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1、课时课时3含硅矿物与信息材料含硅矿物与信息材料考纲导航考纲导航知识条目知识条目必考必考要求要求加试加试要求要求选考分布选考分布2015201620179月月 10月月 4月月 10月月 4月月(1)硅在自然界的存在形式硅在自然界的存在形式aa193(2)工业制备高纯硅的方法工业制备高纯硅的方法ab(3)硅及其化合物硅及其化合物(以以SiO2和和Na2SiO3为例为例)的的重要性质重要性质ab6(6)(4)三大硅酸盐产品：水泥、陶瓷、玻璃三大硅酸盐产品：水泥、陶瓷、玻璃aa(5)硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域中的应用领域中的应用aa(6)光导纤维的组成和
2、作用光导纤维的组成和作用a考点一硅、二氧化硅与信息材料考点一硅、二氧化硅与信息材料主干精讲主干精讲1硅的存在与性质硅的存在与性质(1)硅的存在：硅在自然界中全部以硅的存在：硅在自然界中全部以_的形式存在，主要的形式存在，主要存在于硅酸盐及岩石中。存在于硅酸盐及岩石中。(2)物理性质：硅晶体的熔点物理性质：硅晶体的熔点_，硬度，硬度_。(3)化学性质化学性质常温下，性质稳定，与常温下，性质稳定，与O2、Cl2、HNO3、H2SO4都很难反应。都很难反应。但常温下，但常温下，Si可以与可以与F2、氢氟酸、氢氟酸、NaOH溶液反应；加热或高溶液反应；加热或高温下能与温下能与O2、Cl2等反应。等反应
3、。化合态化合态高高大大与氢氟酸反应：与氢氟酸反应：_；与与NaOH溶液反应：溶液反应：_；Si4HF=SiF42H2Si2NaOHH2O=Na2SiO32H22硅的工业制法硅的工业制法3二氧化硅与二氧化碳的比较二氧化硅与二氧化碳的比较SiO24HF=SiF42H2OCO2H2OH2CO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2OCO22NaOH=Na2CO3H2OCO2NaOH=NaHCO3Ca(ClO2)CO2H2O=CaCO32HClO4.硅、二氧化硅的应用硅、二氧化硅的应用(1)硅的用途硅的用途作为半导体材料；作为半导体材料；生产硅合金；生产硅合金；制造太阳能电池。制造太阳能电池。(2)二
4、氧化硅的用途二氧化硅的用途信息高速公路的骨架信息高速公路的骨架光导纤维光导纤维制造石英坩埚、石英玻璃、石英钟表等；制造石英坩埚、石英玻璃、石英钟表等；制造电子工业的重要部件、光学仪器；制造电子工业的重要部件、光学仪器；用作工艺饰品如水晶、玛瑙等。用作工艺饰品如水晶、玛瑙等。5硅酸硅酸H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2ONa2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3典例剖析典例剖析【例【例1】(2016温州第二外国语学校高三模拟温州第二外国语学校高三模拟)关于硅的说法不关于硅的说法不正确的是正确的是()A晶体硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体晶体硅的导电性介于金属和绝
5、缘体之间，是良好的半导体B加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应C利用二氧化硅与利用二氧化硅与C反应能制得粗硅反应能制得粗硅D二氧化硅性质较稳定，常温下不与任何物质反应二氧化硅性质较稳定，常温下不与任何物质反应解析解析A项，硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半项，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，故导体材料，故A正确；正确；B项，硅与氯气反应生成四氯化硅，与氧项，硅与氯气反应生成四氯化硅，与氧气加热生成二氧化硅，所以加热到一定温度时硅能与氯气、氧气加热生成二氧化硅，所以加热到一定温度时硅能与氯气、氧气等非金属反应
6、，故气等非金属反应，故B正确；正确；C项，工业上，在电炉中用炭粉还项，工业上，在电炉中用炭粉还原二氧化硅制得硅，故原二氧化硅制得硅，故C正确；正确；D项，硅常温下与氢氟酸、氢氧项，硅常温下与氢氟酸、氢氧化钠反应，故化钠反应，故D错误。错误。答案答案D【例【例2】(2015海南化学海南化学)单质单质Z是一种常见的半导体材料，可是一种常见的半导体材料，可由由X通过如下图所示的路线制备。其中通过如下图所示的路线制备。其中X为为Z的氧化物；的氧化物；Y为氢为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题：化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题：(1)能与能与X发生化学反应的酸是发生化学反应的酸是_；由；由X
