高考化學(xué)基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)課件9《含硅礦物與信息材料》

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歡迎進入化學(xué)課堂 一 半導(dǎo)體材料硅和二氧化硅1 半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅 1 半導(dǎo)體材料指導(dǎo)電能力介于 和 之間的一類材料 最早使用的半導(dǎo)體材料是鍺 現(xiàn)被廣泛使用的半導(dǎo)體材料是 它在地殼中的含量僅次于 2 單質(zhì)硅有晶體硅和無定形硅兩種 晶體硅是灰黑色 有金屬光澤 硬而脆的固體 3 自然界中沒有 態(tài)的硅 常見的 態(tài)的硅有 和 工業(yè)上 用焦炭在電爐中還原SiO2得到粗硅 化學(xué)方程式為 導(dǎo)體 絕緣體 硅 氧 游離 化合 硅酸鹽 SiO2 SiO2 2CSi 2CO 4 硅常溫下性質(zhì)穩(wěn)定 只能與F2 HF NaOH溶液反應(yīng) 在空氣中燃燒 與NaOH溶液反應(yīng) 5 硅的工業(yè)制法 有關(guān)化學(xué)方程式SiO2 2CSi 粗 2CO Si 2Cl2SiCl4 SiCl4 2H2Si 純 4HCl 2 二氧化硅 1 晶體 具有 結(jié)構(gòu) 溶于水 不 正四面體 原子 Si 2NaOH H2ONa2SiO3 2H2 Si O2SiO2 高溫 高溫 高溫 2 二氧化硅的化學(xué)性質(zhì) 例 與堿反應(yīng) 如與NaOH反應(yīng) 與鹽反應(yīng) 如與CaCO3反應(yīng) 與Na2CO3反應(yīng) 與堿性氧化物反應(yīng) 特性 與HF反應(yīng) 用于雕刻玻璃 不與其他酸反應(yīng) 與C反應(yīng) 自然界中的石英 瑪瑙 含雜質(zhì)的石英 的主要成分都是SiO2 SiO2 2CSi 2CO SiO2 4HFSiF4 2H2O SiO2 CaOCaSiO3 SiO2 Na2CO3Na2SiO3 CO2 SiO2 CaCO3CaSiO3 CO2 SiO2 2NaOHNa2SiO3 H2O 高溫 高溫 高溫 高溫 3 光導(dǎo)纖維 1 主要成分 2 用途 通訊 能量傳輸 信息處理 遙測遙控 醫(yī)療器械等 3 優(yōu)點 耐腐蝕 傳送量大 損耗少 抗干擾等 二 硅酸 硅酸鹽1 硅酸 1 性質(zhì)硅酸是 溶于水的弱酸 其酸性比碳酸弱 硅酸不能使紫色石蕊試液變紅色 硅酸不穩(wěn)定 受熱易分解 硅酸能與堿溶液反應(yīng) 如與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為 H2SiO3 2NaOHNa2SiO3 2H2O H2SiO3SiO2 H2O SiO2 難 硅酸在水中易聚合形成膠體 濃度較小時 無色透明溶液 濃度較大時 凝膠 硅酸凝膠干燥脫水 硅酸干膠 又稱硅膠 吸附水分能力強 常用作干燥劑 也用作催化劑的載體 2 制備硅酸可通過可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制得 反應(yīng)的化學(xué)方程式為 Na2SiO3 2HCl2NaCl H2SiO3 Na2SiO3 CO2 H2ONa2CO3 H2SiO3 2 硅酸鹽 1 硅酸鹽種類很多 常見的可溶性硅酸鹽如 Na2SiO3水溶液俗稱 是一種無色黏稠液 常用作黏合劑 耐火材料及防腐劑 硅酸鹽是一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物質(zhì) 一般都 化學(xué)性質(zhì)很 通常用 和 的形式表示其組成 2 用氧化物的形式表示下列硅酸鹽的組成 硅酸鈉 Na2SiO3 硅酸鈣 CaSiO3 高嶺石 Al2 Si2O5 OH 4 Al2O3 2SiO2 2H2O CaO SiO2 Na2O SiO2 金屬氧化物 二氧化硅 穩(wěn)定 水玻璃 硅酸鈉 不溶于水 特別提醒 硅酸鹽由于組成比較復(fù)雜 常用氧化物形式來表示 氧化物的順序 活潑金屬氧化物 較活潑金屬氧化物 二氧化硅 水 氧化物前計量數(shù)配平原則 除氧元素外 其他元素按配平前后原子個數(shù)守恒原則配平計量數(shù) 