发布时间 : 星期二 文章2020版高考化学一轮 4.1 无机非金属材料的主角—硅精品复习学案 新人教版必修1 精品更新完毕开始阅读
第四章 非金属及其化合物
【备考策略】
综合分析近三年各地高考试题，高考命题在本章有以下规律：
1.从命题角度看，多以综合题型为主，广泛涉及化学与生产、生活相关的物质的结构、性质、用途等，以识记、辨析类知识为主。 2.从命题思路上，还是以掌握基本的化学基本理论和化学事实为依据，强调学科内概念、理论、元素化合物、实验等知识点的综合，命题中将传统题型与创新题型相结合以多种信息呈现，如表格数据、坐标图、演示实验装置图等，强调联系实际进行考查。 3.纵观近三年考试试题，试题仍以对主干知识考查为主，注重对知识结论和规律的记忆和运用，重视理论联系实际，关注科学技术、社会经济和生态的协调发展，重视对考生科学素养的考查。
根据近三年的命题特点和规律，复习本章时注意以下几个方面： 1.借助于理论工具。 尤其是元素周期律、氧化还原反应和平衡理论。用这些理论有效地指导非金属元素的复习和知识体系构建。
2.将元素化合物知识形成知识网络。
如按“氢化物——非金属单质——氧化物——含氧酸——盐”的线索进行复习，很容易将知识系统化，建立知识网。
3.关注科技、生产、社会的发展。
关注科技发展，了解元素化合物的新进展和新应用。 4.紧密与实验、计算相结合。
化学是一门实验学科，将典型实验进行有效复习，如卤素单质间的转化、强酸制弱酸的反应、常见的置换反应等加深对知识的理解和运用；将定性深化为定量是化学的进步，与计算相结合，利于学生巩固化学的基本学科思想，如电子守恒法、物料守恒法等。 无机非金属材料的主角——硅 【高考目标导航】 考纲导引 考点梳理 1.了解C,Si单质及其重要化合物的主要性质及其应用。 1.碳、硅。 2.了解常见的无机非金属材料的性质及用途 2.CO2和SiO2。
3.硅酸和硅酸盐。
4. 常见的无机非金属材料。
【基础知识梳理】
一、C、Si单质性质及其用途的比较。 存在形态 碳 既有游离态，又有化合态；主要单质有：金刚石、石墨、C60等同素异形体 硅 在地壳中的含量仅次于氧，全部以化合态存在；主要单质有：晶体硅和无定性硅两大类 晶体硅，灰黑色，有金属光泽；与金刚石相似，熔点很高，硬度很大；是良好的半导体材料。 与O2、Cl2反应：21世纪教育网 Si+O2SiO221世纪教育网21世纪金刚石熔点很高，硬度很大；石单质的物理性质 墨熔点很高（比金刚石高）硬度较小，能导电，有滑腻感。 化学性质21与非金属单质反应21世纪教与O2反应：21世纪教育网21世纪教育网21世纪教育网 世纪教育网 育网 2C+O2C+O22CO CO221世纪教育网 教育网 Si+2Cl2SiCl4 与Fe2O3、SiO2反应： 与氧化物反应 3C+2Fe2O32C+SiO23CO2+4Fe 2CO↑+Si 与FeO Si+2FeO 2 Fe+SiO2 与浓硫酸、浓硝酸反应： C+2H2SO4(浓与酸反应 CO2↑+2SO2↑+2H2O C+4HNO3(浓只与氢氟酸反应： ) Si+4HF==SiF4↑+2H2↑ ) CO2↑+4NO2↑+2H2O 与碱反应 与碱不反应 与NaOH溶液反应： Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑ 含硅4％的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯；含硅15％的硅钢具有很好的耐酸性能，作为耐酸材料；制光电池等 用途 金刚石用作切割工具； 石墨用作电极、铅笔芯。 二、CO2和SiO2的比较 物 质 二氧化硅 二氧化碳 晶体类型 原子晶体 分子晶体 物理性质 硬度大、熔沸点高、常温下为固熔沸点低，常温下为气体，微溶
体、不溶于水 于水
①与水反应 不反应 CO2 + H2O H2CO3 ②与酸反应 SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O 不反应
高温
化 ③与碱反应 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O学 盛碱液的试剂瓶用橡皮塞 或 性 CO2 + NaOH = 2NaHCO3 高温 质 ④与盐反应 SiO2 + Na2CO3 ＝Na2SiO3 + CO2Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3
↑ ↓ + 2HClO
SiO2 + CaCO3 ＝ CaSiO3 + CO2CO2 + Na2CO3 + H2O = 2NaHCO3 ↑
⑤与碱性氧SiO2 + CaO ＝ CaSiO3 CO2 + Na2O ＝ Na2CO3
高温 化物反应
三、硅酸及硅酸盐 1.硅酸
⑴物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸难溶于水。
⑵化学性质：①弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸弱，与NaOH溶液反应的化学方程式为： H2SiO3+2NaOH== Na2SiO3+2H2O。
△ ②不稳定性：受热易分解，化学方程式为：H2SiO3
H2O+ SiO2。
⑶制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如Na2SiO3溶液与盐酸反应： Na2SiO3+2HCl== H2SiO3↓+2NaCl
