高中化學(xué)《硅無機(jī)非金屬材料》學(xué)案5魯科版必修Word版

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1、第4章 元素與材料世界 學(xué)習(xí)導(dǎo)言 ▲ 章節(jié)知識(shí)概說 材料是人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，本章教材引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)元素化合物的應(yīng)用世界。從自然界中的元素走進(jìn)材料世界中的元素，將學(xué)生的視野打開，體現(xiàn)多角度、多層面和大視野。 材料的性能取決于材料的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，因此教材從元素出發(fā)，通過了解元素及其重要化合物的性質(zhì)來分析材料的性能。 本章教材一方面引導(dǎo)學(xué)生回顧學(xué)習(xí)非金屬及其化合物的化學(xué)性質(zhì)的方法，并以此方法學(xué)習(xí)硅及其化合物的重要性質(zhì)；另一方面。進(jìn)一步豐富學(xué)生對(duì)金屬元素及其化合物的認(rèn)識(shí)，給他們一個(gè)更為廣闊的認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的空間，也為后面學(xué)習(xí)元素周期律及元素周期表打下基礎(chǔ)。 ▲ 課標(biāo)理念感

2、悟 知識(shí)與技能：根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)研究，了解鋁、硅及其重要化合物的性質(zhì)，能夠應(yīng)用這些性質(zhì)解決一些生產(chǎn)、生活和化學(xué)學(xué)科中的簡(jiǎn)單問題。能列舉金屬材料、無機(jī)非金屬材料和復(fù)合材料在生產(chǎn)、生活中及其他領(lǐng)域的應(yīng)用。 過程與方法：通過本章的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)“比較”和“分析”的科學(xué)方法。 情感態(tài)度與價(jià)值觀：體會(huì)組成材料的物質(zhì)性質(zhì)與材料性能的密切關(guān)系，認(rèn)識(shí)新材料的開發(fā)對(duì)社會(huì)、生活產(chǎn)生的重要影響，了解材料開發(fā)和應(yīng)用與化學(xué)科學(xué)發(fā)展之間的關(guān)系。 第1節(jié) 硅 無機(jī)非金屬材料 1946年2月15日，世界上第一臺(tái)通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)“埃尼阿克”（ENIAC）在美國(guó)研制成功。它當(dāng)時(shí)由1.8

3、萬個(gè)電子管組成，是一臺(tái)又大又笨重的機(jī)器，體重達(dá)30多噸，占地有兩三間教室般大。它當(dāng)時(shí)的運(yùn)算速度為每秒5000次加法運(yùn)算。雖然這在當(dāng)時(shí)是相當(dāng)了不起的成就，但其計(jì)算速度還不如今天的一臺(tái)微型計(jì)算器的運(yùn)行速度。是什么使計(jì)算機(jī)的體積減小的同時(shí)，加快了計(jì)算速度呢？是硅芯片。那么，硅芯片是從哪里來的呢？硅又有什么性質(zhì)呢？ ? 研習(xí)教材重難點(diǎn) 研習(xí)點(diǎn)1 半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅 1．半導(dǎo)體材料 半導(dǎo)體材料特指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類材料。最早使用的半導(dǎo)體材料是鍺，但因其含量低，提煉工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴，而不適合廣泛使用。目前廣泛使用的半導(dǎo)體材料是硅元素，在地殼中含量居第二位，該元素全部以化合態(tài)存在

4、于自然界中，儲(chǔ)量豐富。常見的有晶體硅和無定形硅等形式存在。 2．單質(zhì)硅 （1）存在：自然界中無單質(zhì)硅，硅元素全部以化合態(tài)存在，如二氧化硅、硅酸鹽等?；蠎B(tài)的硅是構(gòu)成地殼的礦石和巖石的主要成分，硅在地殼中的含量居第二位。 （2）物理性質(zhì)：?jiǎn)钨|(zhì)硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅呈灰黑色，有金屬光澤，硬而脆，熔點(diǎn)很高（1410℃），是良好的半導(dǎo)體材料。 （3）化學(xué)性質(zhì)： ①在常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，不與O2、Cl2、H2SO4、HNO3等發(fā)生反應(yīng)，但能與F2、HF和強(qiáng)堿反應(yīng)。例如：Si + 2NaOH + H2O ＝Na2SiO3 + 2H2↑；Si + 2F2 ＝SiF4；Si + 4

5、HF ＝ SiF4↑+ 2H2↑。 ②在加熱時(shí)純硅與某些非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。如研細(xì)的硅能在氧氣中燃燒：Si + O2 SiO2 （3）硅的制備 由于自然界中沒有單質(zhì)硅的存在，因此我們使用的硅，都是從它的化合物中提取的。在工業(yè)上，用碳在高溫下還原二氧化硅的方法可制得含有少量雜質(zhì)的粗硅，將粗硅提純后，可以得到半導(dǎo)體材料的高純硅。 制粗硅： SiO2＋2C Si＋2CO ↑ 制高純硅： Si＋2Cl2 SiCl4 SiCl4＋2H2 Si＋4HCl （4）硅的用途： 硅可用來制造集成電路，太陽(yáng)能電池，硅整流器等。硅合金可用來制造變壓器鐵芯，耐酸設(shè)備等。 【知識(shí)鏈接

6、】 半導(dǎo)體材料的用途 物質(zhì)的電阻率介于導(dǎo)體和絕緣體之間（電阻率在10－3~108歐姆厘米之間）時(shí)，為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體材料可以制造出具有各種功能的半導(dǎo)體器件來取代真空管用來整流、檢波、放大，并有縮小電子設(shè)備體積、減輕重量、延長(zhǎng)壽命、耐沖擊、效率高和可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。用半導(dǎo)體材料制成的集成電路還可以將成千上萬個(gè)分立的晶體管、電阻、電容等電子元件融為一體，使上述優(yōu)點(diǎn)得到進(jìn)一步發(fā)揮，廣泛應(yīng)用于通訊、電訊、電子計(jì)算機(jī)中。另外，超純硅對(duì)紅外光有很高的透過能力，可以用以整理紅外聚焦透鏡，對(duì)紅外輻射目標(biāo)進(jìn)行夜間跟蹤、照像、追擊。利用半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨溫度的升高或光線的照射而有顯著的增大的特性，可以做成自動(dòng)控制

7、用的熱敏元件(如熱敏電阻等)和光敏元件。半導(dǎo)體材料是整理太陽(yáng)能電池的主要材料．半導(dǎo)體材料還可制成激光二極管，用于激光通訊、測(cè)距和空間導(dǎo)航等方面。 典例1：下列有關(guān)硅的敘述中，正確的是 A．硅只有在高溫下才能跟氫氣起化合反應(yīng)。 B．硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素，硅在地殼中的含量在所有的元素中居第一位。 C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)。 D．硅在電子工業(yè)中，是最重要的半導(dǎo)體材料。 研析：A正確 因?yàn)楣璧幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下除了少數(shù)物質(zhì)外，它不易與其他物質(zhì)如氫氣、氧氣、氯氣等反應(yīng)。B不正確 氧元素在地殼中的含量居第一位。C不正確 硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，但可與F2、H

8、F和強(qiáng)堿等反應(yīng)。D 正確 硅是常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的半導(dǎo)體材料，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。 答案：A、D 典例2：有科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”、“未來的石油”的觀點(diǎn)。假如硅作為一種普遍使用的新型能源被開發(fā)利用，下列關(guān)于其有利因素的說法中，你認(rèn)為不妥的是 A．便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料 B．自然界的含硅化合物易開采 C．硅燃燒放出的熱量大，燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染程度低且容易有效控制 D．自然界中存在大量單質(zhì)硅 研析：有些燃料，如氫氣具有發(fā)熱量大，無污染等優(yōu)點(diǎn)，但從運(yùn)輸、儲(chǔ)存角度就不如硅了，硅是固體、常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，是非常安全的；另外，硅在自然界存在廣泛，硅化合

