高中化學-專題3 從礦物到基礎材料 第三單元 含硅礦物與信息材料（課件+習題）（打包3套）蘇教版必修1.zip

高中化學-專題3 從礦物到基礎材料 第三單元 含硅礦物與信息材料（課件+習題）（打包3套）蘇教版必修1.zip,高中化學-專題3,從礦物到基礎材料,第三單元,含硅礦物與信息材料課件+習題打包3套蘇教版必修1,高中化學,專題,礦物,基礎,材料,第三,單元,信息,課件,習題,打包,蘇教版,必修 第三單元含硅礦物與信息材料 學考報告 一 硅酸鹽礦物與硅酸鹽產品 1 硅的存在 硅在地殼中的含量占第 位 硅主要以熔點很高的 及 為主要存在形式 因此硅是以 態(tài)存在于自然界 二 二氧化硅 硅酸鹽 化合 2 硅酸鹽的表示方法 1 化學式法組成較簡單的硅酸鹽一般用化學式直接表示組成 如硅酸鈉 硅酸鈣 等 2 氧化物法組成相對復雜的硅酸鹽通常用 和 等氧化物的組合形式來表示硅酸鹽 如硅酸鈉 Na2SiO3 寫成 石棉 CaMg3Si4O12 寫成 長石 KAlSi3O8 寫成 紅柱石 Al2SiO5 寫成 高嶺石 Al2 Si2O5 OH 4 寫成 鎂橄欖石 Mg2SiO4 寫成2MgO SiO2 Na2SiO3 CaSiO3 二氧化硅 金屬氧化物 Na2O SiO2 CaO 3MgO 4SiO2 K2O Al2O3 6SiO2 Al2O3 SiO2 Al2O3 2SiO2 2H2O 3 硅酸鈉的性質及應用 1 物理性質 白色固體 Na2SiO3可溶于水 其水溶液俗稱 2 化學性質 與酸 如鹽酸 碳酸 反應生成 沉淀 3 用途 制造硅膠和木材防火劑的原料 水玻璃 硅酸 4 硅酸鹽產品 黏土 純堿 石灰石 石英 黏土 石灰石 玻璃窯 水泥回轉窯 思考探究 1 有同學認為 硅酸鹽可以寫成氧化物形式 所以硅酸鹽就是由氧化物組成的 你同意這個觀點嗎 提示不同意 將硅酸鹽改寫成氧化物形式是為了便于分析硅酸鹽組成 而不能簡單認為硅酸鹽是由氧化物組成的 硅酸鹽的組成結構是很復雜的 2 硅酸鹽材料生產工藝有什么特點 提示硅酸鹽材料生產的特點 用含硅的物質作原料 反應條件是高溫 反應原理復雜 有復雜的物理 化學變化 生成物是硅酸鹽 例1 青花瓷 中所描繪的 瓶身描繪的牡丹一如你初妝 色白花青的錦鯉躍然于碗底 等圖案讓人賞心悅目 但古瓷中所用顏料成分一直是個謎 近年來科學家才得知大多數(shù)為硅酸鹽 如藍紫色為硅酸銅鋇 BaCuSi2Ox 銅為 2價 下列關于硅酸銅鋇的說法不正確的是 A 可用氧化物形式表示為BaO CuO 2SiO2B 性質穩(wěn)定 不易脫色C 易溶解于強酸或強堿溶液D x等于6 解析根據化合物中化合價代數(shù)和為零 所以有2 2 4 2 2 x 0 所以x 6 硅酸銅鋇的化學式為BaCuSi2O6 寫成氧化物形式為BaO CuO 2SiO2 又因為硅酸鹽性質穩(wěn)定 故C項錯誤 答案C 訓練1 用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示硅酸鹽的組成 其中不正確的是 A 鈣沸石CaAl2Si3O10 3H2O表示為CaO Al2O3 3SiO2 3H2OB 鎂橄欖石Mg2SiO4表示為2MgO 3SiO2C 鉀長石KAlSi3O8表示為K2O Al2O3 6SiO2D 高嶺石Al2 Si2O5 OH 4表示為Al2O3 2SiO2 2H2O解析Mg2SiO4應表示為2MgO SiO2 B錯誤 答案B 二 SiO2與信息材料 一 二氧化硅 SiO2 1 SiO2的物理性質及應用 二氧化硅是一種熔沸點 硬度 的氧化物 除可用于制作 外 還可用于制造 光學鏡片 大 石英坩堝 高 光導纖維 2 SiO2的化學性質 1 二氧化硅是一種酸性氧化物 具有酸性氧化物的通性 二氧化硅在常溫時可以與堿溶液緩慢反應生成鹽和水 二氧化硅在高溫下可與堿性氧化物反應 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 2 二氧化硅的特性 SiO2不溶于水 也不與水反應 二氧化硅在常溫下與氫氟酸反應 二氧化硅中的硅為 4價 具有弱的氧化性 二氧化硅在高溫下可與鹽反應 SiO2 4HF SiF4 2H2O 二 單質硅1 硅的物理性質和用途 硅單質有 和 兩種 硅晶體的熔點和沸點都很 硬度也很 晶體硅是一種重要的半導體材料 晶體硅 無定形硅 高 大 2 硅的化學性質 1 常溫下 硅的化學性質不活潑 只與氟單質 氫氟酸 