2020年高考化学一轮复习课件：模块3 第八单元 第1节 无机非金属材料的主角——硅

2020年高考化学一轮复习课件：模块3 第八单元 第1节 无机非金属材料的主角——硅

第八单元　非金属及其化合物 第 1 节　无机非金属材料的主角 —— 硅 考纲点击： 1. 了解 C 、 Si 元素单质及其重要化合物的 制备 方法，掌握其主要性质及其应用。 2. 了解 C 、 Si 元素单质及其 重要化合物对环境的影响。 回归教材 一、碳和硅 化合 晶体硅 无定形硅 1. 存在：自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅 元素因有亲氧性，所以仅有 ________ 态。碳单质主要有金刚石、 石墨、 C 60 等同素异形体，硅单质主要有 ________ 和 ___________ 两大类。 项目 碳 硅 结构 金刚石： ____________ 石墨：层状结构 晶体硅：与金刚石类似的 ____________ 结构 物理 性质 金刚石熔点高、硬度大；石 墨熔点高、质 ____ ，有滑腻 感 晶体硅为灰黑色固体，有 金属光泽、硬度大、熔点 ____ 用途 金刚石用作切割刀具； ________ 用作电极、铅笔芯 晶体硅用作 __________ 材 料、硅 芯片和硅太阳能电 池 空间网状 空间网状 软 高 石墨 半导体 2. 结构、物理性质与用途的比较 3.C 、 Si 的化学性质 ( 写化学方程式 ) (1)C 的化学性 质 —— 还原性 C ＋ O 2 CO 2 2C ＋ O 2 2CO Fe 2 O 3 ＋ 3C 3CO↑ ＋ 2Fe SiO 2 ＋ 2C Si ＋ 2CO↑ 2H 2 SO 4 ( 浓 ) ＋ C CO 2 ↑ ＋ 2SO 2 ↑ ＋ 2H 2 O C ＋ 4HNO 3 ( 浓 ) CO 2 ↑ ＋ 4NO 2 ↑ ＋ 2H 2 O (2)Si 的化学性质 —— 还原性 ①与 O 2 反应： __________________________________ 。 ②与 Cl 2 反应： __________________________________ 。 ③与氢氟酸反应： __________________________________ 。 ④与 NaOH 溶液反应： ________________________________ 。 Si ＋ 2NaOH ＋ H 2 O===Na 2 SiO 3 ＋ 2H 2 ↑ Si ＋ O 2 SiO 2 Si ＋ 2Cl 2 SiCl 4 Si ＋ 4HF===SiF 4 ↑ ＋ 2H 2 ↑ 4. 硅的工业制法及提纯 涉及的化学方程式： ① _______________________________________________ 。 ② _______________________________________________ 。 ③ _______________________________________________ 。 SiO 2 ＋ 2C Si ＋ 2CO↑ Si ＋ 2Cl 2 SiCl 4 Si ＋ 4HCl SiCl 4 ＋ 2H 2 二、碳、硅的氧化物 1. 一氧化碳 血红蛋白 (1) 物理性质：无色无味的气体，难溶于水。能使人中毒的 原因是其与人体中 ______________ 相结合，因缺氧而中毒。 (2) 化学性质 2CO ＋ O 2 2CO 2 Fe 2 O 3 ＋ 3CO 2Fe ＋ 3CO 2 2. 二氧化碳和二氧化硅 物质 SiO 2 CO 2 物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，能溶于水 化学性质 与水反应 不反应 _____________________ 与酸反应 ____________________________________________ 不反应 与碱反应 SiO 2 ＋ 2NaOH=== __________________ 盛碱液的试剂瓶用橡皮塞 CO 2 ＋ 2NaOH=== ___________________ 或 CO 2 ＋ NaOH=== _________________ CO 2 ＋ H 2 O H 2 CO 3 SiO 2 ＋ 4HF===SiF 4 ↑ ＋ 2H 2 O Na 2 SiO 3 ＋ H 2 O Na 2 CO 3 ＋ H 2 O NaHCO 3 ( 续表 ) Na 2 SiO 3 ＋ CO 2 ↑ CaSiO 3 ＋ CO 2 ↑ CaCO 3 ↓ ＋ 2HClO 2NaHCO 3 CaSiO 3 光导纤维 制冷剂 Na 2 CO 3 CO 2 ＋ C 2CO [ 特别提醒 ] (1) 玻璃中含有 二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕 刻玻璃，盛放氢氟酸不能用玻璃瓶而用塑料瓶。 (2)NaOH 溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞 的玻璃瓶。 (3) 用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气在电 炉中进行，得到的氧化产物是 CO 而不是 CO 2 。 (4) 硅与碱溶液反应时，硅为还原剂， H 2 O 为氧化剂。 Si ＋ 2NaOH ＋ H 2 O===Na 2 SiO 3 ＋ 2H 2 ↑ 。 (5)SiO 2 既能与 NaOH 溶液反应，又能与氢氟酸反 应，但不 属于两性氧化物，属于酸性氧化物。 (6) 酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸， SiO 2 虽然是 H 2 SiO 3 的酸酐，但它不与水反应，不能直接与水作用制备 H 2 SiO 3 。 三、硅酸和硅酸盐 1. 硅酸 (1) 溶解性：不 溶于水。 (2) 化学性质 ＞ (3) 制备 —— 可用硅酸钠与盐酸反应制得： Na 2 SiO 3 ＋ 2HCl ====H 2 SiO 3 ↓ ＋ 2NaCl 。 催化剂 (4) 用途：硅酸用于制硅胶，硅胶可用作 ____________ 的载 体和干燥剂。 硅、氧和金属 Na 2 O·SiO 2 2. 硅酸盐 (1) 定义：由 ______________ 元素组成的化合物的总称， 是 构成地壳岩石的主要成分。 (2) 表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，常用氧化物的形式 表示它们的组成，如硅酸钠 (Na 2 SiO 3 ) 写成 ________________ ， 钾云母 (KH 2 Al 3 Si 3 O 12 ) 写成 _________________________ 。 K 2 O· 3 Al 2 O 3 ·6SiO 2 ·2H 2 O (3) 硅酸钠 (Na 2 SiO 3 ) 。 水玻璃 碱 ① 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 ____________ ，有黏性，水溶液显 ____ 性。 ②与较强的酸反应，如与盐酸反应的化学方程式为 ______________________________________ ；与 CO 2 水溶液反 应的化学方程式为 _____________________________________ 。 ③用途：黏合剂 ( 矿物胶 ) ，耐火阻燃材料。 Na 2 SiO 3 ＋ 2HCl===2NaCl ＋ H 2 SiO 3 ↓ Na 2 SiO 3 ＋ CO 2 ＋ H 2 O===Na 2 CO 3 ＋ H 2 SiO 3 ↓ 材料类别 主要特性 示例 用途 高温结构 陶瓷 能承受高温， 强度高 氮化硅陶瓷 汽轮机叶片、轴承、永久 性模具 半导体陶瓷 具有电学特性 氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体 光学材料 具有光学特性 光导纤维 光缆通讯、医疗、照明等 生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨、人造关节、接骨 螺钉 材料类别 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石英、石灰石 黏土 生产条件 高温 — — 四、无机非金属材料 1. 传统无机非金属材料 2. 新型无机非金属材料 [ 特别提醒 ] (1)Na 2 SiO 3 的水溶液俗称水玻璃 ，与玻璃成分不同，水玻 璃又称泡花碱，但它却是盐溶液，而不是碱溶液。 (2) 氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不 可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。 基础测评 2. 下列叙述正确的是 ( ) 。 A. 