高中化学人教版必修第二册无机非金属材料《讲义教师版》Word格式文档下载.docx
《高中化学人教版必修第二册无机非金属材料《讲义教师版》Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学人教版必修第二册无机非金属材料《讲义教师版》Word格式文档下载.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
请回答下列问题：
（1）B的化学式是________，目前B已被用作________的主要原料。
（2）B和a溶液反应的离子方程式是_________________________________。
（3）A和a溶液反应的离子方程式是_________________________________。
（4）C和过量的盐酸反应的离子方程式是____________________________。
【答案】
SiO2 光导纤维
SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O
Si＋2OH－＋H2O===SiO2－3＋2H2↑
SiO2－3＋2H＋===H2SiO3↓
C与过量的盐酸反应生成白色沉淀E，则E可能是硅酸或氯化银，若E是氯化银，则C是硝酸银，A为银，则根据已有知识，银可以与硝酸反应生成硝酸银，而银与硝酸反应能生成三种产物，不符合框图中物质间的转化关系。
则E只能为硅酸，则C为硅酸盐，A为硅，a溶液为强碱的水溶液，进一步推出B为二氧化硅。
例3.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：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂
D．硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应
粗硅提纯涉及的反应：
Si＋2Cl2
SiCl4、SiCl4＋2H2
Si＋4HCl都是氧化还原反应，B错误；
硅与氢氧化钠溶液反应中NaOH既不是氧化剂，也不是还原剂，只是反应物，起氧化作用的是水，C错误；
硅能与氢氟酸反应，但不能与盐酸反应，D错误。
例4.下列关于硅的说法不正确的是（
A．硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属单质反应
【答案】C
硅的化学性质不活泼，但常温下仍能与氟气、氢氟酸、NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等发生反应。
例5.下列关于碳和硅的叙述中不正确的是（ ）
A．金刚石和晶体硅都是原子晶体
B．地壳中硅元素比碳元素含量多
C．自然界里碳元素化合物比硅元素化合物种类多
D．碳和硅的氧化物都是分子型的晶体
例6.硅是无机非金属材料的主角，其单质及其化合物应用范围广泛。
（1）下列有关硅材料的说法中正确的是_______（填序号）
A．高纯度的硅可用于制造光导纤维B．玻璃、陶瓷、碳化硅都属于硅酸盐材料
C．熔融纯碱时不能使用陶瓷坩埚
D．可将二氧溶于水制备硅酸胶体
（2）工业上用石英砂和焦炭高温共热制取粗硅，同时产生一种可燃性气体，该反应的化学方程式为________________；
实验室可用石英砂和过量的镁粉共热制取少量硅单质，反应结束后可用稀盐酸除去硅中混有的___________杂质。
C
SiO2+2C
Si+CO↑
Mg和MgO
（1）A．二氧化硅可用于制造光导纤维，而硅用于半导体材料，故A错误；
B．玻璃、陶瓷属于硅酸盐材料，碳化硅不是硅酸盐，故B错误；
C．二氧化硅可与氢氧化钠反应，使用陶瓷坩埚熔氢氧化钠，可导致坩埚炸裂，故C正确；
D．二氧化硅不溶于水，不与水反应，不能用二氧化硅和水制备硅酸，故D错误．
故选C．
（2）石英砂的主要成分是SiO2，在高温下与焦炭发生置换反应，反应的化学方程式为SiO2+2C
Si+2CO↑；
二氧化硅与镁反应生成硅单质和氧化镁，用稀盐酸除去硅中混有的Mg，MgO杂质，故答案为：
Mg，MgO；
当堂总结
二氧化硅
1.1.存在
水晶、玛瑙、石英坩埚，光导纤维的主要成分是二氧化硅，沙子中含有小粒的石英晶体。
2.2.结构
结构决定性质，SiO2
的网状结构不仅决定了其物理性质的特殊性，还决定了其化学性质的稳定性。
3.3.物理性质：
熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的SiO2
晶体无色透明。
4、化学性质：
稳定，不活泼
①具有酸性氧化物的性质：
（不溶于水且不和水反应）
与强碱反应：
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
NaOH溶液能与玻璃中的SiO2
反应生成Na2SiO3
