2020版高考化学大一轮复习第3讲元素化学考点16含硅矿物与信息材料学案

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1、考点16　含硅矿物与信息材料知识条目必考要求加试要求1.硅在自然界的存在形式aa2.硅及其化合物(以SiO2和Na2SiO3为例)的重要性质ab3.工业制备高纯硅的方法ab4.三大硅酸盐产品：水泥，陶瓷，玻璃aa5.硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域中的应用aa6.光导纤维的组成和作用a一、碳、硅单质的存在形态、物理性质及用途1．碳在自然界中既有游离态又有化合态，硅在地壳中的含量占第二位，仅次于氧，全部以化合态存在。碳的同素异形体有金刚石、石墨、无定形碳、C60等。单质硅有晶体和无定形硅两大类。2．单质的结构、物理性质与用途比较碳硅结

2、构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用作切割刀具石墨用作电极、铅笔芯晶体硅是良好的半导体材料。用于制作半导体芯片和大规模集成电路，制造光电池二、碳、硅单质的化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现为还原性。1．碳的化学性质(1)与O2反应(用化学方程式表示)：O2不足：2C＋O22CO；O2充足：C＋O2CO2。(2)与氧化物反应(用化学方程式表示)：与CuO反应：2CuO＋C2Cu＋CO2↑(可

3、用于金属的冶炼)；与CO2反应：CO2＋C2CO；与水蒸气反应：C＋H2O(g)CO＋H2(制水煤气)。(3)与强氧化性酸反应(用化学方程式表示)：与浓硫酸反应：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；与浓硝酸反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋2NO2↑＋2H2O。2．硅的化学性质(1)与非金属单质反应(用化学方程式表示)：与O2反应：Si＋O2SiO2；与F2反应：Si＋2F2===SiF4；与Cl2反应：Si＋2Cl2SiCl4。(2)与氢氟酸反应(用化学方程式表示)：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。(3)与强

4、碱反应(用化学方程式表示)：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。【特别提醒】熟记硅及其化合物的特殊性质以及硅及其化合物的转化关系。a．硅单质的特殊性(1)非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。(2)非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，也不跟非氧化性酸作用。但Si既能与碱液作用放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，又能与HF作用放出H2：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。b．含硅化合物的特殊性(1)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它却不溶于水，也不能直接与水作用制备H2SiO3；(2)

5、酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。c．硅及其化合物的转化关系图三、二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化硅二氧化碳结构立体网状结构，不存在单个分子存在单个CO2分子主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水化学性质①与水反应不反应CO2＋H2OH2CO3②与酸反应只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O不反应③与碱(NaOH)反应SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶不能用玻璃塞，应用橡胶塞)C

6、O2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O；CO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3④与盐反应如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3⑤与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3如与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐四、硅酸和硅酸钠1．硅酸(

7、1)物理性质：硅酸是不溶于水的白色沉淀。(2)化学性质：①弱酸性：其酸性比碳酸弱，硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色。但硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。②不稳定性：H2SiO3SiO2＋H2O。(3)用途：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。2．硅酸钠(Na2SiO3)(1)物理性质：白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。(2)化学性质：与酸反应(常用此方法来制取硅酸)：与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===

8、2NaCl＋H2SiO3↓。与CO2水溶液反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。五、硅酸盐及无机非金属材料1．硅酸