高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸 (H 2 SiO 3 ) 的酸性比碳酸强 B. 陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸 C. 石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同 D. 玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳 解析： 反应 SiO 2 ＋ Na 2 CO 3 Na 2 SiO 3 ＋ CO 2 ↑ 发生的原因 是 CO 2 易挥发， A 错误；陶瓷、玻璃、水 泥都属于硅酸盐材料， 不能用于贮存氢氟酸， B 错误；石灰硬化是 Ca(OH) 2 与 CO 2 反 应，水泥硬化是水泥与 H 2 O 反应， C 错误。 答案： D 3. 下列关于材料的叙述中正确的是 ( ) 。 A. 氮化硅陶瓷耐高温，可用来制造汽车发动机 B. 钢化玻璃属于新型无机非金属材料 C. 水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水，故所有的 硅酸盐都不溶于水 D. 新型陶瓷材料种类很多，其中高温结构陶瓷具有耐高温、 耐氧化、不耐腐蚀等特点 解析： 钢化玻璃是把普通玻璃高温软化，迅速降温获得的 机械强度增大的玻璃，成分还是硅酸盐，属于传统无机非金属 材料， B 错误；大多数硅酸盐都难溶于水，但是 Na 2 SiO 3 是可 溶的， C 错误；高温结构陶瓷具有耐腐蚀的优良特性， D 错误。 答案： A 4. 据报道，科学家通过对稻壳进行控制性热解，可从中提 取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量 这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。 下列关于二氧化硅的说法正确的是 ( ) 。 A. 二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅属于酸性氧化 物 B. 将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸 C. 因为高温条件下二氧化硅与碳酸钠反应能放出二氧化 碳，所以硅酸的酸性比碳酸强 D. 水晶是比较纯净的二氧化硅，沙子的主要成分是硅酸盐 解析： 二氧化硅为酸性氧化物，但其不溶于水， A 项错误； 硅酸的酸性比碳酸弱， B 项正确， C 项错误；沙子的主要成分 是二氧化硅， D 项错误。 答案： B 5. 下列关于 SiO 2 和 CO 2 的说法正确的是 ( ) 。 A.CO 2 、 SiO 2 都能与强碱溶液反应 B.CO 2 和 SiO 2 与水反应分别生成相应的酸 C.CO 2 是酸性氧化物， SiO 2 是两性氧化物 D.CO 2 和 SiO 2 都是由相应的分子组成的 解析： SiO 2 、 CO 2 都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应， A 正确； CO 2 可溶于水生成 H 2 CO 3 ， SiO 2 却不能溶于水生成 H 2 SiO 3 ， B 错误； SiO 2 与 CO 2 都是酸性氧化物， C 错误； CO 2 是由 CO 2 分子构成的，而 SiO 2 是由硅原子和氧原子构成的， SiO 2 中不存在分子， D 错误。 答案： A 考点一 考向 1 碳与硅 硅单质的性质及应用 [ 典例 1 ](2018 年江西新余模拟 ) 硅被誉为无机非金属材料的 主角。有科 学家提出硅是 “ 21 世纪的能源 ”“ 未来的石油 ” 。 下列有关说法中正确的是 ( ) 。 A. 硅的含量居第二位，在地球上有丰富的单质硅资源，如 石英、水晶、玛瑙的主要成分都是单质硅 B. 硅相对于氢气便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是 有开发价值的燃料 C. 存放 NaOH 溶液的试剂 瓶应用细口玻璃瓶并配磨口玻璃 塞 D. 硅是一种良好的半导体材料，所以是制造光导纤维的基 本原料 解析： 硅在自然界中全部以化合物的形式存在，石英、水 晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅， A 不正确；应该用橡皮塞， C 不正确；制造光导纤维的是二氧化硅， D 不正确。 