高中化學(xué)《硅無機非金屬材料》學(xué)案5魯科版必修

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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)知識概說 材料是人類生活和生產(chǎn)活動的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，本章教材引領(lǐng)學(xué)生走進元素化合物的應(yīng)用世界。從自然界中的元素走進材料世界中的元素，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。進一步豐富學(xué)生對金屬元素及其化合物的認(rèn)識，給他們一個更為廣闊的認(rèn)識物質(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 知識與技能：根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實例或通過實驗研究，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)科中的簡單問題。能列舉金屬材料、無機非金屬材料和復(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)生進一步體驗“比較”和“分析”的科學(xué)方法。 情感態(tài)度與價值觀：體會組成材料的物質(zhì)性質(zhì)與材料性能的密切關(guān)系，認(rèn)識新材料的開發(fā)對社會、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 無機非金屬材料 1946年2月15日，世界上第一臺通用電子數(shù)字計算機“埃尼阿克”（ENIAC）在美國研制成功。它當(dāng)時由1.8

3、萬個電子管組成，是一臺又大又笨重的機器，體重達30多噸，占地有兩三間教室般大。它當(dāng)時的運算速度為每秒5000次加法運算。雖然這在當(dāng)時是相當(dāng)了不起的成就，但其計算速度還不如今天的一臺微型計算器的運行速度。是什么使計算機的體積減小的同時，加快了計算速度呢？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 研習(xí)點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)：單質(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·鏈

6、接】 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，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、延長壽命、耐沖擊、效率高和可靠性好等優(yōu)點。用半導(dǎo)體材料制成的集成電路還可以將成千上萬個分立的晶體管、電阻、電容等電子元件融為一體，使上述優(yōu)點得到進一步發(fā)揮，廣泛應(yīng)用于通訊、電訊、電子計算機中。另外，超純硅對紅外光有很高的透過能力，可以用以制作紅外聚焦透鏡，對紅外輻射目標(biāo)進行夜間跟蹤、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

7、控制用的熱敏元件(如熱敏電阻等)和光敏元件。半導(dǎo)體材料是制作太陽能電池的主要材料．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 因為硅的化學(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

8、、HF和強堿等反應(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)用于計算機技術(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。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．便于運輸、儲存，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，但從運輸、儲存角度就不如硅了，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

9、化合物易開采，其燃燒產(chǎn)物為SiO2，對環(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是錯誤的。 答案：D 研習(xí)點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可以與堿溶液緩慢反應(yīng)生成鹽和水：SiO2+

10、 2NaOH ＝ 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，具有弱的氧化性，如在高溫時，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)的方法來制取其對應(yīng)的水化物——硅酸(H2SiO3)．制取H2SiO3的方法如下： Na2SiO3 + 2HCl ＝2NaCl +

11、 H2SiO3↓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＋H2SiO

12、3↓ 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）石英可用于制作石英表和石英玻璃。 （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）

13、SiO2 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，制作時需要較高的技術(shù)，它傳導(dǎo)光的能力非常強。如1000米長的單模光纖，重量只有27克，傳送波長為1.55微米的激光時，每傳播1000米，光能的損耗不到0.2分貝．若利用光纜通訊，能同時傳輸大量信息。光纖通信的優(yōu)點有： （1）信息容量大，一條光纜通路可同時容納10億人通話，也可同時傳送多套電視節(jié)目。 （2）光纖的抗干擾性能好，不發(fā)生電輻射，通訊質(zhì)

14、量高，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)上的另一個重要應(yīng)用是通過微細(xì)的光纖將高強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、遙測遙控、照

15、明等許多方面。 【知識·鏈接】 多姿多彩的光纖 光纖內(nèi)窺鏡：束狀光導(dǎo)纖維能對圖像進行傳遞、分解、合成和修正等．醫(yī)用內(nèi)窺鏡能直接插入人體某個部位進行檢查，而不會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上應(yīng)用，延伸到軍事的各個領(lǐng)域，包括長距離光纖傳輸系統(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)計需要組成不同的形狀，如光纖廣告顯示屏、光纖

16、盆景、光纖舞臺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。 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光引入室內(nèi)，是一種有前途的采光照明方式，再輔以太陽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．因為SiO2 不溶于水，故H2SiO3不是SiO2 對應(yīng)的酸或者說SiO2 不是H2SiO3 對應(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，熔點高、硬度大 D．氫氟酸能夠雕刻玻璃 研析：SiO2 中 Si 呈＋4價， H2SiO3中Si為＋4價，且 H2SiO3

17、（加熱）＝ SiO2 ＋ H2O，故A項錯誤，B項發(fā)生的反應(yīng)：Na2SiO3 ＋ CO2 (少量)＋ H2O ＝H2SiO3↓＋Na2CO3， D項發(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是一種高熔點化合物，不溶于硫酸、硝酸，卻溶于氫氟酸。請?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3 硅酸鹽與無機非金屬材料 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