9、物易開采，其燃燒產(chǎn)物為SiO2，對(duì)環(huán)境污染程度低。但需注意的是，自然界沒有游離態(tài)的硅，因此，D是錯(cuò)誤的。 答案：D 研習(xí)點(diǎn)2 二氧化硅與光導(dǎo)纖維 1、二氧化硅的存在 二氧化硅廣泛存在與自然界中，天然二氧化硅叫硅石。石英的主要成分為二氧化硅晶體，透明的石英晶體叫做水晶，含有有色雜質(zhì)的石英晶體叫做瑪瑙。另外二氧化硅也是構(gòu)成巖石的重要成分。 2、二氧化硅的物理性質(zhì) 純凈的二氧化硅晶體呈無色，熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水，也不溶于其他一般的溶劑。 3、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì) （1）二氧化硅是一種酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性 ①二氧化硅在常溫時(shí)可以與堿溶液緩慢反應(yīng)生成鹽和水：SiO2+ 2

10、NaOH ＝ Na2SiO3 + H2 O ②二氧化硅在高溫下可與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2 ＋ CaO CaSiO3 （2）特性 ①SiO2不溶于水，也不與水反應(yīng)。 ②二氧化硅在常溫下與氫氟酸反應(yīng)： Si O2＋4HF ＝ SiF4↑＋2H2O ③二氧化硅中的硅為＋4價(jià)，具有弱的氧化性，如在高溫時(shí)，二氧化硅中的硅可以被碳置換出來。 思考：1．如何制取硅酸？ 2．保存氫氟酸、NaOH溶液時(shí)應(yīng)該注意什么問題？ 提示：1．不能通過SiO2與H2O反應(yīng)的方法來制取其對(duì)應(yīng)的水化物——硅酸(H2SiO3)．制取H2SiO3的方法如下： Na2SiO3 + 2HCl ＝2NaCl + H

11、2SiO3↓或 Na2SiO3 + CO2 + H2O ＝Na2CO3 + H2SiO3↓[硅酸(H2SiO3)不溶于水，其酸性比H2CO3還弱。] 2．氫氟酸不能保存在玻璃瓶中，應(yīng)保存在塑料瓶中。NaOH 溶液不能保存在玻璃塞的玻璃瓶中，應(yīng)保存在橡膠塞的玻璃瓶中或塑料瓶中。 4、SiO2與CO2的比較 CO2 SiO2 與堿性氧化物反應(yīng) CaO＋CO2CaCO3 CaO＋SiO2CaSiO3 與堿液的反應(yīng) 2NaOH＋CO2＝Na2CO3＋H2O SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O 與鹽反應(yīng) Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓

12、 Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO SiO2＋CaCO3CaSiO3＋ CO2↑ SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ 與碳反應(yīng) C＋CO2＝2CO 2C＋SiO2Si＋2CO↑ 與H2O作用 CO2＋H2O＝H2CO3 不與水化合 與酸反應(yīng) 不反應(yīng) 只與HF反應(yīng) SiO2＋4HF＝SiF4↑＋H2O 5、二氧化硅的用途 （1）石英可用于整理石英表和石英玻璃。 （2）石英砂常用作制薄玻璃和建筑材料。 （3）水晶常用來制造電子部件、光學(xué)儀器、工藝品和眼鏡片等。 （4）瑪瑙用于制造精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品。 （5）Si

13、O2 被用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導(dǎo)纖維。 6、光導(dǎo)纖維 光導(dǎo)纖維，簡(jiǎn)稱“光纖”，就是一種能利用光的全反射作用來傳導(dǎo)光線的透明度極高的玻璃細(xì)絲。如果將許多根經(jīng)過技術(shù)處理的光纖繞在一起，就得到我們常說的光纜。光導(dǎo)纖維是用石英玻璃制造的，整理時(shí)需要較高的技術(shù)，它傳導(dǎo)光的能力非常強(qiáng)。如1000米長(zhǎng)的單模光纖，重量只有27克，傳送波長(zhǎng)為1.55微米的激光時(shí)，每傳播1000米，光能的損耗不到0.2分貝．若利用光纜通訊，能同時(shí)傳輸大量信息。光纖通信的優(yōu)點(diǎn)有： （1）信息容量大，一條光纜通路可同時(shí)容納10億人通話，也可同時(shí)傳送多套電視節(jié)目。 （2）光纖的抗干擾性能好，不發(fā)生電輻射，通訊質(zhì)量高

14、，能防竊聽。 （3）光纜質(zhì)量小而且細(xì)，不怕腐蝕，鋪設(shè)方便。 （4）光纖通信損耗低，適合遠(yuǎn)距離信息傳輸。 另外，光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上也有很重要的應(yīng)用。目前在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，普遍使用著一種連接著許多光纖的胃鏡，光纖胃鏡的光源是在體外由光纖傳進(jìn)去的，它不產(chǎn)生熱輻射，能減輕病人的痛苦。在光導(dǎo)纖維的一頭裝著精致小巧的微型鏡頭，可將胃內(nèi)的情況傳到體外拍攝下來或顯示在屏幕上。光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上的另一個(gè)重要應(yīng)用是通過微細(xì)的光纖將高強(qiáng)度的激光輸入人體的病變部位，用激光來切除病變部位。這種“手術(shù)”不用切開皮膚和切割肌肉組織，而且切割部位準(zhǔn)確，手術(shù)效果好。 除此以外，光導(dǎo)纖維還可用于信息處理、傳能傳像、遙測(cè)遙控、照明等

15、許多方面。 【知識(shí)鏈接】 多姿多彩的光纖 光纖內(nèi)窺鏡：束狀光導(dǎo)纖維能對(duì)圖像進(jìn)行傳遞、分解、合成和修正等．醫(yī)用內(nèi)窺鏡能直接插入人體某個(gè)部位進(jìn)行檢查，而不會(huì)引起病人痛苦與不舒服感。在工業(yè)生產(chǎn)中，利用內(nèi)窺鏡檢查一些由于各種原因而不能打開的系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使生產(chǎn)能照常進(jìn)行。 軍事用光纖：光纖技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用的發(fā)展速度之快、范圍之廣，令人振奮．它已從最初在軍艦和飛機(jī)上應(yīng)用，延伸到軍事的各個(gè)領(lǐng)域，包括長(zhǎng)距離光纖傳輸系統(tǒng)、戰(zhàn)術(shù)光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、雷達(dá)防御系統(tǒng)、空戰(zhàn)指揮及控制系統(tǒng)、導(dǎo)彈和魚雷制導(dǎo)系統(tǒng)等等。 光纖裝潢藝術(shù)：光纖裝潢是用不同的光纖根據(jù)設(shè)計(jì)需要組成不同的形狀，如光纖廣告顯示屏、光纖盆景、

16、光纖舞臺(tái)裝置及光纖工藝品等。它們具有亮度適宜、色彩柔和、圖案細(xì)膩、造型奇特，集光、電、聲于一體等特點(diǎn)。 光纖采光：用光纖傳遞光能的方式將天空中的散射光或太陽(yáng)光引入室內(nèi)，是一種有前途的采光照明方式，再輔以太陽(yáng)能電池還可供建筑在夜間照明。 典例3：下列說法不正確的是 A．因?yàn)镾iO2 不溶于水，故H2SiO3不是SiO2 對(duì)應(yīng)的酸或者說SiO2 不是H2SiO3 對(duì)應(yīng)的酸酐 B．CO2 通入水玻璃可以得到硅酸沉淀 C．SiO2 是一種空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，熔點(diǎn)高、硬度大 D．氫氟酸能夠雕刻玻璃 研析：SiO2 中 Si 呈＋4價(jià)， H2SiO3中Si為＋4價(jià)，且 H2SiO3（加熱

