高中化學(xué)《硅無機(jī)非金屬材料》學(xué)案5魯科版必修.doc
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第4章 元素與材料世界學(xué)習(xí)導(dǎo)言 章節(jié)知識(shí)概說 材料是人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ),本章教材引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)元素化合物的應(yīng)用世界。從自然界中的元素走進(jìn)材料世界中的元素,將學(xué)生的視野打開,體現(xiàn)多角度、多層面和大視野。材料的性能取決于材料的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu),因此教材從元素出發(fā),通過了解元素及其重要化合物的性質(zhì)來分析材料的性能。 本章教材一方面引導(dǎo)學(xué)生回顧學(xué)習(xí)非金屬及其化合物的化學(xué)性質(zhì)的方法,并以此方法學(xué)習(xí)硅及其化合物的重要性質(zhì);另一方面。進(jìn)一步豐富學(xué)生對(duì)金屬元素及其化合物的認(rèn)識(shí),給他們一個(gè)更為廣闊的認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的空間,也為后面學(xué)習(xí)元素周期律及元素周期表打下基礎(chǔ)。 課標(biāo)理念感悟知識(shí)與技能:根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)研究,了解鋁、硅及其重要化合物的性質(zhì),能夠應(yīng)用這些性質(zhì)解決一些生產(chǎn)、生活和化學(xué)學(xué)科中的簡單問題。能列舉金屬材料、無機(jī)非金屬材料和復(fù)合材料在生產(chǎn)、生活中及其他領(lǐng)域的應(yīng)用。過程與方法:通過本章的學(xué)習(xí),讓學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)“比較”和“分析”的科學(xué)方法。情感態(tài)度與價(jià)值觀:體會(huì)組成材料的物質(zhì)性質(zhì)與材料性能的密切關(guān)系,認(rèn)識(shí)新材料的開發(fā)對(duì)社會(huì)、生活產(chǎn)生的重要影響,了解材料開發(fā)和應(yīng)用與化學(xué)科學(xué)發(fā)展之間的關(guān)系。第1節(jié) 硅 無機(jī)非金屬材料1946年2月15日,世界上第一臺(tái)通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)“埃尼阿克”(ENIAC)在美國研制成功。它當(dāng)時(shí)由1.8萬個(gè)電子管組成,是一臺(tái)又大又笨重的機(jī)器,體重達(dá)30多噸,占地有兩三間教室般大。它當(dāng)時(shí)的運(yùn)算速度為每秒5000次加法運(yùn)算。雖然這在當(dāng)時(shí)是相當(dāng)了不起的成就,但其計(jì)算速度還不如今天的一臺(tái)微型計(jì)算器的運(yùn)行速度。是什么使計(jì)算機(jī)的體積減小的同時(shí),加快了計(jì)算速度呢?是硅芯片。那么,硅芯片是從哪里來的呢?硅又有什么性質(zhì)呢? 研習(xí)教材重難點(diǎn)研習(xí)點(diǎn)1 半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅1半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料特指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類材料。最早使用的半導(dǎo)體材料是鍺,但因其含量低,提煉工藝復(fù)雜,價(jià)格昂貴,而不適合廣泛使用。目前廣泛使用的半導(dǎo)體材料是硅元素,在地殼中含量居第二位,該元素全部以化合態(tài)存在于自然界中,儲(chǔ)量豐富。常見的有晶體硅和無定形硅等形式存在。2單質(zhì)硅(1)存在:自然界中無單質(zhì)硅,硅元素全部以化合態(tài)存在,如二氧化硅、硅酸鹽等?;蠎B(tài)的硅是構(gòu)成地殼的礦石和巖石的主要成分,硅在地殼中的含量居第二位。(2)物理性質(zhì):單質(zhì)硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅呈灰黑色,有金屬光澤,硬而脆,熔點(diǎn)很高(1410),是良好的半導(dǎo)體材料。(3)化學(xué)性質(zhì):在常溫下,硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,不與O2、Cl2、H2SO4、HNO3等發(fā)生反應(yīng),但能與F2、HF和強(qiáng)堿反應(yīng)。例如:Si + 2NaOH + H2O Na2SiO3 + 2H2;Si + 2F2 SiF4;Si + 4HF SiF4+ 2H2。在加熱時(shí)純硅與某些非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。如研細(xì)的硅能在氧氣中燃燒:Si + O2 SiO2 (3)硅的制備由于自然界中沒有單質(zhì)硅的存在,因此我們使用的硅,都是從它的化合物中提取的。在工業(yè)上,用碳在高溫下還原二氧化硅的方法可制得含有少量雜質(zhì)的粗硅,將粗硅提純后,可以得到半導(dǎo)體材料的高純硅。制粗硅: SiO22C Si2CO 制高純硅: Si2Cl2 SiCl4 SiCl42H2 Si4HCl(4)硅的用途:硅可用來制造集成電路,太陽能電池,硅整流器等。硅合金可用來制造變壓器鐵芯,耐酸設(shè)備等。【知識(shí)鏈接】半導(dǎo)體材料的用途物質(zhì)的電阻率介于導(dǎo)體和絕緣體之間(電阻率在103108歐姆厘米之間)時(shí),為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體材料可以制造出具有各種功能的半導(dǎo)體器件來取代真空管用來整流、檢波、放大,并有縮小電子設(shè)備體積、減輕重量、延長壽命、耐沖擊、效率高和可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。用半導(dǎo)體材料制成的集成電路還可以將成千上萬個(gè)分立的晶體管、電阻、電容等電子元件融為一體,使上述優(yōu)點(diǎn)得到進(jìn)一步發(fā)揮,廣泛應(yīng)用于通訊、電訊、電子計(jì)算機(jī)中。另外,超純硅對(duì)紅外光有很高的透過能力,可以用以制作紅外聚焦透鏡,對(duì)紅外輻射目標(biāo)進(jìn)行夜間跟蹤、照像、追擊。利用半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨溫度的升高或光線的照射而有顯著的增大的特性,可以做成自動(dòng)控制用的熱敏元件(如熱敏電阻等)和光敏元件。半導(dǎo)體材料是制作太陽能電池的主要材料半導(dǎo)體材料還可制成激光二極管,用于激光通訊、測(cè)距和空間導(dǎo)航等方面。典例1:下列有關(guān)硅的敘述中,正確的是A硅只有在高溫下才能跟氫氣起化合反應(yīng)。B硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素,硅在地殼中的含量在所有的元素中居第一位。C硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,在常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)。D硅在電子工業(yè)中,是最重要的半導(dǎo)體材料。