無機非金屬材料 學案

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1、與NaOEH氫豪酸反應ICsSiOi可柞于諭劑A1.特殊的存在形式：C金剛石、石墨、CaOANaOH半E怵材料C602.特殊的用途：Si半導體材料、太陽Eh*能電池板I ClNaOHSiO2光導纖維H2SiO3硅膠可作干燥劑Na2SiO3(水玻璃)黏合劑、耐火阻燃材料3.特殊的表示方法：硅酸鹽可以用氧化物的形式表示如 Na2SiO3Na2OSiO24.特殊的性質(zhì)： (l)Si與NaOH溶液的反應:Si+2NaOH+H2O=N2SiO3+2H2 f(2) SiO2 能溶于氫氟酸:SiO2+4HF=SiI4 f +2H2O(3) H2CO3的酸性強于H2SiO3：Na2SiO3+H2O+CO2=N

2、a,CO3+H2SiO3 ；(4) 粗硅的制備：SiO2+2C=Si+2CO f考點si、SiO2、H2SiO3的性質(zhì)記牢主干知識1. 硅元素的原子結(jié)構(gòu)與存在硅元素在地殼中含量為第三位，在周期表中位置為第3周期，第直A族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為，在自然界中只以化合態(tài)形式存在。2. 單質(zhì)硅與半導體材料(1)Si的物理性質(zhì)灰黑色固體，有金屬光澤，熔點高、硬度大、有脆性。(2)Si的化學性質(zhì)不能被液麻酸、濃硝酸等強氧化劑氧化常溫忑廠與卩.氫嶽酸、NaOH溶液反應:咎而只毎反血裔溫 與氫氟酸反應的化學方程式：Si+4HF=SiF4 f+2H2 f； 與NaOH溶液反應的化學方程式：Si+2NaOH+屯0=傀

3、/03+ 2H2 f與 O2 反應：Si+O2=SiO2。(3)用途一一半導體材料制晶體管、集成電路、硅芯片、太陽能電池、硅合金等。3. 二氧化硅與光導纖維(1) 二氧化硅存在在自然界中主要存在：沙子、石英、水晶。(2)二氧化硅物理性質(zhì)：熔點高，硬度大。(3) 二氧化硅化學性質(zhì)SiO2 + 4HF SiF t +2HQNaOHCaq 小” SiO, + 2NaOHNa.SiQ, + H.O鳳化60高溫” SiQ +60QSiqNaCO高溫一:一 SiO3 + 汽包 CQ Na?SiO3 + CO, f c高溫-SiO2 + ZC -Si + 2CO +氧化性(4) 二氧化硅用途制造電子部件、光

4、學儀器、光導纖維，生產(chǎn)水泥、玻璃等硅酸鹽產(chǎn)品，水晶可制作飾品。(5)光導纖維光導纖維既可用來制造高性能的現(xiàn)代通訊材料，又可用于能量傳輸、信息處理、遙測遙 控和醫(yī)療器械制造等方面。4.硅酸般性比碳槪還纏：HiOSlO.+HjO可勰性瞬鯉鹽與鹽朝曙反應制舸 比出鑿厲十2HC =2NM：l十硅膠可用作借化劑的載體和盤裝食品、糰裝 藥晶零的干爍劑硅及其化合物的特性1 硅單質(zhì)的特性(1) Si的還原性強于C,但C卻在髙溫下還原出Si： SiO2+2C=Si+2CO仁(2) 非金屬單質(zhì)與堿液作用一般無H2放出，但Si與堿液作用卻放出H2： Si+2NaOH+H2O=Na,SiO3+2H2 f(3) 非金屬

5、單質(zhì)一般不能與非氧化性酸作用，但Si能與HF作用：Si+4HF=SiI4 f +2%仁(4)非金屬單質(zhì)大多為絕緣體，但Si為半導體。2.含硅化合物的特性物質(zhì)一般規(guī)律含硅化合物的特性SiO2酸性氧化物一般與水反應生成相應酸SiO2不溶于水，不與水反應酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復分解反應SiO2+4HF=SiF f +2H2OH2SiO3“較強酸制較弱酸”是復分解反應的一 般規(guī)律，H2CO3酸性強于H2SiO3 Na2SiO3 + CO2 + H2O=Na,CO3 +H2SiO3 ；以下反應不能說明酸性的強弱Na2CO3+SiO2=高溫 Na2SiO3+CO2 fCaCO3+SiO2-高溫CaSiO

