《无机非金属材料的主角——硅》第二课时.doc

第四章 非金属及其化合物课题： 第一节 无机非金属材料的主角硅第二课时【学习目标】1、了解常见硅酸盐的性质和主要用途。2、了解硅在自然界中的存在，主要物理性质、用途。3、初步培养自主查阅资料的能力【学习重点】硅酸盐、单质硅的性质、用途。【学习难点】硅及其化合物之间的互变。【学习过程】学生预习教材P77到P80，回答下面问题：【基础知识】一、硅酸盐1、硅酸盐是由 的总称，在自然界分布极广。它是一大类结构复杂的固态物质，大多不溶于水（Na2SiO3、K2SiO3除外），化学性质很稳定。2、最简单的硅酸盐是 ： 溶于水，其水溶液称作 或泡花碱，是制备 和木材 的原料，也可作肥皂填料和黏胶剂。3、硅酸盐组成的表示：硅酸钠Na2SiO3可表示为： 石棉CaMg3Si4O12可表示为： 长石KAlSi3O8可表示为： 普通玻璃的大致组成：CaNa2Si6O14可表示为： 水泥的主要成分： 黏土的主要成份A12(Si2O5)(OH)4可表示为： 4、常用硅酸盐工业产品： 等，它们是使用量最大的无机非金属材料。传统的硅酸盐陶瓷都是以 为原料，经过 而成的。近年来，具有特殊功能的陶瓷材料发展迅速，如高温结构的陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷和超导陶瓷等。普通玻璃是以 原料，经混合、粉粹，在玻璃窑中熔融制得的。水泥是以 为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量 ，研成细粉就得到普通水泥。5、其他具有特殊功能的含硅物质：硅与碳的化合物碳化硅（SiC，俗称 ），具有金刚石结构，硬度很大，可用作砂轮、砂纸的磨料；含硅4%的硅钢具有很高的 性，主要用作 ；人工合成的 是目前最好的既耐高温又耐低温的橡胶；人工制造的分子筛（一种具有均匀微孔结构的铝硅酸盐），主要用作 和 等等。二、硅单质1、物理性质：硅与碳相似，有 和 两种。晶体硅结构类似于 ，它是带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高（1410），硬度大，有脆性，是良好的 。2、化学性质：常温下化学性质不活泼。常温可与F2 、HF 、NaOH 反应，加热条件下可与O2、Cl2 等物质反应Si+2NaOH+H2O =NaSiO3+2H2Si+ 2F2 = SiF4 Si4HF = SiF42H2【随堂练习】1、上有丰富的绿柱石(绿宝石)矿藏，其主要化学成分为BenAl2Si6O18也可用氧化物形式表示为nBeOAl2O36SiO2，其n值为(Be为2价)：()A1 B.2 C.3 D.42、某科研小组，用含有少量的CaO和Fe2O3的高岭土(主要成分：Al2O32SiO22H2O)试验新型的净水剂。试验程序如下：已知：Al2O3与纯碱反应的产物是NaAlO2和CO2。试回答下列问题： 写出混合物A、B、滤液C、沉淀D的主要成分。A B C D 写出高岭土与纯碱熔融的两个化学方程式： 。 沉淀D的化学式是： 生成该沉淀的离子方程式： 。该试验中，熔融高岭土可以选用的坩埚有：（ ）A玻璃坩埚 B.瓷坩埚 C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚3、A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。 请填空：(1)形成单质A的原子的结构示意图为：_，它的最高化合价为：_。(2)B的化学式(分子式)为：_，B和碳反应生成A和E的化学方程式是： 。(3)C的化学式(分子式)为：_，D的化学式(分子式)为：_。4、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粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：300 Si3HCl=SiHCl3H2SiHCl3与过量H2在1 0001 100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)第步制备粗硅的化学反应方程式为 。(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)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(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因是： 。装置D中发生反应的化学方程式为： 。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： 。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(填写字母代号)是 。a碘水b氯水cNaOH溶液dKSCN溶液 eNa2SO3溶液5、几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如图所示。试判断：(1)写出下列几种物质的化学式： A： ，B： ，C： ，D： ，E： ，F： ，(2)写出下列反应的化学方程式：BA： 。BE： 。(3)写出下列溶液中反应的离子方程式：AD： 。DF： 。6、氮化硅(Si3N4)是一种非氧化物高温陶瓷结构材料。粉末状的Si3N4可以由SiCl4蒸气和NH3气体混合物制取。粉末状的Si3N4对空气和水都不稳定。但是，将粉末状的Si3N4和适量的MgO在2301.01105Pa和185的密闭容器中热处理，可以得到结构十分紧密，对空气和水相当稳定的固体材料。写出由SiCl4和NH3制备Si3N4的化学方程式 ；分别写出粉末状的Si3N4和H2O及O2反应的方程式 、 ；为什么结构紧密的固体Si3N4不再受水和O2的侵蚀？ 。7、矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此处所措的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程。例如钾长石（KAlSi3O8）风化生成高岭土Al2Si2O5(OH)4，此