《学年高中化学 专题3 从矿物到基础材料 第二单元 含硅矿物及信息材料（第2课时）二氧化硅与信息材料课件 苏教必修1（通用）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年高中化学 专题3 从矿物到基础材料 第二单元 含硅矿物及信息材料（第2课时）二氧化硅与信息材料课件 苏教必修1（通用）（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,1,2,3,4,1.SiO2的物理性质和用途 二氧化硅是一种熔沸点很高、硬度很大的氧化物,除可用于制作光学镜片、石英坩埚外,还可用于制造光导纤维。,目标导航,1,2,3,4,2.SiO2的化学性质 二氧化硅的化学性质不活泼,不与水、酸(氢氟酸除外)发生反应,能耐高温、耐腐蚀。 SiO2是酸性氧化物,能与碱性氧化物和强碱溶液反应。 (1)与碱反应 在常温下,SiO2与强碱溶液反应,生成硅酸盐。例如SiO2与NaOH溶液反应,化学方程式为SiO2+2NaO HNa2SiO3+H2O。 (2)与碱性氧化物反应 在高温下,SiO2能与碱性氧化物反应生成盐。例如S
2、iO2与CaO反应,化学方程式为SiO2+CaO CaSiO3。,预习导引,目标导航,1,2,3,4,预习交流1 保存NaOH溶液时能使用玻璃塞吗?为什么? 答案:不能。因NaOH会与玻璃塞磨口处的SiO2反应,生成的Na2SiO3会使瓶塞与瓶壁黏合在一起。,(3)弱氧化性 在高温下,SiO2还能被焦炭还原,反应的方程式为SiO2+2C Si+2CO。 (4)与氢氟酸反应 反应的化学方程式为SiO2+4HF SiF4+2H2O。 预习交流2 盛装氢氟酸能否使用玻璃试剂瓶?应如何盛放氢氟酸? 答案:不能。因为氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应而腐蚀玻璃。应用铅皿容器或塑料瓶盛装氢氟酸。,预习导引,目
3、标导航,1,2,3,4,3.硅的物理性质和用途 硅晶体的熔点和沸点都很高,硬度很大。其导电性介于导体和绝缘体之间,是重要的半导体材料,广泛应用于电子工业的各个领域。,预习导引,目标导航,1,2,3,4,4.硅的化学性质 (1)在常温下,单质硅的化学性质比较稳定,除氟气、氢氟酸和强碱外,硅很难与其他物质反应。 与氟气反应:Si+2F2 SiF4; 与氢氟酸反应:Si+4HF SiF4+2H2; 与氢氧化钠溶液反应:Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2。 (2)加热时,硅能与氧气、氯气等反应。 与O2反应:Si+O2 SiO2; 与Cl2反应:Si+2Cl2 SiCl4。,预习导引,目
4、标导航,1,2,3,4,预习交流3 是不是只有活泼金属与酸反应才能生成氢气?如果不是,你能想到哪些反应还能生成氢气? 答案:不是。除了活泼金属与酸反应生成氢气外,碳在高温下与水蒸气反应也能生成氢气: C+H2O(g) CO+H2。 另外硅与氢氧化钠溶液、硅与氢氟酸反应也都能生成氢气: Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2、Si+4HF SiF4+2H2。 还有铝与氢氧化钠溶液反应也能生成氢气:2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2。,预习导引,问题导学,即时检测,一,二,一、探究硅的制备 活动与探究1 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: 高温下用碳
5、还原二氧化硅制得粗硅; 粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HCl SiHCl3+H2; SiHCl3与过量的H2在1 0001 100 下反应制得纯硅。 已知SiHCl3能与H2O剧烈反应,在空气中易自燃。 请回答下列问题: (1)第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SiHCl3(沸点33.0 )中含有少量SiCl4(沸点57.6 )和HCl(沸点-84.7 ),提纯SiHCl3采用的方法为。,问题导学,即时检测,一,二,(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下图所示(热源及夹持装置略去): 装置B中的试剂是。装置C中的烧瓶需要
6、加热,其目的是。 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。,问题导学,即时检测,一,二,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。 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(填写字母代号)。 a.碘水b.氯水 c.NaOH溶液d.KSCN溶液 e.Na2SO3溶液,问题导学,即时检测,一,二,解析:由于SiHCl3极易自燃、极易和水反应,因此用一般的化学方法难以提纯,又由于SiHCl3的沸点和所含杂质的沸点相差较大,故可以采用分馏(或蒸馏)的方法。 由
