高中化学 4.1无机盐金属材料的主角硅课件 新人教版必修1.ppt

第四章非金属及其化合物 第一节无机非金属材料的主角 硅 虽然相隔千山万水 我们的心时刻连在一起 通过手机 互联网我可以随时随地聆听到你的声音 看到你的音容笑貌 现代化的通讯方式是通过什么传递信号的呢 制备这种物质的主要原料是什么呢 电脑芯片的主要成分又是什么 1 了解硅及其化合物的主要性质 2 认识硅及其化合物在生产 信息技术 材料科学等领域的应用 3 体会化学的创造性与实用性 1 二氧化硅 1 存在存在形态有 形和 两大类 水晶 玛瑙的主要成分是 二氧化硅和硅酸 结晶 无定形 结晶的二氧化硅 2 物理性质 3 化学性质 高 大 不溶于水 4 用途 沙子是基本的建筑材料 纯净的sio2是现代光学及光纤制品的基本原料 可以制作 和 制作饰物和工艺品 光导纤维 石英 玛瑙 2 硅酸 1 硅酸的性质 弱酸性向na2sio3溶液中通入co2 反应的化学方程式为 结论 h2sio3酸性比h2co3酸性 na2sio3 co2 h2o h2sio3 na2co3 弱 不稳定性h2sio3受热易分解 反应方程式为 2 硅酸的制备可溶的硅酸盐与较强的酸反应可制得硅酸 na2sio3与盐酸反应的化学方程式为 na2sio3 2hcl h2sio3 2nacl 3 硅酸的存在及用途 浓度小时 形成 浓度大时 形成 硅胶硅酸凝胶经干燥脱水得到的 称为 具有强的 常用作 或 的载体 硅酸溶胶 硅酸凝胶 硅酸干凝胶 硅胶 吸水性 干燥 剂 催化剂 温馨提示 1 sio2与碳酸盐反应 生成co2 是因为生成的co2是气体 可以脱离反应体系 并不能说明h2sio3的酸性比h2co3的酸性强 相反h2co3的酸性反而比硅酸的酸性强 2 虽然sio2既能与naoh反应 又能与氢氟酸反应 但sio2不是两性氧化物而属于酸性氧化物 1 下列关于二氧化硅的叙述中 不正确的是 a 在固态和液态时 导电性都很弱b 能跟强碱反应 但不能与水反应c 硅与碳最外层虽均有4个电子 但sio2的物理性质与co2的物理性质不同 化学性质类似d 既是酸性氧化物 又是碱性氧化物 解析 a项正确 sio2在固态和液态时无自由移动的电子和离子存在 导电性弱 sio2属于酸性氧化物 能和碱反应 不和h2o反应 和大多数酸不反应 只和唯一的弱酸 氢氟酸 反应 表现一定的特性 所以b项正确 d项错误 si与c虽然最外层电子数相同 但由于sio2和co2的结构差别较大 故物理性质差别较大 化学性质类似 c项正确 答案 d 1 概念 硅酸盐是由 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 于水 化学性质很 硅 氧和金属 不溶 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 长石kalsi3o8 4 最常见的硅酸盐 na2sio3na2sio3的水溶液俗称 能制备硅胶和 na2o sio2 k2o al2o3 6sio2 水玻璃 木材防火剂 5 三种常见的硅酸盐产品 石灰石 黏土 水泥回转窑 纯碱 石灰石和石英 黏土 6 其他含硅的物质 金刚砂 金刚石 导磁性 高温 低温 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 改写时的规律为 温馨提示 1 写成氧化物形式 是为了简化对硅酸盐组成的表示方法 实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的 2 在改写时各元素的化合价不能改变 2 三硅酸镁常被用来治疗胃酸过多和胃溃疡 是因为该物质不溶于水 服用后能中和胃酸 作用持久 把三硅酸镁mg2si3o8 nh2o改写成氧化物的形式为 它中和胃酸的化学方程式是 解析 将复杂的硅酸盐改写成氧化物的形式 在研究反应实质时可起到化繁为简的作用 答案 2mgo 3sio2 nh2o2mgo 3sio2 nh2o 4hcl 2mgcl2 3sio2 n 2 h2o 1 种类 单质硅有 和 两类 2 结构 晶体硅的结构与 相似 晶体 无定形 金刚石 3 性质 1 物理性质 2 化学性质 在常温下化学性质不活泼 但能与 发生反应 氢氟酸 强碱 灰黑色固体 金属光泽 高 大 脆 半导体 4 用途 1 如硅芯片等 2 如光电池等 半导体材料 新型能源 单质硅的化学性质1 