化学2017年高考总复习第三单元含硅矿物与信息材料课件.ppt

第三单元 含硅矿物与信息材料,专题3 从矿物到基础材料,自主学习 一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品 1硅元素在自然界中以_态形式存在，无_态。 硅元素在地壳中的含量居第_位。 2硅酸盐的表示方法,化合,游离,二,3.硅酸钠 (1)物理性质：可溶于水，其水溶液俗称 _。 (2)化学性质：和盐酸、碳酸等反应生成白色的H2SiO3沉淀。(写化学方程式) HCl：_ _。,水玻璃,2HClNa2SiO3=,H2SiO32NaCl,少量CO2：_ _。 (3)用途：建筑业的黏合剂。木材、纺织品的防腐剂和防火剂。,H2SiO3Na2CO3,CO2H2ONa2SiO3=,想一想 保存Na2SiO3溶液时应注意什么？试说明原因。 提示：要密封保存且不能用带玻璃塞的试剂瓶。硅酸钠溶液会与二氧化碳发生反应而变质，所以要密封保存;硅酸钠有较强的黏性,也不能用磨口的玻璃瓶和玻璃塞，以免瓶口黏结。,4.硅酸盐工业产品 常见的硅酸盐工业产品有水泥、玻璃、陶瓷. (1)水泥 主要原料：黏土、石灰石、石膏(注意：石膏的作用：_)。 主要设备：_。 生产原理：复杂的物理、化学变化。 主要成分:_.,调节水泥硬化速度,水泥回转窑,硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙,主要性质：有_性，即细粉状水泥遇水后变为坚硬的固体。 主要用途：用于制造建筑材料。例如，水泥砂浆：水泥、沙子和水的混合物；混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物。 (2)陶瓷 主要原料：黏土。 生产原理：复杂的物理、化学变化。,水硬,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、工艺品等。 (3)玻璃 主要原料：石灰石、纯碱、石英。 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 1二氧化硅(SiO2) (1)存在：天然产透明的二氧化硅晶体俗称_，为无色透明的六棱柱状。另外，_等的主要成分也是二氧化硅。 (2)用途：二氧化硅可用于制备_等。,水晶,石英、沙子,光导纤维,(3)物理性质:熔沸点_、硬度_，_溶于水。纯净的SiO2晶体是无色透明的固体。 (4)化学性质 SiO2的化学性质_活泼，但也能发生一些化学反应。SiO2是_氧化物，具有_氧化物的某些性质。 在常温下与强碱反应，生成盐和水。 SiO22NaOH=Na2SiO3H2O,高,大,难,很不,酸性,酸性,3硅晶体 硅晶体的熔点和沸点都很_，硬度也很_。在常温下,单质硅比较稳定,与O2、Cl2、HNO3、H2SO4等都很难发生反应。,高,大,自主体验 1下列属于硅酸盐材料的是( ) 水泥 玻璃 陶瓷 水晶 A B C D 解析：选D。硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称；水晶的主要成分是SiO2，不属于硅酸盐。,2根据水泥和玻璃的生产，总结出硅酸盐工业的一般特点是( ) 生成物是硅酸盐 反应条件是高温 含有硅的物质作原料 反应原理是一系列复杂的物理化学变化 A B C D 解析：选D。硅酸盐工业的特点包含题干所述四项内容。,解析：选D。SiO2不与强酸反应，只能与酸中的氢氟酸反应。,探究导引1 硅酸盐和硅酸盐产品有何差异？ 提示：硅酸盐是指由硅、氧、金属元素组成的一大类化合物，它是构成地壳岩石的主要成分，,自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物约占地壳质量的5%；硅酸盐产品指的是硅酸盐材料，它是由以含硅的物质为原料，在高温条件下经过复杂的物理化学变化而制备的一种材料，人类制造出的第一种材料陶瓷就是硅酸盐产品，硅酸盐材料也称为传统无机非金属材料。,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 (1)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。,(3)硅酸盐的化学性质 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。 由于硅酸是比碳酸还弱的酸，所以水玻璃(Na2SiO3)易跟碳酸(CO2H2O)及更强的酸反应，生成难溶于水的硅酸，例如： Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3,如硅酸钠：Na2SiO3、硅酸钙：CaSiO3等。此法一般用于组成较简单的硅酸盐。 氧化物化学式法 如石棉(CaMg3Si4O12)可写为 CaO3MgO4SiO2.,特别提醒 用氧化物表示硅酸盐组成时，a.各元素的价态保持不变。b.各元素原子个数比不变。c.各氧化物的一般排列顺序为：较活泼金属的氧化物、较不活泼金属的氧化物、二氧化 硅、水。d.各氧化物之间用“”隔开。,即时应用 1下列溶液中加入氯化钡溶液生成白色沉淀，再加入稀硝酸振荡，白色沉淀不消失的是( ) Na2SiO3 Na2CO3 Na2SO3 Na3PO4 A B C D,解析：选A。BaCO3和Ba3(PO4)2均为白色沉淀，二者均溶于HNO3。BaSiO3溶于HNO3后生成H2SiO3白色沉淀，BaSO3溶于HNO3后生成BaSO4白色沉淀。,探究导引 硅的化学性质很稳定，为什么自然界中没有游离态的硅？ 提示：硅是一种亲氧元素。