高考化学一轮复习 第4章 材料家族中的元素 第1节 硅 无机非金属材料课件
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新新高考化学一轮复习 第4章 非金属及其化合物 第1节
(2)粗硅与Cl2反应生成SiCl4为化合反应Si＋2Cl24=6=0==℃=SiCl4。 1．12 kg纯硅的物质的量为281g1·2m0ogl－1＝40 mol。则生成1 mol Si吸收热量 为40a mkJol＝0.025a kJ·mol－1。
【答案】 (1)Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ (2)Si＋2Cl24=6=0==℃=SiCl4
【解析】 A不正确，硅在自然界中以化合物的形式存在，石英、水晶、 玛瑙的主要成分都是二氧化硅；C不正确，应该用橡胶塞；D不正确，制造光 导纤维的物质是二氧化硅。
【答案】 C
2．下列关于碳和硅的叙述中，正确的是( ) A．其氧化物都能与NaOH溶液反应 B．其单质在加热时都能跟O2反应 C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸 D．碳和硅两种元素共有两种单质 【解析】 CO与NaOH溶液不反应，A错误；SiO2与水不反应，C错误； 碳有多种同素异形体，D错误。 【答案】 B
【答案】 (1)× 金刚石、晶体硅熔点很高 (2)× 硅是半导体 (3)√ (4)√ (5)√ (6)× Si能与HF反应
4．在①浓硝酸 ②水 ③浓硫酸 ④氢氟酸 ⑤氢氧化钠溶液中，能与
单质硅起化学反应的是( )
A．①②
B．②④
C．④⑤
D．③④
【解析】 硅能与氢氟酸和氢氧化钠溶液反应生成氢气：Si＋ 4HF===SiF4↑＋2H2↑、2NaOH＋H2O＋Si===Na2SiO3＋2H2↑。
1．碳、硅在自然界中的存在 碳、硅均为第 ⅣA族元素，非金属性较强的是 碳 。碳在自然界中 以游离态和化合态存在；硅元素在自然界中只以化合态存在，因其有亲氧性。
2．碳、硅单质的化学性质及用途
(2)硅与非金属单质反应OFC2l2：2：：SSSii＋i＋＋2O2FC22==l=2=△=△==高=====温==SS=iiOSFi24Cl4 与强碱反应： Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
【答案】 (1)Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ (2)Si＋2Cl24=6=0==℃=SiCl4
【解析】 A不正确，硅在自然界中以化合物的形式存在，石英、水晶、 玛瑙的主要成分都是二氧化硅；C不正确，应该用橡胶塞；D不正确，制造光 导纤维的物质是二氧化硅。
【答案】 C
2．下列关于碳和硅的叙述中，正确的是( ) A．其氧化物都能与NaOH溶液反应 B．其单质在加热时都能跟O2反应 C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸 D．碳和硅两种元素共有两种单质 【解析】 CO与NaOH溶液不反应，A错误；SiO2与水不反应，C错误； 碳有多种同素异形体，D错误。 【答案】 B
【答案】 (1)× 金刚石、晶体硅熔点很高 (2)× 硅是半导体 (3)√ (4)√ (5)√ (6)× Si能与HF反应
4．在①浓硝酸 ②水 ③浓硫酸 ④氢氟酸 ⑤氢氧化钠溶液中，能与
单质硅起化学反应的是( )
A．①②
B．②④
C．④⑤
D．③④
【解析】 硅能与氢氟酸和氢氧化钠溶液反应生成氢气：Si＋ 4HF===SiF4↑＋2H2↑、2NaOH＋H2O＋Si===Na2SiO3＋2H2↑。
1．碳、硅在自然界中的存在 碳、硅均为第 ⅣA族元素，非金属性较强的是 碳 。碳在自然界中 以游离态和化合态存在；硅元素在自然界中只以化合态存在，因其有亲氧性。
2．碳、硅单质的化学性质及用途
(2)硅与非金属单质反应OFC2l2：2：：SSSii＋i＋＋2O2FC22==l=2=△=△==高=====温==SS=iiOSFi24Cl4 与强碱反应： Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
高考化学一轮复习 第四单元 第1节 无机非金属材料的主角——硅课件
Si3N4+12HCl,则反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为
。若向一 2 L
恒容密闭容器中投入 1 mol SiCl4 和 1 mol NH3,6 min 后反应完全,则