注意事項 氧化物之間以 隔開 計量數(shù)配置出現(xiàn)分數(shù)應(yīng)化為整數(shù) 三 無機非金屬材料硅酸鹽工業(yè)簡介1 含義 以 為原料 高溫條件下發(fā)生復(fù)雜的物理及化學(xué)變化 冷卻后得到硅酸鹽產(chǎn)品 2 傳統(tǒng)無機非金屬材料 1 普通水泥 主要原料 主要成分 寫出名稱和化學(xué)式 主要性能 性 含硅物質(zhì) 石灰石 黏土 硅酸三鈣3CaO SiO2 硅酸二鈣2CaO SiO2 鋁酸三鈣3CaO Al2O3 水硬 2 普通玻璃 主要原料 主要化學(xué)方程式 主要成分 特種玻璃 石英玻璃 光學(xué)玻璃 鋼化玻璃 有色玻璃等 3 新型無機非金屬材料的種類和用途 純堿 石灰石 石英 SiO2 Na2CO3Na2SiO3 CO2 CaCO3 SiO2CaSiO3 CO2 Na2SiO3 CaSiO3和SiO2 高溫 高溫 硅及二氧化硅的性質(zhì) 例1 指出下列反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用 在A D選項中選擇正確答案填入括號內(nèi) SiO2 2NaOHNa2SiO3 H2O SiO2 Na2CO3Na2SiO3 CO2 SiO2 2CSi 2CO SiO2 4HFSiF4 2H2O A 作為玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蝕B 氧化性C 酸性氧化物的通性D 將揮發(fā)性的酸酐從其鹽中置換出來 D 高溫 高溫 C A B 解釋 本題全面考查SiO2的性質(zhì) 將所給選項結(jié)合實際一一對應(yīng)查找 A用來雕刻玻璃 應(yīng)有氫氟酸 HF 參與反應(yīng) B中氧化性是指反應(yīng)物SiO2中Si得電子 化合價降低 D是揮發(fā)性酸酐 應(yīng)為CO2而不是CO 表現(xiàn)酸性氧化物的通性是指SiO2與堿的反應(yīng) 遷移訓(xùn)練1 2010 廣州綜合測試 有些科學(xué)家提出硅是 21世紀的能源 這主要是由于作為半導(dǎo)體材料的硅在太陽能發(fā)電過程中具有重要的作用 下列關(guān)于硅的說法不正確的是 A 高純度的單質(zhì)硅被廣泛用于制作計算機芯片B 硅可由二氧化硅還原制得C 常溫時硅與水 空氣和酸不反應(yīng) 但能與氫氟酸反應(yīng)D 自然界硅元素的貯量豐富 并存在大量的單質(zhì)硅 解釋 自然界中無單質(zhì)硅存在 D 硅酸及硅酸鹽的性質(zhì) 例2 嘉興一模 將過量的CO2分別通入 CaCl2溶液 Na2SiO3溶液 Ca ClO 2溶液 飽和Na2CO3溶液 NaAlO2溶液 最終有沉淀生成的是 A B C D C 解釋 過量的CO2通入 CaCl2溶液 無明顯現(xiàn)象 因為不發(fā)生反應(yīng) Na2SiO3溶液 發(fā)生反應(yīng)2CO2 Na2SiO3 2H2OH2SiO3 2NaHCO3 Ca ClO 2溶液 發(fā)生反應(yīng)2CO2 Ca ClO 2 2H2OCa HCO3 2 2HClO 無沉淀 飽和Na2CO3溶液 發(fā)生反應(yīng)CO2 Na2CO3 H2O2NaHCO3 有沉淀 NaAlO2溶液 發(fā)生反應(yīng)CO2 NaAlO2 2H2ONaHCO3 Al OH 3 遷移訓(xùn)練2 紹興二模 下列物質(zhì) 氫氟酸 濃H2SO4 燒堿溶液 Na2CO3固體 氧化鈣 濃HNO3 其中在一定條件下能與SiO2反應(yīng)的有 A B 全部C D 解釋 SiO2只能與酸類物質(zhì)中的氫氟酸反應(yīng) SiO2為酸性氧化物 與 能反應(yīng) Na2CO3 SiO2Na2SiO3 CO2 是制取玻璃時發(fā)生的一個反應(yīng) C 硅酸鹽工業(yè) 例2 下列關(guān)于無機非金屬材料的說法中不正確的是 A 傳統(tǒng)無機非金屬材料是指 玻璃 水泥 陶瓷等硅酸鹽材料B 新型無機非金屬材料雖然克服了傳統(tǒng)無機非金屬材料的缺點 但強度比較差C 高溫結(jié)構(gòu)材料具有耐高溫 耐酸堿腐蝕 硬度大 耐磨損 密度小等優(yōu)點D 傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料的主要成分都是硅酸鹽 BD 解釋 