研析:A正確 因?yàn)楣璧幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,常溫下除了少數(shù)物質(zhì)外,它不易與其他物質(zhì)如氫氣、氧氣、氯氣等反應(yīng)。B不正確 氧元素在地殼中的含量居第一位。C不正確 硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,但可與F2、HF和強(qiáng)堿等反應(yīng)。D 正確 硅是常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的半導(dǎo)體材料,廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。答案:A、D典例2:有科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”、“未來的石油”的觀點(diǎn)。假如硅作為一種普遍使用的新型能源被開發(fā)利用,下列關(guān)于其有利因素的說法中,你認(rèn)為不妥的是A便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存,從安全角度考慮,硅是最佳的燃料B自然界的含硅化合物易開采C硅燃燒放出的熱量大,燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染程度低且容易有效控制D自然界中存在大量單質(zhì)硅研析:有些燃料,如氫氣具有發(fā)熱量大,無污染等優(yōu)點(diǎn),但從運(yùn)輸、儲(chǔ)存角度就不如硅了,硅是固體、常溫下性質(zhì)穩(wěn)定,是非常安全的;另外,硅在自然界存在廣泛,硅化合物易開采,其燃燒產(chǎn)物為SiO2,對(duì)環(huán)境污染程度低。但需注意的是,自然界沒有游離態(tài)的硅,因此,D是錯(cuò)誤的。答案:D研習(xí)點(diǎn)2 二氧化硅與光導(dǎo)纖維1、二氧化硅的存在二氧化硅廣泛存在與自然界中,天然二氧化硅叫硅石。石英的主要成分為二氧化硅晶體,透明的石英晶體叫做水晶,含有有色雜質(zhì)的石英晶體叫做瑪瑙。另外二氧化硅也是構(gòu)成巖石的重要成分。2、二氧化硅的物理性質(zhì)純凈的二氧化硅晶體呈無色,熔點(diǎn)高,硬度大,不溶于水,也不溶于其他一般的溶劑。3、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)(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(shí)可以與堿溶液緩慢反應(yīng)生成鹽和水:SiO2+ 2NaOH Na2SiO3 + H2 O二氧化硅在高溫下可與堿性氧化物反應(yīng):SiO2 CaO CaSiO3 (2)特性SiO2不溶于水,也不與水反應(yīng)。二氧化硅在常溫下與氫氟酸反應(yīng): Si O24HF SiF42H2O 二氧化硅中的硅為4價(jià),具有弱的氧化性,如在高溫時(shí),二氧化硅中的硅可以被碳置換出來。思考:1如何制取硅酸? 2保存氫氟酸、NaOH溶液時(shí)應(yīng)該注意什么問題?提示:1不能通過SiO2與H2O反應(yīng)的方法來制取其對(duì)應(yīng)的水化物硅酸(H2SiO3)制取H2SiO3的方法如下: Na2SiO3 + 2HCl 2NaCl + H2SiO3或 Na2SiO3 + CO2 + H2O Na2CO3 + H2SiO3硅酸(H2SiO3)不溶于水,其酸性比H2CO3還弱。2氫氟酸不能保存在玻璃瓶中,應(yīng)保存在塑料瓶中。NaOH 溶液不能保存在玻璃塞的玻璃瓶中,應(yīng)保存在橡膠塞的玻璃瓶中或塑料瓶中。4、SiO2與CO2的比較CO2SiO2與堿性氧化物反應(yīng)CaOCO2CaCO3CaOSiO2CaSiO3與堿液的反應(yīng)2NaOHCO2Na2CO3H2OSiO22NaOHNa2SiO3H2O與鹽反應(yīng)Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3Ca(ClO)2CO2H2OCaCO32HClOSiO2CaCO3CaSiO3 CO2SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2與碳反應(yīng)CCO22CO2CSiO2Si2CO與H2O作用CO2H2OH2CO3不與水化合與酸反應(yīng)不反應(yīng)只與HF反應(yīng)SiO24HFSiF4H2O5、二氧化硅的用途(1)石英可用于制作石英表和石英玻璃。(2)石英砂常用作制薄玻璃和建筑材料。(3)水晶常用來制造電子部件、光學(xué)儀器、工藝品和眼鏡片等。(4)瑪瑙用于制造精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品。(5)SiO2 被用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料光導(dǎo)纖維。6、光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維,簡稱“光纖”,就是一種能利用光的全反射作用來傳導(dǎo)光線的透明度極高的玻璃細(xì)絲。如果將許多根經(jīng)過技術(shù)處理的光纖繞在一起,就得到我們常說的光纜。光導(dǎo)纖維是用石英玻璃制造的,制作時(shí)需要較高的技術(shù),它傳導(dǎo)光的能力非常強(qiáng)。如1000米長的單模光纖,重量只有27克,傳送波長為1.55微米的激光時(shí),每傳播1000米,光能的損耗不到0.2分貝若利用光纜通訊,能同時(shí)傳輸大量信息。光纖通信的優(yōu)點(diǎn)有:(1)信息容量大,一條光纜通路可同時(shí)容納10億人通話,也可同時(shí)傳送多套電視節(jié)目。(2)光纖的抗干擾性能好,不發(fā)生電輻射,通訊質(zhì)量高,能防竊聽。(3)光纜質(zhì)量小而且細(xì),不怕腐蝕,鋪設(shè)方便。(4)光纖通信損耗低,適合遠(yuǎn)距離信息傳輸。另外,光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上也有很重要的應(yīng)用。目前在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,普遍使用著一種連接著許多光纖的胃鏡,光纖胃鏡的光源是在體外由光纖傳進(jìn)去的,它不產(chǎn)生熱輻射,能減輕病人的痛苦。在光導(dǎo)纖維的一頭裝著精致小巧的微型鏡頭,可將胃內(nèi)的情況傳到體外拍攝下來或顯示在屏幕上。光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上的另一個(gè)重要應(yīng)用是通過微細(xì)的光纖將高強(qiáng)度的激光輸入人體的病變部位,用激光來切除病變部位。這種“手術(shù)”不用切開皮膚和切割肌肉組織,而且切割部位準(zhǔn)確,手術(shù)效果好。除此以外,光導(dǎo)纖維還可用于信息處理、傳能傳像、遙測(cè)遙控、照明等許多方面?!局R(shí)鏈接】多姿多彩的光纖光纖內(nèi)窺鏡:束狀光導(dǎo)纖維能對(duì)圖像進(jìn)行傳遞、分解、合成和修正等醫(yī)用內(nèi)窺鏡能直接插入人體某個(gè)部位進(jìn)行檢查,而不會(huì)引起病人痛苦與不舒服感。在工業(yè)生產(chǎn)中,利用內(nèi)窺鏡檢查一些由于各種原因而不能打開的系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使生產(chǎn)能照常進(jìn)行。