，使瓶塞部分粘结而无法打开。
因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。
与碱性氧化物反应：
SiO2+CaOCaSiO3
SiO2除了具有酸性氧化物的通用性之外，还具有特性。
比如酸性氧化物一般不与酸反应，而SiO2却能与HF反应，这也是工业上雕刻玻璃的反应原理
②与HF的反应：
SiO2+4HF==SiF4
↑+2H2O
HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。
③与某些盐反应：
Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑
④CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2
↑（工业上制玻璃的主要反应）
5.5、用途
（1）沙子是基本的建筑材料
（2）纯净的二氧化硅是现代光学及光纤制品的基本材料，可以制做光导纤维
（3）石英玻璃制化学仪器
（4）石英表、石英钟
（5）水晶制光学仪器和工艺品
（6）玛瑙制精密轴承和装饰品
例1.物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸，硝酸等强酸。
A与纯碱熔融反应，生成化合物B，同时放出气体C；
把气体C通过B的溶液中，则得到化合物D；
D在干燥空气中转变为化合物E；
将E加热又得到化合物A。
试写出A、B、C、D、E的化学式：
A____、B____、C____、D____、E____。
SiO2
Na2SiO3
CO2
H4SiO4
H2SiO3
根据对实验现象的分析，A是不溶于硫酸、硝酸等强酸的高熔点化合物，它能与纯碱熔融反应，而且放出气体C，可初步判断A可能是SiO2，B可能是Na2SiO3，C可能是CO2。
若把CO2通过Na2SiO3溶液中，会得到胶状沉淀H4SiO4，H4SiO4在干燥空气中易脱水生成H2SiO3，H2SiO3只有加热才能生成SiO2。
这些都是与题目所给出的实验现象相符合，证实A确实是SiO2。
其它物质的推断就迎刃而解。
例2.下列物质中不能用玻璃试剂瓶配玻璃塞盛放的是（
①浓硝酸 ②NaOH溶液 ③HF溶液 ④浓硫酸 ⑤
NaCl溶液 ⑥Na2SiO3溶液
A．①②③④⑥
B．①②③④
C．②③④⑤
D．②③⑥
【答案】D
NaOH溶液不能用玻璃塞,HF溶液不能使用玻璃瓶,Na2SiO3溶液本身具有黏性,不能使用玻璃塞。
其余物质都可以用玻璃瓶配玻璃塞来保存。
例3.生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2,要检验是否存在这两种杂质,最好选用（
A．水
B．盐酸
C．硫酸
D．烧碱溶液
【答案】B
例4.下列关于二氧化硅的叙述不正确的是（
①在固态和液态时,几乎不导电
②能跟强碱反应,但不能与水反应
③SiO2的物理性质与CO2类似
④既是酸性氧化物,又是碱性氧化物
A．②和③
B．③和④
C．②和④
D．①和④
①正确,SiO2在固态和液态时均无自由移动的电子或离子;
②正确,如2NaOH+SiO2Na2SiO3+H2O;
③不正确,SiO2与CO2的熔点、沸点、硬度、密度差别很大;
④不正确,SiO2是酸性氧化物,不是碱性氧化物。
例5.被誉为“光纤之父”的华裔科学家高锟曾荣获诺贝尔化学奖。
下列叙述正确的是（
A．CO2与SiO2都能跟H2O反应生成相应的酸
B．CO2与SiO2都属于酸性氧化物，都不能与酸反应
C．SiO2与CO2（干冰）都能与氢氧化钠溶液反应
D．水晶的主要成分是SiC
二氧化硅中没有分子，因为它是原子晶体，这个要稍为理解记忆一下，二氧化碳是分子晶体，还有需要注意的点是二氧化硅虽不和强酸反应，但是和HF酸反应，与强碱反应。
硅酸、硅酸盐、硅酸盐材料
1.一、硅酸
2.1、硅酸的制备
实验室制备原理：
Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl
实验现象：
滴加酚酞后溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变为浅红色，有白色胶状沉淀生成。
结论：
硅酸钠溶液呈碱性，反应的化学方程式：
3.硅酸的性质及用途
4.物理性质：
一种不溶于水的白色胶状物质
化学性质：
（1）弱酸性：
酸性比碳酸还弱，少量CO2通入Na2SiO3溶液发生反应的化学方程式为Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓，也是硅酸钠变质的反应。
（2）不稳定性：
受热分解：
H2SiO3
H2O+SiO2
3、制备硅胶：
H2SiO3的溶胶聚合成形成硅酸凝胶，在脱水形成硅胶
硅胶用途：
干燥剂、催化剂的载体等
5.二、硅酸盐
6.1.硅酸盐的组成和性质
1.
