【长江作业】2015-2016学年人教版高中化学必修1课件第四章非金属及其化合物第1节第2课时

自主学习·基础知识解疑合探·重难释疑课时作业第二课时硅酸盐和单质硅[学习目标]1.了解硅酸盐的性质及组成的表示方法。(重点)2.认识硅的性质、用途和制法。(重点)3．了解几种重要无机非金属材料的生产及用途。一、硅酸盐1．概念硅酸盐是由硅、和组成的化合物的总称。2．氧化物表示：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；氧化物之间以“·”隔开。例如：硅酸钠(Na2SiO3)：长石(KAlSi3O8)：氧金属Na2O·SiO2K2O·Al2O3·6SiO23．最简单的硅酸盐——Na2SiO34．三种常见的硅酸盐产品Al2O3·2SiO2·2H2O黏土陶瓷Na2O·CaO·6SiO2玻璃窑纯碱、石灰石、石英玻璃3CaO·SiO2,2CaO·SiO2,3CaO·Al2O3水泥回转窑石灰石、黏土水泥主要成分主要设备主要原料硅酸盐产品5.其他特殊功能的含硅物质(1)碳化硅——俗称——具有结构——硬度很大——可作砂纸、砂轮的磨料。(2)硅钢(含硅4%)——很高的导磁性——作变压器的铁芯。(3)硅橡胶——耐高温和低温——作火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料。(4)分子筛——均匀微孔结构——作和催化剂。金刚砂正四面体吸附剂1．初中化学中提到，制造玻璃时发生以下反应：Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑。该反应能否说明H2SiO3的酸性比H2CO3强？为什么？【提示】SiO2与Na2CO3反应，是在高温下，且生成的产物是CO2气体，可以脱离反应体系，并不能说明H2SiO3酸性强于H2CO3。二、硅单质的结构及性质1．形态及结构2．主要性质(1)物理性质：晶体硅是有金属光泽的灰黑色固体，熔点、硬度、有脆性，导电性介于和之间，是良好的材料。(2)化学性质在一定条件(加热)下，能与O2、H2化合，其方程式为。高大导体绝缘体半导体Si＋O2=====△SiO2，Si＋2H2=====△SiH43．重要用途(1)半导体材料，如等。(2)新型能源，如等。硅芯片光电池1．判断(1)硅酸钠可以改写为Na2O·SiO2，故硅酸钠是混合物，含有Na2O和SiO2。()(2)硅酸钠俗称水玻璃，是一种防火剂。()(3)硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质。()(4)普通玻璃和水泥的生产原料均含石灰石。()(5)光电池可以将光能直接转化为电能。()【答案】(1)×(2)×(3)√(4)√(5)√2．下列有关硅及其化合物的说法正确的是()A．Si用途广泛，是太阳能电池和光导纤维的主要成分B．SiO2是硅酸的酸酐，只能与NaOH溶液反应，不能与任何酸反应C．硅酸酸性比碳酸弱，所以SiO2不能跟Na2CO3反应D．绝大多数硅酸盐难溶于水，组成复杂，通常用氧化物的形式表示其组成【解析】A项，光导纤维的主要成分是SiO2不是Si；B项，SiO2与氢氟酸反应；C项，SiO2在高温下与Na2CO3可以反应。【答案】D3．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是()材料主要化学成分A刚玉、金刚石三氧化二铝B大理石、石灰石碳酸钙C普通水泥、普通玻璃硅酸盐D光导纤维、石英二氧化硅【答案】A学生分组探究硅及其化合物的特性和制备第1步探究——问题引入，自主探究1．与NaOH溶液反应产生H2的单质可以是Al和Si，写出Si与NaOH溶液反应的化学方程式。【提示】Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑2．SiO2是酸性氧化物，与酸能反应吗？【提示】与氢氟酸可以反应。第2步阐述——要点归纳，深化知识1．硅及其化合物的一般规律与特例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，不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2OSiO2“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一个规律，H2CO3酸性大于H2SiO3SiO2在高温下有如下反应关系：Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑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2.硅的制备硅单质是由其氧化物制得的，主要分为两个阶段：硅的制备1粗硅的制备：2C＋SiO2=====高温电炉Si粗硅＋2CO↑2纯硅的制备：Si粗硅＋2Cl2=====△SiCl4、SiCl4＋2H2=====高温Si纯硅＋4HCl。第3步运用——精选习题，落实强化1．单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。科学家预计，到2014年一个电脑芯片上将会集成10亿个晶体管，其功能远比我们想象的要大得多，这对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为：①SiO2＋2C=====高温电炉Si＋2CO↑②Si＋2Cl2=====△SiCl4③SiCl4＋2H2=====高温Si＋4HCl。下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是()A．①③为置换反应B．②为化合反应C．①②③均为氧化还原反应D．三个反应的反应物中硅元素均被还原【解析】反应①③中硅元素被还原，反应②中硅元素被氧化，D错误。【答案】D2．科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法中错误的是()A．自然界中硅元素的储量丰富B．自然界中存在大量的单质硅C．高纯度的硅被用作计算机芯片D．可用H2在高温下还原SiCl4的方法得到高纯硅【解析】自然界中不存在单质硅。【答案】B3．青花瓷让人赏心悦目，但其中所用的颜料一直是个谜，科学家研究得知大多数为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜的化合价为＋2)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是()A．可用氧化物的形式表示为BaO·CuO·2SiO2B．易溶于强酸和强碱C．性质稳定，不易脱色D．x＝6【解析】硅酸盐用氧化物形式表示，原子个数仍相等，A正确；硅酸盐一般不溶于酸碱，比较耐腐蚀，B错误；出土的古代陶瓷颜料工艺图画仍然鲜艳如新，赏心悦目，说明硅酸铜钡性质稳定，不易脱色，C正确；根据化合价代数和为零的原则，D正确。【答案】B4．下列关于硅的说法中不正确的是()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【解析】硅的化学性质稳定，常温下可与F2、氢氟酸、强碱溶液等反应，加热和高温下可与O2、Cl2、C等非金属反应。【答案】C硅及其化合物特性总结1．Si、SiO2都能与氢氟酸反应。2．常见单质中能与NaOH溶液反应产生H2的有金属Al，非金属Si。3．粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2。4．硅酸是不溶于水的弱酸。