軍事用光纖:光纖技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用的發(fā)展速度之快、范圍之廣,令人振奮它已從最初在軍艦和飛機(jī)上應(yīng)用,延伸到軍事的各個(gè)領(lǐng)域,包括長距離光纖傳輸系統(tǒng)、戰(zhàn)術(shù)光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、雷達(dá)防御系統(tǒng)、空戰(zhàn)指揮及控制系統(tǒng)、導(dǎo)彈和魚雷制導(dǎo)系統(tǒng)等等。光纖裝潢藝術(shù):光纖裝潢是用不同的光纖根據(jù)設(shè)計(jì)需要組成不同的形狀,如光纖廣告顯示屏、光纖盆景、光纖舞臺(tái)裝置及光纖工藝品等。它們具有亮度適宜、色彩柔和、圖案細(xì)膩、造型奇特,集光、電、聲于一體等特點(diǎn)。光纖采光:用光纖傳遞光能的方式將天空中的散射光或太陽光引入室內(nèi),是一種有前途的采光照明方式,再輔以太陽能電池還可供建筑在夜間照明。典例3:下列說法不正確的是A因?yàn)镾iO2 不溶于水,故H2SiO3不是SiO2 對(duì)應(yīng)的酸或者說SiO2 不是H2SiO3 對(duì)應(yīng)的酸酐BCO2 通入水玻璃可以得到硅酸沉淀CSiO2 是一種空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體,熔點(diǎn)高、硬度大D氫氟酸能夠雕刻玻璃研析:SiO2 中 Si 呈4價(jià), H2SiO3中Si為4價(jià),且 H2SiO3(加熱) SiO2 H2O,故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)發(fā)生的反應(yīng):Na2SiO3 CO2 (少量) H2O H2SiO3Na2CO3, D項(xiàng)發(fā)生的反應(yīng)為:4HF SiO2 SiF4 2H2O。答案:A典例4:如下圖中A、B、C、D分別代表有關(guān)反應(yīng)中的一種化合物,其中物質(zhì)A是一種高熔點(diǎn)化合物,不溶于硫酸、硝酸,卻溶于氫氟酸。請(qǐng)?zhí)顚懸韵驴瞻住#?)A、B、C、D的化學(xué)式分別是_、_、_、_。(2)AB的化學(xué)方程式是_(3)CD的離子方程式是_研析:本題主要考查SiO2的特性。其突破口應(yīng)從“A是一種高熔點(diǎn)的化合物,不溶于硫酸、硝酸,卻溶于氫氟酸”推斷出A為SiO2,然后依次推斷出B為CO、C為CO2,D為H2SiO3。答案:(1)SiO2、CO、CO2、H2SiO3;(2)SiO22CSi2CO;(3)SiO32CO2H2OH2SiO3CO32研習(xí)點(diǎn)3 硅酸鹽與無機(jī)非金屬材料1硅酸鹽(1)硅酸鹽在自然界中的存在硅酸鹽是構(gòu)成地殼中巖石的主要成分,自然界中存在的各種天然硅酸鹽礦石,約占地殼的5,粘土的主要成分也是硅酸鹽。粘土的種類很多,常見的有高嶺土和一般粘土,前者含雜質(zhì)較少,后者含雜質(zhì)較多。(2)硅酸鹽組成的表示方法硅酸鹽的種類很多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,無論是天然的還是人工制成的硅酸鹽,其組成的表示方法有兩種。 化學(xué)式法: 一般用于組成較簡單的硅酸鹽。如:硅酸鈉 Na2SiO3; 硅酸鈣Ca2SiO3 氧化物法:常用的表示方法。 如:鎂橄欖石(Mg2SiO4) 2MgOSiO2高嶺石Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O正長石(2KAlSi3O8 ) K2OAl2O36SiO2說明:用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成時(shí),各氧化物的排列順序?yàn)椋狠^活潑金屬氧化物 較不活潑金屬氧化物 二氧化硅 水(3)硅酸鈉硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃,它是一種礦物膠,具有粘合性?!韭?lián)想發(fā)散】硅及其化合物的特殊性:(1)硅的還原性比碳強(qiáng),而碳在高溫下能從二氧化硅中還原出硅。(2)非金屬單質(zhì)與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)一般不生成氫氣,而硅與氫氧化鈉等強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。(3)非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng),而硅不但與氫氟酸反應(yīng),而且有氫氣生成。(4)酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),而二氧化硅卻能與氫氟酸反應(yīng),生成四氟化硅和水。(5)無機(jī)酸一般易溶于水,而硅酸和原硅酸卻難溶于水。(6)在水溶液中,碳酸的酸性比硅酸強(qiáng),二氧化碳與硅酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和硅酸沉淀在高溫下碳酸鈉與二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳,其原因是在高溫條件下,生成的二氧化碳離開反應(yīng)體系而使反應(yīng)進(jìn)行到底。2無機(jī)非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料 玻璃原料:生產(chǎn)普通玻璃的主要原料是純堿(Na2CO3),石灰石(CaCO3)和石英(SiO2 )。主要設(shè)備:玻璃熔爐反應(yīng)原理:將粉碎混勻的原料加強(qiáng)熱使之熔化,發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化,冷卻即成玻璃。其中主要化學(xué)反應(yīng)是:CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2 Na2CO3 + SiO2Na2SiO3 + CO2 主要成分: 制造玻璃的原料中,石英是過量的,所以,普通玻璃是CaSiO3,Na2SiO3和SiO2 熔化在一起得到的物質(zhì),其物質(zhì)的量之比為1:1:4,因此玻璃可表示為:Na2OCaO6SiO2。主要性質(zhì):硬而脆,受熱時(shí)在一定溫度范圍內(nèi)逐漸軟化,沒有一定的熔點(diǎn),故作玻璃態(tài)物質(zhì),耐酸腐蝕(HF除外)。水泥a. 普通水泥的主要成分為硅酸三鈣(3CaOSiO2),硅酸二鈣(2CaOSiO2)和鋁酸三鈣(3CaOAl2O3)等。b. 水泥的特點(diǎn)是水泥具有水硬性,與水?dāng)v和攪拌并靜置后,很容易凝固變硬。c. 混凝土是指水泥、沙子和碎石的混合物,混凝土常用鋼筋作結(jié)構(gòu),這就是通常所說的鋼筋混凝土。(2)新型無機(jī)非金屬材料類別示例特性用途高溫結(jié)構(gòu)陶瓷氮化硅陶瓷硬度極高,耐磨損,耐高溫,抗腐蝕,抗氧化能力強(qiáng),電絕緣性好汽輪機(jī)葉片、軸承、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、永久性模具碳化硅陶瓷硬度僅次于金剛石,耐高溫,且在室溫下能導(dǎo)電電熱元件生物陶瓷氧化鋁陶瓷氧化鋯陶瓷強(qiáng)度高,耐磨,無毒,不溶于水,對(duì)人體組織有較好的適應(yīng)性,可直接植于人體人造牙齒、人造骨骼壓電陶瓷鈦酸鋇陶瓷鈦酸鉛陶瓷可將極其微弱的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成信號(hào)聲吶系統(tǒng)、氣象檢測(cè)、遙控環(huán)境保護(hù)、家用電器、壓電地震儀典例5:下列物質(zhì)不能用玻璃器皿貯存的是A苛性鈉 B氫氟酸 C濃硫酸 D硝酸銨研析:不能用玻璃器皿,是常溫下要和玻璃反應(yīng)的物質(zhì)玻璃是以含硅物質(zhì)為原料,經(jīng)加熱制成的硅酸鹽產(chǎn)品,普通玻璃是硅酸鈉(Na2SiO3)、硅酸鈣(CaSiO3)和二氧化硅(SiO2)熔化在一起所得到的物質(zhì),二氧化硅是酸性氧化物,不溶于水,能跟堿性氧化物或堿發(fā)生反應(yīng)生成鹽,苛性鈉是氫氧化鈉的俗名,玻璃中含的二氧化硅能夠被堿腐蝕SiO22NaOH=Na2SiO3H2O,實(shí)驗(yàn)室里盛放堿溶液的試劑瓶常用橡膠塞,而不用玻璃塞,因?yàn)椴A悄タ诘?,表面積大,以防止玻璃與堿反應(yīng)生成Na2SiO3而把瓶口和塞子粘結(jié)在一起,排除A;氫氟酸遇二氧化硅很快反應(yīng)放出氟化硅氣體: SiO2(固)4HFSiF42H2O。