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兩大類 傳統(tǒng)無機非金屬材料是指我們常說的硅酸鹽材料 包括玻璃 水泥 磚瓦 陶瓷等 新型無機非金屬材料是指一些新型的具有特殊結(jié)構(gòu)和特殊功能的非硅酸鹽型材料 新型無機非金屬材料與傳統(tǒng)無機非金屬材料相比 具有許多優(yōu)良性能 如耐高溫 耐磨損 耐酸堿腐蝕 具有壓電效應(yīng) 具有生物功能等 答案 1 27 2 2 3 往容量瓶內(nèi)加適量水 塞好瓶塞 用另一只手的五指托住瓶底 把瓶倒立過來 如不漏水 把瓶塞旋轉(zhuǎn)180 后塞緊 再把瓶倒立過來 若不漏水 才使能用 4 偏低 偏高 偏低 偏高 遷移訓(xùn)練3 下列敘述正確的是 氧化鋁是一種比較好的耐火材料 可用來制造耐火坩堝 氧化鐵常用作紅色油漆和涂料 硅酸鈉是制備硅膠和木材防火劑的原料 以純堿 石灰石 石英為原料可制普通玻璃 石灰石 高嶺石 石英和水晶的主要成分都是SiO2A B C D D 解釋 中石灰石的主要成分是碳酸鈣 化學(xué)式是CaCO3 高嶺石的主要成分是硅酸鹽 化學(xué)式是Al2 Si2O5 OH 4或Al2O3 2SiO2 2H2O 石英 水晶的主要成分是SiO2 硅及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系 例4 紹興高級中學(xué)模擬 幾種含硅元素的物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示 試判斷 1 寫出下列幾種物質(zhì)的化學(xué)式 A B C D E F 解釋 本題考查含硅物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化 可從B作為突破口解答 A B C D E F均為含硅元素的物質(zhì) 要推斷這些物質(zhì) 必須選定其中一種作為突破口 從圖中分析B物質(zhì)涉及的與其他物質(zhì)的關(guān)系最多 其位置關(guān)系最為關(guān)鍵 且其中有明顯的性質(zhì)特征 B物質(zhì)可與Na2O在高溫條件下反應(yīng)生成鈉鹽D 故B可能為SiO2或硅酸 但硅酸不可能由某物質(zhì)通過高溫強熱的方法制取 顯然B只能為SiO2 SiO2與C在強熱條件下混合反應(yīng)可制得單質(zhì)硅 而單質(zhì)硅可與NaOH溶液在室溫下反應(yīng)而生成Na2SiO3 所以A為硅 D為Na2SiO3 在Na2SiO3溶液中通入CO2 將析出原硅酸 H4SiO4 無論是在Na2SiO3溶液中加入CaCl2 還是SiO2和CaCO3在高溫下反應(yīng) 或者是H4SiO4與CaO共熱 都將得到CaSiO3固體 由此可知E為CaSiO3 F為原硅酸 原硅酸在空氣中干燥 可失水而成為硅酸 硅酸加熱分解為SiO2 故C為硅酸 答案 1 SiSiO2H2SiO3Na2SiO3CaSiO3H4SiO4 2 SiO2 2CSi 2CO CaCO3 SiO2CaSiO3 CO2 3 Si 2OH H2O 2H2 SiO CO2 2H2OH4SiO4 高溫 高溫 遷移訓(xùn)練4 A B C D E代表單質(zhì)或化合物 它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖所示 A為地殼中含量僅次于氧的非金屬單質(zhì) 請?zhí)羁?1 形成的單質(zhì)A的原子結(jié)構(gòu)示意圖為 它的最高化合價為 寫出單質(zhì)A的兩種重要的用途 4 半導(dǎo)體 合金 2 B的化學(xué)式 分子式 為 工業(yè)上制取A的化學(xué)方程式為 3 C的化學(xué)式 分子式 為 B與氫氧化鈉反應(yīng)的離子方程式為 SiO2 2OH H2O CaSiO3 SiO2 2CSi 2CO SiO2 高溫 解釋 A為地殼中含量僅次于氧的非金屬單質(zhì) 可知A為Si 其原子結(jié)構(gòu)示意圖為 最外層電子數(shù)是4個 所以最高化合價為 4價 B能與CaO NaOH和碳單質(zhì)反應(yīng) 且與碳單質(zhì)反應(yīng)生成Si 可推知B為SiO2 E為CO C為CaSiO3 D為Na2SiO3 有關(guān)硅及其實驗 例5 為確認CH3COOH