⑷用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。 2、硅酸盐 ⑴硅酸盐：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 ⑵硅酸钠：硅酸钠溶液俗称水玻璃，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。
⑶硅酸盐组成的表示
通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠（Na2SiO3）可表示为Na2O·SiO2。长石（KAlSi3O8）可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。（注意：硅酸盐写法与氧化物写法中各元素的化合价保持不变，原子个数比相等；表示顺序一般为：活泼金属的氧化物·较活泼金属的氧化物·二氧化硅·水。 四、无极非金属材料 1.传统的无极非金属材料
硅酸盐材料是传统的无机非金属材料：玻璃、水泥、各种陶瓷等都是以黏土、石英和长石等为原料生产的硅酸盐制品，比较如下 硅酸盐产品 水 泥 玻 璃 陶瓷 原 料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英 黏土 反应原理 发生复杂的物理化
高温
学变化（不作要求） SiO2 + Na2CO3 ＝Na2SiO3 +
CO2↑ 高温
SiO2 + CaCO3 ＝ CaSiO3 + CO2↑
主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 主要成分 3CaO·SiO2、Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3
反应条件 高温 高温
陶瓷生产的一般过程：混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶瓷，随着现代科学技术的发展，一些具有特殊结构、特殊功能的新型无机非金属材料如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等相继被生产出来。 2.新型无极非金属材料 材料类别 主要特性 示例 用途 高温结构陶氮化硅陶瓷模具
能承受高温，强度高 汽轮机叶片、轴承、永久性
瓷 等 半导体陶瓷 具有电学特性 氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体 光学材料 具有光学特性 光导纤维 光缆通讯、医疗、照明等 生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷钉 人造骨、人造关节、接骨螺 【要点名师透析】
1. 硅及其化合物的特殊性质 （1）硅
①非金属单质一般为非导体，如硫，但Si却为半导体；②非金属单质与碱反应一般是非金
属既作氧化剂又作还原剂，而Si与碱反应只作还原剂；③C、Si同属ⅣA族，还原性是Si大于C，而C却能将Si从SiO2中还原出来(条件是高温)，原因是产物CO气体迅速从反应体系中逸出，SiO2＋2C
Si＋2CO↑；
③非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，而Si能与HF发生反应， Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；
（2）硅的化合物
①酸性氧化物一般不与酸发生非氧化还原反应，但SiO2却能与HF作用， SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；
②无机酸一般可溶于水，而H2SiO3及H4SiO4却难溶于水；Na2SiO3水溶液俗名为“水玻璃”，但它与玻璃却大相径庭，Na2SiO3水解显强碱性，俗名“泡花碱”，但它却不是碱，而是盐。 【典例1】不能用磨口玻璃瓶贮存的一组物质是 （ ）
A．溴水 氯水 碘水 B．氢溴酸 盐酸 氢硫酸
C．浓硫酸 浓硝酸 浓盐酸 D．NaOH溶液 Na2CO3溶液 水玻璃 【答案】D
【解析】玻璃是石英砂和碳酸钠熔融所得的硅酸钠熔体,水玻璃是硅酸钠溶液，磨口瓶因磨砂使表面积增大，容易粘连。玻璃瓶与溶液含同种物质，易发生扩散，硅酸钠呈碱性。 二、CO2与碱的反应及HCO3－ 、CO32－ 的检验 1.CO2 与强碱反应 反应原理： NaOH
Na2CO3
NaHCO3
反应后溶质成分的判断可用数轴表示：
溶质的成分
X≤1∶1 NaHCO3 1∶1
①原理：CO32－＋Ca2＋===CaCO3↓
②方法：向待检验溶液中滴加一定量的 Ca2＋或 Ba2＋的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成。再加入适量的盐酸．白色沉淀溶解且生成无色，无味的气体，则待检溶液中有 CO32－。 (2)HCO3－ 的检验
①原理：HCO3－＋H＋===H2O＋CO2↑ ②检验方法：向待检验溶液中滴加足量的 Ca2＋或 Ba2＋可溶性盐溶液无明显现象，再向溶液中加入足量的酸。若溶液中有无色、无味的气体生成，则待检溶液中有 HCO3－。
【典例2】将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是