《2018-2019化学新设计同步必修一人教全国通用版课件：第4章第一节 无机非金属材料的主角——硅 第2课时 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019化学新设计同步必修一人教全国通用版课件：第4章第一节 无机非金属材料的主角——硅 第2课时 （36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2课时 硅酸盐和硅单质,一、硅酸盐 1.硅酸盐的组成和性质,知 识 梳 理,硅,氧,金属,稳定,Na2OSiO2,2.最简单的硅酸盐Na2SiO3,易,水玻璃,H2SiO3,防火剂,3.三种常见的硅酸盐产品,4.特殊功能的含硅物质,(1)金刚砂(SiC)具有类似_的结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮磨料。 (2)硅钢(含Si 4%)具有很高的_ ，主要用作变压器铁芯。 (3)硅橡胶，既耐高温又耐低温，用于制造火箭、导弹的零件。 (4)人造分子筛(具有均匀微孔结构的铝硅酸盐)主要作吸附剂和_ 。,金刚石,导磁性,催化剂,提示 SiO2与Na2CO3反应，是在高温下，且生成的产物是CO2气体，可以
2、脱离反应体系，并不能说明H2SiO3酸性强于H2CO3。,二、硅单质 1.形态及结构,晶体硅,无定形硅,2.性质,(1)物理性质,(2)化学性质：在常温下化学性质不活泼，但能与_发生反应。 Si与NaOH溶液：_。 Si与氢氟酸：_。,氢氟酸、强碱,Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2,Si4HF=SiF42H2,3.用途,(1)半导体材料，如硅芯片等。 (2)新型能源，如光电池等。,【自主思考】 2.单质硅在常温下化学性质不活泼，所以硅在自然界中以游离态存在，这种说法是否正确？,提示 错误。硅是一种亲氧元素，在自然界中总是与氧相互化合，以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。所以自然界中
3、无游离态的硅存在。,1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”。,(1)硅酸钠可以改写为Na2OSiO2，故硅酸钠是混合物，含有Na2O和SiO2。( ) (2)硅酸钠俗称水玻璃，是一种防火剂。( ) (3)硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质。( ) (4)普通玻璃和水泥的生产原料均含石灰石。( ) (5)光电池可以将光能直接转化为电能。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5),效 果 自 测,2.玻璃、陶瓷和水泥是重要的无机非金属材料，它们的主要成分中都含有的元素是( ),A.氮 B.硫 C.硅 D.氯 解析 玻璃、陶瓷、水泥属于传统的无机非金属材料，它们的主要成分中都含有硅元素和氧
4、元素，故选项C正确。 答案 C,3.下列关于硅、硅酸盐的说法正确的是_(填序号)。,(1)硅广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石。 (2)硅的导电性介于导体与绝缘体之间。 (3)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应。 (4)水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐材料。 (5)高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维。 解析 (1)硅在自然界中只有化合态，没有游离态，硅主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在，硅石的主要成分是SiO2，(1)不正确；(2)正确；(3)硅在常温下能与F2、HF和强碱溶液反应，(3)不正确；(4)水晶的成分是SiO2，(4)不正确；(5)SiO2用于制光导纤维而不是硅。 答案 (
5、2),探究一、硅及其化合物的特性和制备 【探究讨论】 1.能与NaOH溶液反应产生H2的单质一定是金属Al吗？,提示 Si和Al都能与NaOH溶液反应生成H2。,2.如何利用二氧化硅制取纯硅？,【点拨提升】 1.硅及其化合物特性,(1)Si、SiO2都能与氢氟酸反应。 (2)常见单质中能与NaOH溶液反应产生H2的有金属Al，非金属Si。 (3)粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2。 (4)硅酸是不溶于水的弱酸。,(2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下图所示(热源及夹持装置均已略去)：,装置B中的试剂是_。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是_。 反应一段
6、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_。 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_。,解析 (1)在高温条件下，用C还原SiO2生成Si和CO。(2)用Zn、稀硫酸制得的H2中会混有少量水蒸气，而SiHCl3能与H2O剧烈反应，所以要对H2进行干燥，根据装置应选择液态干燥剂浓硫酸。装置C用水浴加热SiHCl3使其汽化，和H2进入装置D反应。因为SiHCl3与H2在1 0001 100 下反应，温度很高，在此温度下普通玻璃会软化，因此不能使用普通玻璃管。SiHCl3在空气中易自燃，实验时还