在常温下 能与f2 氢氟酸和强碱溶液反应 1 与氟气反应 si 2f2 sif4 2 与氢氟酸反应 si 4hf sif4 2h2 3 与naoh溶液反应 si 2naoh h2o na2sio3 2h2 3 厦门市检测 有科学家认为 硅是 21世纪的能源 未来的石油 下列有关硅可能成为新型能源的叙述中不正确的是 a 自然界存在大量硅单质b 自然界的硅易开采 且可再生c 硅燃料便于运输 贮存 从安全角度考虑 硅是优质燃料d 硅燃料燃烧放出的热量多 其燃烧产物对环境的污染容易有效地控制 解析 在自然界中硅全部以化合态形式存在 故a不正确 自然界中硅含量丰富 硅燃料便于运输 贮存 且燃烧放出热量多 这是可能成为新型能源的依据 答案 a 下列关于二氧化硅的叙述中 正确的是 a 二氧化硅不溶于水 也不与水反应生成对应的酸b 二氧化硅是一种酸性氧化物 它不与任何酸发生反应c 二氧化硅在高温下与碳酸钠发生反应生成硅酸钠 产生co2 说明硅酸的酸性强于碳酸 这就是用较强的酸制较弱的酸d 二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差异 解析 sio2是由si和o按1 2的比例所组成的立体网状结构的晶体 不存在sio2分子 而二氧化碳则是由碳 氧原子结合成的分子 在组成物质的微粒及微粒间的相互作用方面有很大的区别 这些结构上的区别反映在性质上就是物理性质有很大差别 二氧化硅在常温下为固体 熔点 沸点高 硬度大 不溶于水及一般溶剂 而二氧化碳在常温下为气体 熔点 沸点低 可溶于水形成碳酸 二氧化硅为酸性氧化物 因为二氧化硅可与碱溶液反应 生成盐和水 二氧化硅不能与一般的酸反应 但它可与氢氟酸反应 化学方程式为 答案 ad 思考感悟 解答该类题时要注意以下两个易出错的问题 1 sio2既能与naoh溶液反应 也能与氢氟酸反应 但sio2不属于两性氧化物而属于酸性氧化物 2 sio2和co2的物理性质差别很大 是由于二者结构上的差别造成的 sio2是立体网状结构的晶体 不存在sio2分子 而co2是由碳 氧原子结合成的分子 微粒间的作用力远小于sio2 1 下列试剂可用带磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶保存的是 a 氢氟酸b 硫酸c 碳酸钠溶液 具有碱性 d 氢氧化钠溶液 解析 玻璃的成分中含sio2 sio2可与na2co3 naoh反应生成na2sio3而将瓶塞和瓶壁粘结在一起 故盛放na2co3溶液 naoh溶液的试剂瓶应用橡胶塞 或软木塞 氢氟酸可腐蚀玻璃 故氢氟酸应用塑料瓶盛放而不能用玻璃瓶 答案 b 为确认hcl h2co3 h2sio3的酸性强弱 某学生设计了如图所示的装置 一次实验即可达到目的 不必选其他酸性物质 请据此回答 1 锥形瓶中装某可溶性正盐溶液 分液漏斗所盛试剂应为 2 装置b所盛的试剂是 其作用是 3 装置c所盛试剂是 c中反应的离子方程式是 4 由此可得出的结论是 酸性 解析 根据强酸 弱酸盐 弱酸 强酸盐分析可知 分液漏斗中盛装盐酸 a中盛放na2co3 根据na2co3 2hcl 2nacl h2o co2 可以知道酸性hcl强于h2co3 然后将生成的co2通入na2sio3溶液中 反应为na2sio3 co2 h2o h2sio3 na2co3 由此判断酸性h2co3 h2sio3 但需注意的是a中反应会有hcl气体逸出 故通入na2sio3溶液前需将hcl吸收 但不能吸收co2 故可选用饱和nahco3溶液 2 下列说法正确的是 a 硅酸不溶于水 因此不与naoh溶液反应 解析 硅酸不溶于水 但与naoh反应 h2sio3 2naoh na2sio3 2h2o b项中该反应之所以能发生是高温条件下co2以气体形式逸出 使反应进行得较彻底 是利用sio2 co2沸点的不同 而不是利用硅酸 碳酸酸性的强弱 c项符合 强酸制弱酸 的一般规律 sio2不溶于水 也不能与水反应 则d项错误 答案 c 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 此处所指的风化作用是指矿物与水和co2同时作用的过程 例如长石 kalsi3o8 风化生成黏土 al2 si2o5 oh 4 此时反应的离子方程式为 1 将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式 