高中化学PEP教材教学-13第十三讲无机非金属材料的主角-硅.pdf
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1、1 / 12 第十三讲无机非金属材料主角硅 【教学目标】 1了解硅是组成无机非金属材料的主要元素之一。 2了解硅单质及其化合物(二氧化硅、硅酸、硅酸盐)的性质。 3了解硅酸盐和硅酸盐工业。 4认识硅及其化合物在材料领域的广泛用途和发展。 【知识梳理 】 知识点一、硅和二氧化硅的性质及用途 一、硅:在自然界中没有游离态的硅,只有以化合态的硅。硅元素位于周期表第三周期 A 族,主要形成四价化合物,常见二氧化硅、硅酸盐等。硅在地壳中的含量 为 26.3%,仅次于氧。 1物理性质:有金属光泽的灰黑 色固体,熔点高,硬度 大 2化学性质: (1)常温下不活泼,能跟F2、HF 和 NaOH 溶液反应 Si
2、2F2 SiF4 Si4HFSiF4 2H2 Si2NaOHH2O Na2SiO32H2 (2)高温下, Si 能与 O2和 Cl2等非金属单质反应 SiO2 高温 SiO2 Si2Cl2 高温 SiCl4 (3)用途: 太阳能电池 、计算机芯片 以及 半导体材料 等。 (4)硅的工业制备: SiO22C=加热 =Si(粗硅 )2CO 2 / 12 Si(粗) 2Cl2=加热 =SiCl4 SiCl42H2=加热 =Si(纯硅 )4HCl 二、二氧化硅 1物理性质:熔点高,硬度 大,不溶于 水。 2化学性质:SiO2不活泼,常温下只与氢氟酸 、强碱溶液 反应,高温下可与 碱性氧化物 反应 (1
3、)常温与氢氟酸反应 SiO2的特性: SiO24HFSiF4 +2H2O 【应用】 雕刻玻璃 不能用 玻璃 试剂瓶存放 氢氟酸 ,用塑料瓶存放。 (2)常温与强碱反应: SiO22NaOHNa2SiO3H2O 【应用】生成的Na2SiO3具有粘性,所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH、 Na2SiO3和 Na2CO3等碱性溶液,避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住打不 开,应用橡胶塞或木塞) (3)高温与碱性氧化物反应: SiO2CaO=加热 =CaSiO3 SiO2Na2O=加热 =Na2SiO3 (4)与碳酸盐的反应 SiO2Na2CO3=加热 = Na 2SiO3 CO2 3用途:光
4、导纤维、玛瑙饰物、水晶镜片、石英坩埚、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑 3 / 12 材料等。 典型例题 1 (2015 二中期末6)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是() 硅是构造一些岩石和矿物的基本元素 单质硅是制造光导纤维的主要材料 二氧化硅是酸性氧化物,不与任何酸反应 Na2SiO3水溶液俗称水玻璃,是制造硅酸和木材防火剂等的材料 ABCD 答案: D 2(2015 汇文期末25)硅是无机非金属材料的主角,硅的氧化物 和硅酸盐约占地壳质量的90%, (1)太阳能电池板、电脑芯片中用到的材料是_ (2)信息高速公路的基础 光导纤维的材料是_ (3)滑石是硅酸盐矿物的代表,其主要成分是Mg
5、3(OH)mSi4O10,则 m=_ 答案: ( 1)Si ( 2)SiO2( 3)2 知识点二、硅酸和硅酸盐的性质及用途 一、硅酸 1物理性质:不溶于水的白色胶状物 ,能形成 硅胶 ,吸附水分能力强。 2化学性质:H2SiO3是一种 弱酸 ,酸性比碳酸 弱, SiO2是酸酐。但SiO2不 溶于水,故不能直接由SiO2溶于水制得H2SiO3,只能用可溶性硅酸盐与酸 反应制取(强酸制弱酸原理)。 4 / 12 Na2SiO32HCl 2NaClH2SiO3 Na2SiO3CO2H2O H2SiO3 Na2CO3(酸性: H2CO3 H2SiO3) 3用途:硅胶可作干燥剂、催化剂的载体 二、硅酸盐
