第4章 第13讲 硅 无机非金属材料-【优化探究】2024高考化学一轮复习高考总复习配套教参（鲁科版单选 新教材 新高考）

第13讲　硅　无机非金属材料 [课程标准]　1.宏观辨识与微观探析：了解C、Si单质及其重要化合物的主要性质及其应用。2.科学精神与社会责任：通过实验了解硅及其化合物的主要性质，认识其在信息技术、材料科学领域的应用。 考点　硅及其化合物　无机非金属材料 授课提示：对应学生用书第114页 1．硅单质 2．二氧化硅 3．硅酸 4．硅酸盐 (1)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。 (2)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。 (3)硅酸盐组成的表示方法 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： 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。 如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，钾长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。 5．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 比较项目 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 ②玻璃生产中的两个重要反应： Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑； CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 (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。 诊断辨析 (正确的画“√”，错误的画“×”) (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)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。(×) (4)非金属性：C>Si，则热稳定性：CH4>SiH4。(√) (5)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应。(×) (6)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸。(×) (7)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。(×) (8)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱。(×) 1．知识归纳：SiO2的两个特性 (1)酸性氧化物一般能与水反应生成相应的酸，但SiO2不溶于H2O，不能直接与H2O反应生成H2SiO3。 (2)酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2可以与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，SiF4不是盐。 2.易错点辨析：硅及其化合物用途的易错点归纳 (1)用作半导体材料的是晶体硅而不是SiO2，用于制作光导纤维的是SiO2而不是晶体硅，计算机芯片的主要成分是晶体硅而不是SiO2。 (2)水晶、石英、玛瑙、硅石、沙子等的主要成分是SiO2，而不是硅酸盐。 (3)传统无机非金属材料(陶瓷、水泥、普通玻璃)的主要成分是硅酸盐。 3．命题素材：在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点 (1)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3： Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2。 (2)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅： SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl。 (3)SiO2＋2Mg2MgO＋Si。 (4)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应： SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑； SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl。 (5)SiH4在空气中易自燃： SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O。 题组一　硅及其化合物的性质及应用 1．(2023·宜昌模拟)下列关于硅的说法不正确的是(　　) A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体 B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C．用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化 D．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属单质发生反应 答案：C 2．下列转化不能一步完成的是(　　) A．SiO2―→Na2SiO3 B．SiO2―→H2SiO3 C．Na2CO3―→Na2SiO3 D．H2SiO3―→SiO2 解析：二氧化硅可与氢氧化钠直接反应生成硅酸钠；碳酸钠可与二氧化硅在高温下反应生成硅酸钠；硅酸受热可直接分解生成二氧化硅。 答案：B 题组二　高纯硅的提取 3．晶体硅是一种重要的非金属原料，由粗硅制备纯硅的主要步骤如下： ①粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2； ②经过纯化的SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃下反应制得纯硅。 回答相关问题： (1)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到SiHCl3(沸点为36.5 ℃)，只含有少量SiCl4(沸点为57.6 ℃)和HCl(沸点为－84.7