kalsi3o8 al2 si2o5 oh 4 2 上述反应能够发生的原因是 解析 1 将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物时 需将除o以外所有的元素写出其常见氧化物 并用 将它们合起来 但需注意各种原子个数比符合原来的组成 并在某种 或几种 氧化物前加合适的化学计量数 k2o al2o3 6sio2 al2o3 2sio2 2h2o 2 分析反应前后物质的种类 可知属于酸与盐发生的复分解反应 由于h2co3酸性强于h2sio3 发生了 较强的酸制较弱的酸 的反应 答案 1 k2o al2o3 6sio2 al2o3 2sio2 2h2o 2 h2co3的酸性比h2sio3的酸性强 由较强的酸可制得较弱的酸 思考感悟 解答此类题目的三个步骤 答案 d 下列关于硅的说法不正确的是 a 硅是非金属元素 它的单质是灰黑色有金属光泽的固体b 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发生反应d 加热到一定温度时 硅能与氯气 氧气等非金属反应 思路点拨 解析 硅的导电性介于导体和绝缘体之间 是良好的半导体材料 硅的化学性质稳定 常温下可与f2 hf 强碱溶液反应 加热和高温下可与o2 cl2等非金属发生反应 答案 c 6 sio2是熔点最高的非金属氧化物 h2sio3是常温下呈固态的酸 7 硅酸钠叫泡花碱 但它是盐 水溶液俗称水玻璃 但它和玻璃的成分并不相同 8 硅与烧碱溶液反应的实质和铝与烧碱溶液反应的实质相似 其中的氧化剂都是水 9 硅具有 亲氟 性 si 2f2 sif4si 4hf sif4 2h2 sio2 4hf sif4 2h2o 下列有关叙述错误的是 a 2个反应都是氧化还原反应b 2个反应都是置换反应c 反应 中si是还原剂d 上述2个反应互为可逆反应 解析 由题给方程式可知 两个反应都是置换反应 置换反应都为氧化还原反应 中氢元素化合价由 1 0 hcl为氧化剂 si为还原剂 a b c项正确 可逆反应的反应条件必须相同 而 反应条件不同 不是可逆反应 d项错误 答案 d 热点实验晶体硅的制备的方法探究 探究举例 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 3 用sihcl3与过量h2反应制备纯硅的装置如下图所示 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c naoh溶液d kscn溶液e na2so3溶液 解析 由于sihcl3极易自燃 极易和水反应 因此用一般的化学方法难以提纯 又由于sihcl3的沸点和所含杂质的沸点相差较大 故可以采用分馏 或蒸馏 的方法 由 3 中实验装置图可以看出a为制取氢气的装置 b为干燥氢气的装置 由sihcl3的沸点可知其在常温下为液态 对c装置加热可以使其汽化 以保证它和氢气充分接触并进入d中 在较高温度下反应得到单质硅 由于是对微量铁单质的检验 三价铁离子遇kscn溶液变色最为灵敏 所以应把铁转变为三价铁离子 1 naoh koh等碱溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中 解析 碱可以与玻璃中的sio2反应 因此碱液只能贮存在带橡胶塞的细口瓶中 答案 b 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 化学性质不活泼c 是酸性氧化物 不溶于任何酸d 熔沸点较低 物理性质类似于co2 解析 si与o元素形成的化合物是sio2 其熔沸点高 不溶于水 只与氢氟酸反应 物理性质与co2有很大差异 答案 b 3 奥运金牌 金镶玉 环形玉璧由昆仑玉制成 昆仑玉的成分可简单看成是ca2mg5si8o22 oh 2 则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为 a cao mgo sio2 h2ob 2cao 5mgo 8sio2 h2oc 2cao mgo sio2 2h2od 5cao 2mgo 8sio2 h2o答案 b 4 下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥 玻璃 水晶饰物都是硅酸盐制