（1）概念：
硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。
2.
（2）性质：
大多不溶于水，化学性质很稳定
（3）用金属氧化物的形式表示硅酸盐方法：
碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物、水（xMO·
nSiO2·
mH2O）.
氧化物前系数配置的原则：
除氧元素外,其他元素配置前后按原子个数守恒原则配置系数.
注意：
①氧化物之间以“·
”隔开；
②系数配置出现的分数应化为整数.如：
正长石KAlSi3O8不能改写成½
K2O·
½
Al2O3·
3SiO2,应改写成K2O·
6SiO2.③金属氧化物在前（活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物）,非金属氧化物在后,若同一元素有变价,那么低价在前,高价在后,H2O一般写在最后.
2、硅酸钠Na2SiO3
（1）物理性质：
白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃或泡花碱
（2）化学性质：
相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓
Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl
3.传统硅酸盐溶液
硅酸盐产品
主要原料
主要设备
主要成分
水泥
以黏土和石灰石为主要原料
水泥回转窑
3CaO·
SiO2
2CaO·
Al2O3
玻璃
纯碱、石灰石、石英
玻璃窑
Na2O·
CaO·
6SiO2
陶瓷
黏土
2SiO2·
2H2O
4、具有特殊功能的含硅物质
物质
性质
用途
SiC
俗称砂石，结构类似于金刚石，硬度大
砂纸、砂轮的磨料
含4%硅的硅钢
导磁性良好
用作变压器铁芯
硅橡胶
既耐高温又耐低温，在—60~250℃仍能保持良好的弹性
制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘体材料等
人工制造的分子筛
具有均匀微孔结构的铝硅酸盐
作吸附剂和催化剂
例1.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（）
①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O·
2FeO·
3SiO2
②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料
A．②③
B．①③
C．①④
D．④
硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O·
Fe2O3·
3SiO2，①错误；
水晶的主要成分是SiO2，不是硅酸盐制品，②错误；
高纯度的硅单质广泛用于电子行业，SiO2作光导纤维，③错误；
单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料，④正确。
例2.氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得：
____SiO2＋___C＋____N2高温――→____Si3N4＋____CO。
根据题意完成下列各题：
（1）配平上述化学反应方程式。
（2）为了保证石英和焦炭尽可能多的转化，氮气要适当过量。
某次反应用了20mol氮气，反应生成了5mol一氧化碳，则反应中转移电子数为____NA，此时混合气体的平均相对分子质量是____。
（3）分析反应可推测碳、氮气的氧化性：
C____N2（填“＞”“＜”“＝”）。
（4）氮化硅陶瓷的机械强度高，硬度接近于刚玉（Al2O3），热稳定性好，化学性质稳定。
以下用途正确的是_____。
A．可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等热工设备
B．在电子工业上制成耐高温的电的良导体
C．研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动机
D．氮化硅陶瓷的开发，将受到资源的限制，发展前途暗淡
3
6
2
1
6
10
28
＜
AC
（2）
→CO＋2
1mol转移2mole－，故生成5molCO共转移10mole－，此时体系中的气体是CO和剩余的N2，其相对分子质量都是28，故平均相对分子质量是28。
（3）在该反应中，碳为还原剂，N2为氧化剂，故氧化性N2＞C。
升级会员 