7、制备制备Mg2Z的化学的化学方程式为方程式为_。(2)由由Mg2Z生成生成Y的化学方程式为的化学方程式为_，Y分子的电子式为分子的电子式为_。(3)Z、X中共价键的类型分别是中共价键的类型分别是_、_。考点精练考点精练1下列关于碳和硅的叙述中，正确的是下列关于碳和硅的叙述中，正确的是()A其氧化物都能与其氧化物都能与NaOH溶液反应溶液反应B其单质在加热时都能跟其单质在加热时都能跟O2反应反应C其氧化物都能溶于水生成相应的酸其氧化物都能溶于水生成相应的酸D碳和硅两种元素共有两种单质碳和硅两种元素共有两种单质解析解析CO与与NaOH溶液不反应，溶液不反应，A错误；错误；CO、SiO2与水不反与水
8、不反应，应，C错误；碳有多种同素异形体，错误；碳有多种同素异形体，D错误。错误。答案答案B2下列关于下列关于SiO2和和CO2的说法中正确的是的说法中正确的是()ACO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐分别是碳酸和硅酸的酸酐BCO2和和SiO2与水反应分别生成相应的酸与水反应分别生成相应的酸CCO2是酸性氧化物，是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物是两性氧化物DCO2和和SiO2都是由相应的分子组成的都是由相应的分子组成的解析解析SiO2不能与水反应，不能与水反应，B项错；项错；SiO2也是酸性氧化物，也是酸性氧化物，C项错；项错；SiO2中不存在分子，其化学式仅代表中不存在分子，其化学式仅代表
9、Si、O原子个原子个数比为数比为12。答案答案A3下列离子方程式的书写正确的是下列离子方程式的书写正确的是()答案答案D4二氧化硅二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(见下图见下图)。下列说法正确的是。下列说法正确的是()ASiO2既能与既能与HF反应，又能与反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物反应，属于两性氧化物BSiO2和和Si都是光导纤维材料都是光导纤维材料C在硅胶中加入在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶吸水是否失效可显示硅胶吸水是否失效D图中所示转化反应都是非氧化还原反应图中所示转化反应都是非氧化还原反应解析解析两性氧化物的
10、定义为与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物，两性氧化物的定义为与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物，SiO2与与HF反应得到的反应得到的SiF4不属于盐类，不属于盐类，A项错误；项错误；SiO2是光导纤是光导纤维材料，维材料，Si为半导体材料，为半导体材料，B项错误；项错误；CoCl2在吸水和失水状态在吸水和失水状态下显示不同的颜色，下显示不同的颜色，C项正确；制取项正确；制取Si的过程中涉及了氧化还原的过程中涉及了氧化还原反应，反应，D项错误。项错误。答案答案C【易错警示】【易错警示】熟记硅及其化合物的特殊性质熟记硅及其化合物的特殊性质2非金属单质跟碱溶液作用一般无非金属单质跟碱溶液作用一般无H2产
11、生，但产生，但Si能跟碱液作用能跟碱液作用放出放出H2，如，如Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。3酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸，但酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸，但SiO2不与水反应。不与水反应。4SiO2是酸性氧化物，是酸性氧化物，SiO2却既能与酸却既能与酸(氢氟酸氢氟酸)反应又能与反应又能与NaOH溶液反应。溶液反应。5非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但Si却能与氢氟酸却能与氢氟酸反应。反应。【规律方法】【规律方法】1粗硅的提纯粗硅的提纯(1)用焦炭还原用焦炭还原SiO2，产物是，产物是CO而不是而不是CO2。(2)粗硅中含碳等杂
12、质，与粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的反应生成的SiCl4中也含中也含CCl4等杂等杂质，经过分馏提纯质，经过分馏提纯SiCl4后，再用后，再用H2还原，得到高纯度硅。还原，得到高纯度硅。(3)粗硅的提纯过程：粗硅的提纯过程：SiO2SiSiCl4Si，是利用物质的状态，是利用物质的状态变化和反应地点不同进行提纯。变化和反应地点不同进行提纯。2药品的贮存药品的贮存实验室中不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放显碱性的液体，实验室中不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放显碱性的液体，如如NaOH溶液、氨水、溶液、氨水、Na2SiO3溶液、溶液、Na2CO3溶液等；氢氟溶液等；氢氟酸能腐蚀玻璃，故常保存在塑料
