2018-2019学年苏教版化学1专题3第三单元　含硅矿物与信息材料（共30张）ppt课件

1、第三单元含硅矿物与信息资料第三单元含硅矿物与信息资料 考试规范考试规范知识条目知识条目学考要学考要求求选考要求选考要求1.1.硅在自然界的存在形式硅在自然界的存在形式a aa a2.2.硅及其化合物硅及其化合物( (以以SiOSiO2 2和和NaNa2 2SiOSiO3 3为例为例) )的重要性质的重要性质a ab b3.3.工业制备高纯硅的方法工业制备高纯硅的方法a ab b4.4.三大硅酸盐产品三大硅酸盐产品: :水泥、陶瓷、水泥、陶瓷、玻璃玻璃a aa a5.5.硅、二氧化硅在信息技术、硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域中的应用材料科学等领域中的应用a aa a知识梳理知识梳理一、硅

2、酸盐矿物与硅酸盐产品一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品1.1.硅酸盐矿物硅酸盐矿物(1)(1)硅的存在硅的存在硅元素在地壳中的含量居第二位硅元素在地壳中的含量居第二位, ,主要以二氧化硅和硅酸盐的方式存在。主要以二氧化硅和硅酸盐的方式存在。(2)(2)硅酸盐的表示方法硅酸盐的表示方法化学式法化学式法组成较简单的硅酸盐普通用化学式直接表示组成。组成较简单的硅酸盐普通用化学式直接表示组成。如硅酸钠如硅酸钠 、硅酸钙、硅酸钙CaSiO3CaSiO3等。等。Na2SiO3Na2SiO3氧化物法氧化物法与大多数其他盐不同与大多数其他盐不同, ,硅酸盐的组成相当复杂。如锆石硅酸盐的组成相当复杂。如锆石(ZrSiO

3、4)(ZrSiO4)、红柱石、红柱石(Al2SiO5)(Al2SiO5)、钙铝石榴子石、钙铝石榴子石(Ca3Al2Si3O12)(Ca3Al2Si3O12)、镁橄榄石、镁橄榄石(Mg2SiO4)(Mg2SiO4)。它们种。它们种类繁多类繁多, ,构造复杂构造复杂, ,组成各异组成各异, ,通常用氧化物的方式表示它们的组成。氧化通常用氧化物的方式表示它们的组成。氧化物的书写顺序物的书写顺序: :活泼金属氧化物活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物SiO2H2OSiO2H2O。上述四。上述四种硅酸盐用氧化物方式表示为种硅酸盐用氧化物方式表示为 、 、 、 。2.2.硅酸盐产品硅酸盐产品(1

4、)(1)三大硅酸盐产品三大硅酸盐产品水泥水泥原料原料: : 、 。设备设备: : 。反响进展的条件反响进展的条件: : 。石膏的作用石膏的作用: :调理水泥的硬化速度。调理水泥的硬化速度。ZrO2SiO2ZrO2SiO2Al2O3SiO2 Al2O3SiO2 3CaOAl2O33SiO23CaOAl2O33SiO22MgOSiO22MgOSiO2石灰石石灰石黏土黏土水泥回转窑水泥回转窑高温高温玻璃玻璃原料原料: : 、 、 。设备设备: : 。反响进展的条件反响进展的条件: : 。普通玻璃的组成普通为普通玻璃的组成普通为 , ,玻璃属于混合物玻璃属于混合物, ,没有固定的没有固定的熔、沸点。熔

