高中化学碳、硅及其化合物性质及应用.ppt

第二章第九节碳、硅及其化合物的性质及应用,课前检测(见必修1P62-68),1、下列说法正确的是（）A、硅材料广泛用于光纤通讯B、工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C、水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品；D、粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应E、硅在自然界以化合态和游离态存在，在地壳中含量仅次于氧F、常温下，硅可与氟气、强碱溶液反应；在加热条件下，硅还可以与氧气、氯气、氢气等物质反应G、二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸H、因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强,A、F,i.长期盛放NaOH溶液的滴瓶不易打开,主要是因为NaOH吸收了CO2所致,CO32-的检验：向待检验溶液中滴加一定量的Ca2+或Ba2+的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成，再加入适量的盐酸白色沉淀溶解且生成无色，无味的气体，则待检溶液中有CO32-。HCO3-的检验：向待检验溶液中滴加足量的Ca2+或Ba2+可溶性盐溶液无明显现象，再向溶液中加入足量的酸。若溶液中有无色、无味的气体生成，则待检溶液中有HCO3-。,3、硅的性质：（1）物理性质：单质硅有和形两种。晶体硅是色，有光泽、硬而脆的固体，类似于金刚石，熔沸点高，是良好的材料。（2）化学性质：常温下化学性质；不易跟强酸、强碱、强氧化剂发生化学反应，但在一定条件下能跟反应。,晶体硅,无定,灰黑,稳定,金属,半导体,HF、浓NaOH溶液,C+O2=CO2,Si+O2=SiO2Si+2F2=SiF4,Si+4HF=SiF4+2H2,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,C+4HNO3（浓）=CO2+4NO2+2H2O,点燃,硅和碳单质的性质对比,其它的酸都不能跟Si反应,4、纯硅的制取（见必修1P81习题7)（1）粗硅的制取：；（2）粗硅提纯：；,粗硅,高纯硅,5、用途(见必修1P79-81和指南P32),（1）制集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料（2）硅太阳能电池：将太阳能直接转换成光能（2）含硅4%的钢可制变压器铁芯（3）含硅15%的钢具有耐酸性，制耐酸设备,对比：二氧硅的用途（见指南P32）,光导纤维、光学仪器、电子部件、石英坩埚、,1、物理性质：天然的二氧化硅称为硅石，分为形和形两种；二氧化硅是、的主要成分，具有硬度，熔点，导电，不溶于水等性质。(哪些名称的物质的主要成分是SiO2？见必修1P:75),晶体,无定,岩石,沙子,矿物,大,高,不易,（二）二氧化硅,硅氧比例：1：2没有SiO2分子存在，只存在硅氧原子正四面体空间网状结构,2、SiO2的结构,弱氧化性：SiO2+C；与氢氟酸的反应：SiO2+4HF.,由二氧化硅的类别推测有哪些化学性质？,3、化学性质：(见指南P64学生活动5),具有酸性氧化物的通性：SiO2+CaO；SiO2+NaOH；,SiO2不是两性氧化物。,思考：1、SiO2能与水反应得到硅酸吗？,3、玻璃中有SiO2，氢氟酸如何保存？,4、能用氢氟酸来“雕刻”玻璃吗？,不能,用塑料瓶,能，生成气体和水,白色胶状,3、硅酸的化学性质：,Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3,酸性H2SiO3H2CO3,（1）弱酸性,（2）不稳定性,Na2SiO3溶液密封橡胶塞保存保存,1.硅酸物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸（填“难”或“易”）溶于水。,难,(2)、硅酸的制备(见必修1P76),滴入酚酞后溶液变为色，再滴入稀盐酸，溶液，同时有产生。,a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，d、静置则形成硅酸沉淀。,实验4-1,红,红色变浅至无色,白色胶状沉淀,（2）硅酸的制备可溶性硅酸盐与其他酸反应制得：a、；b、；,1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中反应离子方程式是_。,盐酸,饱和NaHCO3溶液,除去盐酸中挥发出的HCl气体,Na2SiO3溶液,SiO32CO2H2O=H2SiO3CO32,1、硅酸盐；的总称，是构成地壳岩层的主要成分。一般都_，化学性质很_。,是由硅、氧和金属组成的化合物,不溶于水,稳定,(二）硅酸盐,硅酸盐组成的表示：,1、硅酸盐化学式的氧化物表示方法:,书写规则：金属氧化物(两种金属氧化物，活泼的写在前面)写在最前面，然后写二氧化硅，最后写水，而且氧化物之间用“.”隔开,硅酸钠：Na2SiO3可以写成,Na2OSiO2,高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4,钠长石:NaAlSi3O8,正长石:KAlSi3O8,Al2O32SiO22H2O,Na2OAl2O36SiO2,K2OAl2O36SiO2,2、重要的硅酸盐-Na2SiO3,先变干，后燃烧,仅变干，不燃烧,Na2SiO3可作木材、纸张的防火剂,Na2SiO3的水溶液俗称，呈性，有黏稠性，可用作防火剂、黏胶剂。,水玻璃,碱,见指南P64学生活动6（1）,与实验作对照，证明起防火作用的是Na2SiO3而不是水。,三.无机非金属材料,无机非金属材料,传统无机非金属材料:,新型无机非金属材料(见必修1P67),玻璃、水泥、陶瓷,见指南P64学生活动6（2）,见指南P64学生活动6（2）（3）,生产过程：,普通硅酸盐水泥的成分：,（2）水泥,硅酸盐产品,硅酸三钙(3CaOSiO2)硅酸二钙(2CaOSiO2)混合物铝酸三钙(3CaOAl2O3),性能：,（1）陶瓷,陶瓷都是以为原料，经而成的。陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。,黏土,高温烧结,水硬性,黏土Al2O32SiO22H2O,（3）玻璃：,生产过程：,CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2,高温,Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2,高温,成分：,混合物，也可以表示为：Na2OCaO6SiO2；,性能：,（熔炉）,要注意玻璃与石英玻璃成分的对比？两者的主要成分？类别？,玻璃：硅酸盐；石英玻璃：二氧化硅,认知无盲区(1)碳单质的化学性质主要表现为还原性，能被氧化剂氧化为2价或4价的化合物。(2)工业上制备硅的反应：,认知无盲区,(1)SiO2和CO2都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水。(2)SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应。(3)SiO2不溶于水，故不能用SiO2与水反应制备硅酸。,(5)用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气在电炉中进行，得到的氧化产物是CO而不是CO2。,1牢记2种物质的用途：晶体硅：半导体材料、制芯片、太阳能电池。二氧化硅：制光导纤维。2熟记5个化学方程式：Si4HF=SiF42H2Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2SiO24HF=SiF42H2OSiO22NaOH=Na2SiO3H2ONa2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3,2SiO2与水不反应，如何由SiO2制备硅酸？,3实验室里熔融NaOH固体时，能否选用瓷坩埚？为什么？答案：不能，因为陶瓷中含有SiO2，会与NaOH反应生成溶于水的Na2SiO3。应该用铁坩埚。4Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，水玻璃能否露置于空气中长期存放？答案：不能,考点师说,硅及其化合物性质的“十大反常”(1)碳族元素的主要化合价一般是2、4价，而硅常见的是4价。(2)硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从SiO2中还原出硅。(3)非金属单质与强碱反应一般不生成氢气，而硅却能与强碱溶液反应产生氢气。(4)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还有H2生成(类似于较活泼金属与酸的置换反应)，Si4HF=SiF42H2。,(5)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。(6)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的熔、沸点却很高。(7)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2却能与氢