化合态,而硅却只有化合态。合态,而硅却只有化合态。(2)(2)硅的还原性强于碳,但碳能还原硅的还原性强于碳,但碳能还原SiOSiO2 2:SiOSiO2 2+2C 2CO+Si+2C 2CO+Si。(3)(
16、3)非金属单质跟碱溶液作用一般无非金属单质跟碱溶液作用一般无H H2 2产生,但产生,但SiSi能跟碱溶液能跟碱溶液作用放出作用放出H H2 2:Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2。高温高温=(4)(4)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应,但硅能跟氢氟酸反非金属单质一般不跟非氧化性酸反应,但硅能跟氢氟酸反应。应。(5)(5)非金属单质一般为非导体,但硅为半导体。非金属单质一般为非导体,但硅为半导体。2.2.二氧化硅的两大特性二氧化硅的两大特性(1)(1)非金属氧化物的熔沸点一般较低,但非金属氧化物的熔沸点一般较低,但SiOSi
17、O2 2的熔点却很高。的熔点却很高。(2)(2)酸性氧化物一般不跟酸反应,但酸性氧化物一般不跟酸反应,但SiOSiO2 2能跟氢氟酸反应。能跟氢氟酸反应。3.3.硅酸的两大特性硅酸的两大特性(1)(1)无机酸一般易溶于水,但无机酸一般易溶于水,但H H2 2SiOSiO3 3难溶于水。难溶于水。(2)H(2)H2 2COCO3 3的酸性强于的酸性强于H H2 2SiOSiO3 3,所以有:,所以有:NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=HO=H2 2SiOSiO3 3+Na+Na2 2COCO3 3,但在高温下:,但在高温下:NaNa2 2COCO3 3+SiO+
18、SiO2 2 Na Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2能发生是因为生成的能发生是因为生成的COCO2 2容容易挥发。易挥发。高温高温=【高考警示钟高考警示钟】(1)(1)不要混淆硅和二氧化硅的用途。不要混淆硅和二氧化硅的用途。用作半导体材料的是晶体硅而不是用作半导体材料的是晶体硅而不是SiOSiO2 2,用于制作光导纤维的是,用于制作光导纤维的是SiOSiO2 2而不是硅。而不是硅。(2)(2)不要混淆常见含硅物质的成分。不要混淆常见含硅物质的成分。计算机芯片的成分是晶体硅而不是计算机芯片的成分是晶体硅而不是SiOSiO2 2。水晶、石英、玛瑙等主要成分是水晶、石英、玛瑙等主要成分
19、是SiOSiO2 2,而不是硅酸盐。,而不是硅酸盐。传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。【典例典例1 1】(2011(2011山东高考山东高考)某短周期非金属元素的原子核外某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半,该元素最外层电子数是次外层电子数的一半,该元素()()A.A.在自然界中只以化合态的形式存在在自然界中只以化合态的形式存在B.B.单质常用作半导体材料和光导纤维单质常用作半导体材料和光导纤维C.C.最高价氧化物不与酸反应最高价氧化物不与酸反应D.D.气态氢化物比甲烷稳定气态氢化物比甲烷稳定【解
20、题指南解题指南】解答本题注意以下三点:解答本题注意以下三点:(1)(1)原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半的短周期元原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半的短周期元素只有锂和硅,非金属元素则为硅。素只有锂和硅,非金属元素则为硅。(2)(2)充分考虑硅及其化合物的特性及用途。充分考虑硅及其化合物的特性及用途。(3)(3)运用元素周期律比较气态氢化物的稳定性。运用元素周期律比较气态氢化物的稳定性。【解析解析】选选A A。通过信息可推知该元素为。通过信息可推知该元素为SiSi。B B项,其单质能项,其单质能用作半导体材料,用作光导纤维的是用作半导体材料,用作光导纤维的是SiOSiO2 2,B
21、 B错误;错误;C C项,它的项,它的最高价氧化物最高价氧化物SiOSiO2 2能与氢氟酸反应,能与氢氟酸反应,C C错误;错误;D D项,由于元素项,由于元素的非金属性的非金属性C CSiSi,故,故SiHSiH4 4的稳定性弱于甲烷,的稳定性弱于甲烷,D D错误。错误。二氧化碳的性质以及二氧化碳的性质以及COCO3 32-2-、HCOHCO3 3-的检验的检验1.CO1.CO2 2与碱溶液反应的产物与碱溶液反应的产物(1)(1)反应原理反应原理NaOH NaNaOH Na2 2COCO3 3 NaHCONaHCO3 3少量少量COCO2 2过量过量COCO2 20 01 1NaOH NaO
22、H NaNa2 2COCO3 3、NaOH NaOH NaNa2 2COCO3 3 NaHCONaHCO3 3、NaNa2 2COCO3 3 NaHCONaHCO3 3NaHCONaHCO3 3(2)(2)反应后溶质成分的判断反应后溶质成分的判断可用数轴表示:可用数轴表示:2.CO2.CO2 2与常见溶液的反应和现象与常见溶液的反应和现象(1)Ca(OH)(1)Ca(OH)2 2 或或Ba(OH)Ba(OH)2 2溶液溶液COCO2 2不足时,生成白色沉淀;不足时,生成白色沉淀;COCO2 2过量时,生成的白色沉淀消失,过量时,生成的白色沉淀消失,溶液变澄清。溶液变澄清。(2)Na(2)Na2
23、 2SiOSiO3 3溶液溶液COCO2 2不足:不足:NaNa2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2SiOSiO3 3;COCO2 2过量:过量:NaNa2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2O+2COO+2CO2 2=2NaHCO2NaHCO3 3+H+H2 2SiOSiO3 3,生成白色,生成白色胶状沉淀。胶状沉淀。(3)(3)饱和饱和NaNa2 2COCO3 3溶液溶液NaNa2 2COCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O O=2NaHCO2NaHCO3 3,有白色固体析出。,有白色固体析出。3.CO3.CO
24、3 32-2-、HCOHCO3 3-的检验的检验检验二者的基本方法是将其转化为检验二者的基本方法是将其转化为COCO2 2气体,再用澄清石灰水气体,再用澄清石灰水变浑浊来检验变浑浊来检验COCO2 2。如果被检物中已知没有碳酸氢盐、亚硫酸。如果被检物中已知没有碳酸氢盐、亚硫酸盐和亚硫酸氢盐的干扰时,可用直接加盐酸的方法检验碳酸盐和亚硫酸氢盐的干扰时,可用直接加盐酸的方法检验碳酸盐。若存在其他干扰时,则需要用以下方法来检验。盐。若存在其他干扰时,则需要用以下方法来检验。离子离子COCO3 32-2-HCOHCO3 3-原理原理COCO3 32-2-+Ca+Ca2+2+=CaCO=CaCO3 3H
25、COHCO3 3-+H+H+=CO=CO2 2+H+H2 2O O方法方法向少量待检验溶液中滴加足向少量待检验溶液中滴加足量的量的CaCa2+2+或或BaBa2+2+的可溶性盐溶的可溶性盐溶液,有白色沉淀生成,再加液,有白色沉淀生成,再加入适量的酸,白色沉淀溶解入适量的酸,白色沉淀溶解且生成无色无味的气体,则且生成无色无味的气体,则待检溶液中有待检溶液中有COCO3 32-2-向少量待检验溶液中滴加向少量待检验溶液中滴加足量的足量的CaCa2+2+或或BaBa2+2+的可溶性的可溶性盐溶液,无明显现象,再盐溶液,无明显现象,再向溶液中加入足量的酸,向溶液中加入足量的酸,若溶液中有无色无味的气若
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