5、、沸点。种类有种类有 、 、 、 等。等。陶瓷陶瓷主要原料主要原料: : 。(2)(2)分子筛分子筛许多硅酸盐具有多孔的构造许多硅酸盐具有多孔的构造, ,组成不同的硅酸盐具有筛分分子的作用组成不同的硅酸盐具有筛分分子的作用, ,常常用于分别、提纯气体或液体混合物用于分别、提纯气体或液体混合物, ,还可作枯燥剂、离子交换剂、催化还可作枯燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体等。剂及催化剂载体等。 纯碱纯碱石灰石石灰石石英石英玻璃熔炉玻璃熔炉高温高温Na2OCaO6SiO2Na2OCaO6SiO2钢化玻璃钢化玻璃有色玻璃有色玻璃光学玻璃光学玻璃防弹玻璃防弹玻璃黏土黏土3.3.硅酸钠硅酸钠硅酸钠是一种

6、硅酸钠是一种 色固体色固体, ,能溶于水能溶于水, ,其水溶液俗称其水溶液俗称 。用。用Na2SiO3Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易熄灭溶液浸泡过的棉花不易熄灭, ,表达它具有表达它具有 的功能的功能, ,因此可因此可作作 。按要求完成以下实验。按要求完成以下实验。(1)(1)在盛有饱和硅酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸在盛有饱和硅酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸, ,察看到的景象是察看到的景象是 . . , ,反响的化学方程式是反响的化学方程式是(2)(2)假设将少量二氧化碳通入饱和硅酸钠溶液中假设将少量二氧化碳通入饱和硅酸钠溶液中, ,察看到的景象察看到的景象是是 . . , ,反响的化学方程式是

7、反响的化学方程式是 水玻璃水玻璃防火剂防火剂有白色有白色胶状沉淀生成胶状沉淀生成有白色有白色胶状沉淀生成胶状沉淀生成阻燃阻燃白白【思索【思索1 1】 水玻璃是玻璃吗水玻璃是玻璃吗? ?它能盛放在磨口玻璃瓶中吗它能盛放在磨口玻璃瓶中吗? ?为什么为什么? ? 提示提示: :水玻璃是水玻璃是Na2SiO3Na2SiO3的水溶液的水溶液, ,并不是玻璃并不是玻璃; ;它不能盛放在磨口玻璃瓶它不能盛放在磨口玻璃瓶中中, ,由于它是一种黏合剂由于它是一种黏合剂, ,能将塞子和瓶口粘在一同。能将塞子和瓶口粘在一同。 二、硅与二氧化硅二、硅与二氧化硅1.1.硅单质硅单质(1)(1)物理性质物理性质( (硅晶

8、体硅晶体) ) 颜色颜色状态状态熔、沸熔、沸点点硬度硬度导电性导电性灰黑灰黑色色晶体晶体 . .导电性介于导体导电性介于导体和绝缘体之间和绝缘体之间高高大大(2)(2)化学性质化学性质常温稳定常温稳定, ,除除F2F2、HFHF、NaOHNaOH溶液外溶液外, ,很难与很难与 、 、 、硫酸等反响。硫酸等反响。加热时能与加热时能与O2O2、Cl2Cl2反响反响: : (3)(3)工业制法工业制法(4)(4)用途用途硅是一种重要的半导体资料硅是一种重要的半导体资料, ,运用于电子工业。运用于电子工业。 O2O2Cl2Cl2硝酸硝酸2.SiO22.SiO2(1)(1)存在存在 、石英、水晶、硅藻土

9、等都是天然存在的二氧化硅。、石英、水晶、硅藻土等都是天然存在的二氧化硅。(2)(2)物理性质物理性质熔、沸点很熔、沸点很 , ,硬度硬度 , ,难溶于水。难溶于水。(3)(3)化学性质化学性质常温下性质常温下性质 , ,不与水、酸不与水、酸( (氢氟酸除外氢氟酸除外) )反响。反响。酸性氧化物酸性氧化物a.a.高温下与高温下与CaOCaO反响反响: : 。 b.b.常温下与常温下与NaOHNaOH溶液反响溶液反响: : 。 沙子沙子大大高高不活泼不活泼特性特性SiO2SiO2能与能与HFHF反响反响, ,化学方程式为化学方程式为 (4)(4)用途用途用于制用于制 。【思索【思索2 2】 SiO