0~6 min 内,HCl 的平均反应速率为
mol·L-1·min-1。
答案:(1)C 3C+SiO2 SiC+2CO↑ (2)精馏(或蒸馏或分馏)
壳岩石的重要成分。
(2)硅酸盐组成的表示方法:
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
硬度 电;
大
、 不导 点 高 、硬度 大 、 有脆性,导电性介于导体和绝
石墨:硬度小、导电
缘体之间
12/12/2021
3
自主预诊 考向突破
用途
碳
硅
金刚石 用于制做切 割刀具, 石墨 用作电 极、铅笔芯
半导体 材料、合金材料、 芯片和光电池材料
微点拨(1)碳元素的同素异形体因结构不同导致物理性质不同,但 化学性质相似。
12/12/2021
考查要点说明
核心素养解读
1.了解碳、硅元素单质 及其重要化合物的制备 方法,掌握其主要性质 及其应用。 2.了解碳元素和硅元素 的重要化合物对环境的 影响。
1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认 识碳、硅及其化合物的多样性,并对物质 进行分类。能从宏观和微观相结合的视 角分析与解决实际问题。 2.科学态度与社会责任:了解二氧化碳对 环境的影响,具有可持续发展意识,绿色 低碳的生活方式;赞赏碳、硅及其化合物 对社会发展的重大贡献。
素C的.S化iO合2是价一均种发坚生硬变难化熔,均的属固于体氧化还原反应,A 项正确,D 项错误;
由生D.产工高业纯生硅产的粗流硅程的示反意应图原可理知:S,iHO22和+CHCl S既i+是C反O2应↑ 物,又是生成物,
高三化学一轮复习课件：4.1无机非金属材料的主角——硅(59页)
反应
SiO2＋Na2CO3Na2 SiO3＋CO2↑
或Na2SiO3＋H2O＋2CO2(足 量)===H2SiO3↓＋ 2NaHCO3 如与Na2O反应：
Na2O＋CO2===Na2CO3
高温 CO2＋C=====2CO
高温 SiO2＋2C=====Si ＋2CO↑
考基梳理
助学提升
考点通解
能力对接
考向集训
物质
二氧化硅
二氧化碳 如与Na2SiO3反应：
如与Na2CO3反应： ④与盐 化 学 性 质 ⑤与碱 性氧化 物反应 ⑥与碳 反应 如与CaO反应：
高温 SiO2＋CaO=====CaSiO3
Na2SiO3＋H2O＋CO2 (不足)===H2SiO3↓＋ Na2CO3
——————————————————————
三、硅酸、硅酸盐和无机非金属材料 1．硅酸
(1)物理性质：固体 不 溶于水。
(2)化学性质 ①弱酸性，酸性比碳酸 弱 ，硅酸 不能 ( 填“能”或“不 能”)使紫色石蕊试液变红色。
考基梳理
助学提升
考点通解
能力对接
考向集训
名师揭秘
△ H2SiO3=====SiO2＋H2O 。 ②硅酸不稳定，受热易分解：
(2)硅单质的化学性质：常温下化学性质不活泼，但能与 F2 、 氢氟酸 、 强碱 反应。
考基梳理助学提升考点来自解能力对接考向集训
名师揭秘
①与氢氟酸反应的化学方程式： Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ ————————————————。 ②与烧碱溶液反应的离子方程式：
－＋H O===SiO＋2H ↑ Si ＋ 2OH 2 2 。 ————————————————————————————————————
届高考化学人教版一轮复习课件：4-1无机非金属材料的主角——硅(123张ppt)
D 至过量，浑浊消失，再加入足量 NaOH Ca(OH)2 溶液 溶液，又变浑浊
答案 B
解析 A 项，CO2＋
＋H2O―→ ＋NaHCO3，升温
至 65 ℃以上，C6H5OH 完全溶解，溶液变澄清；B 项，CO2＋ Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，H2SiO3 与 CO2 不反应， 浑浊不会消失； C 项，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋
(2)因 HCl 易溶于水，而 SiHCl3 与 H2O 强烈反应，故提纯 SiHCl3 的方法只能在无水的条件下利用它们的沸点不同，采用分 馏的方法进行。