19、要成分，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） 2MgO·SiO2 高嶺石〔Al2(Si2O5)(OH)4〕 Al2O3·2SiO2·2H2O 正長石(2KAlSi3O8 ) K

20、2O·Al2O3·6SiO2 說明：用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成時，各氧化物的排列順序為： 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，而碳在高溫下能從二氧化硅中還原出硅。（2）非金屬單質(zhì)與強堿溶液反應(yīng)一般不生成氫氣，而硅與氫氧化鈉等強堿溶液反應(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）無機酸一般易

21、溶于水，而硅酸和原硅酸卻難溶于水。（6）在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸強，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)進行到底。 2．無機非金屬材料 （1）傳統(tǒng)無機非金屬材料 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 + S

22、iO2Na2SiO3 + 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：Na2O·CaO·6SiO2。 主要性質(zhì)：硬而脆，受熱時在一定溫度范圍內(nèi)逐漸軟化，沒有一定的熔點，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（3CaO·SiO2），硅酸二鈣（2CaO·SiO2）和鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3）等。 b. 水泥的特點是水泥具有水硬性，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

23、混合物，混凝土常用鋼筋作結(jié)構(gòu)，這就是通常所說的鋼筋混凝土。 （2）新型無機非金屬材料 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，電絕緣性好 汽輪機葉片、軸承、發(fā)動機部件、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 強度高，耐磨，無毒，不溶于水，對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 可將極其微弱的機械振動轉(zhuǎn)換成信號 聲吶系統(tǒng)、氣象檢測、遙控環(huán)境保護、家用電器、壓

24、電地震儀 典例5：下列物質(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，實驗室里盛放堿溶液的試劑瓶常用橡膠塞，而不用玻璃塞，因為玻璃塞是磨口的，表面積

25、大，以防止玻璃與堿反應(yīng)生成Na2SiO3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；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)中理論聯(lián)系實際問題的試題。解答本題時應(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

26、石、焦炭、空氣、石灰石等。相互對比后可知B項為正確答案。 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 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的酸性強于H2SiO3，所以B項的反應(yīng)可以發(fā)生。Na2CO3與SiO2的反應(yīng)之所以能發(fā)生是因為：①反應(yīng)是在高溫?zé)o水條件下進行的；②反應(yīng)后生成的CO2脫離反應(yīng)

27、體系。SiO2雖為酸性氧化物，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：___________________________

28、________。 1．研析：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、無機非金屬材料 典例2：下列敘述正確的是 A．SiO2不屬于無機非金屬材料 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

29、 研析：SiO2可作為光導(dǎo)纖維，是一種新型的無機非金屬材料．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，吸收新的信息并能對知識進行系統(tǒng)的分析處理，作出正確的判斷。二是結(jié)合具體實例，會判斷常見材料的類型，熟悉常見的新型無機非金屬材料。 典例3：氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾

30、普遍采用高純硅與純氮在1300℃反應(yīng)獲得。 （1）根據(jù)性質(zhì)，推測氮化硅陶瓷的用途是______________（填序號）。 A．制汽輪機葉片 B．制有色玻璃 C．制永久性模具 D．制造柴油機 （2）寫出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖：______________，請寫出氮化硅的化學(xué)式：______________。 （3）氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強，除氫氟酸外，它不與其他無機酸反應(yīng)。試推測該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式：______________。 （4）現(xiàn)用四氯化硅和氮氣在氫氣氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅，反應(yīng)的化學(xué)方

31、程式為______________。 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，可判斷氮元素非金屬性比硅強，故N顯負(fù)價（－3），Si顯正價（+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： 本題以新型無機非金屬材料氮化硅為載體，考查知識遷移應(yīng)用的能力。題目起點高（新材料氮化硅的用途、性質(zhì)、制法），落點低（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)生靈活運用所學(xué)知識分析

32、解決問題的能力，如根據(jù)氮、碳兩元素非金屬活潑性不同，確定其各自價態(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，進行遷移推測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，加深對新材料的認(rèn)識。 拓展?變式 2．請回答下列問題： （1）下列屬于無機非金屬材料的是 A．高強度水泥 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

33、 B．電學(xué)特性 C．光學(xué)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)無機非金屬材料。（2）新型無機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。根析型無機非金屬材料的四種特性及其應(yīng)用進行判斷。 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

34、 C．質(zhì)量比為4：1 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)，是定性分析與簡單定量計算相結(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

35、 C．Na2SO3 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)，實際卻包含了氧化還原反應(yīng)的知識，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?zhí)羁眨?/p>

