高考化学总复习15碳硅及无机非金属材料课件PPT

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这是一份高考化学总复习15碳硅及无机非金属材料课件PPT，共34页。PPT课件主要包含了知识梳理，空间网状，半导体，SO2，NO2，CO2，氢氟酸HF，立体网状，H2O，SiO2＋CaO等内容，欢迎下载使用。

考试说明1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。
考点一　碳、硅单质及氧化物
考点二　硅酸盐及无机非金属材料
专题三　CO2与盐或碱溶液反应产物的判断
考点一　碳、硅单质及氧化物1.C、Si单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。
(2)单质的结构、物理性质与用途比较
2.碳、硅单质的化学性质——还原性碳、硅的最外层都是个电子，位于元素周期表的第族，不容易失也不容易得电子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应，一般表现为还原性(如图)。
(1)碳的还原性碳有重要的用途，除了在氧气中燃烧利用其热能外，还能用于金属冶炼(如铜)、制取粗硅、生产水煤气等，完成下图转化关系中①～④的化学方程式。① ；② ；③ ；④ 。碳的还原性还表现为可将强氧化性的浓硫酸、浓硝酸分别还原为和，本身被氧化为。
(2)硅的化学性质不活泼，在常温下只能与氟气(F2)、___________、_____反应，不能与氢气、氧气、氯气、、反应，加热时能与氧气、氯气反应。完成右图转化关系中⑥～⑧的化学方程式。⑥ ；⑦ ；⑧ 。
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
Si＋2F2===SiF4
3.二氧化硅和二氧化碳的比较
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
SiO2＋2NaOH===
Na2SiO3＋H2O
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋
CO2＋NaOH===NaHCO3
SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2↑
Na2SiO3＋H2O＋
CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3
CO2===Na2CO3
例1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体( )(2)硅在自然界中只以化合态的形式存在( )(3)晶体硅熔点高硬度大，故可用于制作半导体材料( )(4)Si和SiO2都可用于制造光导纤维( )(5)非金属性：C＞Si，则热稳定性：CH4＞SiH4( )(6)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸( )
例2.从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA族元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？
没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。
例3.写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法：(1)CO(CO2)：______________________________。(2)CO2(CO)：______________________________。(3)CO2(HCl)：_________________________________。
通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶
通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管
通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
例4.写出除去下列固体粉末中混有杂质(括号内为杂质)可采取的方法，写出有关反应的方程式。(1)CaCO3(SiO2)__________________________________________________________________________________________。
可根据SiO2可溶于NaOH溶液除去。
在固体混合物中加入足量氢氧化钠溶液，充分反应后，过滤、洗涤。SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(2)SiO2(CaCO3)__________________________________________________________________________________________。
可根据CaCO3可溶于盐酸除去。
在固体混合物中加入足量稀盐酸，充分反应后，过滤、洗涤。CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O
(3)SiO2(NH4Cl)______________________________________________________________________________________________________________________。
可根据NH4Cl的热稳定性，或NH4Cl易溶于水的性质除去。
方法一：在固体中加入适量水溶解、过滤。方法二：将固体混合物在坩埚中充分灼烧，除去NH4Cl。NH4Cl NH3↑＋HCl↑
熟记硅及其化合物的特殊性质(1)硅单质的特殊性①Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2C Si＋2CO↑；②非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；③非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。
(2)含硅化合物的特殊性①SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3；②酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能跟HF反应：SiO2＋4HF=== SiF4↑＋2H2O；③无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水；④因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入少量CO2能发生下列反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O === H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑也能发生。
在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点有：(1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：SiO2＋2C Si(粗)＋2CO↑(2)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HCl SiHCl3＋H2(3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4：Si(粗)＋2Cl2 SiCl4
(4)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiHCl3＋H2 Si(纯)＋3HCl(5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiCl4＋2H2 Si(纯)＋4HCl(6)SiO2＋2Mg 2MgO＋Si(7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑　SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl(8)SiH4在空气中易自燃：SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O
考点二　硅酸盐及无机非金属材料1.硅酸和硅酸钠(1)硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸 (填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液变红色。①硅酸不稳定，受热易分解：。②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为_________ 。③硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。
H2SiO3 SiO2＋H2O
2NaOH===Na2SiO3＋2H2O
(2)硅酸钠(Na2SiO3)①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称，有黏性，水溶液显碱性。②它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式：与盐酸反应：。与CO2水溶液反应：。③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓
2.无机非金属材料(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。①常见硅酸盐材料比较
②玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2 ；CaCO3＋SiO2 。(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。
CaSiO3＋CO2↑
例1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点( )(2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱( )(3)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料( )(4)光导纤维、碳纳米管、氮化硅结构陶瓷等都是新型无机非金属材料( )(5)高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点( )(6)普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品( )
例2.玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑。由上述两个反应能说明H2SiO3的酸性比碳酸强吗？为什么？
不能；此反应中生成的CO2气体脱离反应体系有利于反应向右进行，与其氧化物对应酸的强弱无关；强酸制弱酸的规律一般适用于在溶液中发生的反应。
例3.实验室中要熔化烧碱固体，现有三种坩埚：石英坩埚、陶瓷坩埚、铁坩埚。你认为选哪一种？简述选择的依据。
选择铁坩埚。依据：铁不与烧碱反应，而石英坩埚、陶瓷坩埚中都含有SiO2，能与NaOH反应使得坩埚受损。
硅酸盐改写成氧化物形式的方法(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以“·”隔开。(2)各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi3O8不能写成，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。
考点三 CO2与盐或碱溶液反应产物的判断1.CO2与盐溶液反应产物或现象的判断一般从强酸制弱酸的角度去分析。由于碳酸比硅酸、次氯酸、苯酚、Al(OH)3(偏铝酸)的酸性强，能用CO2制取上述弱酸，常涉及的变化如下：
CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓(或CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H4SiO4↓＋Na2CO3)
CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClOCO2＋ ONa＋H2O → OH＋NaHCO3CO2(过量)＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3CO2(少量)＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO32.CO2与碱反应产物的判断(1)CO2与单一组分反应(如CO2通入NaOH溶液)产物的分析①反应原理
②反应后溶质成分的判断
(2)CO2与多组分[如CO2通入NaOH、Ca(OH)2的混合溶液]，反应的顺序是①Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O②2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O③Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3④CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2
例1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)向C6H5ONa溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊( )解析　生成苯酚浊液。(2)向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失( )解析　H2SiO3不溶于CO2。
(3)向Ca(ClO)2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失( )解析　开始生成CaCO3沉淀，CO2过量时，CaCO3又与CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2。(4)向CaCl2溶液中通入CO2，无明显现象，若先通入NH3再通CO2，溶液会变浑浊( )解析　CO2在CaCl2溶液中的溶解度小，产生的很小，Qc＜Ksp，因而不会产生沉淀，CO2在氨水碱性溶液中溶解度大，产生浓度大，因而能产生CaCO3沉淀。
(5)向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2气体，有晶体析出( )解析　NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小。(6)向NaAlO2溶液中通入CO2气体，一开始有白色沉淀生成，CO2过量，沉淀溶解( )解析　Al(OH)3不能溶于H2CO3。(7)向饱和NaCl的氨溶液中通入过量CO2气体，有晶体析出( )解析　会析出NaHCO3晶体。