(3)①因 SiHCl3 与水强烈反应，故 A 中产生的 H2 必须干燥， 故 B 中的液体一定为浓 H2SO4，且 C 中烧瓶需加热，其目的是 使 SiHCl3 气化，加快与 H2 的反应。②根据题给信息石英管中产 生的物质应为硅，故 D 中现象应有固体产生，由题给信息，制纯 硅的反应条件为 1 000－1 100 ℃，此温度下普通玻璃容易软化。 ③因高温下 H2 与 O2 容易反应而爆炸，故还应排尽装置中的空气。 ④铁与盐酸反应产生 Fe2＋，其检验方法常常采用先将 Fe2＋氧化为 Fe3＋然后再加入 KSCN 溶液看是否变血红色来检验。
(3)用 SiHCl3 与过量 H2 反应制备纯硅的装置如下(热源及夹 持装置略去)：
①装置 B 中的试剂是________。 装置 C 中的烧瓶需要加热，其目的是___________________ _____________________________________________________。 ②反应一段时间后，装置 D 中观察到的现象是 ____________________，装置 D 不能采用普通玻璃管的原因是 ____________________，装置 D 中发生反应的化学方程式为 _____________________________________________________。
答案 B
解析 A 项，CO2＋
＋H2O―→ ＋NaHCO3，升温
至 65 ℃以上，C6H5OH 完全溶解，溶液变澄清；B 项，CO2＋ Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，H2SiO3 与 CO2 不反应， 浑浊不会消失； C 项，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋
(2)因 HCl 易溶于水，而 SiHCl3 与 H2O 强烈反应，故提纯 SiHCl3 的方法只能在无水的条件下利用它们的沸点不同，采用分 馏的方法进行。
(3)①因 SiHCl3 与水强烈反应，故 A 中产生的 H2 必须干燥， 故 B 中的液体一定为浓 H2SO4，且 C 中烧瓶需加热，其目的是 使 SiHCl3 气化，加快与 H2 的反应。②根据题给信息石英管中产 生的物质应为硅，故 D 中现象应有固体产生，由题给信息，制纯 硅的反应条件为 1 000－1 100 ℃，此温度下普通玻璃容易软化。 ③因高温下 H2 与 O2 容易反应而爆炸，故还应排尽装置中的空气。 ④铁与盐酸反应产生 Fe2＋，其检验方法常常采用先将 Fe2＋氧化为 Fe3＋然后再加入 KSCN 溶液看是否变血红色来检验。
(3)用 SiHCl3 与过量 H2 反应制备纯硅的装置如下(热源及夹 持装置略去)：
①装置 B 中的试剂是________。 装置 C 中的烧瓶需要加热，其目的是___________________ _____________________________________________________。 ②反应一段时间后，装置 D 中观察到的现象是 ____________________，装置 D 不能采用普通玻璃管的原因是 ____________________，装置 D 中发生反应的化学方程式为 _____________________________________________________。
高三化学一轮复习_第四章_第1节_硅无机非金属材料精品课件_鲁科版必修1
6．一般情况下，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： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 7． 一般情况下， 较强酸＋较弱酸盐===较弱酸＋较强酸盐。 虽然酸性： H2CO3 ＞ H2SiO3 ，却能发生如下反应： Na2CO3 ＋
高温 Na SiO ＋CO ↑。 SiO2===== 2 3 2
• (3)二氧化硅的用途 • 二氧化硅是制造 光导 纤维的主要原料； 石英用于制石英玻璃、石英电子表、石英 钟等。
• 3．硅酸(原硅酸)和硅酸盐 • (1)硅酸(H2SiO3)是不溶于水的弱酸，它的酸 性比碳酸弱。 • CO2通入硅酸钠溶液： H2SiO3↓＋Na2CO3 • Na2SiO3＋CO2＋H2O=== 。 水玻璃 • 原硅酸(H4SiO4)：H4SiO4===H 2SiO3＋H2O • (2)硅酸盐：硅酸钠的水溶液俗称 (但 它和玻璃的化学成分并不相同)，是一种矿 物胶，可作粘合剂，防腐剂。
性
• 1．一般情况下，非金属元素单质，熔、沸 点低，硬度小，但硅、金刚石熔、沸点高， 硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。 • 2．一般情况下，非金属元素单质为绝缘体， 但硅为半导体，石墨为电的良导体。