17、）＝ SiO2 ＋ H2O，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)發(fā)生的反應(yīng)：Na2SiO3 ＋ CO2 (少量)＋ H2O ＝H2SiO3↓＋Na2CO3， D項(xiàng)發(fā)生的反應(yīng)為：4HF＋ SiO2 ＝ SiF4↑＋ 2H2O。 答案：A 典例4：如下圖中A、B、C、D分別代表有關(guān)反應(yīng)中的一種化合物，其中物質(zhì)A是一種高熔點(diǎn)化合物，不溶于硫酸、硝酸，卻溶于氫氟酸。請(qǐng)?zhí)顚懸韵驴瞻住? （1）A、B、C、D的化學(xué)式分別是___________、___________、___________、___________。 （2）A→B的化學(xué)方程式是____________________________________

18、___________ （3）C→D的離子方程式是_______________________________________________ 研析：本題主要考查SiO2的特性。其突破口應(yīng)從“A是一種高熔點(diǎn)的化合物，不溶于硫酸、硝酸，卻溶于氫氟酸”推斷出A為SiO2，然后依次推斷出B為CO、C為CO2，D為H2SiO3。 答案：（1）SiO2、CO、CO2、H2SiO3；（2）SiO2＋2CSi＋2CO↑；（3）SiO32－＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓＋CO32－ 研習(xí)點(diǎn)3 硅酸鹽與無機(jī)非金屬材料 1．硅酸鹽 （1）硅酸鹽在自然界中的存在 硅酸鹽是構(gòu)成地殼中巖石的主要成分，

19、自然界中存在的各種天然硅酸鹽礦石，約占地殼的5％，粘土的主要成分也是硅酸鹽。粘土的種類很多，常見的有高嶺土和一般粘土，前者含雜質(zhì)較少，后者含雜質(zhì)較多。 （2）硅酸鹽組成的表示方法 硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無論是天然的還是人工制成的硅酸鹽，其組成的表示方法有兩種。 ① 化學(xué)式法： 一般用于組成較簡(jiǎn)單的硅酸鹽。如： 硅酸鈉 Na2SiO3； 硅酸鈣Ca2SiO3 ② 氧化物法：常用的表示方法。 如： 鎂橄欖石（Mg2SiO4） 2MgOSiO2 高嶺石〔Al2(Si2O5)(OH)4〕 Al2O32SiO22H2O 正長(zhǎng)石(2KAlSi3O8 ) K2OAl2O3

20、6SiO2 說明：用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成時(shí)，各氧化物的排列順序?yàn)椋? 較活潑金屬氧化物→ 較不活潑金屬氧化物→ 二氧化硅→ 水 （3）硅酸鈉 硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃，它是一種礦物膠，具有粘合性。 【聯(lián)想發(fā)散】 硅及其化合物的特殊性：（1）硅的還原性比碳強(qiáng)，而碳在高溫下能從二氧化硅中還原出硅。（2）非金屬單質(zhì)與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)一般不生成氫氣，而硅與氫氧化鈉等強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。（3）非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)，而硅不但與氫氟酸反應(yīng)，而且有氫氣生成。（4）酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，而二氧化硅卻能與氫氟酸反應(yīng)，生成四氟化硅和水。（5）無機(jī)酸一般易溶于水，而硅酸和原硅

21、酸卻難溶于水。（6）在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)，二氧化碳與硅酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和硅酸沉淀．在高溫下碳酸鈉與二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，其原因是在高溫條件下，生成的二氧化碳離開反應(yīng)體系而使反應(yīng)進(jìn)行到底。 2．無機(jī)非金屬材料 （1）傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料 ① 玻璃 原料：生產(chǎn)普通玻璃的主要原料是純堿（Na2CO3），石灰石（CaCO3）和石英（SiO2 ）。 主要設(shè)備：玻璃熔爐 反應(yīng)原理：將粉碎混勻的原料加強(qiáng)熱使之熔化，發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化，冷卻即成玻璃。其中主要化學(xué)反應(yīng)是： CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2 ↑ Na2CO3 + SiO2Na2SiO3

22、 + CO2 ↑ 主要成分： 制造玻璃的原料中，石英是過量的，所以，普通玻璃是CaSiO3，Na2SiO3和SiO2 熔化在一起得到的物質(zhì)，其物質(zhì)的量之比為1：1：4，因此玻璃可表示為：Na2OCaO6SiO2。 主要性質(zhì)：硬而脆，受熱時(shí)在一定溫度范圍內(nèi)逐漸軟化，沒有一定的熔點(diǎn)，故作玻璃態(tài)物質(zhì)，耐酸腐蝕（HF除外）。 ②水泥 a. 普通水泥的主要成分為硅酸三鈣（3CaOSiO2），硅酸二鈣（2CaOSiO2）和鋁酸三鈣（3CaOAl2O3）等。 b. 水泥的特點(diǎn)是水泥具有水硬性，與水?dāng)v和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬。 c. 混凝土是指水泥、沙子和碎石的混合物，混凝土常用鋼筋作結(jié)構(gòu)，

23、這就是通常所說的鋼筋混凝土。 （2）新型無機(jī)非金屬材料 類別 示例 特性 用途 高溫結(jié) 構(gòu)陶瓷 氮化硅陶瓷 硬度極高，耐磨損，耐高溫，抗腐蝕，抗氧化能力強(qiáng)，電絕緣性好 汽輪機(jī)葉片、軸承、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、永久性模具 碳化硅陶瓷 硬度僅次于金剛石，耐高溫，且在室溫下能導(dǎo)電 電熱元件 生物 陶瓷 氧化鋁陶瓷 氧化鋯陶瓷 強(qiáng)度高，耐磨，無毒，不溶于水，對(duì)人體組織有較好的適應(yīng)性，可直接植于人體 人造牙齒、人造骨骼 壓電 陶瓷 鈦酸鋇陶瓷 鈦酸鉛陶瓷 可將極其微弱的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成信號(hào) 聲吶系統(tǒng)、氣象檢測(cè)、遙控環(huán)境保護(hù)、家用電器、壓電地震儀 典例5：下列物

24、質(zhì)不能用玻璃器皿貯存的是 A．苛性鈉 B．氫氟酸 C．濃硫酸 D．硝酸銨 研析：不能用玻璃器皿，是常溫下要和玻璃反應(yīng)的物質(zhì)．玻璃是以含硅物質(zhì)為原料，經(jīng)加熱制成的硅酸鹽產(chǎn)品，普通玻璃是硅酸鈉（Na2SiO3）、硅酸鈣（CaSiO3）和二氧化硅（SiO2）熔化在一起所得到的物質(zhì)，二氧化硅是酸性氧化物，不溶于水，能跟堿性氧化物或堿發(fā)生反應(yīng)生成鹽，苛性鈉是氫氧化鈉的俗名，玻璃中含的二氧化硅能夠被堿腐蝕．SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，實(shí)驗(yàn)室里盛放堿溶液的試劑瓶常用橡膠塞，而不用玻璃塞，因?yàn)椴Ａ悄タ诘?，表面積大，以防止玻璃與堿反應(yīng)生成Na