H2CO3和H2SiO3的酸性強弱 設(shè)計了下圖裝置 一次實驗即可達到目的 不必再選用其他酸性溶液 1 A中盛放的試劑為 A中反應(yīng)的離子方程式為 2 B中盛放的試劑為 其作用是 3 C中盛放的試劑為 C中產(chǎn)生的現(xiàn)象是 解釋 本題可利用 強酸制弱酸 的原理來達到目的 有關(guān)的反應(yīng)有2CH3COOH CaCO3 CH3COO 2Ca CO2 H2O Na2SiO3 CO2 H2ONa2CO3 H2SiO3 考慮到醋酸的揮發(fā) 通入到Na2SiO3溶液中的CO2必須凈化 所以選擇飽和NaHCO3溶液來除去CO2氣體中的CH3COOH 當(dāng)然 也可通過比較等濃度條件下的CH3COONa溶液 NaHCO3溶液和Na2SiO3溶液的pH來間接地達到實驗?zāi)康?答案 1 大理石或碳酸鈉粉末2CH3COOH CaCO3 Ca2 2CH3COO CO2 H2O 2 飽和NaHCO3溶液降低CO2在水中的溶解度 除去揮發(fā)的CH3COOH雜質(zhì) 3 飽和Na2SiO3溶液產(chǎn)生白色的沉淀 遷移訓(xùn)練5 2009 浙江 單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料 通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅 含鐵 鋁 硫 磷等雜質(zhì) 粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅 反應(yīng)溫度450 500 四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅 以下是實驗室制備四氯化硅的裝置示意圖 相關(guān)信息如下 a 四氯化硅遇水極易水解 b 硼 鋁 鐵 磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物 c 有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表 請回答下列問題 1 寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 2 裝置A中g(shù)管的作用是 裝置C中的試劑是 裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是 3 裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過精餾 類似多次蒸餾 得到高純度四氯化硅 精餾后的殘留物中 除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是 填寫元素符號 Al P Cl 使SiCl4冷凝 濃硫酸 平衡壓強 MnO2 4H 2Cl Mn2 Cl2 2H2O 4 為了分析殘留物中鐵元素的含量 先將殘留物預(yù)處理 使鐵元素還原成Fe2 再用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性條件下進行氧化還原滴定 反應(yīng)的離子方程式是5Fe2 MnO 8H 5Fe3 Mn2 4H2O 滴定前是否要滴加指示劑 填 是 或 否 請說明理由 某同學(xué)稱取5 000g殘留物 預(yù)處理后在容量瓶中配制成100mL溶液 移取25 00mL試樣溶液 用1 000 10 2mol L 1KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定 達到滴定終點時 消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20 00mL 則殘留物中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)是 4 480 KMnO4溶液自身可作指示劑 否 解釋 該題為傳統(tǒng)的綜合實驗方案設(shè)計題 綜合了氯氣的制法 硅的提純 滴定法等實驗知識 對有效數(shù)字的運算規(guī)則也有要求 實驗原理是用Cl2與Si反應(yīng)生成SiCl4 所以A裝置是用MnO2與濃鹽酸反應(yīng)制備Cl2 B裝置除去Cl2中的HCl氣體 C裝置干燥Cl2 在D裝置中Cl2與Si反應(yīng)生成SiCl4 