強堿 如NaOH溶液 發(fā)生反應 其反應的化學方程式分別為 2 加熱條件下和某些非金屬單質 如O2 Cl2 發(fā)生反應 其化學方程式為 Si 2F2 SiF4 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 3 硅的制備 工業(yè)上用碳在高溫下還原二氧化硅的方法 制得含有少量雜質的粗硅 將粗硅在高溫下和氯氣反應生成四氯化硅 四氯化硅經提純后 再用氫氣還原 就可以得到高純度的硅 反應過程中發(fā)生的反應為 粗硅的制備 精煉制高純硅 思考探究 3 保存NaOH溶液時能使用玻璃塞嗎 為什么 提示不能 2NaOH SiO2 Na2SiO3 H2O Na2SiO3有強黏性 使瓶塞黏在試劑瓶上 不易打開 4 光能電池板的原料是什么 提示高純度的晶體硅 5 硅精制的三個反應中 硅元素總是被還原嗎 提示不是 硅與氯氣的反應中 硅元素被氧化 例2 下列關于二氧化硅的說法中正確的是 A 二氧化硅溶于水顯酸性 所以二氧化硅屬于酸性氧化物B 二氧化碳通入硅酸鈉溶液可以得到硅酸C 因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應放出二氧化碳 所以硅酸的酸性比碳酸強D 二氧化硅是酸性氧化物 它不溶于任何酸解析二氧化硅是酸性氧化物 但是它不溶于水 不能和水反應生成硅酸 A項錯誤 二氧化硅在高溫下與碳酸鈉的反應不能用作判斷硅酸與碳酸酸性強弱的依據 判斷的依據是CO2通入Na2SiO3溶液中產生硅酸沉淀 得出H2CO3的酸性強于H2SiO3 C項錯誤 B項正確 二氧化硅可以與氫氟酸發(fā)生反應 D項錯誤 B 解析 1 該反應不是復分解反應 且SiO2對應的酸是H2SiO3 屬于弱酸 其酸性小于H2CO3酸性 故不屬于強酸制弱酸 該反應之所以能發(fā)生是由于在加熱條件下能將揮發(fā)性的酸酐從其中代換出來 2 該反應是氧化還原反應 SiO2作氧化劑 證明SiO2具有氧化性 3 玻璃中含有SiO2 能與HF發(fā)生反應而使玻璃腐蝕 答案 1 B 2 C 3 A 例3 加試題 硅被譽為無機非金屬材料的主角 有科學家提出硅是 21世紀的能源 未來的石油 下列有關說法正確的是 A 硅的含量居第二位 在地球上有豐富的單質硅資源 如石英 水晶 碼瑙的主要成分都是單質硅B 硅相對于氫氣便于運輸 貯存 從安全角度考慮 硅是有開發(fā)價值的燃料C 存放NaOH溶液的試劑瓶應用玻璃塞D 硅是一種良好的半導體材料 可用于制造電纜答案B 訓練3 加試題 下列關于硅及其化合物的敘述中正確的是 A 單質硅性質穩(wěn)定 常溫下不會與任何物質發(fā)生反應B 實驗室里熔化燒堿可用瓷坩堝C 硅是光導纖維的主要原料D 水玻璃可作黏合劑及耐火材料答案D 第三單元　含硅礦物與信息材料 1．硅及其化合物在材料領域中應用廣泛。下列敘述不正確的是(　　) A．硅單質可用來制造太陽能電池 B．二氧化硅是制造光導纖維的材料 C．二氧化硅是制造玻璃的主要原料 D．集成電路是二氧化硅制造的 解析　SiO2是制造光導纖維的材料，集成電路是由晶體硅制造的，D錯誤。 答案　D 2．下列試劑能貯存在磨口玻璃塞的試劑瓶里的是(　　) A．HF溶液 B．KOH溶液 C．鹽酸 D．水玻璃 解析　玻璃的成分中含有二氧化硅，氫氟酸能與玻璃中的二氧化硅反應，A項錯誤；KOH溶液也能與磨口處玻璃中的二氧化硅反應生成礦物膠硅酸鉀，使瓶塞難以打開，B項錯誤；水玻璃的成分是硅酸鈉，是一種礦物膠，容易使磨口玻璃塞打不開，D項錯誤。 答案　C 3．下列關于硅的說法不正確的是(　　) A．硅是非金屬元素，但它的單質是灰黑色有金屬光澤的固體 B．硅的導電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導體材料 C．在常溫下，硅的化學性質活潑 D．硅是人類將太陽能轉換為電能的常用材料 解析　A項，晶體硅的結構與金剛石類似，它是灰黑色有金屬光澤的非金屬固體，正確；B項，硅在元素周期表中處于金屬和非金屬的過渡位置，所以晶體硅的導電性介于導體和半導體之間，是良好的半導體材料，正確；C項，常溫下，硅的化學性質不活潑，錯誤；D項，硅是將太陽能轉換為電能的常用材料，正確。 答案　C 4．硅在自然界只以化合態(tài)形式存在，如鐵礦石中的硅主要以脈石(SiO2)的形式存在。煉鐵時為了除去脈石，向煉鐵高爐中加入石灰石。該過程不可能涉及的化學反應是(　　) A．