《创新方案》高中化学人教版必修一第四章 第一节 第二课时 硅酸盐的硅单质

第四章第一节第二课时课前预习·巧设计名师课堂·一点通考点一创新演练·大冲关设计1设计2考点二设计3课下30分钟演练课堂10分钟练习课堂5分钟归纳第一节无机非金属材料的主角——硅第二课时硅酸盐和硅单质(1)SiO2与CO2性质差异的主要原因是，SiO2的基本的结构单元是。(2)用化学方程式表示：①氢氟酸刻玻璃：。②SiO2与NaOH溶液反应：。③硅酸钠溶液久置空气中变质：。结构不同四面体4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2ONa2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓一、硅酸盐的性质及应用1．硅酸盐的组成及性质2．常见的硅酸盐——Na2SiO33．常见的硅酸盐产品——无机非金属材料硅酸盐产品原料主要设备水泥黏土和石灰石、少量水泥回转窑玻璃玻璃窑陶瓷黏土石膏纯碱、石灰石和石英4．特殊功能的含硅物质(1)金刚砂(SiC)具有类似的结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮磨料。(2)硅钢(含Si4%)具有很高的，主要用作变压器铁芯。(3)硅橡胶，既耐高温又耐低温，用于制造火箭、导弹的零件。(4)人工制造的分子筛(具有均匀微孔结构的铝硅酸盐)，主要用作吸附剂和。金刚石导磁性催化剂二、硅单质1．种类及结构单质硅分为晶体硅和两类，晶体硅的结构与类似。2．性质(1)物理性质：无定形金刚石色、态光泽熔点硬度质地导电性金属光泽高大脆灰黑色固体半导体(2)化学性质：在常温下化学性质不活泼，但能发生反应。3．用途(1)材料，如硅芯片等。(2)新型能源，如等。F2、HF、强碱半导体光电池1．下列物质中，不含有硅酸盐的是()A．水玻璃B．硅芯片C．黏土D．普通水泥分析：水玻璃中含有硅酸钠，普通水泥中含有硅酸钙、硅酸钠，黏土含有复杂的硅酸盐，硅芯片中含的是硅单质。答案：B2．将下列硅酸盐改写成氧化物的形式。(1)NaAlSi3O8_________________________________(2)Mg2Si3O8·nH2O_____________________________(3)普通玻璃(Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2)________________________答案：(1)Na2O·Al2O3·6SiO2(2)2MgO·3SiO2·nH2O(3)Na2O·CaO·6SiO23．判断正误(正确的打“√”号，错误的打“×”号)。(1)硅酸盐一般易溶于水，化学性质很稳定。()(2)硅酸盐是SiO2和金属氧化物组成的混合物。()(3)Na2SiO3固体是一种很好的干燥剂。()(4)水泥、玻璃、陶瓷都属于传统的无机非金属材料。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√4．下列说法错误的是()A．硅是制造太阳能电池的常用材料B．二氧化硅是制造光导纤维的材料C．常温下硅性质活泼，可以与氯气、强酸、强碱溶液等起反应D．水玻璃可用作木材防火剂分析：常温下硅单质性质稳定，与Cl2、强酸、强碱等物质均不反应，C错误。答案：C硅及其化合物的“特性”物质一般规律硅及其化合物特性硅还原性大于碳2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑非金属单质与强碱溶液一般不产生H2硅可与强碱溶液反应产生H2非金属一般不与非氧化性酸反应Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑Si一般非金属单质为绝缘体硅为半导体，常用于电子部件物质一般规律硅及其化合物特性酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸SiO2不溶于水，不与水反应SiO2酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O物质一般规律硅及其化合物特性SiO2“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一个规律，H2CO3酸性大于H2SiO3但SiO2在高温下有如下反应关系：Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑物质一般规律硅及其化合物特性H2SiO3无机酸一般易溶于水硅酸和原硅酸均难溶于水硅酸盐大多数硅酸盐难溶于水常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3，水溶液称水玻璃、泡花碱［例1］下列有关硅及其化合物的说法正确的是A.晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料B．常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在C．SiO2是一种酸性氧化物，能够与水反应生成相应的酸D．除去SiO2中混有的CaCO3可加入适量的稀盐酸[解析]A项，晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于非金属单质；其导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。B项，虽然常温下硅的化学性质稳定，但自然界中没有游离态的硅，它主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在；C项，SiO2是一种酸性氧化物，但它不溶于水也不与水反应。D项，SiO2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的CaCO3，化学方程式为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。[答案]D(1)F2与Si、HF与SiO2在常温下反应的原因是产物SiF4特别稳定。(2)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。单质硅的性质与制备1．化学性质(1)常温下能与氟气、氢氟酸、强碱等反应：2F2＋Si===SiF4，Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。(2)加热时能与氧气、氯气、碳等反应：Si＋O2=====△SiO2，Si＋2Cl2=====△SiCl4，Si＋C=====高温SiC。2．制取(1)粗硅的制取：2C＋SiO2=====高温2CO↑＋Si(粗硅)。(2)纯硅的制取：Si(粗硅)＋2Cl2=====△SiCl4，SiCl4＋2H2=====高温Si(纯硅)＋4HCl。[例2]如图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。其中B是一种单质，其余物质也都是有B元素的化合物。C是一种钠盐，E是C对应的酸，B的结构类似金刚石，D为B的氧化物(其他不含B元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去)，请填写空白：(1)A、D、E的化学式分别为_______、_______、_______。(2)A和B的互相转化在工业上有什么实际意义？_________________________________________________。(3)写出D→C反应的化学方程式：________________________________________________。(4)写出E→D反应的化学方程式：_______________________________________________。[解析]本题的突破口是：“B是一种单质”“B的结构类似金刚石”。据此，容易推断出B是晶体硅。硅与氯气在加热条件下生成SiCl4，因此，A为SiCl4。经过分馏提纯后得到纯净的SiCl4，SiCl4可以被氢气还原得纯净的硅。根据D能转化成B(Si)，可知D为SiO2，由此可知其他答案。[答案](1)SiCl4SiO2H2SiO3(2)粗硅提纯(3)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(4)H2SiO3=====△SiO2＋H2O(1)硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分。(2)硅酸钠水溶液俗称水玻璃，常用于制备黏合剂、防腐剂和耐火材料。(3)常见的无机非金属材料有水泥、玻璃和陶瓷。(4)硅以化合态存在于自然界中，常用作半导体材料和合金材料。(5)工业制硅的原理为：SiO2＋2C=====高温Si(粗)＋2CO，Si(粗)＋Cl2=====△SiCl4，SiCl4＋2H2=====△Si(纯)＋4HCl。