答案： B [ 方法技巧 ] 硅单质的特性 (1)Si 的还原性大于 C ，但 C 却能在高温下还原出 Si ： SiO 2 (2) 非金属单质跟碱液作用一般无 H 2 放出，但 Si 与碱液作 用却放出 H 2 ： Si ＋ 2NaOH ＋ H 2 O===Na 2 SiO 3 ＋ 2H 2 ↑ 。 (3) 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但 Si 能与 HF 作 用： Si ＋ 4HF===SiF 4 ↑ ＋ 2H 2 ↑ 。 (4) 非金属单质大多为非导体，但 Si 为半导体。 考向 2 硅的工业制法 [ 典例 2 ](2018 年天津大港模拟 ) 制备硅半导体材料必须先得 到高纯硅 。三氯甲硅烷 (SiHCl 3 ) 还原法是当前制备高纯硅的主要 方法，生产过程示意图如下： (1) 写出由纯 SiHCl 3 制备高纯硅的化学方程式： ________ _____________________________________________________ 。 (2) 整个制备过程必须严格控制无水无氧。 SiHCl 3 遇水剧烈 反应生成 H 2 SiO 3 、 HCl 和另一种物质，写出该反应的化学方程 式： _________________________________________________ ， H 2 还原 SiHCl 3 过程中若混入 O 2 ，可能引起的后果是 _________ _____________ 。 解析： (1)H 2 还原 SiHCl 3 得到 Si 和 HCl 。 (2)SiHCl 3 遇水剧 烈反应生成 H 2 SiO 3 、 HCl 和另一种物质，依据原子守恒，判断 另一物质是 H 2 。因 H 2 还原 SiHCl 3 的反应条件是高温 (1357 K) ， 若混入 O 2 ，则 H 2 与 O 2 混合加热可能发生爆炸，同时， O 2 也可 能氧化 SiHCl 3 。 答案： (1)SiHCl 3 ＋ H 2 Si ＋ 3HCl (2)SiHCl 3 ＋ 3H 2 O===H 2 SiO 3 ↓ ＋ 3HCl↑ ＋ H 2 ↑ 氧气与氢气混合，可能引起爆炸、氧气可能会氧化 SiHCl 3 [ 方法技巧 ] 提纯粗硅的两种方法 【 拓展演练 】 1.(2018 届陕西西安八校联考 ) 在给定的条件下，下列选项 所示的物质间转化均能实现的是 ( ) 。 解析： 二氧化硅与盐酸不反应，物质间转化不能实现， A 错误；氮气与氢气在高温高压以及催化剂作用下合成氨气，氨 气与盐酸反应生成氯化铵，物质间转化均能实现， B 正确； SO 2 与水反应生成 H 2 SO 3 而不能生成 H 2 SO 4 ，物质间转化不能实现， C 错误；电解氯化镁溶液得不到镁 单质，必须电解熔融的氯化 镁才能得到镁单质，物质间的转化不符合， D 错误。 答案： B 2. 晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤 如下： ① 高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅； ② 粗硅与干燥 HCl 气体反应制得 SiHCl 3 ： Si ＋ 3HCl SiHCl 3 ＋ H 2 ； ③SiHCl 3 与过量 H 2 在 1000 ℃ ～ 1100 ℃ 反应制得纯硅。 已知 SiHCl 3 能与 H 2 O 剧烈反应，在空气中易自燃。 请回答下列问题： (1) 第①步制备粗硅的化学方程式为 ___________________ _____________________________________________________ 。 (2) 粗硅与 HCl 反应完全后，经冷凝得到的 SiHCl 3 ( 沸点 33.0 ℃) 中含有少量 SiCl 4 ( 沸点 57.6 ℃) 和 HCl( 沸点－ 84.7 ℃) ， 提纯 SiHCl 3 采用的方法为 _______________________________ 。 (3) 用 SiHCl 3 与过量 H 2 反应制备纯硅的装置如下 ( 热源及夹 持装置略去 ) ： ① 装置 B 中的试剂是 __________ 。装置 C 中的烧瓶需要水 浴加热，其目的是 ___________________ 。 ② 反应一段时间后，装置 D 中观察到的现象是 ________________________ ，装置 D 不能采用普通玻璃管的原 因是 ________________________________ ，装置 D 中发生反应 的化学方程式为 _______________________________________ 。 ③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装 置的气密性，控制好反应温度以及 ___________________ 。 ④ 为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶 解，取上层清液后需再加入的试剂是 ________( 填字母代号 ) 。 a. 碘水 b. 氯水 d.KSCN 溶液 c.Mg(OH) 2 固体 e.Na 2 SO 3 溶液 考点二 考向 1 二氧化硅和二氧化碳 二氧化硅和二氧化碳的性质比较 [ 典例 3 ] 下列叙述中正确的是 ( ) 。 A. 因为 Na 2 CO 3 ＋ SiO 2 Na 2 SiO 3 ＋ CO 2 ↑ ，所以硅酸的 酸性比碳酸强 B. 碳和硅都是 ⅣA 族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的 性质相似 C. 二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧 化硅是两性氧化物 D. 二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能 和水反应生成硅酸 解析： A 项中反应不是在水溶液中进行，产物中有气体生 成，故不能通过此反应判断 H 2 CO 3 与 H 2 SiO 3 的酸性强弱， A 项 错误； CO 2 和 SiO 2 的物理性质差异较大， B 项错误； SiO 2 与氢 氟酸的反应不属于碱性氧化物与酸生成盐和水的反应，在此反 应中 SiO 2 并没有表现出碱性氧化物的性质， C 项错误。 答案： D [ 方法技巧 ] 二氧化硅性质的特殊性 的叙述不正确的是 ( 考向 2 CO 2 与溶 液反应的规律 [ 典例 4] (2018 年河北邯郸模拟 ) 将足量的 CO 2 不断通入 KOH 、 Ba(OH) 2 、 KAlO 2 的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与 所通入的 CO 2 的体积关系如图所示。下列关于整个反应过程中 ) 。 . . . 解析： CO 2 首先与 Ba(OH) 2 反应： Ba(OH) 2 ＋ CO 2 === BaCO 3 ↓ ＋ H 2 O( Oa 段 ) ，接着与 KOH 反应生成 K 2 CO 3 ( ab 段 ) ， 最后再与 KAlO 2 反应生成 Al(OH) 3 沉淀和 K 2 CO 3 ( bc 段 ) ， K 2 CO 3 与 CO 2 反应生成 KHCO 3 ( cd 段 ) ， BaCO 3 与 CO 2 反应转化为可溶 的 Ba(HCO 3 ) 2 ( de 段 ) 。 答案： B [ 方法技巧 ] CO 2 与碱 反应产物的定量判断 CO 2 通入 NaOH 、 Ca(OH) 2 等强碱溶液的反应产物与 CO 2 气体的通入量有关，当通入少量 CO 2 时生成碳酸盐，当通入过 量 CO 2 时生成碳酸氢盐；当 CO 2 的通入量介于两者之间时，既 有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意 CO 2 与碱之间 量的关系。 以 CO 2 与 NaOH 溶液反应为例，将 CO 2 通入 NaOH 溶液中， 可能发生的反应为 【 拓展演练 】 3.(2018 年河南信阳模拟 ) 为检验二氧化碳气体中是否混有 一氧化碳，某课外兴趣小组的同学设计了如下图所示的实验装 置： 根据装置回答问题： (1)A 装置的作用是 ____________ 。 (2) 实验后怎样处理尾气： __________ ，发生反应的化学方 程式为 ______________________________ 。 (3) 若实验时观察到 _______________________________ ， 则证明原气体中一定含有 一氧化碳。 答案： (1) 吸收 CO 2 (2) 点燃 2CO ＋ O 2 2CO 2 (3)B 中无明显现象， C 中黑色粉末变成光亮的红色， D 中 澄清石灰水变浑浊 4.(2018 年福建漳州模拟 ) 某实验小组设计了如图装置对焦 炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。 