備考2019高考化學第一輪復習 第4章 非金屬及其化合物 第1節(jié) 無機非金屬材料的主角硅學案 必修1.doc
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第一節(jié) 無機非金屬材料的主角——硅 一、C、Si單質(zhì)性質(zhì)及其用途的比較。 1.物理性質(zhì)： 元素名稱 碳 硅 自然界 存在形態(tài) 有 態(tài)；主要單質(zhì)有： 、 、 等同素異形體。 在地殼中的含量僅次于 ，全部以 態(tài)存在；主要單質(zhì)有：晶體硅和無定形硅兩大類。 單質(zhì) 物理性質(zhì) 金剛石熔點很 ，硬度很 ；石墨熔點很 （比金剛石 ）硬度較 ，能導電。 晶體硅 色，有金屬光澤；與金剛石相似，熔點很 ，硬度很 ；是良好的 材料。 用途 金剛石用作切割工具； 石墨用作電極、鉛筆芯。 含硅4％的硅鋼，主要用作變壓器鐵芯； 含硅15％的硅鋼，作為耐酸材料；制光電池等 2.化學性質(zhì)： (1)碳單質(zhì)的化學性質(zhì)——還原性 ①與O2反應：O2不足： ； O2充足： 。 ②與其他物質(zhì)反應： a.與CuO反應： ；可用于某些金屬的冶煉。 b.與CO2反應： 。 c.與水蒸氣反應： ；用于生產(chǎn)水煤氣。 d.與濃硫酸反應： 。 (2)硅的化學性質(zhì)——還原性 ①與NaOH溶液反應： ；與鋁和NaOH溶液反應相似。 ②與氫氟酸反應： ；這是Si的特性，其它非金屬大多不能與HF反應。 ③與O2、Cl2反應： ； 。 二、CO2和SiO2的比較 1．物理性質(zhì)：差別很大——原因是晶體類型不同。CO2是分子晶體，SiO2是原子晶體。CO2熔沸點 ，常溫下為 體，微溶于水。SiO2熔沸點 、硬度 、常溫下為 態(tài)、 溶于水。 2．化學性質(zhì)：兩者都是酸性氧化物，有大部分相同也有部分差別。 ⑴與水反應：CO2 ； SiO2 。 ⑵與酸反應：CO2 ；SiO2 。這是SiO2特性，僅與HF反應，與其它酸不反應，另外反應產(chǎn)物也不是鹽和水，因此 。 ⑶與堿反應：CO2 ；SiO2 。由于玻璃中含有SiO2，盛堿液的試劑瓶用 。 ⑷與鹽反應： CO2常溫復分解反應：CO2+Ca(ClO)2 ；CO2 + Na2CO3 。 SiO2在高溫才能反應如工業(yè)生產(chǎn)玻璃： ； 。 ⑸與堿性氧化物如CaO反應：CO2 ；SiO2 。 ⑹與碳反應：CO2 ；SiO2 ；工業(yè)用于 。 3．主要用途： ⑴二氧化碳：化工原料、滅火劑。干冰用作制冷劑，人工降雨。 ⑵二氧化硅：制光學儀器、石英玻璃。水晶可制作飾品，常用來制造通訊材料—— 。 三、硅酸及硅酸鹽 1．硅酸 ⑴物理性質(zhì)： 色膠狀固體， 溶于水，而一般的無機含氧酸都溶于水。 ⑵化學性質(zhì)： ①弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸 ，可與NaOH反應： 。 ②不穩(wěn)定性：受熱易分解： 。 ⑶制備：通過可溶性硅酸鹽與其他酸反應制得，如向Na2SiO3溶液中加入鹽酸或通入CO2： ； 。 ⑷用途：硅膠可用作 、催化劑的載體等。 2．硅酸鹽 ⑴硅酸鹽：硅酸鹽是 的總稱。是構(gòu)成 的主要成分。 ⑵硅酸鈉：硅酸鈉溶液俗稱 ，是 色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料。 ⑶硅酸鹽組成的表示：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 。長石（KAlSi3O8）可表示為 。注意：硅酸鹽寫法與氧化物寫法中各元素的化合價保持不變，原子個數(shù)比相等； 表示順序一般為： 的氧化物 的氧化物 。 四、常見無極非金屬材料及其主要用途 1.傳統(tǒng)的無極非金屬材料：主要成分是 ：包括磚、瓦、陶瓷、水泥，玻璃等。它們都是以黏土、石英和長石等為原料生產(chǎn)的硅酸鹽制品。比較如下： 硅酸鹽產(chǎn)品 水 泥 玻 璃 陶瓷 原 料 黏土 反應原理 發(fā)生復雜的物理化學變化（不要求） 不要求 主要設備 水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃窯 陶瓷窯 主要成分 3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3 硅酸鹽 反應條件 高溫 高溫 高溫 主要用途 主要建材 主要建材、生活 生活 2.特殊功能的含硅物質(zhì)：(1)碳化硅具有金剛石結(jié)構(gòu)，俗名金剛砂，可用作磨料。(2)含硅元素4%的硅鋼具有導磁性。(3)硅橡膠具有既耐高溫又耐低溫的性質(zhì)。 3.新型陶瓷：如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導陶瓷等，主要成分不再是硅酸鹽，屬于新型無機非金屬材料。 1. 硅及其化合物的特殊性質(zhì) (1)硅的非金屬性弱于碳，但碳在自然界中既有游離態(tài)又有化合態(tài)，而硅 態(tài)。 (2)硅的還原性強于碳，但碳能還原SiO2： 。 (3)非金屬單質(zhì)跟堿溶液反應一般是自身氧化還原反應，但Si 。 (4)非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸反應，但硅 反應。 (5)非金屬單質(zhì)一般（石墨除外）為非導體，但硅 。 (6)非金屬氧化物的熔沸點一般較低，但SiO2 。 (7)酸性氧化物一般不跟酸反應，但SiO2 。 (8)無機酸一般易溶于水，但H2SiO3 。 (9)H2CO3的酸性強于H2SiO3，所以有Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3↓+Na2CO3，因為強酸制弱酸。 但在高溫下：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ 能發(fā)生是因為 。 2．CO2與堿的反應及CO、HCO 的檢驗 (1)反應原理：NaOHNa2CO3NaHCO3。 (2)反應后溶質(zhì)成分的判斷方法： X≤1∶1 1∶1
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