玻璃瓶不能盛放氫氟酸,通常氫氟酸盛放在塑料瓶中,B對(duì);濃硫酸和硝酸銨跟玻璃都不反應(yīng),可以貯存。答案:B。典例6:在煉鐵、制玻璃、制水泥三種工業(yè)生產(chǎn)中,都需要原料A純堿 B石灰石 C石英 D粘土研析:這是一道硅酸工業(yè)中理論聯(lián)系實(shí)際問題的試題。解答本題時(shí)應(yīng)熟悉生產(chǎn)玻璃、水泥等產(chǎn)品的原料情況。制玻璃的原料是純堿、石灰石和石英;制水泥的原料是石灰石、粘土等;煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等。相互對(duì)比后可知B項(xiàng)為正確答案。答案:B。 探究解題新思路 基礎(chǔ)思維探究題型一、硅及其化合物的性質(zhì)典例1:下列說法正確的是ASiO2溶于水顯酸性BCO2通入水玻璃可以得到原硅酸C由Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2可知硅酸的酸性比碳酸的酸性強(qiáng)DSiO2是酸性氧化物,它不溶于任何酸研析:SiO2不溶于水,也不與H2O反應(yīng),所以水溶液不顯酸性。H2CO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3,所以B項(xiàng)的反應(yīng)可以發(fā)生。Na2CO3與SiO2的反應(yīng)之所以能發(fā)生是因?yàn)椋悍磻?yīng)是在高溫?zé)o水條件下進(jìn)行的;反應(yīng)后生成的CO2脫離反應(yīng)體系。SiO2雖為酸性氧化物,但是它可與HF反應(yīng)。答案:B。友情提醒:主要考查硅的化合物性質(zhì)。在分析解答過程中,要進(jìn)一步明確反應(yīng)規(guī)律是有條件的,不能不問條件任意套用弄清楚反應(yīng)原理;注意硅及其化合物的特殊性,如硅與氫氟酸、堿溶液的反應(yīng),二氧化硅的溶解性,二氧化硅與氫氟酸、碳酸鹽、碳單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)均具有特殊性。拓展變式1硅膠是網(wǎng)狀多孔的物質(zhì),有強(qiáng)吸附性,可用作干燥劑、吸附劑和催化劑的載體。在減壓條件下將硅酸加熱至300,使其失水即可得硅膠?,F(xiàn)以石英、純堿為主要原料(其它原料任選)制備硅膠。寫出有關(guān)的化學(xué)方程式:_。1研析:這是一道有關(guān)物質(zhì)的制備題。根據(jù)SiO2(石英)不與水反應(yīng),但能與NaOH、Na2CO3反應(yīng)生成Na2SiO3,再根據(jù)硅酸是弱酸,用Na2SiO3與酸作用來制得H2SiO3。合成路線為:SiO2Na2SiO3H2SiO3SiO2(硅膠)答案:SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2;Na2SiO32HCl2NaClH2SiO3題型二、無機(jī)非金屬材料典例2:下列敘述正確的是ASiO2不屬于無機(jī)非金屬材料 B金屬不能作為結(jié)構(gòu)材料C玻璃是一種新型的非金屬材料 DC60也是一種材料研析:SiO2可作為光導(dǎo)纖維,是一種新型的無機(jī)非金屬材料C60是近幾年才發(fā)現(xiàn)的一種新的碳的同素異形體,它可用于超導(dǎo)體,是一種新型無機(jī)非金屬材料,所以D正確金屬也屬于結(jié)構(gòu)材料,但它不耐高溫,易腐蝕不宜作高溫材料玻璃和水泥等只能屬于傳統(tǒng)的非金屬材料答案: D總結(jié)提升:本題主要考查對(duì)材料分類的理解判斷在解答過程中,一要注意培養(yǎng)學(xué)生的閱讀審題能力,能夠在閱讀中獲取知識(shí),吸收新的信息并能對(duì)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的分析處理,作出正確的判斷。二是結(jié)合具體實(shí)例,會(huì)判斷常見材料的類型,熟悉常見的新型無機(jī)非金屬材料。典例3:氮化硅是一種高溫陶瓷材料,它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1300反應(yīng)獲得。(1)根據(jù)性質(zhì),推測(cè)氮化硅陶瓷的用途是_(填序號(hào))。A制汽輪機(jī)葉片 B制有色玻璃C制永久性模具 D制造柴油機(jī)(2)寫出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖:_,請(qǐng)寫出氮化硅的化學(xué)式:_。(3)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng),除氫氟酸外,它不與其他無機(jī)酸反應(yīng)。試推測(cè)該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式:_。(4)現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)庠跉錃鈿夥毡Wo(hù)下,加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng),可得較高純度的氮化硅,反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。研析:根據(jù)N和Si的原子結(jié)構(gòu)及其元素周期規(guī)律的知識(shí),可判斷氮元素非金屬性比硅強(qiáng),故N顯負(fù)價(jià)(3),Si顯正價(jià)(+4),由此可寫出氮化硅的化學(xué)式Si3N4。答案:(1)A、C、D。(2);Si3N4。(3)Si3N412HF3SiF44NH3。(4)3SiCl42N26H2Si3N412HCl。總結(jié)提升: 本題以新型無機(jī)非金屬材料氮化硅為載體,考查知識(shí)遷移應(yīng)用的能力。題目起點(diǎn)高(新材料氮化硅的用途、性質(zhì)、制法),落點(diǎn)低(原子結(jié)構(gòu)示意圖、元素周期律、硅及化合物典型性質(zhì)),新穎靈活。在分析解答過程中,一是要培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決問題的能力,如根據(jù)氮、碳兩元素非金屬活潑性不同,確定其各自價(jià)態(tài),寫出氮化硅的化學(xué)式;根據(jù)硅及其化合物與氫氟酸反應(yīng)的規(guī)律,進(jìn)行遷移推測(cè)氮化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅,另一產(chǎn)物必為NH3。二是要強(qiáng)化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)決定用途”的化學(xué)思維方法,加深對(duì)新材料的認(rèn)識(shí)。拓展變式2請(qǐng)回答下列問題:(1)下列屬于無機(jī)非金屬材料的是A高強(qiáng)度水泥 B鋼化玻璃C氧化鋁陶瓷 D光導(dǎo)纖維(2)磷酸鈣陶瓷也是一種新型無機(jī)非金屬材料,它可以用于制成人造骨骼,這是利用這類材料的A耐高溫特性 B電學(xué)特性C光學(xué)特性 D生物功能2研析:(1)水泥、玻璃屬硅酸鹽材料,是傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料。