化学2017年高考总复习第三单元含硅矿物与信息材料.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ABCD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ABCD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()Na2SiO3Na2CO3Na2SO3Na3PO4ABCD,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1000kg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)2092mol60gmol16103kgg1753.1kgV(CO2)2092mol222.4Lmol19.37104L。CO2的另一种求法：制1000kg玻璃需原料:221.8kg209.2kg753.1kg1184.1kg，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Na2CO3221.8kg，CaCO3209.2kg,SiO2753.1kg；产生标准状况下的CO29.37104L。,【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不能采用普通玻璃管的原