25、2SiO3而把瓶口和塞子粘結(jié)在一起，排除A；氫氟酸遇二氧化硅很快反應(yīng)放出氟化硅氣體： SiO2（固）＋4HF＝SiF4↑＋2H2O。玻璃瓶不能盛放氫氟酸，通常氫氟酸盛放在塑料瓶中，B對(duì)；濃硫酸和硝酸銨跟玻璃都不反應(yīng)，可以貯存。 答案：B。 典例6：在煉鐵、制玻璃、制水泥三種工業(yè)生產(chǎn)中，都需要原料 A．純堿 B．石灰石 C．石英 D．粘土 研析：這是一道硅酸工業(yè)中理論了解實(shí)際問題的試題。解答本題時(shí)應(yīng)熟悉生產(chǎn)玻璃、水泥等產(chǎn)品的原料情況。制玻璃的原料是純堿、石灰石和石英；制水泥的原料是石灰石、粘土等；煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等。相互

26、對(duì)比后可知B項(xiàng)為正確答案。 答案：B。 ? 探究解題新思路 ▲ 基礎(chǔ)思維探究 題型一、硅及其化合物的性質(zhì) 典例1：下列說法正確的是 A．SiO2溶于水顯酸性 B．CO2通入水玻璃可以得到原硅酸 C．由Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑可知硅酸的酸性比碳酸的酸性強(qiáng) D．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸 研析：SiO2不溶于水，也不與H2O反應(yīng)，所以水溶液不顯酸性。H2CO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3，所以B項(xiàng)的反應(yīng)可以發(fā)生。Na2CO3與SiO2的反應(yīng)之所以能發(fā)生是因?yàn)椋孩俜磻?yīng)是在高溫?zé)o水條件下進(jìn)行的；②反應(yīng)后生成的CO2脫離反應(yīng)體系。SiO2雖為酸性氧化物，

27、但是它可與HF反應(yīng)。 答案：B。 友情提醒：主要考查硅的化合物性質(zhì)。在分析解答過程中，要進(jìn)一步明確反應(yīng)規(guī)律是有條件的，不能不問條件任意套用．弄清楚反應(yīng)原理；注意硅及其化合物的特殊性，如硅與氫氟酸、堿溶液的反應(yīng)，二氧化硅的溶解性，二氧化硅與氫氟酸、碳酸鹽、碳單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)均具有特殊性。 拓展變式 1．硅膠是網(wǎng)狀多孔的物質(zhì)，有強(qiáng)吸附性，可用作干燥劑、吸附劑和催化劑的載體。在減壓條件下將硅酸加熱至300℃，使其失水即可得硅膠?，F(xiàn)以石英、純堿為主要原料(其它原料任選)制備硅膠。寫出有關(guān)的化學(xué)方程式：___________________________________。 1．研析：

28、這是一道有關(guān)物質(zhì)的制備題。根據(jù)SiO2(石英)不與水反應(yīng)，但能與NaOH、Na2CO3反應(yīng)生成Na2SiO3，再根據(jù)硅酸是弱酸，用Na2SiO3與酸作用來制得H2SiO3。合成路線為： SiO2Na2SiO3H2SiO3SiO2（硅膠） 答案：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；Na2SiO3＋2HCl＝2NaCl＋H2SiO3↓ 題型二、無機(jī)非金屬材料 典例2：下列敘述正確的是 A．SiO2不屬于無機(jī)非金屬材料 B．金屬不能作為結(jié)構(gòu)材料 C．玻璃是一種新型的非金屬材料 D．C60也是一種材料 研析：SiO2可作為光導(dǎo)纖

29、維，是一種新型的無機(jī)非金屬材料．C60是近幾年才發(fā)現(xiàn)的一種新的碳的同素異形體，它可用于超導(dǎo)體，是一種新型無機(jī)非金屬材料，所以D正確．金屬也屬于結(jié)構(gòu)材料，但它不耐高溫，易腐蝕不宜作高溫材料．玻璃和水泥等只能屬于傳統(tǒng)的非金屬材料． 答案： D 總結(jié)提升：本題主要考查對(duì)材料分類的理解判斷．在解答過程中，一要注意培養(yǎng)學(xué)生的閱讀審題能力，能夠在閱讀中獲取知識(shí)，吸收新的信息并能對(duì)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的分析處理，作出正確的判斷。二是結(jié)合具體實(shí)例，會(huì)判斷常見材料的類型，熟悉常見的新型無機(jī)非金屬材料。 典例3：氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1300℃

30、反應(yīng)獲得。 （1）根據(jù)性質(zhì)，推測(cè)氮化硅陶瓷的用途是______________（填序號(hào)）。 A．制汽輪機(jī)葉片 B．制有色玻璃 C．制永久性模具 D．制造柴油機(jī) （2）寫出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖：______________，請(qǐng)寫出氮化硅的化學(xué)式：______________。 （3）氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)，除氫氟酸外，它不與其他無機(jī)酸反應(yīng)。試推測(cè)該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式：______________。 （4）現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)庠跉錃鈿夥毡Ｗo(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________

31、_。 研析：根據(jù)N和Si的原子結(jié)構(gòu)及其元素周期規(guī)律的知識(shí)，可判斷氮元素非金屬性比硅強(qiáng)，故N顯負(fù)價(jià)（－3），Si顯正價(jià)（+4），由此可寫出氮化硅的化學(xué)式Si3N4。 答案：（1）A、C、D。（2）；Si3N4。 （3）Si3N4＋12HF＝3SiF4＋4NH3。（4）3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl。 總結(jié)提升： 本題以新型無機(jī)非金屬材料氮化硅為載體，考查知識(shí)遷移應(yīng)用的能力。題目起點(diǎn)高（新材料氮化硅的用途、性質(zhì)、制法），落點(diǎn)低（原子結(jié)構(gòu)示意圖、元素周期律、硅及化合物典型性質(zhì)），新穎靈活。在分析解答過程中，一是要培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決問題的能力，如根據(jù)氮、碳兩元

32、素非金屬活潑性不同，確定其各自價(jià)態(tài)，寫出氮化硅的化學(xué)式；根據(jù)硅及其化合物與氫氟酸反應(yīng)的規(guī)律，進(jìn)行遷移推測(cè)氮化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅，另一產(chǎn)物必為NH3。二是要強(qiáng)化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的化學(xué)思維方法，加深對(duì)新材料的認(rèn)識(shí)。 拓展變式 2．請(qǐng)回答下列問題： （1）下列屬于無機(jī)非金屬材料的是 A．高強(qiáng)度水泥 B．鋼化玻璃 C．氧化鋁陶瓷 D．光導(dǎo)纖維 （2）磷酸鈣陶瓷也是一種新型無機(jī)非金屬材料，它可以用于制成人造骨骼，這是利用這類材料的 A．耐高溫特性 B．電學(xué)特性 C．光學(xué)

33、特性 D．生物功能 2．研析：（1）水泥、玻璃屬硅酸鹽材料，是傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料。（2）新型無機(jī)非金屬材料的四種特性不一定是這類材料的共性，不同的材料具有不同的特性。根析型無機(jī)非金屬材料的四種特性及其應(yīng)用進(jìn)行判斷。 答案：（1）C、D。（2）D。 ▲ 綜合思維探究 題型一、學(xué)科內(nèi)綜合題 典例4：有一粗硅，含鐵和硅兩種雜質(zhì)，取等質(zhì)量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中，放出等量的氫氣，則該粗硅中鐵和硅的關(guān)系正確的是 A．物質(zhì)的量之比為1：1 B．物質(zhì)的量比為2：1 C．質(zhì)量比為4：1

