2019_2020学年高中化学专题3从矿物到基础材料第三单元含硅矿物与信息材料学案（含解析）苏教版.docx

第三单元含硅矿物与信息材料学习目标1.了解硅在自然界的存在形式及其化合物与人类文明发展的密切联系。2.了解硅酸盐产品的种类、所需原料及用途。3.掌握二氧化硅的物理性质和化学性质，并了解二氧化硅制品在高科技信息产业中的应用，能够运用所学知识处理实际问题。一、硅酸盐 1.概念：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；正长石KAlSi3O8：K2OAl2O36SiO2。4.最常见的硅酸盐Na2SiO3 Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，是建筑行业经常使用的一种黏合剂，能制备硅胶和木材防火剂。5.三种常见的硅酸盐产品二、二氧化硅与信息材料1.二氧化硅的存在二氧化硅广泛存在于自然界中，是沙子、石英的主要成分。另外，二氧化硅也是构成水晶的重要成分。2.二氧化硅的物理性质纯净的二氧化硅晶体无色，熔点高，硬度大，不溶于水，也不溶于其他一般的溶剂。3.结构SiO2晶体是由Si原子和O原子按12的原子个数比构成的，每个Si原子结合4个O原子，每个O原子结合2个Si原子，形成以Si原子为中心的正四面体结构，向空间发展，形成立体网状结构。4.二氧化硅的化学性质(1)具有酸性氧化物的通性。SiO2是硅酸的酸酐，但不溶于水。常温下SiO2与NaOH溶液反应生成盐和水SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。高温下SiO2与碱性氧化物(如CaO)反应生成盐SiO2CaOCaSiO3。(2)与氢氟酸(HF)反应SiO24HF=SiF42H2O。(3)弱氧化性，高温与碳单质反应SiO22CSi2CO。5.光导纤维(1)概念：是一种能利用光的全反射来传导光线的透明度极高的细丝，简称“光纤”。(2)主要成分：SiO2。(3)用途：通讯、能量传输、信息处理等，光纤的使用节约了大量的人力、物力、财力，且提高了信号传输效率。1.盛碱液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？提示：由于玻璃中的SiO2跟碱液反应生成的Na2SiO3具有黏合性，会将瓶口和玻璃塞黏为一体而不易打开。2.Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2与Na2SiO3H2OCO2=H2SiO3Na2CO3两个反应是否相互矛盾？提示：这两个反应并不矛盾，后者是在水溶液中进行的，由于碳酸的酸性比硅酸强，所以碳酸跟硅酸钠反应生成硅酸和碳酸钠，而前者是在高温下进行的，由于CO2为气体，生成后立即离开反应体系，使反应能向右进行到底。一、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：1.氧化物的排列顺序活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水2.氧化物之间以“”隔开。3.氧化物前的化学计量数配置原则：各元素原子总个数比符合原来的组成。4.化学计量数配置出现分数应化为整数。例如：钠长石NaAlSi3O8不能写成Na2OAl2O33SiO2，应写成Na2OAl2O36SiO2。特别提醒由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为了简化对硅酸盐组成的表示方法，采用了氧化物法，实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的，而是以各种结构复杂的盐的形式存在的。二、硅及其化合物的特性1.Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO22CSi2CO2.非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液(如NaOH溶液)反应放出H2：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H23.非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si却能与HF作用：Si4HF=SiF42H24.非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力。5.SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水反应来制取H2SiO3。6.非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的却很高。7.酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO24HF=SiF42H2O8.无机酸一般易溶于水，但H2SiO3却难溶于水。9.因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3但在高温下SiO2与Na2CO3却能发生反应：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2三、二氧化碳、二氧化硅及其含氧酸性质比较1.CO2和SiO2性质的比较练习与实践1下列说法：硅化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在；二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大的差异；二氧化硅是一种酸性氧化物，它不与任何酸发生反应，正确的是()A B C D答案D解析虽然元素的存在形式与元素的化学性质(活泼性)有关系，但要注意特例：硅虽然化学性质稳定，但在自然界中却以化合态(二氧化硅和硅酸盐)形式存在；二氧化硅晶体与二氧化碳的物理性质(如熔、沸点)有很大的差异；一般而言，酸性氧化物不会和酸发生反应，像SiO2，虽然不会和HNO3、H2SO4等发生反应，但它却很容易和氢氟酸反应：4HFSiO2=SiF42H2O，因此题述说法中只有是正确的，故选D项。2用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是()A钙沸石Ca(Al2Si3O10)3H2O，表示为Al2O3CaO3SiO23H2OB镁橄榄石(Mg2SiO4)，表示为MgOSiO2C钾云母(K2Al6Si6H4O24)，表示为K2O2H2O3Al2O36SiO2D高岭石Al2(Si2O5)(OH)4，表示为Al2O32SiO22H2O答案D解析根据硅酸盐改写氧化物的要求可以判断，A中Al2O3和CaO的排列顺序有误，B中化学计量数出现了分数，C中正确的写法应为K2O3Al2O36SiO22H2O，D的写法完全符合上述要求。本课小结1水玻璃是硅酸钠的水溶液。水泥、陶瓷、玻璃为硅酸盐产品。2SiO2熔点高，硬度