2021高考总复习·化学全国通用一轮知识点复习4.1硅　无机非金属材料（讲义+教师用书+同步测试） (共3份打包)

第1节　硅　无机非金属材料 　硅单质及其重要化合物 [知识梳理] 1．硅的原子结构及在自然界中的存在形态 硅元素位于元素周期表第3周期第ⅣA族，原子结构示意图为在自然界中均以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧元素。 2.单质硅 (1)物理性质,晶体硅是灰黑色的固体，有金属光泽，硬度大，熔、沸点高，导电性介于导体和绝缘体之间。 (2)化学性质——还原性 (3)工业制法 SiO2 焦炭 SiO2＋2C2CO↑＋Si(粗硅) (4)用途 ①作为半导体材料； ②生产硅合金； ③制造太阳能电池。 3．二氧化硅 (1)物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。 (2)结构 SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元为硅氧四面体(如图甲所示)，硅氧四面体通过氧原子相互连接为立体网状结构(如图乙所示)。每个硅原子与4个氧原子相连，而每个氧原子与2个硅原子相连，故SiO2晶体中Si和O的原子个数比为1∶2。 (3)化学性质 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O SiO2＋2CSi＋2CO↑ (4)主要用途 ①制造信息高速公路的骨架——光导纤维； ②制造石英坩埚、石英玻璃、石英钟表等； ③制造电子工业的重要部件、光学仪器； ④用作工艺饰品，如水晶、玛瑙等。 4．硅酸(H2SiO3) (1)工业上制备硅的流程 ①石英(SiO2)Si(纯)；SiCl4Si(粗) ②制粗硅时必须隔绝空气在电炉中进行。 (2)SiO2晶体是由Si原子和O原子按1∶2的比例构成的立体网状结构的晶体，不存在单个分子。CO2晶体由CO2分子构成。 (3)不能依据反应2C＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑来说明SiO2对应水化物H2SiO3的酸性比H2CO3强。Si＋2CO↑来说明C的还原性比Si强，也不能依据反应SiO2＋Na2CO3 (4)计算机芯片的主要成分是晶体硅，光导纤维的主要成分是SiO2。 [自主检测] 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×” (1)硅在自然界中只以化合态的形式存在。(　　) (2)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料。(　　) (3)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅。(　　) (4)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应。(　　) (5)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)溶液，不溶于任何酸溶液。(　　) (6)不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化。(　　) (7)[2018·高考全国卷Ⅲ，28(1)改编]SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，该反应的化学方程式为2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl。(　　) 答案： (1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√　(7)√ 2．(2020·榆林模拟)下列说法正确的是(　　) A．单质盐，碳或硅单质可以按上述关系进行转化酸或碱氧化物 B．类比CO2与Na2O的反应，常温下SiO2能与CaO反应生成CaSiO3 C．太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属元素与非金属元素的交界处 D．单质硅常用于制造光导纤维 解析：选C。A项，SiO2与H2O不反应，故无法实现氧化物酸的转化；B项，SiO2与CaO的反应需在高温下进行；D项，SiO2为光导纤维的主要成分。 3．如何用所提供的试剂和操作除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)，将所选答案的编号填入下表相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可空着)。 可供选择的试剂：A.盐酸；B.氢氧化钠溶液；C.氧气；D.水；E.二氧化碳。 可选用的操作：①水洗；②加热；③高温灼烧；④过滤；⑤结晶。 序号 粉末状混合物 选择的试剂 选用的操作 (1) CaCO3(SiO2) (2) NaCl(SiO2) (3) SiO2(Fe2O3) (4) SiO2(CaCO3) (5) SiO2(NH4Cl) 解析：可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物，可跟强碱反应，不跟酸(氢氟酸除外)反应，受热不分解等性质来除杂。而三氧化二铁、碳酸钙可跟盐酸反应，氯化铵受热能分解。通过一定操作，除去杂质。除杂过程中所发生反应的化学方程式如下： (1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O； (3)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O； (4)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O； (5)NH4ClNH3↑＋HCl↑。 答案：(1)B　④　(2)D　④⑤　(3)A　④　(4)A　④ (5)② 演练一　硅及其重要化合物的性质 1．下列关于硅的说法不正确的是(　　) A．硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体 B．硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的