(2)新型無機(jī)非金屬材料的四種特性不一定是這類材料的共性,不同的材料具有不同的特性。根析型無機(jī)非金屬材料的四種特性及其應(yīng)用進(jìn)行判斷。答案:(1)C、D。(2)D。 綜合思維探究題型一、學(xué)科內(nèi)綜合題典例4:有一粗硅,含鐵和硅兩種雜質(zhì),取等質(zhì)量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中,放出等量的氫氣,則該粗硅中鐵和硅的關(guān)系正確的是A物質(zhì)的量之比為1:1 B物質(zhì)的量比為2:1C質(zhì)量比為4:1 D質(zhì)量比為2:1研析:粗硅與鹽酸反應(yīng)是鐵與鹽酸反應(yīng) Fe +2HCl FeCl2 + H2 ;粗硅與堿反應(yīng)是硅與堿反應(yīng)Si + 2NaOH + H2O Na2SiO3 + 2H2 因放出等量氫氣,則鐵與硅的物質(zhì)的量之比為2:1, 質(zhì)量比為4:1。答案:B、C總結(jié)提升:本題綜合考查了鐵、硅的性質(zhì),是定性分析與簡單定量計(jì)算相結(jié)合的,解題要注意書寫化學(xué)方程式的準(zhǔn)確性。典例5:下列溶液中加入氯化鋇溶液生成白色沉淀,在加入稀硝酸震蕩,白色沉淀不消失的是ANa2SiO3 BNa2CO3 CNa2SO3 DNa3PO4研析: BaCO3 和 Ba3(PO4 )2 均為白色沉淀,二者均溶于HNO3,BaSiO3 溶于HNO3 后又生成H2SiO3,而H2SiO3不同于一般的酸,本身為白色沉淀;BaSO3可溶于鹽酸等非氧化性酸,但遇到硝酸后被硝酸氧化而轉(zhuǎn)化成BaSO4白色沉淀。答案:A、C 。友情提醒:本題表面上是考查復(fù)分解反應(yīng),實(shí)際卻包含了氧化還原反應(yīng)的知識(shí),解題要注意思維的全面性和靈活性。拓展變式3如圖,已知:單質(zhì)E可作為半導(dǎo)體材料;化合物F是不能生成鹽的氧化物;化合物I能溶于水呈酸性,它能夠跟氧化物A起反應(yīng)據(jù)此,請(qǐng)?zhí)羁眨海?)化合物F是_。(2)化合物I是_。(3)反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(4)反應(yīng)的化學(xué)方程式_。3研析:本題主要考查元素化合物的性質(zhì),是一道常規(guī)的框圖推斷題要求學(xué)生能在全面系統(tǒng)地掌握元素及化合物性質(zhì)的基礎(chǔ)上,善于抓住某些元素的特殊性質(zhì)為解題的突破口和切入點(diǎn)由題中所敘述的條件,單質(zhì)E為半導(dǎo)體材料,化合物F為不成鹽氧化物,結(jié)合框圖中的反應(yīng)可推知E和F分別為Si和CO反應(yīng)為:SiO22CSi2CO氧化物A是SiO2,它除了跟氫氟酸反應(yīng)以外不跟任何酸反應(yīng),由此可判斷化合物I為HF由“氧化物C單質(zhì)DHF單質(zhì)H”可推知該反應(yīng)為:2F22H2O4HFO2至此即可突破全題。答案:(1)CO (2)HF (3)2H2O22H2O (4)2F22H2O4HFO2題型二、實(shí)際應(yīng)用題典例6:三硅酸鎂晶體被用來治療胃潰瘍病患者的胃酸過多癥,是因?yàn)樵撐镔|(zhì)不溶于水,服用后能中和胃酸,作用持久。三硅酸鎂晶體化學(xué)式為:Mg2Si3O8nH2O。(1)用氧化物的形式表示三硅酸鎂的化學(xué)式。(2)寫出該藥物中和胃酸的化學(xué)方程式。研析:用氧化物的形式表示硅酸鹽的時(shí)候,應(yīng)注意書寫原則:活潑金屬氧化物、較活潑金屬氧化物、二氧化硅、水。第二問若直接寫三硅酸鎂與鹽酸反應(yīng),許多同學(xué)會(huì)感到無從下手。應(yīng)從氧化物形式書寫。堿性氧化物(MgO)能與鹽酸反應(yīng),而SiO2 不能與鹽酸反應(yīng)可當(dāng)成雜質(zhì),最后寫出正確的方程式。答案:(1) 2MgO3SiO2nH2O(2)2MgO3SiO2nH2O4HCl2MgCl2(n2) H2O3SiO2方法導(dǎo)引:我國著名的數(shù)學(xué)家華羅庚說過:“把一個(gè)比較復(fù)雜的問題退成最簡單最原始的問題,把這最簡單最原始問題想通了,想透了,然后再來一個(gè)飛躍上升”。這是一個(gè)非常精辟的思維方法,用這種方法去思考問題極有意義。把三硅酸鎂改寫成氧化物的形式,本題就能迎刃而解。典例7:在多年使用的廚房里,久未更換的玻璃往往失去光澤,嚴(yán)重的還會(huì)形成白色斑點(diǎn),這種現(xiàn)象化學(xué)上叫做“堿析”,產(chǎn)生堿析的化學(xué)方程式為_研析:玻璃的主要成分有Na2SiO3、CaSiO3和SiO2廚房中CO2、H2O(g)濃度相對(duì)較高,碳酸酸性強(qiáng)于硅酸,時(shí)間長了玻璃中的Na2SiO3將會(huì)在CO2、H2O(g)的持續(xù)作用下析出白色H2SiO3,所以往往失去光澤,嚴(yán)重的會(huì)形成白色斑點(diǎn)。答案:見研析。友情提醒:這是一道運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋實(shí)際問題的題目,經(jīng)常嘗試既有利于掌握化學(xué)理論知識(shí),還利于培養(yǎng)自己的實(shí)踐能力。拓展變式4礦泉水一般是由巖石風(fēng)化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。此處所指的風(fēng)化作用是指礦物與水和CO2同時(shí)作用的過程。例如鉀長石(KAlSi3O8)風(fēng)化生成高嶺土Al2Si2O5(OH)4,此反應(yīng)的離子方程式為2KAlSi3O82H2CO39H2O2K+2HCO34H4SiO4Al2Si2O5(OH)4,這個(gè)反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是_。4研析:風(fēng)化的反應(yīng)是一種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),但我們可以試圖用簡單的化學(xué)原理去理解它。抓住了由較強(qiáng)的酸可以制得較弱的酸這一簡單的規(guī)律,復(fù)雜的問題就能迎刃而解。答案:因?yàn)樘妓崴嵝员仍杷釓?qiáng),由較強(qiáng)的酸可制得較弱的酸。題型三、思維轉(zhuǎn)換題典例8:100g CaCO3與30g SiO2的混合物加強(qiáng)熱,使之充分反應(yīng)。請(qǐng)計(jì)算得到氣體的體積為多少(標(biāo)準(zhǔn)狀況)?研析:方法1(常規(guī)法):二者混合加強(qiáng)熱發(fā)生的反應(yīng)為:CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2,特別要注意的是:30g SiO2完全反應(yīng)只消耗50g CaCO3,剩余的 CaCO3還要單獨(dú)分解,又生成一部分CO2。解:CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2 100 g 60 g 22.4 L 50 g 30 g 11.2 L在第一步反應(yīng)中,生成CO2 11.2 L,剩余CaCO3100 g50 g50 gCaCO3 CaO CO2100 g 22.4 L50 g 11.2 L在第二步反應(yīng)中,又生成CO2 11.2 L。因此,得到氣體的體積共為22.4 L。方法2(思維轉(zhuǎn)換):不妨把思維轉(zhuǎn)換一下,認(rèn)為在高溫下CaCO3 先分解,然后分解生成的氧化鈣再與SiO2反應(yīng):CaCO3 CaO CO2;SiO2CaO CaSiO3。根據(jù)第一步反應(yīng)容易計(jì)算得生成氣體的體積為22.4 L。答案:22.4 L。