已知： PdCl 2 溶液可用于检验 CO ，反应的化学方程式为 CO ＋ PdCl 2 ＋ H 2 O===CO 2 ＋ 2HCl ＋ Pd↓( 产生黑色金属钯粉末，使 溶液变浑浊 ) 。 (1) 实验时要通入足够长时间的 N 2 ，其原因是 ___________ 。 (2) 装置 B 的作用是 ____________________________ 。 (3) 装置 C 、 D 中所盛试剂分别为 ________ 、 ____________ ， 若装置 C 、 D 中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物 质的量相等，则该反应的化学方程式为 _____________________ _________________________ 。 (4) 该装置的缺点是 ______________________________ 。 (5) 资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物 SiC 。 取 18 g SiO 2 和 8.4 g 焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体 13.44 L ，假定气体产物只有 CO ，固体产物只有 Si 和 SiC ，则 Si 和 SiC 的物质的量之比为 _________________________ 。 (6) 设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强： ______________ ________________________________________________ 。 解析： (5) n (SiO 2 ) ＝ 0.3 mol ， n (C) ＝ 0.7 mol ，充分反应后收 集到 0.6 mol 气体，假定气体产物只有 CO ，固体产物只有 Si 和 SiC ，则有： SiO 2 ＋ 2C 2CO↑ ＋ Si 0.3 mol 0.6 mol 0.6 mol 0.3 mol Si ＋ C SiC 1 0.1 mol 1 0.1 mol 1 0.1 mol 故 Si 和 SiC 的物质的量之比为 0.2 mol∶0.1 mol ＝ 2∶1 。 答案： (1) 将装置中的空气排尽，避免空气中的氧气等对实 验产生干扰 (2) 作安全瓶，防止倒吸 (3) 澄清石灰水 PdCl 2 溶液 3SiO 2 ＋ 4C 2CO 2 ↑ ＋ 2CO↑ ＋ 3Si (4) 缺少尾气吸收装置 (5)2∶1 (6) 向硅酸钠溶液中通 入二氧化碳气体，溶液变浑浊，证明 碳酸酸性大于硅酸 考点三 考向 1 硅酸盐与无机非金属材料 硅酸盐的成分及表示方法 [ 典例 5 ](2018 年山东广饶模拟 ) 和田玉在我国至少有 7 000 年的历史，也称为软玉，是我国 玉文化的主体。和田玉是一种 具有链状结构的含水钙镁硅酸盐，某种和田玉的化学成分为 ) 。 Ca 2 Mg 3 Fe 2 (Si 4 O 11 ) 2 (OH) 2 ，下列有关叙述正确的是 ( A. 其化学式改写为氧化物的形式为 B. 它能够抵抗任何酸碱的腐蚀 C. 其中铁元素的化合价为＋ 3 D. 其中铁元素的化合价为＋ 2 2CaO·3MgO·Fe 2 O 3 · 8SiO 2 ·H 2 O 含的 Fe 2+ 氧化成 Fe 3+ 。 解析： 设和田玉中铁元素的化合价为＋ x ，根据化合物中各 元素的化合价 代数和为零，可得 ( ＋ 2)×2 ＋ ( ＋ 2)×3 ＋ ( ＋ x )×2 ＋ ( ＋ 4)×8 ＋ ( － 2)×22 ＋ ( － 1)×2 ＝ 0 ，即 x ＝ 2 ，所以其化学式 改写为氧化物的形式为 2CaO·3MgO·2FeO·8SiO 2 ·H 2 O ；硅酸盐一 般耐酸碱的腐蚀，但不是所有的酸碱都不能腐蚀它，如氢氟酸 可以和其中的硅元素反应生成 SiF 4 气体，浓硝酸可以将其中所 答案： D [ 方法技巧 ] 硅酸盐改写成氧化物形式的方法 (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。 (2) 氧化物前计量数的配置原则 ：除氧元素外，其他元素按 配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以 “ ·” 隔开。 