CaCO3CaO＋CO2↑ B．2FeO＋Si2Fe＋SiO2 C．SiO2＋3CSiC＋2CO↑ D．CaO＋SiO2CaSiO3 解析　高溫下石灰石首先分解產生CaO和CO2，生成的生石灰(堿性氧化物)可與SiO2(酸性氧化物)反應實現(xiàn)高爐造渣；生成的CO2可與碳反應提供一部分還原劑CO。因無單質硅，所以沒有B項所給的反應發(fā)生。 答案　B 5．材料是人類賴以生存的物質基礎，制造水泥、玻璃都要用到的原料是(　　) A．石灰石 B．純堿 C．黏土 D．石膏 解析　生產玻璃的原料是純堿、石灰石和石英，生產水泥以黏土和石灰石為主要原料，共同材料為石灰石。 答案　A 6．水玻璃是建筑行業(yè)常用的粘合劑，并可用于木材防火和防腐處理。水玻璃是(　　) A．CaSiO3固體 B．SiO2 C．Na2SiO3水溶液 D．H2SiO3 解析　水玻璃是硅酸鈉的水溶液。 答案　C 7．下列反應不能一步完成的是(　　) A．SiO2―→Na2SiO3 B．SiO2―→H2SiO3 C．SiO2―→CaSiO3 D．H2SiO3―→SiO2 解析　二氧化硅可與氫氧化鈉直接反應生成硅酸鈉；氧化鈣可與二氧化硅在高溫下反應生成硅酸鈣；硅酸可直接加熱分解生成二氧化硅，故只有B符合題意。 答案　B 8．水玻璃是建筑行業(yè)常用的黏合劑，并可用于木材防火和防腐處理。水玻璃是(　　) A．CaSiO3固體 B．SiO2 C．Na2SiO3水溶液 D．H2SiO3 解析　水玻璃是硅酸鈉的水溶液。 答案　C 9．下列關于SiO2和CO2的說法中正確的是(　　) A．CO2、SiO2分別是碳酸和硅酸的酸酐 B．CO2和SiO2與水反應分別生成相應的酸 C．CO2是酸性氧化物，SiO2是兩性氧化物 D．CO2和SiO2都是由相應的分子組成的 解析　雖然SiO2是H2SiO3的酸酐，但CO2可溶于水生成H2CO3，SiO2卻不能溶于水生成H2SiO3，B錯誤；SiO2與CO2都是酸酐，都是酸性氧化物，A正確，C錯誤；CO2是由CO2分子構成的，而SiO2則是由硅原子和氧原子構成的，SiO2中不存在分子，D錯誤。 答案　A 10．單晶硅是制作電子集成電路的基礎材料。用化學方法可制得高純度硅，其化學方程式為： ①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋2Cl2SiCl4 ③SiCl4＋2H2Si(純)＋4HCl 下列對上述三個反應的敘述中，錯誤的是(　　) A．①③為置換反應 B．②為化合反應 C．①②③均為氧化還原反應 D．三個反應的反應物中硅元素均被還原 解析　反應①③中硅元素被還原，反應②中硅元素被氧化。D錯誤。 答案　D 11．反應SiO2＋3CSiC＋2CO↑中的氧化劑與還原劑的物質的量之比為(　　) A．1∶3 B．3∶1 C．1∶2 D．2∶1 解析　該反應中只有C的化合價發(fā)生變化，其中1個C原子的化合價降低，2個C原子的化合價升高，故選C。 答案　C 12．陶瓷已廣泛應用于生活和生產中，下列不屬于陶瓷制品的是(　　) A．電器中的絕緣瓷管 B．實驗室中的坩堝 C．實驗室中的試管 D．建筑上燒制的磚瓦 解析　實驗室中試管的成分是玻璃。 答案　C 13．下列說法中不正確的是(　　) A．硅酸鹽工業(yè)使用的每一種原料都含有硅 B．水泥、普通玻璃都是混合物 C．生產水泥和玻璃都必須用石灰石 D．用純凈的石英制成石英玻璃，它的膨脹系數(shù)小，常用來制造耐高溫的化學儀器 解析　制水泥的原料是黏土和石灰石，制玻璃的原料是純堿、石灰石和石英。純堿、石灰石中都不含有硅。 答案　A 14．(1)制造普通水泥的主要原料有________和________。 (2)工業(yè)上制造普通玻璃的主要原料是________、________、________，設備是________，普通玻璃的成分是________。 解析　本題主要考查水泥、玻璃的有關知識，要求記憶水泥、玻璃的有關知識。 答案　(1)黏土　石灰石 (2)純堿　石灰石　石英　玻璃熔爐　Na2O·CaO·6SiO2 15．除去括號中的雜質，將操作方法和化學方程式填入表中。 操作方法 化學方程式 ①SiO2(CaCO3) ②SiO2(CaO) ③SiO2(Fe2O3) 解析　SiO2不溶于鹽酸，CaCO3、CaO、Fe2O3都能溶于鹽酸，所以都可以加入鹽酸，然后過濾。 