啟發(fā)引申:按第一種方法計(jì)算,較為復(fù)雜,而按第二種方法計(jì)算,由于第二步?jīng)]有氣體參與,也沒有氣體生成,這樣,就沒有必要再計(jì)算碳酸鈣與二氧化硅誰過量,大大簡化了計(jì)算過程。從以上反應(yīng)來看,生成的氣體只與碳酸鈣的量有關(guān),如果碳酸鈣的質(zhì)量保持100g,任意改變SiO2的質(zhì)量,得到氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下總是22.4 L。拓展變式5將一含SiO2雜質(zhì)的石灰石樣品100g加強(qiáng)熱反應(yīng)后,質(zhì)量變?yōu)?0.4 g。試計(jì)算:(1)生成是氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。(2)該石灰石的純度(碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù))。5研析:(1)根據(jù)質(zhì)量守恒定律,m(CO2)100g60.4 g39.6 g,n(CO2)39.6 g44g/mol0.9mol,v(CO2)0.9mol22.4L/mol20.16L。(2)n(CaCO3)n(CO2)0.9mol,m(CaCO3)0.9mol100g/mol90g,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%。答案:(1)20.16L。(2)90%。 創(chuàng)新思維探究題型一、開放探究題 典例9:下圖中的每一方格表示相關(guān)的一種反應(yīng)物或生成物。其中B是一種單質(zhì),其余物質(zhì)也都是有B元素的化合物。C是一種鈉鹽,E是C的對(duì)應(yīng)的酸,B的結(jié)構(gòu)類似金剛石,D為B的氧化物(其他不含B元素的反應(yīng)產(chǎn)物以及各步反應(yīng)添加的必要試劑和反應(yīng)條件已被略去),請(qǐng)?zhí)顚懣瞻祝海?)A、D、E的化學(xué)式分別為_、_、_。(2)A和B的互轉(zhuǎn)在工業(yè)上有什么實(shí)際意義_。(3)寫出DC反應(yīng)的化學(xué)方程式:_。(4)寫出ED反應(yīng)的化學(xué)方程式:_。研析:本題的突破口是:“B是一種單質(zhì)”“B的結(jié)構(gòu)類似金剛石”。據(jù)此,容易推斷出B是晶體硅。硅與氯氣在加熱條件下生成SiCl4,因此,A 為SiCl4。經(jīng)過分餾提純后得到純凈的SiCl4,SiCl4可以被氫氣還原得純凈的硅。根據(jù)D能轉(zhuǎn)化成B(Si),可知D為SiO2,由此可知其它答案。答案:(1)SiCl4、SiO2、H2SiO3 (2)粗硅提純 (3)SiO22NaOHNa2SiO3H2O (4)H2SiO3 SiO2H2O總結(jié)提升:從物質(zhì)推斷來看,由于B是一種單質(zhì),大大縮小了范圍,必要時(shí)經(jīng)過簡單的排查,容易推出B是晶體硅,A是SiCl4。但整個(gè)框圖右邊卻沒有明顯的突破口,必須對(duì)硅及其化合物的轉(zhuǎn)化把握準(zhǔn)確、到位才能順利推斷。另外,我們現(xiàn)在廣泛使用的硅芯片等必須使用高純硅,A和B的互轉(zhuǎn)恰好能實(shí)現(xiàn)硅的提純,有很大的現(xiàn)實(shí)意義。拓展變式6A、B為兩種單質(zhì),常溫下均是固體。在元素周期表中A、B為前18號(hào)元素中的兩種。分別取三份質(zhì)量為1.52 g的A、B的混合物(粉末)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。(本題中所有的氣體體積均指標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)(a)向第一份試樣中加入過量的鹽酸,充分反應(yīng)后放出0.896 L氣體,還余下0.56 g殘?jiān)唬╞)向第二份試樣中加入過量的10%的NaOH溶液,充分反應(yīng)后放出0.896 L氣體,還余下0.96 g殘?jiān)?;(c)將第三份試樣隔絕空氣加強(qiáng)熱后,生成一種固體,冷卻后再加入足量的鹽酸,該固體全部溶解,產(chǎn)生x L氣體。(1)單質(zhì)A是_。(2)混合物中的B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_。(3)寫出實(shí)驗(yàn)(c)中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式并計(jì)算x的值。6研析:(1)設(shè)A的摩爾質(zhì)量為MA,化合價(jià)為nA,則由(a)根據(jù)電子守恒得:2 12 gmol1討論可得:nA2,MA24 gmol1應(yīng)為Mg(3)由(b)設(shè)B的摩爾質(zhì)量為MB,化合價(jià)為nB,則有:2 7 gmol1,由于A、B同周期且原子半徑AB,只有nB4,MB28 gmol1,B為硅由題意知n(Mg)n(Si)21,恰好完全反應(yīng),則SiMg2SiSiH4 x0.448答案:(1)Mg(鎂) (2)36.8% (3)2MgSiMg2Si Mg2Si4HCl2MgCl2SiH4 x0.448題型二、課標(biāo)思維題典例9:實(shí)驗(yàn)室里化學(xué)試劑的保存方法是不相同的,下圖中A、B、C、D是常見的一些保存藥品的試劑瓶。請(qǐng)把下列常見試劑的序號(hào)填寫在各試劑瓶下面的括號(hào)內(nèi):濃硫酸碳酸鈉溶液大理石酒精氯水濃硝酸ABCD( )( )( )( )研析:保存藥品的一般原則為:固體藥品存放在廣口瓶中(便于取用),液體藥品存放在細(xì)口瓶中;見光易分解或變質(zhì)的存放在棕色瓶中(注意與受熱分解區(qū)別);堿性物質(zhì)存放在橡膠塞試劑瓶中;酸性物質(zhì)、強(qiáng)氧化性物質(zhì)、有機(jī)溶劑存放在玻璃塞試劑瓶中。據(jù)此可知答案。答案:A ;B ;C ;D 考向指南:本題考查同學(xué)們對(duì)各類試劑的存放原則的掌握情況,難度較小,但對(duì)識(shí)圖能力有一定要求。在近幾年的高考中,有關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器的識(shí)別,其它圖表的繪制和理解的題目是必考的內(nèi)容,同學(xué)們應(yīng)該加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練。典例10:將0.5 mol碳酸氫鈣、1 mol碳酸氫鈉、3 mol二氧化硅固體混合均勻,在高溫下加熱到質(zhì)量不再改變?yōu)橹?。則得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的二氧化碳?xì)怏w的體積是 ,殘余固體的成分是 (填化學(xué)式),總質(zhì)量是 。研析: 碳酸氫鈣首先分解生成碳酸鈣、水和二氧化碳?xì)怏w,碳酸氫鈉首先分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳?xì)怏w;然后碳酸鈉與二氧化硅在高溫時(shí)反應(yīng)生成硅酸鈉與二氧化碳?xì)怏w,碳酸鈣與二氧化硅在高溫時(shí)反應(yīng)生成硅酸鈣和二氧化碳?xì)怏w;由于二氧化硅是過量的,最后殘余固體的成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(實(shí)際上是玻璃的成分)。至于得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的二氧化碳?xì)怏w的體積,可以根據(jù)碳原子守恒求出,0.5mol碳酸氫鈣、1mol碳酸氫鈉中含碳原子2mol,因而V(CO2)2mol22.4Lmol144.8L。