36、 （1）化合物F是__________。（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． 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

37、化物C＋單質(zhì)D→HF＋單質(zhì)H”可推知該反應(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，是因為該物質(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：Mg2Si3O8·nH2O。 （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

38、三硅酸鎂與鹽酸反應(yīng)，許多同學(xué)會感到無從下手。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） 2MgO·3SiO2·nH2O（2）2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl＝2MgCl2＋(n＋2) H2O＋3SiO2 方法導(dǎo)引：我國著名的數(shù)學(xué)家華羅庚說過：“把一個比較復(fù)雜的問題‘退’成最簡單最原始的問題，把這最簡單最原始問題想通了，想透了，然后再來一個飛躍上升”。這是一個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

39、璃往往失去光澤，嚴(yán)重的還會形成白色斑點，這種現(xiàn)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)濃度相對較高，碳酸酸性強于硅酸，時間長了玻璃中的Na2SiO3將會在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)重的會形成白色斑點。 答案：見研析。 友情提醒：這是一道運用所學(xué)知識解釋實際問題的題目，經(jīng)常嘗試既有利于掌握化學(xué)理論知識，還利于培養(yǎng)自己的實踐能力。 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

40、可溶部分生成的。此處所指的風(fēng)化作用是指礦物與水和CO2同時作用的過程。例如鉀長石（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單的化學(xué)原理去理解它。抓住了由較強的酸可以制得較弱的酸這一簡單的規(guī)律，復(fù)雜的問題就能迎刃而解。 答案：因為碳酸酸性比原硅酸強，由較強的酸可制得較弱的酸。 題型三、思維轉(zhuǎn)換題 典例8：100g

41、CaCO3與30g SiO2的混合物加強熱，使之充分反應(yīng)。請計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

42、L，剩余CaCO3100 g－50 g＝50 g 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：按第一種方法計算，較為復(fù)雜，而按第二種方法計算，

43、由于第二步?jīng)]有氣體參與，也沒有氣體生成，這樣，就沒有必要再計算碳酸鈣與二氧化硅誰過量，大大簡化了計算過程。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加強熱反應(yīng)后，質(zhì)量變?yōu)?0.4 g。試計算： （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 g÷44g/mol＝0.9mol，v(CO

44、2)＝0.9mol×22.4L/mol＝20.16L。 （2）n(CaCO3)＝n(CO2)＝0.9mol，m(CaCO3)＝0.9mol×100g/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?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

46、答案。 答案：（1）SiCl4、SiO2、H2SiO3 （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，必要時經(jīng)過簡單的排查，容易推出B是晶體硅，A是SiCl4。但整個框圖右邊卻沒有明顯的突破口，必須對硅及其化合物的轉(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)恰好能實現(xiàn)硅的提純，有很大的現(xiàn)實意義。 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號元素中的兩種。分別取三份質(zhì)量為1.52

47、 g的A、B的混合物（粉末）進行如下實驗。（本題中所有的氣體體積均指標(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殘渣； （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殘渣； （c）將第三份試樣隔絕空氣加強熱后，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）寫出實驗（c）中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式并計算x的值。 6．研析：（1）設(shè)A的摩爾質(zhì)量

48、為MA，化合價為nA，則由（a）根據(jù)電子守恒得：×2 ＝12 g·mol－1 討論可得：nA＝2，MA＝24 g·mol－1應(yīng)為Mg （3）由（b）設(shè)B的摩爾質(zhì)量為MB，化合價為nB，則有：×2 ＝7 g·mol－1，由于A、B同周期且原子半徑A＞B，只有nB＝4，MB＝28 g·mol－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

49、典例9：實驗室里化學(xué)試劑的保存方法是不相同的，下圖中A、B、C、D是常見的一些保存藥品的試劑瓶。請把下列常見試劑的序號填寫在各試劑瓶下面的括號內(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)、強氧化性物質(zhì)、有機溶劑存放在玻璃塞試劑瓶中。據(jù)此可知答案。 答案

50、：A ③；B ②；C ①④；D ⑤⑥ 考向指南：本題考查同學(xué)們對各類試劑的存放原則的掌握情況，難度較小，但對識圖能力有一定要求。在近幾年的高考中，有關(guān)實驗儀器的識別，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)?/p>

51、體；然后碳酸鈉與二氧化硅在高溫時反應(yīng)生成硅酸鈉與二氧化碳?xì)怏w，碳酸鈣與二氧化硅在高溫時反應(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)＝2mol×22.4L·mol－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。 誤點警示：本題考查碳酸氫鈣、碳酸氫鈉受熱易分解的性

52、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)與二氧化硅反應(yīng)。本題的易錯點在于求殘余固體的總質(zhì)量時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