答案　①加鹽酸、過濾　CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O ②加鹽酸，過濾　CaO＋2HCl===CaCl2＋H2O ③加鹽酸，過濾　Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O 16．判斷下列說法的正誤，并加以解釋(在括號中填正誤，橫線上填解釋)。 (1)二氧化硅溶于水顯酸性。(　　)________。 (2)二氧化碳通入水玻璃可得到硅酸。(　　)________。 (3)已知高溫時有CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強。(　　)____________。 (4)因為二氧化硅屬于酸性氧化物，所以它不溶于任何酸。(　　)________。 解析　(1)二氧化碳不溶于水，也不與水反應；(2)碳酸的酸性比硅酸酸性強，所以二氧化碳通入水玻璃可得到硅酸；(3)高溫時有CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，只能說高沸點的二氧化硅可制取低沸點的二氧化碳；(4)二氧化硅溶于氫氟酸。 答案　(1)錯　二氧化硅不溶于水，也不與水反應 (2)正確　碳酸的酸性比硅酸酸性強 (3)錯　只能說高沸點的二氧化硅可制取低沸點的二氧化碳 (4)錯　二氧化硅溶于氫氟酸 17．A、B、C、D四種物質均含有硅元素，各物質之間的相互轉化關系如下圖所示： 已知：C是A與燒堿溶液反應的產物。 據此，回答下列問題： (1)試寫出各物質的化學式：A________，B________， C________，D________。 (2)寫出A―→B的化學方程式：________________。 (3)分別寫出A―→C，C―→D的離子方程式：________________，__________________________________________________________________。 解析　由A、B、C、D均含有硅元素，且C是A與NaOH溶液反應的產物，可知C是Na2SiO3，D是H2SiO3，A是SiO2，B是Si。 答案　(1)SiO2　Si　Na2SiO3　H2SiO3 (2)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (3)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O　SiO＋2H＋===H2SiO3↓ 18．(加試題)硅是無機非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質量的90%以上。 (1)SiO2是玻璃的成分之一，SiO2與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式為_________________________________________________________________。 工藝師常用____________(填物質名稱)來雕刻玻璃。 (2)用Na2SiO3溶液浸泡過的棉花不易燃燒，體現(xiàn)Na2SiO3的用途可作______________的原料。 (3)工業(yè)上常用2C＋SiO2Si＋2CO↑制備硅單質，該反應中有元素化合價升高的物質是________________(填化學式，下同)，氧化劑是______________。 解析　(1)SiO2與NaOH溶液反應的化學方程式為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 由于SiO2能溶于氫氟酸，因此工藝師常用氫氟酸來雕刻玻璃。 (2)Na2SiO3的水溶液又稱“水玻璃”，它具有阻燃的功能，因此可作防火劑。 (3)反應中C被氧化，SiO2中的被還原，因此SiO2作氧化劑。 答案　(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氫氟酸 (2)防火劑　(3)C　SiO2 19．(加試題)晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下： ①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅 ②粗硅與干燥 HCl氣體反應制得 SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3與過量H2在1 000～1 100 ℃反應制得純硅 已知SiHCl3能與H2O強烈反應，在空氣中易自燃。 