34、 D．質(zhì)量比為2：1 研析：粗硅與鹽酸反應(yīng)是鐵與鹽酸反應(yīng) Fe +2HCl ＝ FeCl2 + H2 ↑ ；粗硅與堿反應(yīng)是硅與堿反應(yīng)Si + 2NaOH + H2O ＝ Na2SiO3 + 2H2 ↑因放出等量氫氣，則鐵與硅的物質(zhì)的量之比為2：1， 質(zhì)量比為4：1。 答案：B、C 總結(jié)提升：本題綜合考查了鐵、硅的性質(zhì)，是定性分析與簡(jiǎn)單定量計(jì)算相結(jié)合的，解題要注意書寫化學(xué)方程式的準(zhǔn)確性。 典例5：下列溶液中加入氯化鋇溶液生成白色沉淀，在加入稀硝酸震蕩，白色沉淀不消失的是 A．Na2SiO3 B．Na2CO3 C．Na2SO3

35、D．Na3PO4 研析： BaCO3 和 Ba3(PO4 )2 均為白色沉淀，二者均溶于HNO3，BaSiO3 溶于HNO3 后又生成H2SiO3，而H2SiO3不同于一般的酸，本身為白色沉淀；BaSO3可溶于鹽酸等非氧化性酸，但遇到硝酸后被硝酸氧化而轉(zhuǎn)化成BaSO4白色沉淀。 答案：A、C 。 友情提醒：本題表面上是考查復(fù)分解反應(yīng)，實(shí)際卻包含了氧化還原反應(yīng)的知識(shí)，解題要注意思維的全面性和靈活性。 拓展變式 3．如圖，已知：①單質(zhì)E可作為半導(dǎo)體材料；②化合物F是不能生成鹽的氧化物；③化合物I能溶于水呈酸性，它能夠跟氧化物A起反應(yīng)．據(jù)此，請(qǐng)?zhí)羁眨邯? （1）化合物F是_____

36、_____。（2）化合物I是__________。 （3）反應(yīng)③的化學(xué)方程式是__________。（4）反應(yīng)④的化學(xué)方程式__________。 3．研析：本題主要考查元素化合物的性質(zhì)，是一道常規(guī)的框圖推斷題．要求學(xué)生能在全面系統(tǒng)地掌握元素及化合物性質(zhì)的基礎(chǔ)上，善于抓住某些元素的特殊性質(zhì)為解題的突破口和切入點(diǎn)． 由題中所敘述的條件，單質(zhì)E為半導(dǎo)體材料，化合物F為不成鹽氧化物，結(jié)合框圖中的反應(yīng)①可推知E和F分別為Si和CO．反應(yīng)①為：SiO2＋2C＝Si＋2CO．氧化物A是SiO2，它除了跟氫氟酸反應(yīng)以外不跟任何酸反應(yīng)，由此可判斷化合物I為HF．由“氧化物C＋單質(zhì)D→HF＋單質(zhì)H”可推知

37、該反應(yīng)為：2F2＋2H2O＝4HF＋O2．至此即可突破全題。 答案：（1）CO （2）HF （3）2H2＋O2＝2H2O （4）2F2＋2H2O＝4HF＋O2 題型二、實(shí)際應(yīng)用題 典例6：三硅酸鎂晶體被用來治療胃潰瘍病患者的胃酸過多癥，是因?yàn)樵撐镔|(zhì)不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。三硅酸鎂晶體化學(xué)式為：Mg2Si3O8nH2O。 （1）用氧化物的形式表示三硅酸鎂的化學(xué)式。 （2）寫出該藥物中和胃酸的化學(xué)方程式。 研析：用氧化物的形式表示硅酸鹽的時(shí)候，應(yīng)注意書寫原則：活潑金屬氧化物、較活潑金屬氧化物、二氧化硅、水。第二問若直接寫三硅酸鎂與鹽酸反應(yīng)，許多同學(xué)會(huì)感到無從

38、下手。應(yīng)從氧化物形式書寫。堿性氧化物（MgO）能與鹽酸反應(yīng)，而SiO2 不能與鹽酸反應(yīng)可當(dāng)成雜質(zhì)，最后寫出正確的方程式。 答案：（1） 2MgO3SiO2nH2O（2）2MgO3SiO2nH2O＋4HCl＝2MgCl2＋(n＋2) H2O＋3SiO2 方法導(dǎo)引：我國(guó)著名的數(shù)學(xué)家華羅庚說過：“把一個(gè)比較復(fù)雜的問題‘退’成最簡(jiǎn)單最原始的問題，把這最簡(jiǎn)單最原始問題想通了，想透了，然后再來一個(gè)飛躍上升”。這是一個(gè)非常精辟的思維方法，用這種方法去思考問題極有意義。把三硅酸鎂改寫成氧化物的形式，本題就能迎刃而解。 典例7：在多年使用的廚房里，久未更換的玻璃往往失去光澤，嚴(yán)重的還會(huì)形成白色斑點(diǎn)，這種現(xiàn)

39、象化學(xué)上叫做“堿析”，產(chǎn)生堿析的化學(xué)方程式為____________________________． 研析：玻璃的主要成分有Na2SiO3、CaSiO3和SiO2．廚房中CO2、H2O(g)濃度相對(duì)較高，碳酸酸性強(qiáng)于硅酸，時(shí)間長(zhǎng)了玻璃中的Na2SiO3將會(huì)在CO2、H2O(g)的持續(xù)作用下析出白色H2SiO3，所以往往失去光澤，嚴(yán)重的會(huì)形成白色斑點(diǎn)。 答案：見研析。 友情提醒：這是一道運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋實(shí)際問題的題目，經(jīng)常嘗試既有利于掌握化學(xué)理論知識(shí)，還利于培養(yǎng)自己的實(shí)踐能力。 拓展變式 4．礦泉水一般是由巖石風(fēng)化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。此處所指的風(fēng)化作用是指礦物與水和

40、CO2同時(shí)作用的過程。例如鉀長(zhǎng)石（KAlSi3O8）風(fēng)化生成高嶺土〔Al2Si2O5(OH)4〕，此反應(yīng)的離子方程式為2KAlSi3O8＋2H2CO3＋9H2O＝2K+＋2HCO3－＋4H4SiO4＋Al2Si2O5(OH)4，這個(gè)反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是______________。 4．研析：風(fēng)化的反應(yīng)是一種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，但我們可以試圖用簡(jiǎn)單的化學(xué)原理去理解它。抓住了由較強(qiáng)的酸可以制得較弱的酸這一簡(jiǎn)單的規(guī)律，復(fù)雜的問題就能迎刃而解。 答案：因?yàn)樘妓崴嵝员仍杷釓?qiáng)，由較強(qiáng)的酸可制得較弱的酸。 題型三、思維轉(zhuǎn)換題 典例8：100g CaCO3與30g SiO2的混合物加強(qiáng)熱，使之

41、充分反應(yīng)。請(qǐng)計(jì)算得到氣體的體積為多少（標(biāo)準(zhǔn)狀況）？ 研析：方法1（常規(guī)法）：二者混合加強(qiáng)熱發(fā)生的反應(yīng)為：CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2↑，特別要注意的是：30g SiO2完全反應(yīng)只消耗50g CaCO3，剩余的 CaCO3還要單獨(dú)分解，又生成一部分CO2。 解：CaCO3 ＋ SiO2 CaSiO3 ＋ CO2↑ 100 g 60 g 22.4 L 50 g 30 g 11.2 L 在第一步反應(yīng)中，生成CO2 11.2 L，剩余CaCO3100 g－50 g＝50 g

