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1、第三单元含硅矿物与信息材料新知初探自学导引自主学习自主学习一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品1硅元素在自然界中以硅元素在自然界中以_态形式存在，无态形式存在，无_态。态。硅元素在地壳中的含量居第硅元素在地壳中的含量居第_位。位。2硅酸盐的表示方法硅酸盐的表示方法化合化合游离游离二二方法方法化学式法化学式法氧化物法氧化物法适用范适用范围围组成简单的硅组成简单的硅酸盐酸盐组成复杂的硅酸盐组成复杂的硅酸盐举例举例硅酸钠：硅酸钠：Na2SiO3硅酸钙：硅酸钙：CaSiO3锆石：锆石：ZrO2SiO2红柱石：红柱石：Al2O3SiO2钙铝石榴子石：钙铝石榴子石：3CaOAl2O33Si
2、O2镁橄榄石：镁橄榄石：2MgOSiO23.硅酸钠硅酸钠(1)物理性质：可溶于水，其水溶液俗称物理性质：可溶于水，其水溶液俗称_。(2)化化学学性性质质：和和盐盐酸酸、碳碳酸酸等等反反应应生生成成白白色色的的H2SiO3沉淀。沉淀。(写化学方程式写化学方程式)HCl：_。水玻璃水玻璃2HClNa2SiO3=H2SiO32NaCl少量少量CO2：_。(3)用用途途：建建筑筑业业的的黏黏合合剂剂。木木材材、纺纺织织品品的的防防腐腐剂和防火剂。剂和防火剂。H2SiO3Na2CO3CO2H2ONa2SiO3=想一想想一想保存保存Na2SiO3溶液时应注意什么？试说明原因。溶液时应注意什么？试说明原因。
3、提提示示：要要密密封封保保存存且且不不能能用用带带玻玻璃璃塞塞的的试试剂剂瓶瓶。硅硅酸酸钠钠溶溶液液会会与与二二氧氧化化碳碳发发生生反反应应而而变变质质，所所以以要要密密封封保保存存;硅硅酸酸钠钠有有较较强强的的黏黏性性,也也不不能能用用磨磨口口的的玻玻璃璃瓶瓶和和玻玻璃璃塞塞，以以免瓶口黏结。免瓶口黏结。4.硅酸盐工业产品硅酸盐工业产品常见的硅酸盐工业产品有水泥、玻璃、陶瓷常见的硅酸盐工业产品有水泥、玻璃、陶瓷.(1)水泥水泥主主 要要 原原 料料 ： 黏黏 土土 、 石石 灰灰 石石 、 石石 膏膏 (注注 意意 ： 石石 膏膏 的的 作作 用用 ：_)。主要设备：主要设备：_。生产原理：
4、复杂的物理、化学变化。生产原理：复杂的物理、化学变化。主要成分主要成分:_.调节水泥硬化速度调节水泥硬化速度水泥回转窑水泥回转窑硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙主主要要性性质质：有有_性性，即即细细粉粉状状水水泥泥遇遇水水后后变变为为坚坚硬硬的固体。的固体。主主要要用用途途：用用于于制制造造建建筑筑材材料料。例例如如，水水泥泥砂砂浆浆：水水泥泥、沙沙子和水的混合物；混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物。子和水的混合物；混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物。(2)陶瓷陶瓷主要原料：黏土。主要原料：黏土。生产原理：复杂的物理、化学变化。生产原理：复杂的物理、化学变化。水硬水硬生产过
5、程：混合、成型、干燥、烧结、冷却生产过程：混合、成型、干燥、烧结、冷却.主要特点：具有抗氧化性、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝主要特点：具有抗氧化性、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。缘、易成型等优点。主要用途：餐具、砖瓦、化学仪器、电绝缘器、工艺主要用途：餐具、砖瓦、化学仪器、电绝缘器、工艺品等。品等。(3)玻璃玻璃主要原料：石灰石、纯碱、石英。主要原料：石灰石、纯碱、石英。主要设备：玻璃窑。主要设备：玻璃窑。普通玻璃的组成：_。Na2OCaO6SiO2二、二氧化硅与信息材料二、二氧化硅与信息材料1二氧化硅二氧化硅(SiO2)(1)存存在在：天天然然产产透透明明的的二二氧氧化化硅硅晶晶体体俗俗