7、(3)中实验装置图可以看出A为制取氢气的装置,B为干燥氢气的装置。由SiHCl3的沸点可知其在常温下为液态,对C中烧瓶水浴加热可以使SiHCl3汽化,以保证它和氢气充分接触并进入D中,在较高温度下反应得到单质硅。由于是对微量铁单质的检验,三价铁离子遇KSCN溶液变色最为灵敏,所以应把铁转变为三价铁离子。,问题导学,即时检测,一,二,答案:(1)SiO2+2C Si+2CO (2)分馏(或蒸馏) (3)浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 有固体物质生成在此反应温度下,普通玻璃会软化SiHCl3+H2 Si+3HCl 排尽装置中的空气和水蒸气 bd,问题导学,即时检测,一,二,思考与交流 硅有哪
8、些重要应用?为什么要对粗硅进行提纯? 答案:硅的用途非常广泛,晶体硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件,还可制成太阳能电池。硅还可用来制造铝合金、铁合金等多种合金,这些合金都有重要用途。 纯度很高的晶体硅,在极低的温度下几乎不导电,但温度升高、受光照射时,硅的电阻迅速减小,成为导电的物质,因此,硅是良好的半导体材料。,问题导学,即时检测,一,二,硅单质是由其氧化物制得的,主要分为两个阶段: (1)粗硅的制取: 化学方程式为SiO2+2C Si+2CO。 (2)粗硅转变为高纯硅: Si+2Cl2 SiCl4,SiCl4+2H2 Si+4HCl 注意:C和SiO2反应,产物是CO不是
9、CO2,C是还原剂。 粗硅首先和Cl2反应生成液态SiCl4,SiCl4有挥发性,挥发出来的SiCl4再和H2反应生成Si和HCl。,问题导学,即时检测,一,二,二、探究硅和二氧化硅的性质异同 活动与探究2 常温下单质A溶于强碱溶液,A燃烧生成某高熔点的氧化物B,B不溶于强酸而能与强碱反应。B与纯碱在高温下反应能生成C和气体D,气体D通入C溶液可得白色沉淀E,E放在干燥空气中易失水变成F,F加热再失水可得B。 (1)写出化学式: ABC DEF (2)写出下列反应的化学方程式: A与强碱溶液的反应 B与纯碱共熔 C与D反应 F失水,问题导学,即时检测,一,二,答案:(1)SiSiO2Na2Si
10、O3CO2H4SiO4H2SiO3 (2)Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2 Na2SiO3+CO2+2H2O Na2CO3+H4SiO4 H2SiO3 SiO2+H2O 思考与交流 Si、SiO2都可与强碱NaOH反应,那么它们是否能与强酸盐酸反应呢?如果不能,那么能与什么酸反应呢? 答案:不与盐酸反应,能与氢氟酸反应。,问题导学,即时检测,一,二,问题导学,即时检测,一,二,问题导学,即时检测,一,二,问题导学,即时检测,1,2,3,4,1.下列说法不正确的是() A.因为SiO2不溶于水,故H2SiO3不是SiO2对应的酸或者
11、说SiO2不是H2SiO3对应的酸性氧化物 B.CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀 C.SiO2晶体的熔点高、硬度大 D.氢氟酸能够雕刻玻璃 解析:SiO2中Si呈+4价,H2SiO3中Si也为+4价,且H2SiO3 SiO2+H2O,故A项错误,B项发生的反应为Na2SiO3+CO2(少量)+H2O H2SiO3+Na2CO3,D项发生的反应为4HF+SiO2 SiF4+2H2O。 答案:A,问题导学,即时检测,1,2,3,4,2.制造太阳能电池需要高纯度的硅,工业上制高纯硅常用以下反应实现: Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g)H=-381 kJmol-1 SiHCl3
12、+H2 Si+3HCl 对上述两个反应的叙述中,错误的是() A.两个反应都是置换反应 B.反应是吸热反应 C.两个反应互为可逆反应 D.两个反应都是氧化还原反应 解析:是逆向进行的反应,放热反应,必然是吸热反应,进行条件不一样,不能称为可逆反应。 答案:C,问题导学,即时检测,1,2,3,4,3.现有下列五个转化,其中不可能通过一步反应实现的是 () A.B. C.D. 解析:SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O;CuSO4+BaCl2 BaSO4+CuCl2;2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2,SiO2和CuO均不溶于水,因此SiO2、CuO不可能通过一步反应分别生成H2SiO3、Cu(OH)2。 答案:B,问题导学,即时检测,1,2,3,4,4.在多年使用的厨房里,久未更换的玻璃往往失去光泽,严重的还会形成白色斑点,这种现象化学上叫做“碱析”,发生碱析的化学方程式为。 解析:玻璃的主要成分有Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。厨房中CO2、H2O(g)浓度相对较高,碳酸酸性强于硅酸,时间长了玻璃中的Na2SiO3将会在CO2、H2O(g)的持续作用下析出白色H2SiO3,所以往往失去光泽,严重的会形成白色斑点。 答案:Na2SiO3+CO2+H2O H2SiO3+Na2CO3,