考向 2 无机非金属材料 [ 典例 6 ](2018 年北京城西模拟 ) 氮化硅 (Si 3 N 4 ) 是一种高温陶 瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍 采用高纯硅与纯氮气在 1300 ℃ 时反应获得。 (1) 根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是 __________( 填序 号 ) 。 A. 制汽轮机叶片 C. 制永久性模具 B. 制有色玻璃 D. 制陶瓷发动机 (2) 氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无 机酸反应。该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式为 ____________ _____________________________________________________ 。 (3) 现用 SiCl 4 和 N 2 ( 在 H 2 气氛下 ) ，加强热发生反应，可获 得较高纯度的氮化硅，反应的化学方 程式为 ________________ _________________________ 。 答案： (1)ACD (2)Si 3 N 4 ＋ 12HF===3SiF 4 ↑ ＋ 4NH 3 ↑( 或 Si 3 N 4 ＋ 16HF===3SiF 4 ↑ ＋ 4NH 4 F) (3)3SiCl 4 ＋ 2N 2 ＋ 6H 2 Si 3 N 4 ＋ 12HCl 或 Fe) 2 SiO 4 ] 等。下列说法或分析不正确的是 ( 【 拓展演练 】 5. 随着我国 “ 嫦娥三号 ” 的成功着陆及 “ 玉兔号 ” 月球车 开始工作，可以获取大量月球物质并进行成分分析，月球上的 主要矿物有辉石 (CaMgSi 2 O 6 ) 、正长石 (KAlSi 3 O 8 ) 和橄榄石 [(Mg ) 。 A. 辉石、正长石及橄榄石均属于硅酸盐矿 B. 正长石的氧化物形式可表示为 K 2 O·Al 2 O 3 ·3SiO 2 C. 橄榄石中铁元素化合价为＋ 2 价 D. 月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表 面几乎没有 氧气 . . . 解析： 根据辉石、正长石和橄榄石的化学式可知三者均属 于硅酸盐矿， A 正确；根据元素化合价不变的原则，将正长石 的化学式改写为氧化物的形式可表示为 K 2 O·Al 2 O 3 ·6SiO 2 ， B 不 正确；根据化合价代数和为零，可知橄榄石中铁元素化合价为 ＋ 2 价， C 正确；铁单质易被氧气氧化，月球表层沙土中有游 离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气， D 正确。 答案： B ＋ 2N 2 ＋ 6H 2 =====Si 3 N 4 ＋ 12HCl 。 6.(2018 届宁夏石嘴山三中第四次月考 ) 用氮化硅 (Si 3 N 4 ) 陶 瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热 效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，反应如下： 3SiCl 4 高温 完成下列填空： (1) 氮化硅可用于制造发动机的耐热部件，因为它属于 _____ 晶体。属于非极性分子的化合物的电子式是 ___________ 。 (2) 比较 Si 和 Cl 两种元素非金属性强弱的方法是 ________ _____ 。 A. 比较两种元素的气态氢化物的沸点 B. 比较两种元素的原子获得一个电子时释放能量的大小 C. 比较相同条件下两种元素氢化物水溶液的酸性强弱 (3)Si 与 Al 、 Be 具有相似的化学性质，因为 ______________ ， 写出 Si 与强碱溶液反应的离子方程式： ____________________ 。 解析： (2) 气态氢 化物沸点的大小与分子间作用力及氢键有 关，与非金属性无关， A 错误；原子获得一个电子时释放的能 量越大，元素的非金属性越大， B 正确；最高价氧化物对应的 水化物的酸性越强，元素的非金属性越强，而不是指氢化物的 酸性， C 错误。 (3)Si 、 Al 、 Be 三种元素均处于金属与非金属元 素的交界处，所以三者的化学性质相似； Si 与强碱溶液反应的 答案： (1) 原子 (2)B (3)Si 处在金属与非金属的分界线上