硅和硅酸盐工业.doc

梦幻网络( ) 数百万免费课件下载，试题下载，教案下载，论文范文，计划总结第七章 硅和硅酸盐工业 学法指导1.要注意知识的纵向和横向对比。 纵向，即碳族元素的单质及化合物性质的递变规律的研究。如CH4和SiH4的稳定性强弱的比较，H2C03和 H2Si03，的酸性强弱的比较等。 横向，即碳族元素跟同周期的氮族元素、氧族元素和卤素元素的对比。如Si、P、S、Cl的非金属强弱的比较，氢化物的稳定性、最高价氧化物对应水化物酸性强弱的比较等。 2.要注意知识的归纳总结。如归纳硅及其化合物之间的转化关系，水泥、玻璃、陶瓷的生产过程等。在归纳时要注意各物质的特殊性，如CO的毒性和还原性，SiO2的特性(与Na2CO3、HF反应)等。 3.要重视所学知识与社会、生产、科技的联系。如半导体材料与计算机技术的联系，光导纤维与通讯的联系等考点说明 碳、硅等元素知识也是非金属元素的命题热点之一，该类试题常以元素及其化合物知识为载体与化学基本概念、基本理论、化学实验及化学计算密切结合。考查的内容主要有： 1.C、CO的还原性； 2.CO、C02的检验与鉴别； 3.C02、CO等气体的制取和收集； 4.C02与Na0H、S02与C等反应产物的确定及计算； 5.几种新型无机非金属材料的性能和重要用途； 6.环境保护，消除碳氧化物污染的综合应用。 CO2作为化学与生物学相互联系的重要物质(CO2是植物光合作用的反应物，是动物新陈代谢的产物)，在今后的综合测试中应引起重视。 7.金刚石、石墨、晶体硅、二氧化硅的结构和性质第一讲 碳、硅及其化合物第一节 碳族元素 碳族元素位于元素周期表的A族，包括C、S、Ge、 Sn、Pb，最外层电子数均为4个，易形成共价化合物。 1.碳族元素性质的递变规律 元素性质碳(C)硅(Si)锗(Ge)锡(Sn)铅（Pb）主要化合价+2、+4+4（只有+4）+2、+4+2、+4+2、+4单质色、态无色或黑色固体灰黑色固体灰白色固体银白色固体蓝白色固体氢化物RH4的稳定性主要氧化物CO、CO2SiO2GeO、GeO2SnO、SnO2Pb、PbO2最高价氧化物的水化物化学式H2CO3H2SiO3 H4SiO4Ge(OH)4Sn(OH)4Pb(OH)4酸碱性酸性递减碱性递增（多数有两性）金属性、非金属性非金属性递减、金属性递增 2.碳的化学性质 碳在常温下性质比较稳定，很难被氧化，但在点燃或加热的条件下也能跟其它物质发生化学反应。还原性：_可燃性: _氧化性：_3.一氧化碳和二氧化碳的比较（1）一氧化碳物理性质五色无味气体，剧毒(结合血红蛋白)，难溶于水化学性质可燃性 还原性(与Fe304、CuO、H20的反应)不成盐氧化物实验室制法收集方法:排水法检验方法:点燃后在火焰上方罩上干燥的烧杯，无水雾出现，罩沾有澄清的石灰水的烧杯，出现浑浊工业制法主要用途:燃料、还原剂、化工原料（2）二氧化碳二氧化碳物理性质：无色略带酸味气体，无毒，能溶于水(1:1)固体时俗称干冰化学性质不能燃烧，一般情况下不助燃；氧化性(与C、Mg的反应)酸性氧化物(与碱及碱性氧化物的反应)与盐Ca(Cl0)2、Na2Si03、NaAl02、 C6H5ONa收集方法：向上排空气法体验：使澄清的石灰水变浑浊煅烧石灰石：CaC03=CaO+C02用途：灭火剂、致冷剂、人工降雨、制纯碱、尿素等作用 4.硅及化合物 (1)硅 晶体结构：与金刚石的晶体结构类似，是正四面体型空间网状结构的原子晶体。 物理性质：硬度大、熔点高，具有金属光泽，是一种半导体，只能以化合态存在于自然界。 化学性质：不活泼。注意下列化学反应的条件，前三者常温反应，后四者需加热。 第三个化学反应方程式说明NaOH等碱性溶液不使用玻璃塞的试剂瓶。第四个化学方程式说明氢氟酸能用玻璃试剂瓶，而应用塑料瓶。 (3)硅酸 制法：用可溶性硅酸盐与酸反应制取： (思考，上述反应说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强这是为什么?) 化学性质 常温可与F2 、HF 、NaOH 反应，加热条件下可与O2、H2 HNO3 Cl2 等物质反应（2）二氧化硅结构化学性质：酸性氧化物（与碱性氧化物反应、碱反应），特殊反应（HF ）,与碳反应（3）硅酸制法化学性质课堂之外 硅的制取 ： 在半导体及集成电路的发展史上，硅是极其重要的角色，因此研究计算机的地方称为硅谷，集成电路需要超纯度的硅，它是怎样产生的呢? Si02+2CSi+2C0 主要副反应为：Si02+3CSiC+2C0 因此生产的粗硅所含的杂质有C、Si02、SiC等，它们都是高熔沸点物质。