10、2 SiO2难溶于水难溶于水, ,故故SiO2SiO2不是酸性氧化物不是酸性氧化物, ,对吗对吗? ?提示提示: :不对。不对。SiO2SiO2虽然难溶于水虽然难溶于水, ,但是但是SiO2SiO2能和能和NaOHNaOH反响生成反响生成Na2SiO3Na2SiO3和和H2O,H2O,所以所以SiO2SiO2是酸性氧化物。是酸性氧化物。 光导纤维光导纤维中心突破中心突破1.1.三种常见的硅酸盐产品比较三种常见的硅酸盐产品比较 水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷原原料料石灰石和黏石灰石和黏土土纯碱、石灰石和石纯碱、石灰石和石英英黏土黏土设设备备水泥回转窑水泥回转窑玻璃熔炉玻璃熔炉陶瓷窑陶瓷窑反反应应原原理

11、理在高温下在高温下, ,发发生复杂的物生复杂的物理变化和化理变化和化学变化学变化在高温下在高温下, ,发生复发生复杂的杂的物理、化学变化。物理、化学变化。其中其中的主要反应是的主要反应是NaNa2 2COCO3 3+ +SiOSiO2 2 NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2;CaCOCaCO3 3+SiO+SiO2 2 CaSiOCaSiO3 3+ +COCO2 2手工生产陶瓷手工生产陶瓷的过程是原料的过程是原料混合混合加工成加工成型型干燥干燥烧烧结结冷却等冷却等主要主要成分成分硅酸三钙硅酸三钙(3CaOSiO(3CaOSiO2 2) )硅酸二钙硅酸二钙(2CaOSiO(2Ca

12、OSiO2 2) )铝酸三钙铝酸三钙(3CaOAl(3CaOAl2 2O O3 3) )NaNa2 2SiOSiO3 3、CaSiOCaSiO3 3和过量的和过量的SiOSiO2 2熔化后得到的玻璃态熔化后得到的玻璃态物质物质成分复杂成分复杂主要主要性质性质水硬性水硬性, ,即细粉即细粉状水泥遇水后状水泥遇水后变为坚硬的固变为坚硬的固体体玻璃没有固定的熔、沸点玻璃没有固定的熔、沸点; ;易被氢氟酸腐蚀易被氢氟酸腐蚀; ;易被碱易被碱腐蚀腐蚀抗氧化、耐酸碱、抗氧化、耐酸碱、耐高温、绝缘、易耐高温、绝缘、易加工成型等特点加工成型等特点, ,广广泛用于生产和生活泛用于生产和生活中中其他其他水泥的主要

13、用水泥的主要用途途: :非常重要的非常重要的建筑建筑材料材料几种特种玻璃几种特种玻璃: :光学玻璃、光学玻璃、钢化玻璃、石英玻璃等钢化玻璃、石英玻璃等根据原料、烧制温根据原料、烧制温度等的不同度等的不同, ,陶瓷器陶瓷器主要分为土器、陶主要分为土器、陶器、瓷器、火石器器、瓷器、火石器等等【特别提示】【特别提示】 (1) (1)水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐产品都是由多种硅酸盐组水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐产品都是由多种硅酸盐组成的混合物成的混合物, ,没有固定的熔、沸点。没有固定的熔、沸点。(2)(2)在水泥制造中石膏的作用是调理水泥的硬化速度在水泥制造中石膏的作用是调理水泥的硬化速度, ,不能以为石膏