3．一般情况下，较强氧化剂＋较强还原剂===较弱氧化 剂＋较弱还原剂，而碳却能还原出比它更强的还原剂： SiO2
(2008· 杭州质检)制造太阳能电池需要高纯度的硅， 工业上制高纯硅常用以下反应实验： 300 ℃SiHCl3(g)＋H2(g)； ①Si(s)＋3HCl(g)===== ΔH＝－381 kJ· mol ②SiHCl3＋H2
－1
Si＋3HCl
• • • • • •
对上述两个反应的叙述中，错误的是 A．两个反应都是置换反应 B．反应②是吸热反应 C．两个反应互为可逆反应 D．两个反应都是氧化还原反应 解析 ①②是逆向进行的反应，①放热反 应，②必然是吸热反应，①②进行条件不 一样，不能称为可逆反应。 • 答案 C
2022高考化学一轮复习 第4章 非金属及其化合物 第1节 无机非金属材料的主角——硅课件
5．硅酸(H2SiO3)不溶于水，无色透明胶状(硅胶)，有弱酸性：H2SiO3＋ 2NaOH===Na2SiO3 ＋ 2H2O ， 但 其 酸 性 比 碳 酸 酸 性 弱 ： Na2SiO3 ＋ CO2 ＋ H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。
6．H2SiO3 制备方法：Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl；因 SiO2 不 溶于水，不能用 SiO2 与水反应制得。
D．3、6
2．“嫦娥飞天、玉兔登月”，实现了中华民族“九天揽月”的伟大梦想。
制造登月车太阳能电池板的半导体材料是( C )
A．铝合金
B．二氧化硅
C．硅
D．铁合金
[解析]制造登月车太阳能电池板的半导体材料是硅，答案选 C。
3．下列说法正确的是( C ) A．SiO2 可用于制造电脑芯片 B．浓硫酸可刻蚀石英制艺术品 C．硅在自然界中主要以化合态形式存在 D．单质硅性质很稳定，常温下与任何物质不反应 [解析]A.SiO2 可以用于制造光导纤维，单质 Si 用于制造电脑芯片，错误； B.二氧化硅与氢氟酸反应，不与浓硫酸反应，故不能用浓硫酸可刻蚀石英制 艺术品，错误；C.硅为亲氧元素，在自然界中主要以化合态的形式存在，正 确；D.单质 Si 化学性质稳定，但是其可以与 HF、F2 等反应，错误。
回答下列问题： (1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入 几滴硝酸。加入硝酸的目的是____________________________________，还 可使用________代替硝酸。 (2)沉淀 A 的主要成分是________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应， 该反应的化学方程式为________________________________________。
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[对点练] 1.常温下，下列不发生反应的一组物质是
()
①硅与 NaOH 溶液 ②硅与盐酸 ③硅与氢氟酸
④二氧化硅与碳酸钠 ⑤二氧化硅与 NaOH 溶液
A．①②
B．③④
C．②⑤
D．②④
解析：①中发生反应 Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3 ＋2H2↑；硅不与除氢氟酸外的其他酸反应，②不反应； ③反应；④中二氧化硅与碳酸钠反应需要高温，常温下 不 反 应 ； ⑤ 中 发 生 反 应 SiO2 ＋ 2NaOH===Na2SiO3 ＋ H2O。
解析：(1)根据方法一的生产流程，可得反应式：SiO2 ＋2C=高==温==Si(粗硅)＋2CO↑，所得的粗硅中含有大量的 其他杂质(如 C、SiO2 等)，没有实际应用价值，将粗硅 用 HCl、Cl2 处理转化为沸点低的 SiHCl3，化学方程式 为 Si＋Cl2＋HCl=高==温==SiHCl3，低沸点的 SiHCl3 通过蒸 馏极易分离提纯，然后将纯的 SiHCl3 在高温下用 H2 还 原即可得到纯度高的 Si 蒸气：SiHCl3＋H2=高==温==Si＋ 3HCl，再进行气相沉淀即可制得高纯度的硅，从而得到 单晶硅。
Si： (2)非金属单质与碱液反应一般无 H2 放出，但 Si 与碱 液反应却放出 H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
(3)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但 Si 能与
