1.掌握硅和二氧化硅的性質(zhì)及應用，了解高純硅的制備。2．知道無機非金屬材料等常見材料類型，結(jié)合實例認識材料組成、性能及應用的聯(lián)系。
1.硅單質(zhì)(1)存在：硅單質(zhì)主要有晶體和無定形兩大類。(2)硅的工業(yè)制法及提純涉及的化學方程式：①_________________________________________________________；②_________________________________________________________；③_________________________________________________________。(3)用途：①良好的半導體材料；②太陽能電池；③計算機芯片。
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
(4)用途：光導纖維、光學儀器、電子部件等。【易錯診斷】　判斷正誤，錯誤的說明理由。1．12C、13C、14C是碳的三種同素異形體：___________________________________________________________。2．金剛石和石墨由相同的元素組成，因此它們具有相同的性質(zhì)：___________________________________________________________。3．Si是半導體材料，可用于制作太陽能電池：___________________________________________________________。4．SiO2與NaOH溶液反應生成鹽和水，也可以和氫氟酸反應，所以SiO2是兩性氧化物：___________________________________________________________。
錯誤。12C、13C、14C是碳的三種同位素。
錯誤。金剛石和石墨互為同素異形體，化學性質(zhì)相似，物理性質(zhì)不同。
錯誤。SiO2與氫氟酸反應SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O無鹽生成，故SiO2是酸性氧化物。
【師說·延伸】　硅及其常見化合物之間的轉(zhuǎn)化
其中正確的是(　　)a．反應①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃b．反應②中SiO2表現(xiàn)出氧化性c．反應③中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性d．反應④符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性的酸酐的道理e．反應⑤中SiO2未參加氧化還原反應A．a(chǎn)ce B．bdeC．cde D．a(chǎn)b
解析：通常用氫氟酸來刻蝕玻璃，與之對應的反應是③，因此a、c判斷錯誤；反應②是一個置換反應，其中二氧化硅被還原，表現(xiàn)出氧化性，b判斷正確；反應④是一個復分解反應，用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d判斷正確；反應⑤中碳的化合價由0價變?yōu)椋?和＋2價，硅的化合價和氧的化合價都沒有改變，因此二氧化硅沒有參加氧化還原反應，e判斷也正確。
2．化學研究性學習小組在探究硅的制取方法時，從資料查閱到下列信息：Ⅰ.Mg在高溫條件下可與SiO2反應；Ⅱ.金屬硅化物與稀H2SO4反應生成硫酸鹽和SiH4；Ⅲ.SiH4在空氣中自燃。他們根據(jù)信息進行實驗，當用足量稀H2SO4溶解第Ⅰ步實驗獲得的固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花；然后過濾、洗滌、干燥；最后稱量、計算，測得其產(chǎn)率只有預期值的63%左右。①第Ⅰ步實驗發(fā)生反應的化學方程式是___________________________________________________________。
②用稀H2SO4溶解第Ⅰ步實驗獲得固體產(chǎn)物時，產(chǎn)生爆鳴聲和火花的原因是___________________________________________________。
硅化鎂與稀硫酸反應生成的SiH4可自燃，即發(fā)生反應Mg2Si＋2H2SO4===2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O
考向二　高純硅的制備3．制備硅半導體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過程示意圖如下：
(1)寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學反應方程式：___________________________________________________________。(2)整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出配平的化學反應方程式：________________________________；H2還原SiHCl3過程中若混有O2，可能引起的后果是_____________________________________________。
SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl
高溫下，H2遇O2發(fā)生爆炸
Na2SiO3＋CO2↑
CaSiO3＋CO2↑
3．新型無機非金屬材料(1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，如SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。(2)碳納米材料①類型：富勒烯、碳納米管、石墨烯等。②用途：在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣闊的應用前景。(3)特殊功能的含硅材料①碳化硅共價晶體，具有金剛石結(jié)構(gòu)，可用作磨料。②含硅元素4%的硅鋼具有導磁性。