6、称称_，为为无无色色透透明明的的六六棱棱柱柱状状。另另外外，_等的主要成分也是二氧化硅。等的主要成分也是二氧化硅。(2)用途：二氧化硅可用于制备用途：二氧化硅可用于制备_等。等。水晶水晶石英、沙子石英、沙子光导纤维光导纤维(3)物物理理性性质质:熔熔沸沸点点_、硬硬度度_，_溶溶于于水水。纯净的纯净的SiO2晶体是无色透明的固体。晶体是无色透明的固体。(4)化学性质化学性质SiO2的的化化学学性性质质_活活泼泼，但但也也能能发发生生一一些些化化学学反反应应。SiO2是是_氧氧化化物物，具具有有_氧氧化物的某些性质。化物的某些性质。在常温下与强碱反应，生成盐和水。在常温下与强碱反应，生成盐和水。
7、SiO22NaOH=Na2SiO3H2O高高大大难难很不很不酸性酸性酸性酸性3硅晶体硅晶体硅硅 晶晶 体体 的的 熔熔 点点 和和 沸沸 点点 都都 很很 _， 硬硬 度度 也也 很很_。在在常常温温下下,单单质质硅硅比比较较稳稳定定,与与O2、Cl2、HNO3、H2SO4等都很难发生反应。等都很难发生反应。高高大大自主体验自主体验1下列属于硅酸盐材料的是下列属于硅酸盐材料的是()水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷水晶水晶ABCD解解析析：选选D。硅硅酸酸盐盐是是由由硅硅、氧氧和和金金属属组组成成的的化化合合物物的的总总称称；水晶的主要成分是水晶的主要成分是SiO2，不属于硅酸盐。，不属于硅酸盐。2根据
8、水泥和玻璃的生产，总结出硅酸盐工业的一般特点根据水泥和玻璃的生产，总结出硅酸盐工业的一般特点是是()生成物是硅酸盐生成物是硅酸盐反应条件是高温反应条件是高温含有硅的物质含有硅的物质作原料作原料反应原理是一系列复杂的物理化学变化反应原理是一系列复杂的物理化学变化ABCD解析：选解析：选D。硅酸盐工业的特点包含题干所述四项内容。硅酸盐工业的特点包含题干所述四项内容。解析：选解析：选D。SiO2不与强酸反应，只能与酸中的氢氟酸反应。不与强酸反应，只能与酸中的氢氟酸反应。要点突破讲练互动探究导引探究导引1硅酸盐和硅酸盐产品有何差异？硅酸盐和硅酸盐产品有何差异？提提示示：硅硅酸酸盐盐是是指指由由硅硅、氧
9、氧、金金属属元元素素组组成成的的一一大类化合物，它是构成地壳岩石的主要成分，大类化合物，它是构成地壳岩石的主要成分，硅酸盐和硅酸盐产品硅酸盐和硅酸盐产品自自然然界界中中存存在在的的各各种种天天然然硅硅酸酸盐盐矿矿物物约约占占地地壳壳质质量量的的5%；硅硅酸酸盐盐产产品品指指的的是是硅硅酸酸盐盐材材料料，它它是是由由以以含含硅硅的的物物质质为为原原料料，在在高高温温条条件件下下经经过过复复杂杂的的物物理理化化学学变变化化而而制制备备的的一一种种材材料料，人人类类制制造造出出的的第第一一种种材材料料陶陶瓷瓷就就是是硅硅酸酸盐盐产产品品，硅酸盐材料也称为传统无机非金属材料。硅酸盐材料也称为传统无机非
10、金属材料。探究导引2如何用化学式表示硅酸盐？提示：用金属氧化物二氧化硅的形式表示.要点归纳要点归纳(1)硅酸盐在自然界中的存在硅酸盐在自然界中的存在硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，存在于地球的每一个角硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，存在于地球的每一个角落，硅元素在地壳中总含量居第二位。落，硅元素在地壳中总含量居第二位。(2)硅酸盐的物理性质硅酸盐的物理性质硅酸盐绝大部分都难溶于水，常见的易溶于水的硅酸盐是硅酸盐绝大部分都难溶于水，常见的易溶于水的硅酸盐是Na2SiO3、K2SiO3等。硅酸盐都有较高或很高的熔点。等。硅酸盐都有较高或很高的熔点。(3)硅酸盐的化学性质硅酸盐的化学性质硅酸盐有很强
11、的热稳定性，能耐高温。硅酸盐有很强的热稳定性，能耐高温。硅酸盐易跟酸发生反应。硅酸盐易跟酸发生反应。由于硅酸是比碳酸还弱的酸，所以水玻璃由于硅酸是比碳酸还弱的酸，所以水玻璃(Na2SiO3)易跟碳酸易跟碳酸(CO2H2O)及更强的酸反应，生成难溶于水的硅酸，例如：及更强的酸反应，生成难溶于水的硅酸，例如：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3如如硅硅酸酸钠钠：Na2SiO3、硅硅酸酸钙钙：CaSiO3等等。此此法法一般用于组成较简单的硅酸盐。一般用于组成较简单的硅酸盐。氧化物化学式法氧化物化学式法如石棉如石棉(CaMg3Si4O12)可写为可写为CaO3MgO4SiO2.特别提醒
