江苏省邳州市第二中学高中化学 第三单元 含硅矿物与信息材料课件 苏教版必修1 .pptVIP

第三单元含硅矿物与信息材料 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 2hcl na2sio3 h2sio3 2nacl 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 h2sio3 na2co3 co2 h2o na2sio3 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 na2o cao 6sio2 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 sio2 2naoh na2sio3 h2o 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 硅酸盐和硅酸盐产品 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 co2 h2o 及更强的酸反应 生成难溶于水的硅酸 例如 na2sio3 co2 h2o h2sio3 na2co3 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cao 3mgo 4sio2 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 na3po4a 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 硅及二氧化硅 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 sio2 4hf sif4 2h2o 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na2o cao 6sio2 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na2sio3 casio3 sio2 1 1 4 物质的量之比 1 若以ana2o bcao msio2表示此玻璃的组成 则a b m 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 2092mol 60g mol 1 6 10 3kg g 1 753 1kgv co2 2092mol 2 22 4l mol 1 9 37 104l co2的另一种求法 制1000kg玻璃需原料 221 8kg 209 2kg 753 1kg 1184 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 1 1 6 2 需要na2co3221 8kg caco3209 2kg sio2753 1kg 产生标准状况下的co29 37 104l 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1 18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 sio2 4hf sif4 2h2o 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1000 1100 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