二氧化硅与信息材料

1、第三单元含硅矿物与信息材料第三单元含硅矿物与信息材料第二课时二氧化硅与信息材料第二课时二氧化硅与信息材料1了解二氧化硅、硅的主要性质。2了解二氧化硅、硅的重要用途，体会化学知识的创造性和实用性。一、二氧化硅一、二氧化硅1物理性质和用途二氧化硅是一种熔沸点 ，硬度 的氧化物，除可用于制作 外，还可用于制造 。2化学性质二氧化硅的化学性质不活泼，不与水、酸( 除外)发生反应，能耐高温、耐腐蚀。很高很高光学镜片光学镜片石英坩埚石英坩埚光导纤维光导纤维氢氟酸氢氟酸很大很大 二氧化硅的结构怎样？师生互动【提示】 二氧化硅的结构：在SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子相连(见右图)，形成四面体结构，S

2、i原子位于四面体的中心，O原子位于四面体的4个顶点。同时，每个O原子与2个Si原子相连，每个O原子为两个四面体所共有，每个四面体都占有1个Si原子、4 =2个O原子，所以，SiO2晶体是Si原子和O原子按1 2的比例构成的立体网状结构的晶体，不存在单个的SiO2分子。21(1)酸性氧化物的通性SiO2是酸性氧化物，能与 和 反应。与碱反应在常温下，SiO2与强碱溶液反应，生成 。例如，SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式： 。与碱性氧化物反应在高温下，SiO2能与碱性氧化物反应生成盐。如SiO2与CaO反应的化学方程式： 。(2)在高温下，SiO2还能与Na2CO3、CaCO3等反应。化学方

3、程式分别为： ； 。碱性氧化物碱性氧化物强碱强碱硅酸钠硅酸钠SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO2CaO CaSiO3SiO2Na2CO3 Na2SiO3CO2SiO2CaCO3 CaSiO3CO2高温高温高温高温高温高温(3)弱氧化性在高温下，SiO2还能被焦炭还原，反应的化学方程式： 。(4)与氢氟酸反应反应的化学方程式： 。SiO22C Si2COSiO24HF=SiF42H2O高温高温【提示】不能。石英坩埚和瓷坩埚的成分含SiO2，能与碱性物质反应，因此不能用来加热碱性物质。实验室使用的石英坩埚或瓷坩埚能否用来加热碱性物质？二、硅单质二、硅单质1物理性质和用途硅晶体的熔、沸点

4、都 ，硬度 。其导电性介于导体和绝缘体之间，是重要的 ，广泛应用于电子工业的各个领域。很高很高很大很大半导体材料半导体材料2化学性质(1)在常温下，单质硅的化学性质比较稳定，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质反应。与氟气反应： 。与氢氟酸的反应： 。与氢氧化钠溶液反应： 。(2)加热时，硅能与氧气、氯气等反应，也能与碳反应。与O2反应： ；与Cl2反应： ；与C反应： 。Si2F2=SiF4Si4HF=SiF42H2 Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2SiO2 SiO2Si2Cl2 SiCl4SiC SiC高温高温3制备硅单质是由其 制得的，主要分为两个阶段：(1)粗硅的制取：化学

5、方程式为： 。(2)粗硅转变为纯硅粗硅与Cl2反应： ；用H2还原SiCl4得到纯硅： 。氧化物氧化物SiO22C Si2COSi2Cl2 SiCl42H2SiCl4 Si4HF高温高温 下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是()ACO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐BCO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸CCO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物DCO2和SiO2都是由相应的分子组成的【解析】虽然SiO2是H2SiO3的酸酐，但CO2可溶于水生成H2CO3，但SiO2却不能溶于水生成H2SiO3，B错误；SiO2与CO2都是酸酐，都是酸性氧化物，A正确，C错误；CO2是由CO2分子构成

6、的，而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的，SiO2中不存在分子，D错误。【答案】A 2.从石英砂制取硅并获得高纯硅的主要化学反应如下：SiO22C Si(粗)2COSi(粗)2Cl2 SiCl4SiCl42H2 Si(纯)4HCl关于上述反应的分析不正确的是()A是置换反应，是化合反应B高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子D高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅高温高温加热【解析】选项A，根据置换反应和化合反应的概念即可判断；选项B，根据反应可知焦炭的还原性大于硅，根据反应可知氢气的还原性大于硅；选项C，在三个反应中，硅

7、元素的化合价从0价变为4价或从4价变为0价，故每消耗或生成28 g硅，转移电子均为4 mol；选项D，将反应中得到的易挥发的SiCl4分离出来后，再用氢气还原才可以得到高纯硅，故原操作不正确。【答案】 DSiO2与与CO2的比较的比较名称名称二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳化学式化学式SiO2CO2存在存在存在于岩石中，硅石、存在于岩石中，硅石、石英、水晶、硅藻土石英、水晶、硅藻土中都含中都含SiO2空气空气物理性质物理性质色态色态无色晶体无色晶体无色气体无色气体熔沸点熔沸点很高很高很低很低硬度硬度大大小小水溶性水溶性不溶于水不溶于水微溶于水微溶于水化化学学性性质质与水反应与水反应不反应不反应

8、CO2H2O H2CO3与与NaOH溶液反应溶液反应SiO22NaOH=Na2SiO3H2OCO22NaOH=Na2CO3H2OCO2NaOH=NaHCO3与与CaO反应反应SiO2CaO CaSiO3CO2CaO=CaCO3与某些与某些盐反应盐反应SiO2Na2CO3 Na2SiO3CO2SiO2CaCO3 CaSiO3CO2CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3CO2Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3与氢氟酸与氢氟酸反应反应SiO24HF=SiF42H2O不反应不反应氧化性氧化性SiO22C Si2COCO2C 2CO对应酸的强弱对应酸的强弱H2SiO3酸性比酸性比H2CO3

9、还弱还弱高温高温高温高温高温素有“水晶之乡”美称的江苏东海县盛产水晶，现存于国家地质博物馆的水晶大王就出自东海县。水晶是较纯净的透明的石英晶体，石英的主要成分是SiO2。下列有关石英的叙述正确的是()A石英都是无色透明的晶体，可以作装饰品，也可以制作光学仪器B石英可以用来生产玻璃C石英晶体可以制取金刚砂D石英不可以用来制取高纯硅，可以制光导纤维2【解析】纯净的SiO2晶体水晶是无色的，而其他的石英晶体具有不同的颜色，如玛瑙。生产玻璃的原料是石英、纯碱与石灰石。金刚砂是SiC，可以用SiO2与过量C反应制得。石英是光导纤维的材料，可以通过石英与碳得到单质Si，然后再与Cl2反应生成SiCl4，S

10、iCl4与H2反应得到纯净的Si。【答案】BCA、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示，A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。3请填空：(1)形成单质A的原子的结构示意图为_，它的最高化合价为_。(2)B的化学式(分子式)为_，B的晶体类型为_，B和碳反应生成A和E的化学方程式是_。(3)C的化学式(分子式)为_，D的化学式(分子式)为_。4SiO2原子晶体SiO22C=Si2COCaSiO3Na2SiO3【解析】根据题意A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，可确定A为硅，分析框图，并结合中学化学知识，高温下与碳反应生成单质硅的只有二氧化硅，因此可确定B为SiO2，依据框图可确定C为CaSiO3，D为Na2SiO3，E为CO。【答案】(1) (2)SiO2原子晶体(3)CaSiO3Na2SiO3人有了知识，就会具备各种分析能力，人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