42、 CaCO3 CaO ＋CO2↑ 100 g 22.4 L 50 g 11.2 L 在第二步反應(yīng)中，又生成CO2 11.2 L。因此，得到氣體的體積共為22.4 L。 方法2（思維轉(zhuǎn)換）：不妨把思維轉(zhuǎn)換一下，認(rèn)為在高溫下CaCO3 先分解，然后分解生成的氧化鈣再與SiO2反應(yīng)：CaCO3 CaO ＋ CO2↑；SiO2＋CaO CaSiO3。根據(jù)第一步反應(yīng)容易計(jì)算得生成氣體的體積為22.4 L。 答案：22.4 L。 啟發(fā)引申：按第一種方法計(jì)算，較為復(fù)雜，而按第二種方法計(jì)算，由于第二步?jīng)]有氣體參與，也沒有氣體生成，這樣，就

43、沒有必要再計(jì)算碳酸鈣與二氧化硅誰(shuí)過量，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算過程。從以上反應(yīng)來看，生成的氣體只與碳酸鈣的量有關(guān)，如果碳酸鈣的質(zhì)量保持100g，任意改變SiO2的質(zhì)量，得到氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下總是22.4 L。 拓展變式 5．將一含SiO2雜質(zhì)的石灰石樣品100g加強(qiáng)熱反應(yīng)后，質(zhì)量變?yōu)?0.4 g。試計(jì)算： （1）生成是氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。 （2）該石灰石的純度（碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。 5．研析：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，m(CO2)＝100g－60.4 g＝39.6 g，n(CO2)＝39.6 g44g/mol＝0.9mol，v(CO2)＝0.9mol22.4L/mol＝20.16L。

44、 （2）n(CaCO3)＝n(CO2)＝0.9mol，m(CaCO3)＝0.9mol100g/mol＝90g，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%。 答案：（1）20.16L。（2）90%。 ▲ 創(chuàng)新思維探究 題型一、開放探究題 典例9：下圖中的每一方格表示相關(guān)的一種反應(yīng)物或生成物。其中B是一種單質(zhì)，其余物質(zhì)也都是有B元素的化合物。C是一種鈉鹽，E是C的對(duì)應(yīng)的酸，B的結(jié)構(gòu)類似金剛石，D為B的氧化物（其他不含B元素的反應(yīng)產(chǎn)物以及各步反應(yīng)添加的必要試劑和反應(yīng)條件已被略去），請(qǐng)?zhí)顚懣瞻祝? （1）A、D、E的化學(xué)式分別為______________、______________、_______

45、_______。 （2）A和B的互轉(zhuǎn)在工業(yè)上有什么實(shí)際意義________________________________。 （3）寫出D→C反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________。 （4）寫出E→D反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________。 研析：本題的突破口是：“B是一種單質(zhì)”“B的結(jié)構(gòu)類似金剛石”。據(jù)此，容易推斷出B是晶體硅。硅與氯氣在加熱條件下生成SiCl4，因此，A 為SiCl4。經(jīng)過分餾提純后得到純凈的SiCl4，SiCl4可以被氫氣還原得純凈的硅。根據(jù)D能轉(zhuǎn)化成B（Si），可知D為SiO2，由此可知其它答案。 答案：（1）SiCl4、SiO2、H2SiO3

46、 （2）粗硅提純 （3）SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O （4）H2SiO3 SiO2＋H2O 總結(jié)提升：從物質(zhì)推斷來看，由于B是一種單質(zhì)，大大縮小了范圍，必要時(shí)經(jīng)過簡(jiǎn)單的排查，容易推出B是晶體硅，A是SiCl4。但整個(gè)框圖右邊卻沒有明顯的突破口，必須對(duì)硅及其化合物的轉(zhuǎn)化把握準(zhǔn)確、到位才能順利推斷。另外，我們現(xiàn)在廣泛使用的硅芯片等必須使用高純硅，A和B的互轉(zhuǎn)恰好能實(shí)現(xiàn)硅的提純，有很大的現(xiàn)實(shí)意義。 拓展變式 6．A、B為兩種單質(zhì)，常溫下均是固體。在元素周期表中A、B為前18號(hào)元素中的兩種。分別取三份質(zhì)量為1.52 g的A、B的混合物（粉末）進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。（本題中所有的氣

47、體體積均指標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積） （a）向第一份試樣中加入過量的鹽酸，充分反應(yīng)后放出0.896 L氣體，還余下0.56 g殘?jiān)? （b）向第二份試樣中加入過量的10%的NaOH溶液，充分反應(yīng)后放出0.896 L氣體，還余下0.96 g殘?jiān)?；? （c）將第三份試樣隔絕空氣加強(qiáng)熱后，生成一種固體，冷卻后再加入足量的鹽酸，該固體全部溶解，產(chǎn)生x L氣體。 （1）單質(zhì)A是__________。 （2）混合物中的B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是__________。 （3）寫出實(shí)驗(yàn)（c）中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式并計(jì)算x的值。 6．研析：（1）設(shè)A的摩爾質(zhì)量為MA，化合價(jià)為nA，則由（a）根據(jù)電子守恒得：2 ＝1

48、2 gmol－1 討論可得：nA＝2，MA＝24 gmol－1應(yīng)為Mg （3）由（b）設(shè)B的摩爾質(zhì)量為MB，化合價(jià)為nB，則有：2 ＝7 gmol－1，由于A、B同周期且原子半徑A＞B，只有nB＝4，MB＝28 gmol－1，B為硅．由題意知n（Mg）∶n（Si）＝2∶1，恰好完全反應(yīng)，則Si～Mg2Si～SiH4↑ x＝0.448 答案：（1）Mg（鎂） （2）36.8% （3）2Mg＋SiMg2Si Mg2Si＋4HCl＝2MgCl2＋SiH4↑ x＝0.448 題型二、課標(biāo)思維題 典例9：實(shí)驗(yàn)室里化學(xué)試劑的保存方法是不相同的，下圖中A、B、C、D是常

49、見的一些保存藥品的試劑瓶。請(qǐng)把下列常見試劑的序號(hào)填寫在各試劑瓶下面的括號(hào)內(nèi)：①濃硫酸②碳酸鈉溶液③大理石④酒精⑤氯水⑥濃硝酸 A B C D （ ） （ ） （ ） （ ） 研析：保存藥品的一般原則為：①固體藥品存放在廣口瓶中（便于取用），液體藥品存放在細(xì)口瓶中；②見光易分解或變質(zhì)的存放在棕色瓶中（注意與受熱分解區(qū)別）；③堿性物質(zhì)存放在橡膠塞試劑瓶中；④酸性物質(zhì)、強(qiáng)氧化性物質(zhì)、有機(jī)溶劑存放在玻璃塞試劑瓶中。據(jù)此可知答案。 答案：A ③；B ②；C ①④；D ⑤⑥ 考向指南：本題考查同學(xué)們對(duì)各類

50、試劑的存放原則的掌握情況，難度較小，但對(duì)識(shí)圖能力有一定要求。在近幾年的高考中，有關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器的識(shí)別，其它圖表的繪制和理解的題目是必考的內(nèi)容，同學(xué)們應(yīng)該加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練。 典例10：將0.5 mol碳酸氫鈣、1 mol碳酸氫鈉、3 mol二氧化硅固體混合均勻，在高溫下加熱到質(zhì)量不再改變?yōu)橹?。則得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的二氧化碳?xì)怏w的體積是 ，殘余固體的成分是 （填化學(xué)式），總質(zhì)量是 。 研析： 碳酸氫鈣首先分解生成碳酸鈣、水和二氧化碳?xì)怏w，碳酸氫鈉首先分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳?xì)怏w；然后碳酸鈉與二氧化硅在高溫時(shí)反應(yīng)生成硅酸鈉與二氧化碳?xì)怏w，碳酸鈣與