請回答下列問題： (1)第①步制備粗硅的化學反應方程式為___________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (2)粗硅與HCl反應完全后，經冷凝得到的SiHCl3(沸點33.0 ℃)中含有少量 SiCl4(沸點57.6 ℃)和 HCl(沸點－84.7 ℃)，提純 SiHCl3 采用的方法為________________________________________________________________。 (3)用 SiHCl3與過量H2反應制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)： ①裝置 B中的試劑是____________。 裝置 C中的燒瓶需要水浴加熱，其目的是____________________________________________________________。 ②反應一段時間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是____________________，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是____________________，裝置D中發(fā)生反應的化學方程式為_____________________________________________________。 ③為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度以及________________。 解析　(1)根據題給信息，粗硅可以用碳還原二氧化硅的辦法來制得，故反應方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑。(2)因HCl易溶于水，而SiHCl3與H2O強烈反應，故提純SiHCl3的方法只能在無水的條件下利用它們的沸點不同，采用分餾的方法進行。(3)①因SiHCl3與水強烈反應，故A中產生的H2必須干燥，故B中的液體一定為濃H2SO4，且C中燒瓶需水浴加熱，其目的是使SiHCl3汽化，加快與H2的反應；②根據題給信息石英管中產生的物質應為硅，故D中現(xiàn)象為有固體產生，由題給信息，制純硅的反應條件為1 000～1 100 ℃，此溫度下普通玻璃容易軟化；③因高溫下H2與O2容易反應而爆炸，故還應排盡裝置中的空氣。 答案　(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑　(2)分餾(或蒸餾) (3)①濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化　②有固體物質生成　在反應溫度下，普通玻璃會軟化　SiHCl3＋H2Si＋3HCl?、叟疟M裝置中的空氣 7 第三單元　含硅礦物與信息材料 1．熔融燒堿應選用的器皿是(　　) A．石英坩堝 B．普通玻璃坩堝 C．生鐵坩堝 D．陶瓷坩堝 解析　石英、普通玻璃、陶瓷中均含有SiO2，高溫下，燒堿能與SiO2反應而使坩堝腐蝕，鐵在高溫下不與NaOH反應，故應選用生鐵坩堝。 答案　C 2．下列物質的主要成分不是SiO2的是(　　) A．水晶 B．石英 C．沙子 D．剛玉 解析　剛玉的主要成分為氧化鋁。 答案　D 3．硅被譽為無機非金屬材料的主角。下列物品用到硅單質的是 (　　) A．陶瓷餐具 B．水晶球 C．計算機芯片 D．玻璃杯 解析　陶瓷中主要含有硅酸鹽；水晶球和玻璃杯中含二氧化硅；計算機芯片中用的是硅單質。 答案　C 4．北京奧運會金牌“金鑲玉”的環(huán)形玉壁由昆侖玉制成，昆侖玉的成分可簡單看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，則其用氧化物的形式可表示為(　　) A．CaO· MgO·SiO2·H2O B．2CaO·5MgO·8SiO2·H2O C．2CaO·MgO·SiO2·2H2O D．5CaO·2MgO·8SiO2·H2O 答案　B 1