为了提纯硅采用下列方法： SiCl4的沸点很低，可以采用蒸馏的方法反复提纯，直所需的纯度。 2.铅的化合物与铅污染 铅的应用很广，如铅蓄电池、汽油抗爆震的添加剂四乙基铅Pb(C2H5)等，古代也有人用铅制成器皿，但铅是有毒的，古罗马帝国时兴用铅皿煮酒以消除酸味：Pb+ 2CH3COOH(CH3COO)2Pb+H2 (醋酸) 铅糖 但由于铅糖是有毒的，不少的人因此而中毒。现代铅污染主要来源于汽车的尾气，环保部门已在很多城市禁止使用含铅汽油。考题解析 例下列关于硅的说法不正确的是 ( ) A.硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体 D.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，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起反应 D.当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属反应 解析 常温下，硅可与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应，加热和高温条件下，硅能与氧气、氢气起反应。选C。 答案 C 例 下列关于碳族元素的说法中，错误的是( ) A.它们从上到下的非金属性向金属性递变的趋势比卤族元素明显 B.碳族元素的气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱 C碳族元素原子的最外层都有4个电子 D.主要化合价有+2价和+4价，大多数+2价化合物稳定 解析 由碳族元素主要化合价及有关物质性质递变规律,A、B、C说法正确，D不正确。因为C、Si、Ge、 Sn的+4价化合物都是稳定的，而只有铅的+2价化合物是稳定的。答案 D第二节 硅酸盐工业简介、新型无机非金属材料 一、硅酸盐工业简介1.水泥 普通水泥的主要成分是硅酸三钙(3CaOSi02)、硅酸二钙(2CaOSi02)和铝酸三钙(3CaOA1203)等。2.玻璃 玻璃有普通玻璃、石英玻璃、光学玻璃等等。玻璃没有固定的熔、沸点。3.比较水泥和玻璃的生产方法(见下表)硅酸盐产品硅酸盐产品水泥玻璃主要设备水泥回转窑玻璃窑原料石灰石和粘土纯碱、石灰石、石英(过量)反应原理复杂的物理-化学变化Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2主要成份3CaOSiO2、2 CaOSiO2、3CaOAl2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 反应条件高温高温 4.陶瓷 (1)制造陶瓷的主要原料：粘土。 (2)制造陶瓷的一般过程：混合、成型、干燥、烧结、冷却、陶器 (3)陶瓷的种类(根据原料、烧制温度划分)：土器、陶器、瓷器、炻器等。硅酸盐的组成可以用氧化物形式来表示例 高岭石：A12(Si205)(OH)4可表示为：A12032Si022H20二、新型无机非金属材料 1.无机非金属材料的分类 (1)传统无机非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 (2)新型无机非金属材料：半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等。 2.新型无机非金属材料的特性（1）耐高温、强度高（2）具有电学特性（3）具有光学特性（4）具有生物功能 3.高温结构陶瓷 (1)高温结构陶瓷的优点：能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等。 (2)高温结构陶瓷的种类： 氧化铝陶瓷：又称人造刚玉，具有熔点很高、硬度高的优点。可用于作坩埚、高温炉管、球磨机、高压钠灯的灯管等。 氮化硅陶瓷：具有硬度极高、耐磨损、抗腐蚀和抗氧化能力等优点。可用于制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模