,要点归纳 1硅的制取、性质与用途 (1)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，将粗硅在高温下跟氯气反应生成四氯化硅(SiCl4)，四氯化硅经提纯后，再用氢气还原，就可以得到高纯度的硅。,(3)硅的用途 用于制造硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件； 制造太阳能电池； 制造合金，如含硅4%(质量分数)的钢导磁性好，用于制造变压器的铁芯；含硅 15%(质量分数)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。,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的化合物,下列说法正确的是( ) A可溶于水，显酸性 B它的化学性质不活泼 C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 CO2,解析：选B。地壳中含量居第一位、第二位 的元素分别是O、Si，它们形成的化合物是 SiO2，SiO2不溶于水，不和水反应，熔、沸 点较高，硬度较大，物理性质和CO2的差异 很大，故A、D均不正确。SiO2虽是酸性氧 化物,和很多酸不反应,但能和氢氟酸反应： SiO24HF=SiF42H2O,故C不正确。 SiO2的化学性质比较稳定，B正确。,()下列说法正确的是( ) A制取水泥和玻璃的原料中均有纯碱 B普通玻璃是电的绝缘体，这种透明的固体物质是混合物，无固定的熔点 C普通玻璃俗称水玻璃,D硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅 【解析】 制取玻璃的原料中有纯碱，而制取水泥的原料中没有纯碱，A不正确；普通玻璃的组成一般为Na2OCaO6SiO2，故玻璃属于混合物，没有固定的熔、沸点，B正确；普通玻璃和水玻璃的成分不同，水玻璃不是普通玻璃的俗名，C不正确；制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石，石灰石中不含有硅，D不正确。,【答案】 B ()普通玻璃中Na2SiO3CaSiO3SiO2114(物质的量之比)。 (1)若以aNa2ObCaOmSiO2表示此玻璃的组成，则abm_。 (2)若要制备1000 kg上述玻璃，需要原料各多少千克？共可产生标准状况下的CO2气体多少升？,m(SiO2)2092 mol60 gmol16103kgg1753.1 kg V(CO2)2092 mol222.4 Lmol1 9.37104 L。 CO2的另一种求法：制1000 kg玻璃需原料: 221.8 kg209.2 kg753.1 kg1184.1 kg，两者质量之差就是放出CO2的质量，可由此求出标准状况下CO2的体积。,【答案】 (1)116 (2)需要Na2CO3 221.8 kg，CaCO3 209.2 kg, SiO2 753.1 kg；产生标准状况下的CO2 9.37104 L。,【名师点睛】 (1)硅酸盐工业使用的原料中有含硅的物质,但不是每种物质都含有硅;硅酸盐产品都是混合物。 (2)解答本题的关键是熟悉制造玻璃的反应原理，并灵活运用守恒法和关系式法求解。本题易错在不能正确找出物质之间的关系和计算过程中产生错误。,(3)要学会“从相同点和不同点”来比较各 种硅酸盐工业；如：水泥和玻璃工业相同点 是：高温条件、原料中均有石灰石(且石灰石均是反应物)、产品中均有硅酸盐，不同点是：设备不同(窑和炉)、原料有差别、主要成分不同。,下列各单质和化合物之间有以下转化关系，而且各单质和化合物组成的元素皆为118号元素。,根据上述关系判断： (1)单质A只可能是_(填名称)。 (2)单质B一定是_(填“金属”或“非金属”)单质。 (3)各化合物的化学式为：甲_，乙_。 (4)单质A和NaOH溶液反应的离子方程式为_。,(5)化合物乙与过量盐酸反应的离子方程式为_。 【解析】 突破点“单质A能够与氢氧化钠溶液反应放出氢气”说明A只能是Al或Si中的一种；若假设是Al，化合物丁是 AlCl3，不符合丁失去化合物丙而得化合物甲的反应；所以判断A为Si，乙为Na2SiO3，丁为H2SiO3,甲为SiO2，B为O2，丙为H2O。,(4)非金属单质一般为非导体,但Si为半导体. (5)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能将它直接与水作用制备H2SiO3。 (6)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用： SiO24HF=SiF42H2O。 (7)无机酸一般易溶于水,但H2SiO3难溶于水.,(8)因H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以在 Na2SiO3溶液中通入少量CO2能发生下列反应:,制取纯净硅 【经典案例】 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： 高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；,SiHCl3与过量H2在10001100 反应制得纯硅。 已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。 请回答下列问题： (1)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采用的方法是_。,(2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下图(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