51、二氧化硅在高溫時(shí)反應(yīng)生成硅酸鈣和二氧化碳?xì)怏w；由于二氧化硅是過量的，最后殘余固體的成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2（實(shí)際上是玻璃的成分）。至于得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的二氧化碳?xì)怏w的體積，可以根據(jù)碳原子守恒求出，0.5mol碳酸氫鈣、1mol碳酸氫鈉中含碳原子2mol，因而V(CO2)＝2mol22.4Lmol－1＝44.8L。殘余固體的總質(zhì)量可由總質(zhì)量減去生成的水和二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量得到。 答案：44.8 L；Na2SiO3、CaSiO3、SiO2；239 g。 誤點(diǎn)警示：本題考查碳酸氫鈣、碳酸氫鈉受熱易分解的性質(zhì)以及制玻璃的反應(yīng)原理。切記二者分解之后的產(chǎn)物在高溫下還能繼續(xù)與二氧化硅反

52、應(yīng)。本題的易錯(cuò)點(diǎn)在于求殘余固體的總質(zhì)量時(shí)忘記減去生成的水的質(zhì)量。 拓展變式 7．現(xiàn)有五瓶未貼標(biāo)簽的溶液，分別是稀硫酸、濃鹽酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液、硫酸銅溶液。根據(jù)試劑瓶的特點(diǎn)等，只用觀察法，如何把它們鑒別開？ 7．答案：藍(lán)色溶液為硫酸銅溶液；塞子為橡膠塞的試劑瓶中盛放的是氫氧化鈉溶液；棕色瓶中為濃硝酸；把剩余的兩瓶瓶塞打開，瓶口有白霧的是濃鹽酸，無明顯現(xiàn)象的是稀硫酸。 ▲ 高考思維探究 [考題1] （2004上海春理綜-32）由“嫦娥奔月”到“萬戶飛天”，由“東方紅”樂曲響徹寰宇到航天員楊利偉遨游太空，中華民族載人航天的夢(mèng)想已變成現(xiàn)實(shí)。載人飛船上兩副硅太陽(yáng)能電池

53、帆板提供了飛船所需的電力。請(qǐng)畫出硅原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖____________。 研析： 本題起點(diǎn)較高，落點(diǎn)較低，考查同學(xué)們常見元素原子結(jié)構(gòu)示意圖的寫法。硅是14號(hào)元素，即有14個(gè)核電荷，各層電子數(shù)分別為2、8、4。 答案： 考向指南：《考試大綱》規(guī)定，應(yīng)該掌握電子式、原子結(jié)構(gòu)示意圖、分子式、結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的表示方法。要求較高，因而也成為高考的?？純?nèi)容。 [考題2] （2002全國(guó)理綜-6）以下說法正確的是 A．納米材料是指一種稱為“納米”的新物質(zhì)制成的材料 B．綠色食品是指不含任何化學(xué)物質(zhì)的食品 C．生物固氮是指植物通過葉面直接吸收空氣中的氮?dú)? D．光導(dǎo)纖維是以二氧化硅

54、為主要原料制成的 研析：納米(nanometer，nm)是長(zhǎng)度計(jì)量單位，1nm＝10－9 m，約等于四五個(gè)原子排列起來的長(zhǎng)度。廣義的納米材料是指三維尺寸中至少有一維處于納米量級(jí)的材料。納米材料的許多性質(zhì)既不同于原子、分子，也不同于宏觀的物體，它擁有優(yōu)異的特性。納米是指材料粒子的尺寸，不是物質(zhì)的名稱，選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的。 任何物質(zhì)（不包括“場(chǎng)”、如電場(chǎng)、磁場(chǎng)等等）都由原子、分子、離子等等組成，從組成和結(jié)構(gòu)來看，它們都是“化學(xué)物質(zhì)”。不管什么食物，都是物質(zhì)，因此也都是“化學(xué)物質(zhì)”，本選項(xiàng)的說法也是錯(cuò)誤的。 植物只能吸收并利用氨和硝酸鹽，不能直接利用游離的分子氮.但是許多微生物都能將空氣中的氮?dú)膺€

55、原成氨，這叫做生物固氮。但是固氮僅在根部，并不在葉面.在葉面上可以進(jìn)行光合作用，而不是固氮作用，本項(xiàng)是錯(cuò)項(xiàng)。 光纖通信是利用光導(dǎo)纖維傳輸信息的通信方式，它是20世紀(jì)70年代前后發(fā)展，80年代進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，現(xiàn)已得到廣泛的應(yīng)用.光纖的原料足二氧化硅，用量很少。一根光纖可通幾十萬路電話或幾十路電視，用光纖代替電線可以節(jié)省大量金屬。本選項(xiàng)正確。 答案：D。 總結(jié)提升：中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)應(yīng)該經(jīng)常用化學(xué)的視角去觀察社會(huì)、生產(chǎn)、生活、自然、科技問題.但是社會(huì)上對(duì)于這些熱點(diǎn)話題，有真有假、有正確有誤導(dǎo)。本題收集了4個(gè)常見問題，其中3個(gè)是似是而非的說法，要求考生予以辨認(rèn)。 拓展變式 8．有三種透

56、明、不溶于水的堅(jiān)硬固體。A固體在氧氣中完全燃燒只得到一種無色無味氣體，此氣體能使澄清石灰水變渾濁，標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)得此氣體的密度是氧氣密度的1.375倍。B固體能溶于熱的苛性鈉溶液，再往該溶液中加入過量鹽酸時(shí)，析出白色沉淀，此沉淀是一種比H2CO3還弱的酸，干燥后為不溶于水的白色粉末。B與石灰石、純堿按一定比例混合加熱后，能得到C，C在高溫時(shí)軟化，無固定熔點(diǎn)。根據(jù)以上事實(shí)，判斷A、B、C各為何物，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 8．研析：A物質(zhì)燃燒后產(chǎn)生氣體的相對(duì)分子質(zhì)量為：321.375＝44。結(jié)合它無色無味且使澄清石灰水變渾濁的性質(zhì)，可推斷此氣體為CO2，又因?yàn)锳為透明不溶于水的堅(jiān)硬固體，故可判

57、斷A為金剛石。方程式為： C＋O2 CO2。 B物質(zhì)能與苛性鈉反應(yīng)，且所得溶液與鹽酸反應(yīng)生成一種比H2CO3還弱的酸，且這種酸是一種難溶于水的白色固體，故可判斷B為石英。相關(guān)方程式為： SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O； Na2SiO3＋2HCl＋H2O＝H4SiO4↓＋2NaCl； H4SiO4＝H2SiO3＋H2O。 C物質(zhì)由石灰石、純堿、B物質(zhì)（石英）混合加熱而制得，結(jié)合高溫時(shí)軟化且無固定熔點(diǎn)，判斷C物質(zhì)為普通玻璃。相關(guān)方程式為：SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑；SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。 本題考查有關(guān)SiO2、Na2SiO3、H2SiO

58、3以及玻璃等物質(zhì)的性質(zhì)以及推理判斷能力。其突破口是C高溫時(shí)軟化，無固定熔點(diǎn)，這是玻璃的特性，由此推知B可能為SiO2是解題的關(guān)鍵。 答案：A為金剛石、B為石英、C為普通玻璃。有關(guān)的化學(xué)方程式如下： C＋O2 CO2，CO2＋Ca(OH)2＝CaCO3↓＋H2O； SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O； Na2SiO3＋2HCl＋H2O＝H4SiO4↓＋2NaCl； H4SiO4＝H2SiO3＋H2O； CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑； SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ ?開拓學(xué)習(xí)新視野 ▲ 課標(biāo)知識(shí)拓展 【思想方法】 1．用“四步學(xué)習(xí)法”學(xué)