14、是消不能以为石膏是消费原料。费原料。 2.硅及其化合物的特殊性硅及其化合物的特殊性【特别提示】【特别提示】 (1)能与强碱溶液反响产生能与强碱溶液反响产生H2的单质有的单质有Al和和Si。(2)SiO2既能和氢氟酸反响既能和氢氟酸反响,又能和碱反响又能和碱反响,但它不是两性氧化物。其缘由但它不是两性氧化物。其缘由是二氧化硅与氢氟酸反响的产物是二氧化硅与氢氟酸反响的产物SiF4不是盐。不是盐。3.SiO23.SiO2与与CO2CO2的比较的比较【特别提示】【特别提示】 盛放盛放NaOH、Na2CO3等碱性溶液的试剂瓶选用橡皮塞而不等碱性溶液的试剂瓶选用橡皮塞而不选用玻璃塞的缘由选用玻璃塞的缘由:

15、2NaOH+SiO2 Na2SiO3+H2O,Na2SiO3溶液是一种矿溶液是一种矿物胶物胶,有黏性有黏性,会使瓶塞和瓶口粘在一同不能翻开。会使瓶塞和瓶口粘在一同不能翻开。考点精练考点精练1.(20211.(2021浙江温州中学模拟浙江温州中学模拟) )以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是( ( ) )A.A.制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英B.SiO2B.SiO2是光导纤维的主要成分是光导纤维的主要成分, ,晶体硅可用于制造半导体资料晶体硅可用于制造半导体资料C.C.实验室用带玻璃塞的试剂瓶保管氢氧化钠溶液实验室用带玻璃塞的试剂瓶保管氢氧化

16、钠溶液D.D.盐酸可以与硅反响盐酸可以与硅反响, ,故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅B B解析解析: :制备普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英制备普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英,A,A错误错误; ;光导纤维是用光导纤维是用SiO2SiO2制备的制备的, ,硅是一种半导体资料硅是一种半导体资料,B,B正确正确; ;用带玻璃塞的试剂瓶保管用带玻璃塞的试剂瓶保管NaOHNaOH溶液时溶液时, ,运用过程中粘附在瓶口的运用过程中粘附在瓶口的NaOHNaOH会与玻璃成分中的会与玻璃成分中的SiO2SiO2反响生成反响生成Na2SiO3,Na2SiO3,使瓶口和塞子粘连在一同无

17、法翻开使瓶口和塞子粘连在一同无法翻开,C,C错误错误; ;盐酸与硅单质不能发盐酸与硅单质不能发生反响生反响,D,D错误。错误。 2.(20212.(2021浙江台州高三模拟浙江台州高三模拟) )以下说法不正确的选项是以下说法不正确的选项是( ( ) )A.A.单晶硅是石英的主要成分单晶硅是石英的主要成分B.B.钠钾合金可用于快中子反响堆的热交换剂钠钾合金可用于快中子反响堆的热交换剂C.C.小苏打可用于焙制糕点小苏打可用于焙制糕点D.D.水玻璃暴露在空气中会发生蜕变水玻璃暴露在空气中会发生蜕变 A A解析解析: :石英的主要成分是石英的主要成分是SiO2,ASiO2,A不正确不正确; ;钠钾合金

18、常温下呈液态钠钾合金常温下呈液态, ,可用于快可用于快中子反响堆的热交换剂中子反响堆的热交换剂,B,B正确正确; ;小苏打受热分解生成小苏打受热分解生成CO2CO2气体气体, ,可用于焙制可用于焙制糕点糕点,C,C正确正确; ;硅酸钠的水溶液称为水玻璃硅酸钠的水溶液称为水玻璃, ,酸性酸性: :碳酸大于硅酸碳酸大于硅酸, ,那么水玻那么水玻璃暴露在空气中会与空气中的璃暴露在空气中会与空气中的CO2CO2、H2OH2O反响生成硅酸发生蜕变反响生成硅酸发生蜕变,D,D正确。正确。 3.(20213.(2021浙江浙江1010月选考月选考) )以下说法不正确的选项是以下说法不正确的选项是( ( )