【易錯診斷】　判斷正誤，錯誤的說明理由。1．沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽：___________________________________________________________。2．碳化硅俗稱金剛砂，它可用于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的制作：___________________________________________________________。3．壓電陶瓷能實現(xiàn)機械能與電能的相互轉(zhuǎn)化：___________________________________________________________。4．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品：___________________________________________________________。
錯誤。沙子的主要成分為二氧化硅。
錯誤。使用陶瓷比使用玻璃早。
【教考銜接】典例1 [2022·河北卷，1]定窯是宋代五大名窯之一，其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說法正確的是(　　)A．傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料B．陶瓷主要成分為SiO2和MgOC．陶瓷燒制的過程為物理變化D．白瓷的白色是因鐵含量較高
解析：陶器瓷器是用黏土等無機非金屬礦物為原料制作而成的，陶瓷是良好的絕緣體，傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料，常用于高壓變壓器的開關(guān)外包裝和器件，故A正確；陶瓷的主要成分為硅酸鹽，而不是氧化物，因此主要成分不是SiO2和MgO，故B錯誤；陶瓷燒制過程發(fā)生復雜的物理、化學反應，有新物質(zhì)生成，屬于化學變化，故C錯誤；Fe2＋、Fe3＋和鐵的氧化物均有顏色，白瓷的白色是因為鐵含量較低甚至幾乎不含，故D錯誤；故選A。
解析：加熱時氯化銨分解生成HCl和氨氣，HCl與Ca3SiO5反應得到硅酸鈣、氯化鈣和水，A項正確；水泥吸水會變硬，需密封保存，B項正確；Ca3SiO5能與二氧化硫反應得到亞硫酸鈣，C項正確；由分析可知，Ca3SiO5與足量鹽酸反應得到H2SiO3沉淀， D項錯誤。
【對點演練】考向一　傳統(tǒng)無機非金屬材料1．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程：下列說法正確的是(　　)A．原材料稻殼灰價格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟價值B．操作A與操作B完全相同C．該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變D．反應器中發(fā)生的反應為氧化還原反應
解析：A項，稻殼灰來源廣泛，價格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經(jīng)濟價值，正確；B項，操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯誤；C項，二氧化硅中硅元素的化合價是＋4價，硅酸鈉中硅元素的化合價也是＋4價，所以該流程中硅元素的化合價沒有發(fā)生改變，錯誤；D項，反應器中發(fā)生的反應為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反應沒有元素化合價的變化，屬于非氧化還原反應，錯誤。
2．世博會中國館——“東方之冠”由鋼筋、混凝土、7 000多塊鋁板和1 200多塊玻璃等建成。(1)鋁板易被燒堿腐蝕，玻璃易被氫氟酸腐蝕，原因分別為：___________________________________、_________________________________(用化學方程式表示)。(2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是________。制備普通玻璃的主要反應方程式為___________________________________________________________(任寫一個)。
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
(3)石英玻璃化學穩(wěn)定性強、膨脹系數(shù)小，是一種特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是________(填化學式)。(4)要將NaOH高溫熔化，下列坩堝中可選用的是________(填字母)。A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝
考向二　新型無機非金屬材料3．新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成為物理、化學、材料科學研究的國際熱點課題。其結(jié)構(gòu)模型如圖所示：下列有關(guān)說法正確的是(　　)A．石墨烯是一種新型化合物B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物C．二者和石墨都是碳的同素異形體D．氧化石墨烯具有一定的親水性
解析：石墨烯是碳的單質(zhì)，A錯誤；氧化石墨烯含有氫元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素異形體，B、C錯誤；由于氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中含有羥基和羧基等親水基團，所以它具有一定的親水性，D正確。
4．氮化硅可用作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷復合材料，在航空航天、汽車發(fā)動機、機械等領(lǐng)域有著廣泛的應用。由石英砂合成氮化硅粉末的路線如圖所示：其中—NH2中各元素的化合價與NH3相同。

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