59、習(xí)硅及其化合物知識(shí) （1）明確知識(shí)主線。 非金屬元素及其化合物的有序?qū)W習(xí)順序是：氣態(tài)氫化物←單質(zhì)→氧化物→氧化物對(duì)應(yīng)的水化物→含氧酸鹽。因此我們可以確定硅及其化合物的知識(shí)主線為： SiH4←Si→SiO2→→Na2SiO3 在橫線上依次有序地研究主線所示的單質(zhì)及各類化合物；在縱線上依次按結(jié)構(gòu)，性質(zhì)、用途、制法、存在，保存等程度化地研究每種具體物質(zhì)。 （2）抓住知識(shí)要點(diǎn)。 硅及其化合物的性質(zhì)反映著物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，了解著物質(zhì)的用途、制法、存在等，所以知識(shí)點(diǎn)主要以化學(xué)性質(zhì)為核心。 （3）連成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。 SiF4 Si SiO2 Na2SiO3 CaSiO3 H

60、2SiO3 （4）精記基礎(chǔ)知識(shí)。 2．了解實(shí)際，學(xué)以致用。硅及其化合物在電子工業(yè)、建材工業(yè)上有著重要的用途，了解實(shí)際密切。在復(fù)習(xí)過程中要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決有關(guān)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，日常生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中遇到的實(shí)際問題，如硅酸鹽產(chǎn)品瓷坩堝在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用時(shí)應(yīng)注意的問題等．在掌握硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)原理、主要原料、成分表示方法等基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，還應(yīng)注意與煉鐵、煉鋼等化工生產(chǎn)知識(shí)間的橫向了解。 3．學(xué)習(xí)新型無機(jī)非金屬材料時(shí)，一要認(rèn)真閱讀教材，了解材料的分類，通過比較傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料、新型無機(jī)非金屬材料的不同，了解新型無機(jī)非金屬材料的特性和主要應(yīng)用。二可通過查閱資料等

61、形式了解新材料技術(shù)及應(yīng)用，擴(kuò)大知識(shí)面。三是通過典型題目，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際問題的能力。 ▲ 多彩化學(xué)漫步 壓電陶瓷的壓電效應(yīng) 壓電陶瓷是一種先進(jìn)功能的陶瓷，它具有壓電效應(yīng)，那么，什么是壓電效應(yīng)呢？ 某些材料在機(jī)械力作用下產(chǎn)生變形，會(huì)引起表面帶電的現(xiàn)象，而且其表面電荷密度與應(yīng)力成正比，這稱為正壓電效應(yīng)。反之，在某些材料上施加電場(chǎng)，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，而且其應(yīng)變與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，這稱為逆壓電效應(yīng)。如果施加的是交變電場(chǎng)，材料將隨著交變電場(chǎng)的頻率作伸縮振動(dòng)。施加的電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，振動(dòng)的幅度越大。正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。 并非所有的陶瓷都具有壓電效應(yīng)。作為壓電陶瓷的原

62、材料，在晶體結(jié)構(gòu)上一定是不具有對(duì)稱中心的晶體，如氧化鉛、氧化鋯等．將這些原材料在高溫下致密燒結(jié)，制成陶瓷，并將制好的陶瓷在直流高壓電場(chǎng)下進(jìn)行極化處理，才能成為壓電陶瓷。常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛以及三元系壓電陶瓷等。 問題：壓電陶瓷有哪些方面的應(yīng)用？ 多彩化學(xué)漫步 答案：壓電陶瓷的應(yīng)用范圍非常廣泛，而且與人類的生活密切相關(guān)。壓電陶瓷主要用在能量轉(zhuǎn)換、傳感、驅(qū)動(dòng)、頻率控制等方面。 ?優(yōu)化考題新演練 一、理解與應(yīng)用 1．下列關(guān)于硅的說法不正確的是 A．硅是非金屬元素，但它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體 B．硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料 C

63、．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)起反應(yīng) D．當(dāng)加熱到一定程度時(shí)，硅能與氧氣、氫氣等非金屬反應(yīng) 1．研析：硅是非金屬元素，許多化學(xué)性質(zhì)和碳相似，化學(xué)性質(zhì)不活潑。常溫下，硅可與氟氣、氫氟酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，加熱和高溫條件下，硅能與氧氣、氫氣起反應(yīng)。 答案：C。 2．與普通玻璃相比具有相同組成的是 A．鋼化玻璃 B．光學(xué)儀器玻璃 C．石英玻璃 D．有色玻璃 2．研析：鋼化玻璃是把普通玻璃放入電爐里加熱變軟后急劇冷卻，就好像鋼淬火一樣，所以叫做鋼化玻璃，但它和普通玻璃成分相同。光學(xué)玻璃是制玻璃的

64、原料中，多加了氧化鉛。有色玻璃是在生產(chǎn)玻璃的原料中摻入某些金屬氧化物，使之均勻地分散在玻璃態(tài)的物質(zhì)中。比如加入Co2O3制得藍(lán)色鈷玻璃。石英玻璃的主要成分是二氧化硅。 答案：A 3．想一下為什么可將陶瓷、玻璃、水泥歸納在一起，然后從所給的4個(gè)詞中選出1個(gè)與它們同類的物質(zhì) A．光導(dǎo)纖維 B．有機(jī)玻璃 C．人造纖維 D．磚瓦 3．研析：無機(jī)非金屬材料分為傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料和新型無機(jī)非金屬材料，傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料主要是指硅酸鹽材料，如：玻璃、水泥、陶瓷，其中磚瓦是陶瓷中的一種。 答案：D

65、 4．熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是 A．石英坩堝 B．普通玻璃坩堝 C．生鐵坩堝 D．陶瓷坩堝 4．研析：實(shí)驗(yàn)中選用器皿，既要考慮器皿材料的熔點(diǎn)，又要考慮材料與所盛物質(zhì)之間能否反應(yīng)。石英、普通玻璃、陶瓷中均含有SiO2，高溫下，燒堿能與SiO2反應(yīng)而使坩堝腐蝕：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O，鐵在高溫下不與NaOH反應(yīng)。 答案：C。 5．人造骨是一種新型的無機(jī)非金屬材料，它類似于人骨和天然牙的性質(zhì)結(jié)構(gòu)，這是利用了這類材料的________特性。人造骨可以依靠從人體體液中補(bǔ)充某些離子

66、而形成新骨，可在骨骼界面產(chǎn)生分解、吸收、析出等反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)骨骼的牢固結(jié)合．人造骨植入人體內(nèi)需要吸收人體中________形成新骨。 A．Ca2＋ B．Cl－ C．Na＋ D．PO43－ 5．研析：新型無機(jī)非金屬材料具有耐高溫特性、電學(xué)特性、光學(xué)特性和生物特性。人造骨是利用了其中的生物特性，根據(jù)人造骨和天然骨的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，根據(jù)人骨的主要成分是Ca3(PO4)2，所以從人體中吸收PO43－和Ca2＋ 答案：生物學(xué)；A、D。 6．古希臘流傳這樣一個(gè)傳奇故事。一批運(yùn)純堿的商船停泊在江邊的沙岸旁，商人找不到石頭來搭灶煮飯，就把船上的大塊純堿搬來，放在沙地上墊鍋?zhàn)鲲?，飯熟后商人們驚奇地發(fā)現(xiàn)“灶”變成了晶瑩透明的固體。這固體是______________。主要成分是______________。 6．答案：玻璃；Na2SiO3 和SiO2 二、拓展與創(chuàng)新 7．已知化學(xué)方程式：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