由于SiCl4遇水極易水解 必須干燥 并防止空氣中的水蒸氣進入 SiCl4熔沸點低 必須冷卻 根據(jù)所給表中其他物質(zhì)的熔沸點 可知雜質(zhì)元素還有Al P Cl BCl3以氣體形式分離了 滴定操作不需要指示劑的原因是KMnO4在反應(yīng)的前后有顏色的變化 說明已經(jīng)到滴定終點 根據(jù)滴定反應(yīng)原理 5Fe2 MnO1 000 10 2mol L 20 00 10 3L 5 4 n Fe2 1 2010 福建 下列各組物質(zhì)中 滿足下圖物質(zhì)一步轉(zhuǎn)化關(guān)系的選項是 C 解釋 本題考查考生對常見元素及其化合物知識的掌握情況 可用代入法 即把各選項中的X Y Z代入圖中的圓圈中進行判斷 C中CO2與單質(zhì)鎂反應(yīng)可以生成氧化鎂和單質(zhì)碳 2 某溶液中可能含有K SO CO HCO SiO 向該溶液中加入稀鹽酸 產(chǎn)生了白色渾濁和無色無味氣體 下列說法正確的是 A 無法判斷溶液中是否含K B 該溶液中一定含有K SiO 可能含有HCOC 該溶液中無SO 一定含有COD 該溶液中只含有K 和CO B 解釋 在溶液中加入鹽酸后 有白色渾濁出現(xiàn) 說明SiO存在 因為發(fā)生如下反應(yīng) SiO 2H H2SiO3 有無色無味氣體生成 說明SO一定不存在 因為SO 2H H2O SO2 SO2具有刺激性氣味 CO HCO可能存在 因為CO 2H H2O CO2 HCO H H2O CO2 溶液呈電中性 不可能只存在陰離子 所以K 一定存在 3 下列說法正確的是 A 在常溫下 SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng) 又能與HF溶液反應(yīng) 因此SiO2是兩性氧化物B 在高溫下時 SiO2可與Na2CO3反應(yīng)放出CO2 所以硅酸的酸性比碳酸的酸性強C 工業(yè)上用木炭還原二氧化硅制取硅 在反應(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量之比為2 5D 二氧化硅屬原子晶體 熔沸點很高 可用作耐火材料 D 解釋 SiO2不是兩性氧化物 屬于酸性氧化物 A錯誤 由于SiO2在高溫下與碳酸鈉反應(yīng)是在非溶液體系中進行的 利用的是高沸點氧化物制取低沸點氧化物 所以不能作為酸性強弱的判定依據(jù) B錯誤 木炭還原二氧化硅制取硅反應(yīng)為SiO2 2CSi 2CO 氧化劑為SiO2 還原劑為C 兩者的質(zhì)量比為60 24 5 2 C錯誤 高溫 4 奧運五環(huán) 象征五大洲的團結(jié) 全世界的運動員以公正 坦率的比賽和友好的精神 在奧運會上相見 下圖所示五元環(huán)代表A B C D E五種化合物 圓圈交叉部分指兩種化合物含有一種相同元素 五種化合物由五種短周期元素形成 每種化合物僅含有兩種元素 A是沼氣的主要成分 B E分子中所含電子數(shù)都為18 B不穩(wěn)定 具有較強的氧化性 是最環(huán)保的消毒劑 E是由六個原子構(gòu)成的分子 常用作火箭燃料 C是工業(yè)制玻璃的主要原料之一 D中所含的兩種元素的原子個數(shù)之比為3 4 C 根據(jù)以上信息回答下列問題 1 A的電子式為 2 D的化學(xué)式是 3 B的水溶液呈弱酸性 其電離方程式可表示為 4 B與E反應(yīng)可生成單質(zhì)G和一種常見的液體H 其反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2H2O2 N2H4N2 4H2O H2O2 HO H Si3N4 解釋 A是沼氣的主要成分 應(yīng)為CH4 C是工業(yè)制玻璃的主要原料之一 應(yīng)為SiO2 在C H Si O四種元素中由兩種元素構(gòu)成18電子分子B 且B不穩(wěn)定 有強氧化性 可推斷B為H2O2 進一步可推知D中含有Si元素 且D中所含的兩種元素原子個數(shù)之比為3 4 因Si在化合物中的常見價態(tài)為 4價 可推測另一種元素的價態(tài)為 3價 可能為N元素 結(jié)合E分子中所含電子數(shù)為18 E分子由六個原子構(gòu)成可確定E為N2H4 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全