13、瓶中。酸能腐蚀玻璃，故常保存在塑料瓶中。硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。考点二硅酸盐硅酸盐产品考点二硅酸盐硅酸盐产品主干精讲主干精讲1硅酸盐的概念硅酸盐的概念2硅酸盐组成的表示方法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，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，如硅酸钠如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为可表示为_，长石，长石(KAlSi3O8)可可表示为表示为_。Na2OSiO2K2OAl2O36SiO23硅酸钠硅酸钠(1)白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶
14、液俗称水玻璃水玻璃，有，有黏性，水溶液显黏性，水溶液显_性。性。(2)与酸性较硅酸强的酸反应：与酸性较硅酸强的酸反应：与盐酸反应的化学方程式：与盐酸反应的化学方程式：_。与与CO2水溶液反应的化学方程式：水溶液反应的化学方程式：_。(3)用途：黏合剂用途：黏合剂(矿物胶矿物胶)，耐火阻燃材料。，耐火阻燃材料。Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3碱碱4三种常见的硅酸盐产品三种常见的硅酸盐产品硅酸盐产品硅酸盐产品原料原料主要设备主要设备主要成分主要成分水泥水泥石灰石、黏土石灰石、黏土水泥回水泥回转窑转窑硅酸二钙硅酸二钙2CaOSiO2硅
15、酸三钙硅酸三钙3CaOSiO2铝酸三钙铝酸三钙3CaOAl2O3玻璃玻璃纯碱、石灰纯碱、石灰石、石英石、石英玻璃窑玻璃窑Na2OCaO6SiO2陶瓷陶瓷黏土黏土典例剖析典例剖析【例【例1】(2016浙江省金华一中高一下月考浙江省金华一中高一下月考)“金华玉金华玉”主要成主要成分为黄蜡石，某种黄蜡石组成为分为黄蜡石，某种黄蜡石组成为Al2O34SiO2H2O，下列观点不，下列观点不正确的是正确的是()A黄蜡石雕刻作品要避免与酸、碱接触黄蜡石雕刻作品要避免与酸、碱接触B黄蜡石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物黄蜡石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物C潮湿的空气可能导致黄蜡石作品表面
16、溶解变质潮湿的空气可能导致黄蜡石作品表面溶解变质D置于干燥空气中可能会导致黄蜡石作品脱水变质置于干燥空气中可能会导致黄蜡石作品脱水变质解析解析A项，能与酸碱反应，则黄蜡石雕刻作品要避免与酸碱接项，能与酸碱反应，则黄蜡石雕刻作品要避免与酸碱接触，正确；触，正确；B项，不同金属氧化物的颜色不同，则黄蜡石颜色丰项，不同金属氧化物的颜色不同，则黄蜡石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物，正确；富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物，正确；C项，潮湿的项，潮湿的空气与空气与Al2O34SiO2H2O不反应，不会导致黄蜡石作品表面溶解不反应，不会导致黄蜡石作品表面溶解变质，错误；变质，错误；D项，置于
17、干燥空气中，项，置于干燥空气中，Al2O34SiO2H2O发生风发生风化，可能会导致黄蜡石作品脱水变质，正确。化，可能会导致黄蜡石作品脱水变质，正确。答案答案C【例【例2】(2015温州十校联考温州十校联考)硅是无机非金属材料的主角，硅硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。以上。(1)下列物质不属于硅酸盐的是下列物质不属于硅酸盐的是_。A陶瓷陶瓷B普通玻璃普通玻璃C水泥水泥D生石灰生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为化学方程式为_，工艺师常用，工
18、艺师常用_(填物质名称填物质名称)来雕刻玻璃。来雕刻玻璃。(3)用用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可可用作用作_。Na2SiO3可通过可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是_。解析解析(1)生石灰是生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含，为碱性氧化物且不含Si，不属于硅酸，不属于硅酸盐。盐。(2)SiO2与与NaOH溶液反应的化学方程式为溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOH=Na2SiO3H2O。由于。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺
19、师常用能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称水溶液又称“水玻璃水玻璃”，具有，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO2和和Na2CO3在高温下反应在高温下反应生成生成Na2SiO3和和CO2，故含，故含SiO2的材料的材料(普通玻璃、石英玻璃普通玻璃、石英玻璃)以及以及Al2O3等都能与等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。熔融纯碱。(4)题给反应中题给反应中C(碳碳)被氧化，被氧化，SiO2中中4价的硅被还原，价的硅被还原，因此因此SiO2作
20、氧化剂。作氧化剂。答案答案(1)D(2)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O氢氟酸氢氟酸(3)防火剂防火剂D(4)CSiO2考点精练考点精练1有报道称，有报道称，2013年太阳能晶体硅供不应求情况恐持续，其价年太阳能晶体硅供不应求情况恐持续，其价格可望持稳。下列有关硅及其化合物的说法中正确的是格可望持稳。下列有关硅及其化合物的说法中正确的是()解析解析A项，硅酸钠本身是一种粘合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶项，硅酸钠本身是一种粘合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口粘结；口粘结；B项，两反应条件不同，反应项，两反应条件不同，反应是在溶液中进行，强酸是在溶液中进行，强酸可以制弱酸，而高温条件下，可以制弱酸，
21、而高温条件下，CO2是气体，逸出促进是气体，逸出促进反应发生；反应发生；C项，石英玻璃的成分为项，石英玻璃的成分为SiO2，SiO2是氧化物不是盐；是氧化物不是盐；D项正确。项正确。答案答案D2(2016浙江省温州市高一上质检浙江省温州市高一上质检)“材料材料”的发现和使用往往的发现和使用往往会极大地推动生产、生活的发展，一些材料的出现甚至具有里会极大地推动生产、生活的发展，一些材料的出现甚至具有里程碑式划时代的意义。请回答下列问题：程碑式划时代的意义。请回答下列问题：.(1)石棉石棉(CaMg3Si4O12)是常用的耐火材料，用氧化物的形式是常用的耐火材料，用氧化物的形式表示其组成表示其组成
22、_。(2)高分子材料可以分成无机高分子材料和有机高分子材料。高分子材料可以分成无机高分子材料和有机高分子材料。AlFe(OH)nCl6nm属于无机高分子材料，是一种新型高效净属于无机高分子材料，是一种新型高效净水剂，它广泛应用于生活用水和工业污水的处理，其中铁元水剂，它广泛应用于生活用水和工业污水的处理，其中铁元素的化合价为素的化合价为_；.高纯二氧化硅可用来制造光纤。某稻壳灰的成分为：高纯二氧化硅可用来制造光纤。某稻壳灰的成分为：组分组分SiO2CNa2OK2OAl2O3Fe2O3质量分数质量分数 59.20 38.800.250.500.640.16通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化
23、硅。通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅。请回答下列问题：请回答下列问题：(1)根据氧化物的性质进行分类，稻壳灰中涉及的氧化物最多有根据氧化物的性质进行分类，稻壳灰中涉及的氧化物最多有_类。类。(2)步骤步骤中涉及中涉及SiO2的离子反应方程式为的离子反应方程式为_。(3)滤渣滤渣A的成分有的成分有_(填化学式填化学式)。(4)步骤步骤洗涤沉淀的方法是：洗涤沉淀的方法是：_。(5)步骤步骤反应的化学方程式为：反应的化学方程式为：_；实验；实验室 进 行 步 骤室 进 行 步 骤 用 到 的 仪 器 有 坩 埚 、 泥 三 角 、 酒 精 灯 、用 到 的 仪 器 有 坩 埚 、 泥 三
24、角 、 酒 精 灯 、_和和_。解析解析、(1)石棉石棉(CaMg3Si4O12)是常用的耐火材料，用氧化物是常用的耐火材料，用氧化物的形式表示其组成时，先写活泼金属氧化物，再写非金属氧化的形式表示其组成时，先写活泼金属氧化物，再写非金属氧化物；用氧化物的形式表示物；用氧化物的形式表示CaO3MgO4SiO2。(2)AlFe(OH)nCl6nm，根据化合价代数和等于，根据化合价代数和等于0的原则，其中的原则，其中铁元素的化合价为铁元素的化合价为3。、(1)根据氧化物的性质进行分类，根据氧化物的性质进行分类，SiO2属于酸性氧化物；属于酸性氧化物；Na2O、K2O、Fe2O3属于碱性氧化物；属于
25、碱性氧化物；Al2O3属于两性氧化物；属于两性氧化物；稻壳灰中涉及的氧化物最多有稻壳灰中涉及的氧化物最多有3类。类。【易错警示】【易错警示】(1)不要混淆硅和二氧化硅的用途：用作半导体材料的是晶体硅不要混淆硅和二氧化硅的用途：用作半导体材料的是晶体硅而不是而不是SiO2，用于制作光导纤维的是，用于制作光导纤维的是SiO2而不是硅。而不是硅。(2)不要混淆常见含硅物质的成分。不要混淆常见含硅物质的成分。计算机芯片的成分是晶体硅而不是计算机芯片的成分是晶体硅而不是SiO2。水晶、石英、玛瑙等主要成分是水晶、石英、玛瑙等主要成分是SiO2，而不是硅酸盐。，而不是硅酸盐。传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。
高考化学大一轮复习 专题四 从矿物到基础材料 课时3 含硅矿物与信息材料课件