53、楊利偉遨游太空，中華民族載人航天的夢想已變成現(xiàn)實。載人飛船上兩副硅太陽能電池帆板提供了飛船所需的電力。請畫出硅原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖____________。 研析： 本題起點較高，落點較低，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號元素，即有14個核電荷，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

54、C．生物固氮是指植物通過葉面直接吸收空氣中的氮氣 D．光導(dǎo)纖維是以二氧化硅為主要原料制成的 研析：納米(nanometer，nm)是長度計量單位，1nm＝10－9 m，約等于四五個原子排列起來的長度。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A是錯誤的。 任何物質(zhì)（不包括“場”、如電場、磁場等等）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)”，本選項的說法也是錯誤的。 植物只能吸收并

55、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氣還原成氨，這叫做生物固氮。但是固氮僅在根部，并不在葉面.在葉面上可以進行光合作用，而不是固氮作用，本項是錯項。 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年代進入實際應(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。本選項正確。 答案：D。 總結(jié)提升：中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)時應(yīng)該經(jīng)常用化學(xué)的視角去觀察社會、生產(chǎn)、生活、自然、科技問題.但是社會上對于這些熱點話題，有真有假、有正確有誤導(dǎo)。本題收集了4個常見問題，

56、其中3個是似是而非的說法，要求考生予以辨認(rèn)。 拓展?變式 8．有三種透明、不溶于水的堅硬固體。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，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在高溫時軟化，無固定熔點。根據(jù)以上事實，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)生氣體的相對分子質(zhì)量為：32×1.375＝44。結(jié)合它無色無味且使澄清石

57、灰水變渾濁的性質(zhì)，可推斷此氣體為CO2，又因為A為透明不溶于水的堅硬固體，故可判斷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)合高溫時軟化且無固定熔點，判斷C物質(zhì)為普通玻璃。相關(guān)方程式為：SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑；SiO2＋Na2CO

58、3Na2SiO3＋CO2↑。 本題考查有關(guān)SiO2、Na2SiO3、H2SiO3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高溫時軟化，無固定熔點，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↑

59、 ?開拓學(xué)習(xí)新視野 ▲ 課標(biāo)知識拓展 【思想方法】 1．用“四步學(xué)習(xí)法”學(xué)習(xí)硅及其化合物知識 （1）明確知識主線。 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）抓住知識要點。 硅及其化合物的性質(zhì)反映著物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，聯(lián)系著物質(zhì)的用途、制法、存在等，所以知識點主要以化學(xué)性質(zhì)為核心。 （3）連成知識網(wǎng)絡(luò)。 SiF4

60、 Si SiO2 Na2SiO3 CaSiO3 H2SiO3 （4）精記基礎(chǔ)知識。 2．聯(lián)系實際，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，聯(lián)系實際密切。在復(fù)習(xí)過程中要引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識分析解決有關(guān)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，日常生活和科學(xué)實驗中遇到的實際問題，如硅酸鹽產(chǎn)品瓷坩堝在科學(xué)實驗中使用時應(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)知識的同時，還應(yīng)注意與煉鐵、煉鋼等化工生產(chǎn)知識間的橫向聯(lián)系。 3．學(xué)習(xí)新型無機非金屬材料時，一要認(rèn)真閱讀教材，了解材料的分類，通過比較傳統(tǒng)無機非金屬材料、新型

61、無機非金屬材料的不同，了解新型無機非金屬材料的特性和主要應(yīng)用。二可通過查閱資料等形式了解新材料技術(shù)及應(yīng)用，擴大知識面。三是通過典型題目，培養(yǎng)綜合運用所學(xué)知識分析解決實際問題的能力。 ▲ 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？ 某些材料在機械力作用下產(chǎn)生變形，會引起表面帶電的現(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，會產(chǎn)生機械變形，而且其應(yīng)變與電場強度成正比，這稱為逆壓電效應(yīng)。如果施加的是交變電場，材料將隨著交變電場的頻率作伸縮振動。施加的電場強度越強，振動的幅度越大。正壓電效應(yīng)和

62、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)。作為壓電陶瓷的原材料，在晶體結(jié)構(gòu)上一定是不具有對稱中心的晶體，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下進行極化處理，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、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

63、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．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，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

64、，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個詞中選出1個與它們同類的物質(zhì) A．光導(dǎo)纖維 B．有機玻璃 C．人造纖維 D．磚瓦 3．研析：無機非金屬材料分為傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料，傳統(tǒng)無機非金屬材料

65、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 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：實驗中選用器皿，既要考慮器皿材料的熔點，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非金屬材料，它類似于人骨和天然牙的性質(zhì)結(jié)構(gòu)，

66、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充某些離子而形成新骨，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傳奇故事。一批運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，放在沙地上墊鍋做飯，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↓