12、特别提醒用用氧氧化化物物表表示示硅硅酸酸盐盐组组成成时时，a.各各元元素素的的价价态态保保持持不不变变。b.各各元元素素原原子子个个数数比比不不变变。c.各各氧氧化化物物的的一一般般排排列列顺顺序序为为：较较活活泼泼金金属属的的氧氧化化物物、较较不不活活泼泼金金属的氧化物、二氧化属的氧化物、二氧化硅、水。硅、水。d.各氧化物之间用各氧化物之间用“”隔开。隔开。即时应用即时应用1下列溶液中加入氯化钡溶液生成白色沉淀，再加下列溶液中加入氯化钡溶液生成白色沉淀，再加入稀硝酸振荡，白色沉淀不消失的是入稀硝酸振荡，白色沉淀不消失的是()Na2SiO3Na2CO3Na2SO3Na3PO4A BCD解解析析
13、：选选A。BaCO3和和Ba3(PO4)2均均为为白白色色沉沉淀淀，二二者者均均溶溶于于HNO3。BaSiO3溶溶于于HNO3后后生生成成H2SiO3白白色色沉沉淀，淀，BaSO3溶于溶于HNO3后生成后生成BaSO4白色沉淀。白色沉淀。探究导引探究导引硅硅的的化化学学性性质质很很稳稳定定，为为什什么么自自然然界界中中没没有游离态的硅？有游离态的硅？提示：硅是一种亲氧元素。提示：硅是一种亲氧元素。硅及二氧化硅硅及二氧化硅要点归纳要点归纳1硅的制取、性质与用途硅的制取、性质与用途(1)硅的制取硅的制取自然界中没有游离态的硅，常见的化合态的硅有二自然界中没有游离态的硅，常见的化合态的硅有二氧化硅和
14、硅酸盐等。工业上用碳在高温下还原二氧氧化硅和硅酸盐等。工业上用碳在高温下还原二氧化硅的方法，制得含有少量杂质的粗硅，将粗硅在化硅的方法，制得含有少量杂质的粗硅，将粗硅在高温下跟氯气反应生成四氯化硅高温下跟氯气反应生成四氯化硅(SiCl4)，四氯化硅，四氯化硅经提纯后，再用氢气还原，就可以得到高纯度的硅。经提纯后，再用氢气还原，就可以得到高纯度的硅。(3)硅的用途硅的用途用用于于制制造造硅硅芯芯片片、集集成成电电路路、晶晶体体管管、硅硅整整流流器器等等半半导体器件；导体器件；制造太阳能电池；制造太阳能电池；制制造造合合金金，如如含含硅硅4%(质质量量分分数数)的的钢钢导导磁磁性性好好，用用于于制
15、造变压器的铁芯；含硅制造变压器的铁芯；含硅15%(质量分数质量分数)的钢有良好的耐酸性。的钢有良好的耐酸性。 2.二氧化硅SiO2是典型的酸性氧化物，其有酸性氧化物的通性，在物理、化学性质方面与CO2有较大差异。比较项目比较项目SiO2CO2物物理理性性质质颜色状态颜色状态无色透明晶体或无色透明晶体或白色粉末白色粉末无色气体无色气体熔点熔点高高(1723)低低(57)沸点沸点高高(2230)低低(18.5升华升华)硬度硬度大大小小溶解性溶解性不溶于水不溶于水溶于水溶于水(1 1)比较项目比较项目SiO2CO2化化学学性性质质与碱性氧与碱性氧化物的反化物的反应应SiO2CaOCaSiO3CO2C
16、aO=CaCO3与碱的反与碱的反应应SiO22NaOH=Na2SiO3H2OCO22NaOH=Na2CO3H2OCO2NaOH=NaHCO3比较项目比较项目SiO2CO2化化学学性性质质与盐的反与盐的反应应CaCO3SiO2CaSiO3CO2CO2NaAlO22H2O=Al(OH)3NaHCO3与水的反与水的反应应不反应不反应CO2H2OH2CO3比较项目比较项目SiO2CO2化化学学性性质质与氢氟与氢氟酸的反酸的反应应SiO24HF=SiF42H2O不反应不反应相互转化相互转化Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2CO2(少少量量)H2ONa2SiO3= Na2CO3H2SiO3H2SiO3SiO2H2O(很重要很重要)即时应用即时应用2.关于地壳中含量占第一位与第二位的元素之间形成关于地壳中含量占第一位与第二位的元素之间形成的化合物的化合物,下列说法正确的是下列说法正确的是()A可溶于水，显酸性可溶于水，显酸性B它的化学性质不活泼它的化学性质不活泼C是酸性氧化物，不溶于任何酸是酸性氧化物，不溶于任何酸D它的熔、沸点较低，物理性质类似于它的熔、沸点较低，物理性质类似于CO2解解析析