6、3+CO2 f無機酸一般易溶于水硅酸難溶于水考點二1硅酸鹽與無機非金屬材料記牢主干知識1.硅酸鹽(1) 硅酸鹽：是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的重要成分。(2) 硅酸鹽組成的表示方法：通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成，如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2OSiO2，長石(KAlSi3O8)可表示為KQAiqSQ。(3)硅酸鈉： 白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃，有黏性，水溶液顯堿性。 與酸性較硅酸強的酸反應：a與鹽酸反應的化學方程式：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO32323b與co2水溶液反應的化學方程式:Na2S

7、iO3+H2O+CO2=NaCO3+H2SiO3 匸。 用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。2無機非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機非金屬材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。常見硅酸鹽材料比較水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英黏土主要設備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃熔窯陶瓷窯玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應:Na2CO3+SiO2=a2SiO3+CO2 仁;CaCO3+SiO2=23223232CaSi03+C02 仁32(2)新型無機非金屬材料，如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導纖維、生物陶瓷、壓電陶瓷等練通基礎小題一、基礎知識全面練1.判斷正誤(正確的打“V”，錯誤的打“X”)。(1) 玻璃是一種晶體，有較咼的熔點

8、(X)(2) 水玻璃是一種特殊的玻璃，泡花堿屬于堿(X)(3) 向一定濃度的Na2SiO3溶液中通入適量CO2出現(xiàn)白色沉淀，證明H2CO3的酸性比 H2SiO3的酸性強(V)(4) 傳統(tǒng)無機非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料( V)(5) 新型無機非金屬材料克服了傳統(tǒng)無機非金屬材料的許多缺點(V)(6) 高溫結(jié)構(gòu)材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點(V)(7) 水泥、玻璃、青花瓷、水晶、瑪瑙都屬于硅酸鹽產(chǎn)品(X)(8) 2MgO SiO2中的酸根陰離子為SiO2-( X)2填寫下列材料主要成分的化學式。(1)剛玉;(2) 大理石、石灰石;(3) 普通玻璃;(4) 石

9、英、水晶。答案：(1)A12O3 (2)CaCO3 (3)Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 (4)SiO2 二、?？碱}點分組練題點(一) 無機非金屬材料1下列說法正確的是()A. )硅膠可用作食品干燥劑B. 玻璃容器可長期盛放各種酸C. Mg2 +、H+、SiO?-、SO4-在水溶液中能大量共存D. 合成纖維和光導纖維都是新型非金屬材料解析：選A 氫氟酸不能用玻璃瓶盛放，B錯誤；Mg2+、H+與SiO3-反應生成H2SiO3 沉淀而不能大量共存，C錯誤；合成纖維屬于有機合成材料，D錯誤。易錯警示硅及其化合物在常用物質(zhì)中的易錯點2.大多數(shù)物質(zhì)的俗名是根據(jù)其特殊的物理性質(zhì)或用途得來的。下列物

10、質(zhì)的俗名與化學 式或用途不相符的一組是()選項俗名主要成分(化學式)用途A石英SiO2集成電路B純堿Na2CO3制備玻璃C水玻璃Na2SiO3制備硅膠D鐵紅Fe2O3用作油漆和涂料解析：選A石英主要用于生產(chǎn)玻璃和光導纖維等，晶體硅才用于制作集成電路。(1) 用作半導體材料的是晶體硅而不是SiO2,用于制作光導纖維的是SiO2而不是硅，計 算機芯片的成分是晶體硅而不是 SiO2。(2) 水晶、石英、瑪瑙、硅石、沙子等主要成分是SiO2，而不是硅酸鹽。(3) 傳統(tǒng)無機非金屬材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸鹽。題點(二) 復雜硅酸鹽成分的表示方法3.SiO2是硅酸鹽玻璃(Na2CaSi6O4)的

