2018高中化学 第四章 非金属及其化合物 4.1.2 硅酸盐和硅课件 新人教版必修1.ppt

第2课时硅酸盐和硅,知识铺垫,新知预习,自主测试,1.SiO2与CO2性质差异的主要原因是结构不同,SiO2的基本结构单元是四面体。2.用化学方程式表示:(1)氢氟酸刻蚀玻璃:4HF+SiO2=SiF4+2H2O。(2)SiO2与NaOH溶液反应:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。(3)硅酸钠溶液久置空气中变质:Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3(胶体)。,知识铺垫,新知预习,自主测试,一、硅酸盐1.定义硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。2.硅酸盐的性质硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质,大多不溶于水,化学性质很稳定。3.硅酸盐组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。例如:Na2SiO3:Na2OSiO2;长石KAlSi3O8:K2OAl2O36SiO2。4.最常见的硅酸盐Na2SiO3Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,能制备硅胶和木材防火剂。,知识铺垫,新知预习,自主测试,5.三种常见的硅酸盐产品,知识铺垫,新知预习,自主测试,6.其他含硅的物质,知识铺垫,新知预习,自主测试,二、硅单质1.种类单质硅有晶体和无定形两类。2.结构晶体硅的结构与金刚石相似。3.性质(1)物理性质:,(2)化学性质:在常温下化学性质不活泼,但能与氢氟酸、强碱等发生反应。,知识铺垫,新知预习,自主测试,4.用途(1)半导体材料,如硅芯片等。(2)新型能源,如光电池等。,知识铺垫,新知预习,自主测试,1.下列物质中属于硅酸盐材料的是()水泥玻璃陶瓷水晶A.B.C.D.答案:D2.下列关于硅的说法中,不正确的是()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(尤其是在常温下),但常温下仍能与氟气、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,探究一,探究二,硅酸盐的组成问题探究1.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?答案: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?答案: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。反应的化学方程式为Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3(胶体),所以,敞口放置的Na2SiO3溶液会出现透明胶状物。,探究一,探究二,思维建模硅酸盐的氧化物形式的改写硅酸盐由于组成比较复杂,通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成,改写时的规律为:,例如:钠长石NaAlSi3O8不能写成Na2OAl2O33SiO2,应写成Na2OAl2O36SiO2。钾长石:KAlSi3O8不能写成K2OAl2O33SiO2,应写成K2OAl2O36SiO2,即原子个数比不变。,探究一,探究二,素能应用【典例1】长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土Al2Si2O5(OH)4的离子方程式为2KAlSi3O8+2H2CO3+5H2O=2K+2+4H2SiO3(胶体)+Al2Si2O5(OH)4(1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式。KAlSi3O8:;Al2Si2O5(OH)4:;(2)上述反应能够发生的原因是。,探究一,探究二,解析:(1)将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物时,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。在某种(或几种)氧化物前加合适的化学计量数。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)K2OAl2O36SiO2Al2O32SiO22H2O(2)较强的酸能制较弱的酸,探究一,探究二,提能训练1昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2,则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为()A.CaOMgOSiO2H2OB.2CaO5MgO8SiO2H2OC.2CaOMgOSiO22H2OD.5CaO2MgO8SiO2H2O解析:根据昆仑玉的化学式,将Ca、Mg、Si、H分别写成氧化物的形式,再调整各氧化物前的计量数并使其原子组成与昆仑玉的化学式一致,可得昆仑玉用氧化物的形式表示为2CaO5MgO8SiO2H2O。答案:B,探究一,探究二,硅及其化合物的特性、硅的制备问题探究1.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?答案:不正确。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。所以自然界中无游离态的硅存在。2.比较Al、Si分别对应的单质、氧化物、含氧酸盐性质的相似性。答案:其单质都能与氢氧化钠溶液反应放出氢气;氧化物都能与氢氧化钠溶液反应,都不能与水直接化合;含氧酸盐都能与CO2反应生成沉淀等。,探究一,探究二,思维建模1.硅及其化合物的“特性”,探究一,探究二,探究一,探究二,探究一,探究二,素能应用【典例2】在无机非金属材料中,硅一直扮演着主要的角色。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;粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2;SiHCl3与过量H2在10001100反应制得纯硅。请回答下列问题:(1)第步制备粗硅反应的化学方程式为。(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。(3)从基本反应类型角度分类,步骤中发生的反应属于。,探究一,探究二,(4)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.氯水B.NaOH溶液C.KSCN溶液D.Na2SO3溶液解析:(1)高温下用碳还原二氧化硅可制得粗硅,同时生成一氧化碳。(2)分离沸点不同的液体应用蒸馏(或分馏)的方法。(3)步骤中发生反应的化学方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl,属于置换反应。(4)鉴定产品中是否含铁单质,用稀盐酸溶解后生成Fe2+,因含量少,应将Fe2+转化为Fe3+后再检验,故选AC。答案:(1)SiO2+2CSi(粗)+2CO(2)蒸馏(或分馏)(3)置换反应(4)AC,探究一,探究二,提能训练2已知:SiHCl3与过量H2在10001100反应制得高纯硅,且SiHCl3能与水剧烈反应,在空气中易自燃。用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置均已略去):,探究一,探究二,请回答下列问题:(1)装置B中的试剂是,装置C中的烧瓶需要加热,其目的是。(2)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。(3)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。,探究一,探究二,解析:用Zn、稀硫酸反应制得的H2会混有少量H2O,而SiHCl3能与H2O发生剧烈反应,所以要进行干燥,根据装置应选择液态干燥剂浓硫酸。装置C用水浴加热,使SiHCl3汽化,再和H2进入装置D反应,因为SiHCl3与H2在10001100下反应,温度很高,普通玻璃会软化,因此不能使用普通玻璃管。因为SiHCl3在空气中易自燃,实验中还要注意先通一段时间的H2以排尽装置中的空气。答案:(1)浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化(2)有固体物质生成在此反应温度下,普通玻璃会软化SiHCl3+H2Si+3HCl(3)排尽装置中的空气,1,2,3,4,1.下列物质中,按某分类标准能与玻璃、水泥、陶瓷归在一类的是()A.砖瓦B.光导纤维C.水玻璃D.晶体硅解析:玻璃、水泥、陶瓷和砖瓦都是传统的硅酸盐产品。光导纤维的主要成分是二氧化硅,水玻璃是硅酸钠的水溶液。答案:A,1,2,3,4,2.下列说法错误的是()A.硅是制造太阳能电池的常用材料B.二氧化硅是制造光导纤维的材料C.常温下硅性质活泼,可以与氯气、强酸、强碱溶液等起反应D.水玻璃可用作木材防火剂解析:硅原子的最外层有4个电子,因此决定了硅单质化学性质稳定,在常温下Si不与Cl2、强酸等发生化学反应,但可与F2、HF、NaOH等反应,C错误,A、B、D选项说法正确。答案:C,1,2,3,4,3.下列说法不正确的是()A.硅是构成一些岩石和矿物的基本元素B.硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应D.SiO2既能与氢氟酸反应,又能与氢氧化钠反应,但是SiO2不属于两性氧化物解析:硅在常温下可与F2、HF溶液和强碱溶液反应。SiO2可与强碱溶液反应,不与一般的酸反应,只与氢氟酸反应,SiO2是酸性氧化物。答