氢氟酸(HF)反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
(4)非金属单质大多为绝缘体，但 Si 为半导体。
解析：A 项，SiO2 不与 H2O 反应；B 项，b―→c， c―→a 均不能通过一步反应实现转化；D 项，用于制造 光导纤维的是 SiO2，而非单质硅。
答案：C
2．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
(2)①Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑ ②SiH4==△===Si＋2H2
1．下列说法正确的是( ) A．单质―＋―O→2 氧化物＋――H2→O酸或碱＋Na―O―H→或HCl 盐，碳或硅单质可以按上述关系进行转化 B．若 a、b、c 分别为 Si、SiO2、H2SiO3，则可以 通过一步反应实现转化：b c→a C．太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属 元素与非金属元素的交界位置 D．单质硅常用于制造光导纤维
第 1 节 硅 无机非金属材料
(1)存在形式：化化合合态态 (2)单质的结构：晶体硅：与金刚石 类似的空间网状结构 (3)物理性质：晶体硅为灰黑色固体， 有金属光泽、熔点 高 、硬度 大，有脆性
(5)用途：晶体硅用作半导体 材料、硅芯片和硅太Si 的 还原性大于 C，但 C 却能在高温下还原出
(3)注意问题 ①用焦炭还原 SiO2，产物是 CO 而不是 CO2。 ②粗硅中含碳等杂质，与 Cl2 反应生成的 SiCl4 中也 含 CCl4 等杂质，经过分馏提纯 SiCl4 后，再用 H2 还原， 得到高纯度硅。
[对点练] 2.获取知识和信息是现代人不可缺少的 素质，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动，信 息产业的核心材料是高纯度单晶硅。下面是高纯度单晶 硅 的 生 产 方 法 之 一 ( 方 法 一 ) ： SiO2 ――C→ Si( 粗 硅)H―Cl―、→Cl2SiHCl3(沸点 31.5 ℃)―H―2→Si气相―沉 ―→积法高 纯硅――→单晶硅。
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。
答案：B
3．在①浓 HNO3 ②水 ③浓 H2SO4 ④氢氟酸
⑤NaOH 溶液中，能与单质硅起化学反应的是( )
A．①②
B．②④
C．④⑤
D．③④
解析：Si 与水、浓 H2SO4、浓 HNO3 均不发生反应， 但 Si 能与氢氟酸、NaOH 溶液反应放出 H2。
答案：D
问题 2 硅的工业制法 (1)制取粗硅：工业上，用焦炭在电炉中还原 SiO2 得到含有少量杂质的粗硅：SiO2＋2C=高==温==Si＋2CO↑。 (2)粗硅提纯 ①Si ＋ 2Cl2 =高==温== SiCl4 ， SiCl4 ＋ 2H2 =高==温== Si ＋ 4HCl。 ②Si＋3HClC25u0粉=～=或=3=0A=0g℃粉SiHCl3＋H2， SiHCl3＋H21 100=～==1=2=00 ℃Si＋3HCl。
近代用得较多的另一种方法(方法二)：用金属硅化 物(Mg2Si)与盐酸作用制得硅烷(SiH4)；再热分解硅烷可 得高纯硅。
(1)从方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的 硅还要进一步处理的原因是 __________________ 。
(2)写出方法二中生产高纯硅的两个化学方程式为： ①________________________________________； ②________________________________________。
(2)Mg2Si 与盐酸作用制得 SiH4，根据原子守恒可知 另 一 种 生 成 物 为 MgCl2 ， 其 化 学 方 程 式 为 Mg2Si ＋ 4HCl=====2MgCl2＋SiH4↑，再将 SiH4 进行热分解即可 得到高纯硅和 H2，其化学方程式为 SiH4==△===Si＋2H2。
答案：(1)由 C 还原 SiO2 得到的单质 Si 中，杂质含 量过高，将它用 HCl、Cl2 处理得到低沸点的 SiHCl3， 便于蒸馏提纯，然后再还原得到高纯硅
答案：C
4．请将碳、硅单质与其物理性质、用途连线。 答案：①—c ②—a ③—e ④—b ⑤—d
物质 结构