7、要注意先通一段时间H2以排尽装置中的空气。,【学以致用1】 下列关于硅的说法中，错误的是( ),A.硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体 B.单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度小，熔点低 C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D.加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 解析 硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属；硅原子与碳原子最外层电子数相同，晶体结构相似，但硅晶体比金刚石的硬度小，熔点低；硅的化学性质不活泼，常温能与氟气、氢氟酸和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅还能与氯气、氧气等非金属发生反应。 答案 C,探究二、硅酸盐的组成和
8、性质 【探究讨论】 1.思考：硅酸盐可写成二氧化硅和金属氧化物的形式，是否可理解成硅酸盐是二氧化硅和金属氧化物的混合物？,提示 不可以。硅酸盐结构复杂，只是用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示，并不是它们的混合物。,2.请结合硅酸盐的性质，分析在实验室里如何保存Na2SiO3溶液？如果敞口放置一段时间，溶液会出现什么现象？,提示 由于Na2SiO3溶液能与空气中的CO2反应而变质，故Na2SiO3要密封保存，并放在带橡胶塞的玻璃瓶中。化学方程式为Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SO3(胶体)，所以，敞口放置的Na2SiO3溶液会出现白色胶状沉淀。,解析 (1)将复杂硅酸盐化学式改写成
9、氧化物时，只需将除O以外所有的元素写出其常见氧化物，并用“”将它们合并起来，但需注意各种原子个数比符合原来的组成比。在某种(或几种)氧化物前加合适的系数。 KAlSi3O8：K2OAl2O36SiO2；Al2Si2O5(OH)4：Al2O32SiO22H2O。 (2)分析反应前后物质的种类，可知属于酸与盐发生的复分解反应，是由于酸性：H2CO3H2SiO3，发生了较强的酸制取较弱的酸的反应。 答案 (1)K2OAl2O36SiO2 Al2O32SiO22H2O (2)较强的酸能制取较弱的酸,【学以致用2】 歌曲青花瓷中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案生动形
10、象，但古瓷中所用颜料的成分一直是个谜。近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( ),A.可用氧化物形式表示为BaOCuO2SiO2 B.性质稳定，不易脱色 C.易溶于强酸和强碱 D.x等于6,解析 BaCuSi2Ox中，Ba为2价，Cu为2价，Si为4价，O为2价，由化合价规则：(2)(2)2(4)(2)x0，得x6，则用氧化物形式表示硅酸铜钡为BaOCuO2SiO2，A、D项正确；由题干信息可知硅酸铜钡的性质稳定，不易脱色，故B项正确，C项错误。 答案 C,1.下列有关硅及其化合物的说法正确的是( ),A.Si用途
11、广泛，是太阳能电池和光导纤维的主要成分 B.SiO2是硅酸的酸酐，只能与NaOH溶液反应，不能与任何酸反应 C.硅酸酸性比碳酸弱，所以SiO2不能跟Na2CO3反应 D.绝大多数硅酸盐难溶于水，组成复杂，通常用氧化物的形式表示其组成 解析 A项，光导纤维的主要成分是SiO2不是Si；B项，SiO2与氢氟酸反应；C项，SiO2在高温下与Na2CO3可以反应。 答案 D,解析 反应中硅元素被还原，反应中硅元素被氧化，D错误。 答案 D,3.世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3 000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关普通玻璃的说法不正确的是( ),A.制普通玻
12、璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英 B.玻璃在加热熔化时有固定的熔点 C.普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅 D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起,解析 普通玻璃以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得，A正确；玻璃是混合物，没有固定的熔点，B错误；普通玻璃的大致组成为Na2OCaO6SiO2，C正确；二氧化硅易与烧碱溶液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很强的黏合性，因此盛NaOH等强碱性溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞。 答案 B,答案 (1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O 氢氟酸 (2)防火剂 (3)C SiO2,