6、 1硅酸盐概述:硅酸盐是由金属、硅、氧元素组成的化合物的总称。硅酸 盐种类很多,大多数难溶于水,最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3。 2关于 Na2SiO3的水溶液: (1)Na2SiO3的水溶液俗称 水玻璃 (又称 泡花碱 ) ,是一种无色粘稠液体,可作 黏胶剂和木材防火剂。 (2)Na2SiO3的水溶液久置在空气中容易变质: Na2SiO3CO2H2O Na2CO3H2SiO3 (白色沉淀) 3用途: (1)传统硅酸盐产品:玻璃、陶瓷、水泥。 制备玻璃原料:纯碱、石灰石和石英 制备陶瓷原料:粘土 制备水泥原料:粘土和石灰石 (2)新型硅酸盐产品: 石英玻璃纤维,又称光导纤维(简称光纤),
7、传导光的能力非常强,由 高纯度 SiO2(或石英玻璃)的熔融体制得; 高温结构陶瓷、生物陶瓷等许多具有特殊功能的新型陶瓷。 (3)硅酸盐组成的表示方法 氧化物的形式:活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅 水 5 / 12 【注意】氧化物前系数配置原则:除氧元素外,其他元素按配置前后原子 个数守恒原则配置系数。 典型例题 1 (2015 汇文期末10)能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是 A CO2溶于水生成碳酸,SiO2不溶于水也不能与水反应硅酸 B在高温条件下,SiO2能与 Na2CO3反应 C SiO2的熔点比CO2的熔点高 D CO2通入 Na2SiO3溶液中生成白色胶状沉淀 答案: D
8、2 (2015 朝阳期末16)某同学用右图所示的装置及药品进行比较酸性强弱 的实验,一段时间后试管中有胶冻状物质生成。下列说法正确的是 A向 Na2SiO3溶液中滴入酚酞溶液无明显现象 B试管 中反应的离子方程式是:Na2CO3+ 2H + = 2Na+ + CO2 + H2O C该实验可以证明酸性:盐酸碳酸硅酸 D若将盐酸换成硫酸,能证明酸性:硫酸碳酸硅酸 答案: D 【巩固练习】 一、选择题 (每小题只有1 个选项符合题意) 1下列物质的主要成分不是SiO2的是( ) A石英B水晶C金刚砂D 玛瑙 答案 C 2要除去SiO 2中混有的少量 CaO 杂质,最适宜的试剂是( ) A纯碱溶液B盐
9、酸C硫酸D 苛性钠溶液 6 / 12 答案 B 3能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是( ) ACO2溶于水形成碳酸,SiO2难溶于水 BCO2通入 Na2SiO3溶液中析出H2SiO3 C高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2 D 氯化氢通入碳酸钠溶液中放出气体,通入硅酸钠溶液中生成硅酸沉淀 答案 B 4实验室熔融烧碱应选用的器皿是( ) A石英坩埚B普通玻璃坩埚 C生铁坩埚D 陶瓷坩埚 答案 C 5下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶存放的是( ) ANaOH溶液BNa2SiO3溶液C盐酸D 氢氟酸 答案 C 6下列说法正确的是( ) ASiO2能和水发生化合反应生成硅酸 BSiO2是酸性氧化物
10、,它不溶于任何酸 CSiO2的俗名叫水玻璃,不溶于水 D SiO2又叫水晶,能溶于NaOH溶液中 答案 D 7将过量的二氧化碳通入下列溶液中,最终会出现浑浊的是( ) A氯化钙溶液B澄清的石灰水C水玻璃D 硝酸钡溶液 答案 C 8和空气接触可发生非氧化还原反应的物质组合是( ) Na Na2SiO 3溶液 Na 2O2烧碱溶液石灰水 Fe(OH) 2 ABCD 答案 B 9盐酸、浓硫酸、氧气、氢氟酸、氢氧化钾溶液中,能与地壳中含量第一和第 二的两元素形成的化合物起化学反应的是( ) ABCD 答案 B 10 下列物质中属于纯净物的是( ) ANa2CO3 10H2O B水泥 7 / 12 C纯
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