殘余固體的總質(zhì)量可由總質(zhì)量減去生成的水和二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量得到。答案:44.8 L;Na2SiO3、CaSiO3、SiO2;239 g。誤點(diǎn)警示:本題考查碳酸氫鈣、碳酸氫鈉受熱易分解的性質(zhì)以及制玻璃的反應(yīng)原理。切記二者分解之后的產(chǎn)物在高溫下還能繼續(xù)與二氧化硅反應(yīng)。本題的易錯(cuò)點(diǎn)在于求殘余固體的總質(zhì)量時(shí)忘記減去生成的水的質(zhì)量。拓展變式7現(xiàn)有五瓶未貼標(biāo)簽的溶液,分別是稀硫酸、濃鹽酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液、硫酸銅溶液。根據(jù)試劑瓶的特點(diǎn)等,只用觀察法,如何把它們鑒別開?7答案:藍(lán)色溶液為硫酸銅溶液;塞子為橡膠塞的試劑瓶中盛放的是氫氧化鈉溶液;棕色瓶中為濃硝酸;把剩余的兩瓶瓶塞打開,瓶口有白霧的是濃鹽酸,無明顯現(xiàn)象的是稀硫酸。 高考思維探究 考題1 (2004上海春理綜-32)由“嫦娥奔月”到“萬戶飛天”,由“東方紅”樂曲響徹寰宇到航天員楊利偉遨游太空,中華民族載人航天的夢(mèng)想已變成現(xiàn)實(shí)。載人飛船上兩副硅太陽能電池帆板提供了飛船所需的電力。請(qǐng)畫出硅原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖_。研析: 本題起點(diǎn)較高,落點(diǎn)較低,考查同學(xué)們常見元素原子結(jié)構(gòu)示意圖的寫法。硅是14號(hào)元素,即有14個(gè)核電荷,各層電子數(shù)分別為2、8、4。答案:考向指南:考試大綱規(guī)定,應(yīng)該掌握電子式、原子結(jié)構(gòu)示意圖、分子式、結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)簡式的表示方法。要求較高,因而也成為高考的??純?nèi)容??碱}2 (2002全國理綜-6)以下說法正確的是A納米材料是指一種稱為“納米”的新物質(zhì)制成的材料B綠色食品是指不含任何化學(xué)物質(zhì)的食品C生物固氮是指植物通過葉面直接吸收空氣中的氮?dú)釪光導(dǎo)纖維是以二氧化硅為主要原料制成的研析:納米(nanometer,nm)是長度計(jì)量單位,1nm109 m,約等于四五個(gè)原子排列起來的長度。廣義的納米材料是指三維尺寸中至少有一維處于納米量級(jí)的材料。納米材料的許多性質(zhì)既不同于原子、分子,也不同于宏觀的物體,它擁有優(yōu)異的特性。納米是指材料粒子的尺寸,不是物質(zhì)的名稱,選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的。任何物質(zhì)(不包括“場(chǎng)”、如電場(chǎng)、磁場(chǎng)等等)都由原子、分子、離子等等組成,從組成和結(jié)構(gòu)來看,它們都是“化學(xué)物質(zhì)”。不管什么食物,都是物質(zhì),因此也都是“化學(xué)物質(zhì)”,本選項(xiàng)的說法也是錯(cuò)誤的。植物只能吸收并利用氨和硝酸鹽,不能直接利用游離的分子氮.但是許多微生物都能將空氣中的氮?dú)膺€原成氨,這叫做生物固氮。但是固氮僅在根部,并不在葉面.在葉面上可以進(jìn)行光合作用,而不是固氮作用,本項(xiàng)是錯(cuò)項(xiàng)。光纖通信是利用光導(dǎo)纖維傳輸信息的通信方式,它是20世紀(jì)70年代前后發(fā)展,80年代進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段,現(xiàn)已得到廣泛的應(yīng)用.光纖的原料足二氧化硅,用量很少。一根光纖可通幾十萬路電話或幾十路電視,用光纖代替電線可以節(jié)省大量金屬。本選項(xiàng)正確。答案:D。總結(jié)提升:中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)應(yīng)該經(jīng)常用化學(xué)的視角去觀察社會(huì)、生產(chǎn)、生活、自然、科技問題.但是社會(huì)上對(duì)于這些熱點(diǎn)話題,有真有假、有正確有誤導(dǎo)。本題收集了4個(gè)常見問題,其中3個(gè)是似是而非的說法,要求考生予以辨認(rèn)。拓展變式8有三種透明、不溶于水的堅(jiān)硬固體。A固體在氧氣中完全燃燒只得到一種無色無味氣體,此氣體能使澄清石灰水變渾濁,標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)得此氣體的密度是氧氣密度的1.375倍。B固體能溶于熱的苛性鈉溶液,再往該溶液中加入過量鹽酸時(shí),析出白色沉淀,此沉淀是一種比H2CO3還弱的酸,干燥后為不溶于水的白色粉末。B與石灰石、純堿按一定比例混合加熱后,能得到C,C在高溫時(shí)軟化,無固定熔點(diǎn)。根據(jù)以上事實(shí),判斷A、B、C各為何物,寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。8研析:A物質(zhì)燃燒后產(chǎn)生氣體的相對(duì)分子質(zhì)量為:321.37544。結(jié)合它無色無味且使澄清石灰水變渾濁的性質(zhì),可推斷此氣體為CO2,又因?yàn)锳為透明不溶于水的堅(jiān)硬固體,故可判斷A為金剛石。方程式為: CO2 CO2。B物質(zhì)能與苛性鈉反應(yīng),且所得溶液與鹽酸反應(yīng)生成一種比H2CO3還弱的酸,且這種酸是一種難溶于水的白色固體,故可判斷B為石英。相關(guān)方程式為: SiO22NaOHNa2SiO3H2O; Na2SiO32HClH2OH4SiO42NaCl; H4SiO4H2SiO3H2O。C物質(zhì)由石灰石、純堿、B物質(zhì)(石英)混合加熱而制得,結(jié)合高溫時(shí)軟化且無固定熔點(diǎn),判斷C物質(zhì)為普通玻璃。相關(guān)方程式為:SiO2CaCO3CaSiO3CO2;SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2。本題考查有關(guān)SiO2、Na2SiO3、H2SiO3以及玻璃等物質(zhì)的性質(zhì)以及推理判斷能力。其突破口是C高溫時(shí)軟化,無固定熔點(diǎn),這是玻璃的特性,由此推知B可能為SiO2是解題的關(guān)鍵。答案:A為金剛石、B為石英、C為普通玻璃。有關(guān)的化學(xué)方程式如下:CO2 CO2,CO2Ca(OH)2CaCO3H2O; SiO22NaOHNa2SiO3H2O;Na2SiO32HClH2OH4SiO42NaCl; H4SiO4H2SiO3H2O;CaCO3SiO2CaSiO3CO2; SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2開拓學(xué)習(xí)新視野 課標(biāo)知識(shí)拓展【思想方法】1用“四步學(xué)習(xí)法”學(xué)習(xí)硅及其化合物知識(shí)(1)明確知識(shí)主線。非金屬元素及其化合物的有序?qū)W習(xí)順序是:氣態(tài)氫化物單質(zhì)氧化物氧化物對(duì)應(yīng)的水化物含氧酸鹽。因此我們可以確定硅及其化合物的知識(shí)主線為: SiH4SiSiO2Na2SiO3在橫線上依次有序地研究主線所示的單質(zhì)及各類化合物;在縱線上依次按結(jié)構(gòu),性質(zhì)、用途、制法、存在,保存等程度化地研究每種具體物質(zhì)。(2)抓住知識(shí)要點(diǎn)。硅及其化合物的性質(zhì)反映著物質(zhì)的結(jié)構(gòu),聯(lián)系著物質(zhì)的用途、制法、存在等,所以知識(shí)點(diǎn)主要以化學(xué)性質(zhì)為核心。