第4章 第1节 无机非金属材料的主角——硅-2022高考化学总复习【高考零起点】教用Word版

第四章　非金属及其化合物 第一节　无机非金属材料的主角——硅 一、硅 1．硅的物理性质与碳相似，有结晶形和无定形两种；晶体硅的结构与金刚石类似，是带有金属光泽的灰黑色固体，具有较高的硬度和熔点，有脆性，高纯度硅可作半导体材料。硅在地壳中只有化合态，没有游离态。 2．硅的化学性质： (1)Si＋2F2===SiF4 (2)Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (3)Si＋O2SiO2 二、硅的氧化物 1．二氧化硅(SiO2)广泛存在于自然界中，如石英、水晶、玛瑙。可用来制作光导纤维、光学仪器、钟表等。有多种晶型，基本结构单元是四面体，Si与O以1∶2的比例组成立体网状结构，这个结构决定SiO2是不溶于水的固体，熔、沸点高，硬度大。 2．SiO2属于酸性氧化物，常见反应有： (1)SiO2＋CaOCaSiO3 (2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (3)SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ (4)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中，可以用来刻蚀玻璃) 三、硅酸及其盐 1．硅酸(H2SiO3)不溶于水，无色透明胶状(硅胶)，有弱酸性：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O，但其酸性比碳酸酸性弱：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。 2．H2SiO3制备方法：Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl；因SiO2不溶于水，不能用SiO2与水反应制得。硅胶可作干燥剂、催化剂的载体等。 3．Na2SiO3(水玻璃)放在空气中容易发生以下反应：SiO(强酸制弱酸)，所以Na2SiO3在空气中需要密封处理。 ＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO 4．硅酸盐通常用SiO2和金属氧化物的组合形式表示，如硅酸钠：Na2O·SiO2，产品有陶瓷、玻璃、水泥。 总结：硅及其化合物之间的关系： 例1　硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是(　　) A．硅是人类将太阳能转化为电能的常用材料 B．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C．反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂 D．盐酸可以与硅反应，故可采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 【解析】粗硅提纯涉及的反应为：Si＋2Cl2Si＋4HCl，二者都是氧化还原反应，故B说法错误；硅与氢氧化钠溶液的反应实际分两步：①Si＋3H2O===H2SiO3＋2H2↑，②H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。其中反应①为氧化还原反应，反应②为非氧化还原反应，因此NaOH既不是氧化剂，也不是还原剂，只是反应物，起氧化作用的是水，故C说法错误；硅能与氢氟酸反应，但不能与盐酸反应，故D说法错误。选A。 SiCl4、SiCl4＋2H2 【答案】A 例2　(2017·全国Ⅱ)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示： 回答下列问题： (1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是______________________，还可使用________代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为__________________________________________。 【解析】　(1)Fe3＋容易在pH较小时转换为沉淀，所以需要将Fe2＋氧化为Fe3＋。双氧水可以将Fe2＋氧化为Fe3＋且不会引入杂质。(2)二氧化硅不与强酸反应，但与HF反应，所以沉淀A是二氧化硅。SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。　 【答案】(1)将Fe2＋氧化为Fe3＋ 　双氧水　(2) SiO2 　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 1．芯片是各种计算机、手机和微电子产品的核心部件，它的主要材料是(　　) A．Si B．SiO2 C．H2SiO3 D．Na2SiO3 2．下列物质中在一定条件下能与SiO2反应的是(　　) ①浓H2SO4　②H2O　③浓硝酸　④氢氟酸　⑤KOH溶液　⑥氧化钙　⑦碳酸钠 A．①②⑥ B．②④ C．④⑤⑥⑦ D．③④⑤⑥ 3．下列表述中正确的是(　　) ①提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料 ②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐 ③氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维等属于新型无机非金属材料 ④光导纤维做通信材料有许多优点，但怕腐蚀，铺设也很不方便 ⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能 A．①②③ B．