2019-2020学年高中化学 第4章 第1节 第2课时 硅酸盐和硅课件 新人教版必修1

第2课时硅酸盐和硅1.了解硅及硅酸盐的主要性质。2.能说出硅在生产、信息技术、材料科学等领域的应用。一二一、硅酸盐1.定义硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。2.硅酸盐的性质硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质,大多不溶于水,化学性质很稳定。3.硅酸盐组成的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。例如:Na2SiO3:Na2O·SiO2;长石KAlSi3O8:K2O·Al2O3·6SiO2。一二Na2SiO3是硅酸盐,NaAlSi3O8是硅酸盐吗?Al2Si2O5(OH)4呢?提示:NaAlSi3O8和Al2Si2O5(OH)4同Na2SiO3一样,也是硅酸盐,硅酸盐结构复杂,是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。一二4.最常见的硅酸盐——Na2SiO3一二5.三种常见的硅酸盐产品硅酸盐产品原料主要设备水泥石灰石、黏土水泥回转窑玻璃纯碱、石灰石和石英玻璃窑陶瓷黏土—一二6.其他含硅的物质物质性质用途SiC俗称金刚砂,具有金刚石结构,硬度很大砂纸、砂轮的磨料含4%硅的硅钢良好的导磁性变压器铁芯硅橡胶既耐高温又耐低温,在-60~250℃保持良好的弹性制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料等人工制造的分子筛(铝硅酸盐)有均匀微孔结构作吸附剂和催化剂一二盛放水玻璃的试剂瓶为什么要密闭保存?可以使用玻璃塞吗?提示:空气中的CO2可与Na2SiO3水溶液反应,水玻璃可以将玻璃塞和试剂瓶口黏在一起,故要密闭保存且试剂瓶不能用玻璃塞。二、硅单质1.形态及结构形态→有晶体硅和无定形硅两大类|结构→具有正四面体构型的空间立体网状结构,与金刚石结构类似2.主要性质(1)物理性质:一二颜色、状态光泽熔点硬度质地导电性灰黑色固体金属光泽高大脆半导体(2)化学性质:常温下化学性质稳定,除氟气、氢氟酸和强碱外,不与其他物质发生反应。Si与氢氟酸、NaOH溶液发生反应的化学方程式分别为:Si+4HFSiF4↑+2H2↑、Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑。一二3.重要用途(1)用作半导体材料,制硅芯片等。(2)新型能源,如光电池等。一、用氧化物形式表示硅酸盐硅酸盐由于组成比较复杂,通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成,改写时的规律为:书写形式化学计量数配置原则:各元素原子总个数比符合原来的组成若出现分数应化为整数例如:钠长石NaAlSi3O8不能写成12Na2O·12Al2O3·3SiO2,应写成Na2O·Al2O3·6SiO2。特别提醒(1)写成氧化物形式是为了简化硅酸盐组成的表示方法,实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的。(2)在改写时各元素的化合价不能改变。二、单质硅的化学性质及制备1.硅的化学性质在常温下,硅的化学性质不活泼。加热时可与一些非金属及其他物质反应。(1)在常温下,除能与氟气、氢氟酸和强碱溶液反应外,硅不与氧气、氯气、硫酸、硝酸、盐酸等其他物质发生反应。①与氟气反应:Si+2F2SiF4;②与氢氟酸反应:Si+4HFSiF4↑+2H2↑;③与NaOH溶液反应:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑。(2)加热时,硅能与氧气、氯气等反应,也能与碳反应。①与O2反应:Si+O2SiO2;②与Cl2反应:Si+2Cl2SiCl4;③与C反应:Si+CSiC。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:粗硅的制备原理:SiO2+2CSi(粗)+2CO↑⇓粗硅的提纯原理:Si(粗)+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl特别提醒(1)Si是能与NaOH溶液反应放出H2的非金属单质,Al是能与NaOH溶液反应放出H2的金属单质,推断题中常以此点作为突破口。(2)在SiO2+2CSi+2CO↑反应中,SiO2是氧化剂,C是还原剂;在SiO2+3CSiC+2CO↑反应中,C既是氧化剂又是还原剂。知识点1知识点2知识点3知识点1硅酸盐组成的表示方法【例题1】矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的,此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程。例如长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土[Al2Si2O5(OH)4],此反应的离子方程式为:(1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式。①KAlSi3O8;②Al2Si2O5(OH)4;(2)上述反应能够发生的原因是。2KAlSi3O8+2H2CO3+5H2O2K++2HCO3-+4H2Si𝑂3+Al2Si2O5(OH)4知识点1知识点2知识点3解析:(1)将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物时,只需将除O以外所有的元素写出其常见氧化物,并用“·”将它们合并起来,但需注意各种原子个数比符合原来的组成。在某种(或几种)氧化物前加合适的化学计量数。①KAlSi3O8:K2O·Al2O3·6SiO2;②Al2Si2O5(OH)4:Al2O3·2SiO2·2H2O。(2)分析反应前后物质的种类,可知属于酸与盐发生的复分解反应,是由于酸性:H2CO3H2SiO3,发生了较强的酸制取较弱的酸的反应。答案:(1)①K2O·Al2O3·6SiO2②Al2O3·2SiO2·2H2O(2)较强的酸能制较弱的酸点拨长石:KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2,应写成K2O·Al2O3·6SiO2,即原子个数比不变。知识点1知识点2知识点3知识点2硅元素的存在和用途【例题2】利用地壳中含某主要元素的物质作原料,生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置,足见化学对现代物质文明的重要作用。例如:(1)计算机芯片的主要成分是;(2)光导纤维的主要成分是;(3)目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是;(4)常用作吸附剂、干燥剂或催化剂载体的物质是。知识点1知识点2知识点3解析:晶体硅的导电性介于导体与绝缘体之间,是良好的半导体材料,正是由于这一性质且它的来源极其丰富,从20世纪中叶开始,硅成为信息技术的关键材料,硅芯片的使用,使计算机的体积大大缩小。二氧化硅制成的光导纤维传导光的能力非常强,抗干扰能力强,质量小且细,是一种非常好的通信材料。硅是人类将太阳能转化为电能的常用材料,主要利用其半导体性能,光电池是极有发展前景的新型能源。硅胶多孔,吸附能力强,常用作吸附剂、干燥剂或催化剂载体。答案:(1)硅(或Si或单晶硅)(2)二氧化硅(或SiO2)(3)硅(或Si)(4)硅胶知识点1知识点2知识点3知识点3硅及其化合物的转化关系【例题3】A、B、C、D、E五种含硅元素的物质,相互转化关系如图所示:(1)推断A~E的化学式:A,B,C,D,E。(2)写出①BA的化学方程式。②AC的离子方程式。知识点1知识点2知识点3解析:在氧气中燃烧生成D,B可能为Si,B和D都能与NaOH溶液反应生成A,则A为Na2SiO3,A和盐酸反应生成C,C为H2SiO3,H2SiO3受热分解又生成SiO2,证明B为Si,E为CaSiO3。答案:(1)Na2SiO3SiH2SiO3SiO2CaSiO3(2)Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑SiO32-+2H+H2SiO3(胶体)知识点1知识点2知识点3点拨含硅化合物之间的“三角转化”关系,是推断含硅化合物推断题的重要突破口,其转化关系如图。