(3)連成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。SiF4 Si SiO2 Na2SiO3 CaSiO3 H2SiO3 (4)精記基礎(chǔ)知識(shí)。2聯(lián)系實(shí)際,學(xué)以致用。硅及其化合物在電子工業(yè)、建材工業(yè)上有著重要的用途,聯(lián)系實(shí)際密切。在復(fù)習(xí)過程中要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決有關(guān)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),日常生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中遇到的實(shí)際問題,如硅酸鹽產(chǎn)品瓷坩堝在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用時(shí)應(yīng)注意的問題等在掌握硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)原理、主要原料、成分表示方法等基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí),還應(yīng)注意與煉鐵、煉鋼等化工生產(chǎn)知識(shí)間的橫向聯(lián)系。3學(xué)習(xí)新型無機(jī)非金屬材料時(shí),一要認(rèn)真閱讀教材,了解材料的分類,通過比較傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料、新型無機(jī)非金屬材料的不同,了解新型無機(jī)非金屬材料的特性和主要應(yīng)用。二可通過查閱資料等形式了解新材料技術(shù)及應(yīng)用,擴(kuò)大知識(shí)面。三是通過典型題目,培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際問題的能力。 多彩化學(xué)漫步壓電陶瓷的壓電效應(yīng)壓電陶瓷是一種先進(jìn)功能的陶瓷,它具有壓電效應(yīng),那么,什么是壓電效應(yīng)呢?某些材料在機(jī)械力作用下產(chǎn)生變形,會(huì)引起表面帶電的現(xiàn)象,而且其表面電荷密度與應(yīng)力成正比,這稱為正壓電效應(yīng)。反之,在某些材料上施加電場(chǎng),會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形,而且其應(yīng)變與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比,這稱為逆壓電效應(yīng)。如果施加的是交變電場(chǎng),材料將隨著交變電場(chǎng)的頻率作伸縮振動(dòng)。施加的電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng),振動(dòng)的幅度越大。正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。并非所有的陶瓷都具有壓電效應(yīng)。作為壓電陶瓷的原材料,在晶體結(jié)構(gòu)上一定是不具有對(duì)稱中心的晶體,如氧化鉛、氧化鋯等將這些原材料在高溫下致密燒結(jié),制成陶瓷,并將制好的陶瓷在直流高壓電場(chǎng)下進(jìn)行極化處理,才能成為壓電陶瓷。常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛以及三元系壓電陶瓷等。問題:壓電陶瓷有哪些方面的應(yīng)用?多彩化學(xué)漫步答案:壓電陶瓷的應(yīng)用范圍非常廣泛,而且與人類的生活密切相關(guān)。壓電陶瓷主要用在能量轉(zhuǎn)換、傳感、驅(qū)動(dòng)、頻率控制等方面。優(yōu)化考題新演練一、理解與應(yīng)用1下列關(guān)于硅的說法不正確的是A硅是非金屬元素,但它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體B硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間,是良好的半導(dǎo)體材料C硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,常溫下不與任何物質(zhì)起反應(yīng)D當(dāng)加熱到一定程度時(shí),硅能與氧氣、氫氣等非金屬反應(yīng)1研析:硅是非金屬元素,許多化學(xué)性質(zhì)和碳相似,化學(xué)性質(zhì)不活潑。常溫下,硅可與氟氣、氫氟酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng),加熱和高溫條件下,硅能與氧氣、氫氣起反應(yīng)。答案:C。2與普通玻璃相比具有相同組成的是A鋼化玻璃 B光學(xué)儀器玻璃C石英玻璃 D有色玻璃2研析:鋼化玻璃是把普通玻璃放入電爐里加熱變軟后急劇冷卻,就好像鋼淬火一樣,所以叫做鋼化玻璃,但它和普通玻璃成分相同。光學(xué)玻璃是制玻璃的原料中,多加了氧化鉛。有色玻璃是在生產(chǎn)玻璃的原料中摻入某些金屬氧化物,使之均勻地分散在玻璃態(tài)的物質(zhì)中。比如加入Co2O3制得藍(lán)色鈷玻璃。石英玻璃的主要成分是二氧化硅。答案:A3想一下為什么可將陶瓷、玻璃、水泥歸納在一起,然后從所給的4個(gè)詞中選出1個(gè)與它們同類的物質(zhì)A光導(dǎo)纖維 B有機(jī)玻璃C人造纖維 D磚瓦3研析:無機(jī)非金屬材料分為傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料和新型無機(jī)非金屬材料,傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料主要是指硅酸鹽材料,如:玻璃、水泥、陶瓷,其中磚瓦是陶瓷中的一種。答案:D4熔融燒堿應(yīng)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4研析:實(shí)驗(yàn)中選用器皿,既要考慮器皿材料的熔點(diǎn),又要考慮材料與所盛物質(zhì)之間能否反應(yīng)。石英、普通玻璃、陶瓷中均含有SiO2,高溫下,燒堿能與SiO2反應(yīng)而使坩堝腐蝕:SiO22NaOHNa2SiO3H2O,鐵在高溫下不與NaOH反應(yīng)。答案:C。5人造骨是一種新型的無機(jī)非金屬材料,它類似于人骨和天然牙的性質(zhì)結(jié)構(gòu),這是利用了這類材料的_特性。人造骨可以依靠從人體體液中補(bǔ)充某些離子而形成新骨,可在骨骼界面產(chǎn)生分解、吸收、析出等反應(yīng),實(shí)現(xiàn)骨骼的牢固結(jié)合人造骨植入人體內(nèi)需要吸收人體中_形成新骨。ACa2 BCl CNa DPO435研析:新型無機(jī)非金屬材料具有耐高溫特性、電學(xué)特性、光學(xué)特性和生物特性。人造骨是利用了其中的生物特性,根據(jù)人造骨和天然骨的性質(zhì)和結(jié)構(gòu),根據(jù)人骨的主要成分是Ca3(PO4)2,所以從人體中吸收PO43和Ca2答案:生物學(xué);A、D。6古希臘流傳這樣一個(gè)傳奇故事。一批運(yùn)純堿的商船停泊在江邊的沙岸旁,商人找不到石頭來搭灶煮飯,就把船上的大塊純堿搬來,放在沙地上墊鍋?zhàn)鲲?,飯熟后商人們驚奇地發(fā)現(xiàn)“灶”變成了晶瑩透明的固體。這固體是_。主要成分是_。6答案:玻璃;Na2SiO3 和SiO2二、拓展與創(chuàng)新7已知化學(xué)方程式:Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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