高考化学大一轮复习第4章非金属及其化合物4_1碳硅及无机非金属材料课件新人教版

板块一 主干层级突破
自然
考点 1 脂肪烃的结构和性质
考点 1 碳、硅单质及其氧化物的性质 1．碳单质的存在、性质和用途
2．硅单质的存在、质和制备 (1)结构及物理性质
(2)化学性质 硅的化学性质不活泼，常温下不能被浓硫酸、浓硝酸等 强氧化剂氧化，只能与 F2、氢氟酸、强碱溶液反应；在加热 条件下，能与 O2、Cl2 等少数非金属单质化合。 写出下列相关反应的化学方程式：
水玻璃 ，有黏性，水溶液显碱性。
②它能与较强的酸反应，如与盐酸反应：
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓ ；与 CO2 水溶液反
应： Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
。
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
3．无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料 如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。
B．Na2CO3、Na2SiO3 D．SiO2
解析 将足量 CO2 气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2
＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加热蒸干高温
灼烧时发生反应：H2SiO3==△===H2O＋SiO2；2NaHCO3==△===
Na2CO3
＋
CO2↑
＋
H2O
；
SiO2
解析 二氧化硅能与氢氟酸反应，A 错误；光导纤维的 成分是 SiO2，是酸性氧化物，可与强碱溶液反应，C 错误； 二氧化硅中不存在分子，D 错误。
题组二 硅酸盐的结构和性质
3．将足量 CO2 气体通入水玻璃(Na2SiO3 溶液)中，然后 加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是
() A．Na2SiO3 C．Na2CO3、SiO2
需消耗 5.5 L 2 mol·L－1 HF 溶液
解析 根据青石棉的组成可知，该物质属于硅酸盐，不 是一种易燃品且难溶于水，A 错误；根据氧原子守恒可知应 该是 Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，B 错误；根据组成可知 和硝酸作用生成 2 mol 硝酸钠、5 mol 硝酸铁和 1 mol NO， 因此需要硝酸的物质的量是 18 mol，C 正确；和氢氟酸反应 生成 SiF4、NaF，物质的量分别是 8 mol 和 2 mol，所以需要 HF 的物质的量是 34 mol，D 错误。
写
成
1 2
1 K2O·2
Al2O3·3SiO2
，
应
写
成
K2O·Al2O3·6SiO2。
【基础辨析】 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。( × ) (2)Si→SiO2→H2SiO3 均能一步转化。(× ) (3)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱。( × ) (4)玛瑙手镯、水晶镜片、玻璃所用材料均为硅酸盐。
＋
Na2CO3
高温 =====
Na2SiO3
＋
CO2↑，最后所得固体物质是 Na2SiO3，故选 A。
4．青石棉是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是《鹿 特丹公约》中受限制的 46 种化学品之一。青石棉的化学式 为 Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时，还原产物 只有 NO。下列说法中正确的是( )
SiO2―高①―温C→Si(粗)3―②0―0HC→℃l SiHCl3100③0―～过―1量1→0H02 ℃Si(纯) 下列说法正确的是( )
A．步骤①的化学方程式为 SiO2＋C=高==温==Si＋CO2↑ B．步骤①②③中每生成或反应 1 mol Si，转移 4 mol 电子 C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应 D．SiHCl3(沸点为 33.0 ℃)中含有少量的 SiCl4(沸点为 67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯 SiHCl3
(3)用于半导体材料的是高纯的晶体硅，用作光导纤维材 料的是 SiO2。
(4)SiO2 是碱性氧化物，但能与 HF 反应，因此盛放氢氟 酸不能用玻璃瓶，要用特制的塑料瓶。盛放碱性溶液的试剂 瓶不能用玻璃塞，因为 SiO2 与碱溶液反应生成具有黏性的 Na2SiO3。
【基础辨析】 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)硅单质广泛存在于自然界中，天然存在的单质硅叫 硅石。( × ) (2)SiO2 既可以和氢氟酸反应，又可以和 NaOH 溶液反 应，是两性氧化物。( × ) (3)碳和硅的氧化物都能与 NaOH 溶液反应。( × ) (4)光导纤维具有很强的导电能力，所以大量用于制造 通信光缆。( × ) (5)单质硅是半导体材料，常用于制造光导纤维。( × )
的
总称，是构成地壳岩石的主要成分。
(2)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
Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为 K2O·Al2O3·6SiO2 。
(3)硅酸钠(Na2SiO3) ①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称
题组二 硅的制备 3．半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”， 即由 SiO2 制取 Si。制取过程中不涉及的化学反应是( ) A．2C＋SiO2=高==温==Si＋2CO↑ B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O C．Si＋2Cl2==△===SiCl4 D．SiCl4＋2H2=高==温==Si＋4HCl
。
(3)硅酸的制备及硅胶
①制备原理：可溶性硅酸盐(如 Na2SiO3)与其他酸(如盐酸)
反应的化学方程式为 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓ 。
②硅胶：硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后即
得硅胶，常用作 干燥剂 和 催化剂 的载体。
2．硅酸盐
(1)概念： 由硅、氧和金属元素组成的化合物
(4)[2016·四川高考]硅胶作袋装食品的干燥剂，没有发 生化学变化。( √ )
(5)[2016·江苏高考]向 Na2SiO3 溶液中滴加稀盐酸离子 方程式：Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋。( × )