19、)A.A.氯化钠可用于配制生理盐水氯化钠可用于配制生理盐水B.B.二氧化硅可用于制造玻璃二氧化硅可用于制造玻璃C.C.海水中的钠元素以单质存在海水中的钠元素以单质存在D.D.氧化镁氧化镁( (熔点熔点2 800 )2 800 )是优良的耐高温资料是优良的耐高温资料C C解析解析: :海水中的钠元素以化合物方式存在。海水中的钠元素以化合物方式存在。 4.(20214.(2021浙江台州高三选考科目测试浙江台州高三选考科目测试) )凤凰石是一种用于建材装饰的硅酸凤凰石是一种用于建材装饰的硅酸盐矿物盐矿物, ,知某地出产的凤凰石可看作由主要成分硅酸铜盐知某地出产的凤凰石可看作由主要成分硅酸铜盐X3H

20、2O(X3H2O(摩尔质摩尔质量量=334 g/mol)=334 g/mol)与含氧酸盐杂质与含氧酸盐杂质Y Y共同组成共同组成,X,X、Y Y均含三种元素均含三种元素, ,工业上利用工业上利用以下流程制备铜盐以下流程制备铜盐, ,在溶液在溶液中滴入中滴入KSCNKSCN溶液显血红色。溶液显血红色。请回答请回答: :(1)(1)杂质杂质Y Y中除氧以外还含有的元素为中除氧以外还含有的元素为 ( (填元素符号填元素符号),X),X的化学式的化学式为为 。解析解析:(1):(1)溶液溶液中含有中含有Fe3+;XFe3+;X是硅酸铜盐是硅酸铜盐,X,X、Y Y的混合物参与足量盐酸的混合物参与足量盐酸

21、, ,放出二氧化碳放出二氧化碳, ,所以所以Y Y中除氧以外还含有的元素为中除氧以外还含有的元素为FeFe、C,C,生成氯化铜的物质生成氯化铜的物质的量为的量为27.0 g27.0 g g/mol=0.2 mol; g/mol=0.2 mol;二氧化硅的物质的量为二氧化硅的物质的量为12.0 g12.0 g60 g/mol=0.2 mol,60 g/mol=0.2 mol,即即n(Cu)n(Si)=11,n(Cu)n(Si)=11,那么那么X X的化学式可表示为的化学式可表示为(CuO(CuOSiO2)n,X3H2OSiO2)n,X3H2O的摩尔质量为的摩尔质量为334 g/mol,X334

22、g/mol,X的摩尔质量为的摩尔质量为280 g/mol,n=280 g/mol,n=280280140=2,X140=2,X的化学式为的化学式为 2CuO2SiO2 2CuO2SiO2。答案答案: (1)Fe(1)Fe、C CCu2Si2O6Cu2Si2O6或或2CuO2SiO22CuO2SiO2解析解析: :2 2Y Y中的中的Fe3+Fe3+将将H2O2H2O2氧化为氧气的离子方程式为氧化为氧气的离子方程式为2Fe3+H2O2 2Fe3+H2O2 2Fe2+2H+O22Fe2+2H+O2。 答案答案:(2)2Fe3+H2O2 2Fe2+2H+O2 (2)2Fe3+H2O2 2Fe2+2H

23、+O2 (2)(2)假设往溶液假设往溶液中继续参与中继续参与H2O2,H2O2,发现有气泡产生发现有气泡产生, ,有观念以为是有观念以为是Y Y中的某中的某元素离子将元素离子将H2O2H2O2氧化所导致氧化所导致, ,写出反响的离子方程式写出反响的离子方程式: : 。 素能提升素能提升1.1.地壳中含量第一、二位的元素之间构成的化合物不具有的性质是地壳中含量第一、二位的元素之间构成的化合物不具有的性质是( ( ) )A.A.常温下与苛性钠反响常温下与苛性钠反响B.B.常温下与水反响常温下与水反响C.C.常温下与氢氟酸反响常温下与氢氟酸反响D.D.高温下与氧化钙反响高温下与氧化钙反响解析解析:

24、:地壳中含量位于第一、二位的元素分别是氧、硅地壳中含量位于第一、二位的元素分别是氧、硅, ,构成的化合物构成的化合物是是SiO2,SiO2SiO2,SiO2常温下不与水反响。常温下不与水反响。 B B解析解析: :酸性强弱与构成这种酸的氧化物所处的形状及化学活动性无关酸性强弱与构成这种酸的氧化物所处的形状及化学活动性无关, ,所所以以A A、B B都不正确都不正确;C;C是它们的物理性质是它们的物理性质, ,只需只需D D项较强酸制弱酸可以证明。项较强酸制弱酸可以证明。 2.2.能证明碳酸比硅酸酸性强的实验现实是能证明碳酸比硅酸酸性强的实验现实是( ( ) )A.CO2A.CO2是气体是气体,

25、SiO2,SiO2是固体是固体B.B.高温下能发生反响高温下能发生反响Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2C.CO2C.CO2能溶于水生成碳酸能溶于水生成碳酸, ,而而SiO2SiO2却不溶于水却不溶于水D.CO2D.CO2通入通入Na2SiO3Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成溶液中有胶状沉淀生成 D D3.3.以下反响不能经过一步反响得到的是以下反响不能经过一步反响得到的是( ( ) )A.Na2CO3NaHCO3A.Na2CO3NaHCO3 B.SiO2H2SiO3 B.SiO2H2SiO3C.Fe(OH)2Fe(OH)3C.Fe(

26、OH)2Fe(OH)3D.NH4ClNH3D.NH4ClNH3解析解析:SiO2:SiO2难溶于水难溶于水, ,不能和水发生反响产生不能和水发生反响产生H2SiO3H2SiO3。 B B4.4.以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是( ( ) )A.A.在粗硅的制取中发生在粗硅的制取中发生2C+SiO2 2CO+Si,2C+SiO2 2CO+Si,硅被复原硅被复原, ,所以碳的复原所以碳的复原性大于硅的复原性性大于硅的复原性B.B.硅酸钠属于盐硅酸钠属于盐, ,不属于碱不属于碱, ,所以硅酸钠可以保管在磨口玻璃塞试剂瓶中所以硅酸钠可以保管在磨口玻璃塞试剂瓶中C.C.用用SiO2SiO2制取硅

27、酸制取硅酸, ,应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反响应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反响, ,然后再通入然后再通入CO2CO2D.D.由由Na2CO3+SiO2 CO2+Na2SiO3Na2CO3+SiO2 CO2+Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸可知硅酸的酸性大于碳酸解析解析: :硅的复原性大于碳硅的复原性大于碳, ,该反响能发生是由于产物中有该反响能发生是由于产物中有COCO气体生成气体生成;D;D选选项中的反响不是在水溶液中进展的项中的反响不是在水溶液中进展的, ,与酸性强弱无关。与酸性强弱无关。 C C5.5.硅在地壳中的含量较高硅在地壳中的含量较高, ,硅及其化合物的开发由来已久硅及其化

28、合物的开发由来已久, ,在现代生活中在现代生活中有广泛运用。回答以下问题有广泛运用。回答以下问题: :(1)(1)陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属资料陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属资料, ,其中消费普通玻其中消费普通玻璃的主要原料有璃的主要原料有 。(2)(2)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需求的根底资料。工高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需求的根底资料。工业上提纯硅有多种道路业上提纯硅有多种道路, ,其中一种工艺流程表示图为其中一种工艺流程表示图为: :工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1 6001 6001 800 1 800 除生除生成粗硅外成粗硅外, ,也可以生成碳化硅也可以生成碳化硅, ,那么在电弧炉内能够发生的化学反响方那么在电弧炉内能够发生的化学反响方程式程式为为 。 在流化床反响的产物中在流化床反响的产物中,SiHCl3,SiHC