11、主要成分,Na2CaSi6O14也可寫成Na2OCaO6SiO2。盛放 NaOH 溶液的試劑瓶若用玻璃塞容易形成瓶體與瓶塞粘連，而無法打開，發(fā)生反應的 化學方程式為長石是鋁硅酸鹽,不同類長石其氧原子的物質(zhì)的量分數(shù)相同。由鈉長石化學式NaAlSi3O8 可推知鈣長石的化學式為。解析：玻璃的成分中含有SiO2，能與NaOH溶液反應生成粘性很強的Na2SiO3而發(fā)生 粘連，反應方程式為SiO2+2NaOH=N%SiO3+H2O。由于鈣長石和鈉長石中氧原子的物質(zhì) 的量分數(shù)相同，鈉長石中鈉與鋁的原子個數(shù)比為1 ： 1,擴2倍后可知鈣長石中鈣和鋁的原8子個數(shù)比為1：2。鈉長石中氧原子的物質(zhì)的量分數(shù)為予，則

12、鈣長石用氧化物的形式表示 為CaOAl2O3nSiO2,因此：1+3+2n = 8，n = 2，鈣長石的化學式為CaOAl2O32SiO2，即 為 CaAl2Si2O8。答案：SiO2+2NaOH=Na,SiO3+H2O CaAl2Si2O84胃舒平主要成分是氫氧化鋁，同時含有三硅酸鎂(Mg2Si3O8 nH2O)等化合物。(1)三硅酸鎂的氧化物形式為A12O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是。a. A12O3、MgO和SiO2都是白色固體b. A12O3、MgO和SiO2都是金屬氧化物c. A12O3、MgO和SiO2都有很高的熔點解析：(1)Mg2Si3O8nH2O改寫成氧化物

13、的形式為2MgO3SiO2nH2O。A12O3、MgO和SiO2均具有很高的熔點，故可作為耐火材料。答案：(1)2MgO3SiO2nH2O (2)c探規(guī)尋律硅酸鹽改寫成氧化物形式的方法(1) 氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物一較活潑金屬氧化物一二氧化硅一水。(2) 氧化物前系數(shù)的配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則配 置系數(shù)，且不同氧化物間以“ ”隔開。當系數(shù)配置出現(xiàn)分數(shù)時應化為整數(shù)。如正長石：KAlSi3O8不能寫成|k2O 2Al2O33SiO2,應寫成K2OAl2O36SiO礙堂一題串知 (高希我體的珂妙利用課堂串知的全新祓計以“高純硅的制備”為載體串聯(lián)硅元素單質(zhì)及其

14、化合物知識高考載體晶體硅(熔點1 410 C)是良好的半導體材料。由粗硅制純硅的過程如下:Si(粗)一Cv SiCl4*SiCl4 (純)一Jsi(純)460 C 考查碳的化學性質(zhì) 粗硅與Cl2加熱到460 C時發(fā)生反應,寫出該反應的化學方程式:考查Si的化 學性質(zhì) 在1 100 C時，SiCl4被H2還原的化學方程式為41 100 C知識串聯(lián)設計(1)工業(yè)上用焦炭與石英砂在高溫下反應制取粗硅，其反應的化學方程式為上述反應中的氧化劑是，還原劑是?？疾榇止璧闹苽湓?2)用焦炭和石英砂制取粗硅為什么要隔絕空氣進行？(5) 如何通過實驗除去SiO2中混有少量的CaCO3雜質(zhì)？ ?？疾镾iO2的 性

15、質(zhì)(6) 石英既能與 NaOH 溶液反應，又能與氫氟酸反應，它是兩性氧化物嗎？ 。試分別寫出它與NaOH溶液、氫氟酸發(fā)生反應的化學方程式：?？疾镾iO2的 性質(zhì)(7) 中學化學中能與NaOH溶液反應生成H2的單質(zhì)有哪些？ 。試分別寫出反應的化學方程式考查鋁、硅的化學性質(zhì)(8) 陶瓷、水泥、玻璃是常用的硅酸鹽材料，其中，生產(chǎn)普通玻璃的主要原料是什么？考查硅酸鹽產(chǎn)品制備高溫答案：(l)SiO2+2C= Si+2COfSiO2 C(2)焦炭能與空氣中的氧氣發(fā)生反應A /TQ OQ(3) Si+2Cl2 =SiCl41 100 C(4) 2H2SiCl4=S=i4HCl(6)不是(5) 加入鹽酸后過濾SiO22NaOH=Na2SiO3H2O、SiO2+4HF=SiI4 f+2H2O(7)A1 和 Si 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAiq+3H2 仁Si2NaOHH2O=Na,SiO3+2H2 f(8) 石英砂、純堿和石灰石