解析 A 项，步骤①的化学方程式为 SiO2＋2C=高==温==Si ＋2CO↑；B 项，步骤②③中每生成或反应 1 mol Si，转移 2 mol 电子；C 项，硅能与氢氟酸反应生成 SiF4 和氢气；D 项， SiHCl3 和 SiCl4 的沸点相差较大，可通过蒸馏(或分馏)提纯 SiHCl3。
A．高纯度的硅广泛用于制作计算机中的芯片 B．硅可由二氧化硅还原制得 C．低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸 反应 D．自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质 硅
解析 硅是重要的半导体材料，可用于生产制造计算机 中的芯片，A 正确；2C＋SiO2=高==温==Si＋2CO↑，B 正确； 常温下，Si 的性质稳定，但可以与 F2、HF、强碱溶液反应， C 正确；自然界中不存在单质硅，D 错误。
(2)新型无机非金属材料，指的是一类新型的具有特殊结 构和特殊功能的非硅酸盐材料，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 ①碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。 ②含硅元素 4%的硅钢具有导磁性。 ③硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。
(1)Na2SiO3 的水溶液俗称水玻璃，与玻璃 的成分不 相同；水玻璃又称为泡 花碱，但它却是 盐溶液 (存 放的试剂瓶不能用玻璃塞)，而不是碱溶液。
解 析 工 业 制 取 纯 硅 的 工 艺 流 程 为 SiO2 ――C→ 粗 硅 ―C―l2→SiCl4―H―2→纯硅，该工艺流程中不涉及 SiO2 与 NaOH 溶液的反应。
4．高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半 导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革 命”。它可以按下列方法制备：
A．青石棉是一种易燃品且易溶于水 B．青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为
Na2O·FeO·2Fe2O3·8SiO2·H2O C．1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2 与足量的硝酸作用，至
少需消耗 6 L 3 mol·L－1 HNO3 溶液 D．1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2 与足量氢氟酸作用，至少
第4章 非金属及其化合物
第1节 碳、硅及无机非金属材料
考试说明 1．了解碳、硅单质及其化合物的主要性质及应用。 2．了解碳、硅及其化合物对环境质量的影响。 3．了解常见无机非金属材料的性质和用途。
命题规律 碳、硅及其化合物的性质是高考的常考点，其考查方式 有：结合原子结构、元素周期律以选择题型考查碳、硅及其 化合物的性质及应用；以新材料、新技术为背景结合工艺流 程图以填空题型考查碳、硅的化合物的性质及应用等。
考点 2 硅酸、硅酸盐和无机非金属材料
1．硅酸
(1)弱酸性：H2SiO3 难溶 于水，其酸性比碳酸 弱 ，
不能使指示剂变色，能与强碱(如 NaOH)反应，反应的化学方
程式为 2NaOH＋H2SiO3===Na2SiO3＋2H2O
。
(2)不稳定性：H2SiO3 不稳定，受热易分解，反应的化学
方程式为 H2SiO3==△===SiO2＋H2O
(2)二氧化碳和二氧化硅
为氧化剂。
(1)硅与碱溶液反应时，硅为还原剂，H2O
(2)不能依据反应 2C＋SiO2=高==温==Si＋2CO↑来说明 C
的还原性比
Si
强，也不能依据反应
SiO2＋
高温 Na2CO3=====
Na2SiO3＋CO2↑来说明 SiO2 水化物的酸性比 H2CO3 强。
A．SiO2 熔点高，硬度大，不与任何无机酸反应 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，也可以用作砂纸、砂轮的磨料 C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分 为 SiO2，是一种高质量传导光的纤维，耐酸碱腐蚀 D．二氧化硅分子中硅原子与氧原子个数之比为 1∶2
(× ) (5)2MgO·SiO2 中的酸根阴离子为 SiO24－。( × )
题组一 无机非金属材料 1．下列我国古代优秀艺术作品中，所用材料不属于无 机非金属材料的是( )
解析 青铜器属于金属材料，陶瓷是无机非金属材料。
2．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正确的是( )
(2)硅酸盐改写成氧化物形式的方法 ①氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物―→较活泼金属 氧化物―→二氧化硅―→水。 ②氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素 按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间 以“·”隔开。
③当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：
KAlSi3O8
不
能
解析 12C、13C、14C 是碳元素的三种核素，不是同素异 形体，A 错误；用 CO2 合成可降解的聚碳酸酯塑料，可以实 现“碳”的循环利用，B 正确；石墨烯、碳纤维、碳纳米管 都是碳的单质，是无机非金属材料，不是有机材料，C、D 错误。
2．有些科学家提出硅是“21 世纪的能源”，这主要是 由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的 作用。下列有关硅的说法中，不正确的是( )
题组一 碳、硅及其氧化物的性质和应用 1．碳及其化合物与科学、技术、社会、环境密切相关。 下列有关说法中正确的是( )
A．12C、13C、14C、C60、石墨烯、金刚石都是碳的同 素异形体，用途广泛
B．用二氧化碳合成可降解的聚碳酸酯塑料，可以实现 “碳”的循环利用
C．石墨烯和碳纤维都是新型有机高分子材料 D．碳纳米管是一种有机合成纤维，其比表面积大，可 用作新型储氢材料
(3)工业制备 反应原理：①制粗硅 ②粗硅的提纯
SiO2＋2C=高==温==Si＋2CO↑ ，
Si＋2Cl2=高==温==SiCl4、SiCl4＋2H2=高==温==Si＋4HCl
。
3．碳和硅的氧化物
(1)一氧化碳
CO 是无色无味的有毒气体， 不 溶于水，可用作气体 燃料和冶金工业的 还原剂 。
板块二 高考真题实战
1．[高考集萃]判断正误，正确的画“√”，错误的画 “×”。
(1)[2017·天津高考]硅太阳能电池工作时，光能转化为 电能。( √ )
(2)[2017·江苏高考]SiO2 硬度大，可用于制造光导纤维。 (× )
(3)[2017·江 苏 高 考 ] 利 用 ： CaCO3 ―高―温→ CaO ―高S―iO温→2 CaSiO3 可实现物质间的转化。( √ )