2020高中化学 专题3 从矿物质到基础材料 第三单元 含硅矿物与信息材料课件 苏教版第一册

[学习目标]1.了解硅在自然界的存在形式及其化合物与人类文明发展的密切联系。2.了解硅酸盐产品的种类、所需原料及用途。3.掌握二氧化硅的物理性质和化学性质，并了解二氧化硅制品在高科技信息产业中的应用，能够运用所学知识处理实际问题。23自主学习区一、硅酸盐1.概念：硅酸盐是由__________________元素组成的化合物的总称。2.硅酸盐的性质硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，大多__________于水，化学性质很__________。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：__________；正长石KAlSi3O8：________________。□01硅、氧和金属□02不溶□03稳定□04Na2O·SiO2□05K2O·Al2O3·6SiO24.最常见的硅酸盐——Na2SiO3Na2SiO3的水溶液俗称__________，是建筑行业经常使用的一种__________，能制备硅胶和________________。□06水玻璃□07黏合剂□08木材防火剂5.三种常见的硅酸盐产品二、二氧化硅与信息材料1.二氧化硅的存在二氧化硅广泛存在于自然界中，是_______________的主要成分。另外，二氧化硅也是构成__________的重要成分。2.二氧化硅的物理性质纯净的二氧化硅晶体无色，熔点__________，硬度__________，__________溶于水，也不溶于其他一般的溶剂。□01沙子、石英□02水晶□03高□04大□05不3.结构SiO2晶体是由Si原子和O原子按____________________构成的，每个Si原子结合4个O原子，每个O原子结合2个Si原子，形成以__________原子为中心的__________结构，向空间发展，形成__________结构。4.二氧化硅的化学性质(1)具有________________的通性。①SiO2是硅酸的酸酐，但__________溶于水。□061∶2的原子个数比□07Si□08正四面体□09立体网状□10酸性氧化物□11不②常温下SiO2与NaOH溶液反应生成盐和水____________________________________________。③高温下SiO2与碱性氧化物(如CaO)反应生成盐_______________________________________。(2)与氢氟酸(HF)反应SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。(3)弱氧化性，高温与碳单质反应__________________________________。□12SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O□13SiO2＋CaO=====高温CaSiO3□14SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑5.光导纤维(1)概念：是一种能利用光的全反射来传导光线的透明度极高的细丝，简称“光纤”。(2)主要成分：__________。(3)用途：通讯、能量传输、信息处理等，光纤的使用节约了大量的人力、物力、财力，且提高了信号传输效率。□15SiO21.盛碱液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？提示：由于玻璃中的SiO2跟碱液反应生成的Na2SiO3具有黏合性，会将瓶口和玻璃塞黏为一体而不易打开。提示2.Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑与Na2SiO3＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋Na2CO3两个反应是否相互矛盾？提示：这两个反应并不矛盾，后者是在水溶液中进行的，由于碳酸的酸性比硅酸强，所以碳酸跟硅酸钠反应生成硅酸和碳酸钠，而前者是在高温下进行的，由于CO2为气体，生成后立即离开反应体系，使反应能向右进行到底。提示23教师点拨区一、硅酸盐的氧化物形式的改写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形式表示其组成，改写时的规律：1.氧化物的排列顺序活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水2.氧化物之间以“·”隔开。3.氧化物前的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。4.化学计量数配置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。特别提醒由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为了简化对硅酸盐组成的表示方法，采用了氧化物法，实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的，而是以各种结构复杂的盐的形式存在的。二、硅及其化合物的特性1.Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑2.非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液(如NaOH溶液)反应放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑3.非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si却能与HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑4.非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力。5.SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水反应来制取H2SiO3。6.非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的却很高。7.酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O8.无机酸一般易溶于水，但H2SiO3却难溶于水。9.因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3但在高温下SiO2与Na2CO3却能发生反应：Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑三、二氧化碳、二氧化硅及其含氧酸性质比较1.CO2和SiO2性质的比较[练习与实践]1．下列说法：①硅化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在；②二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大的差异；③二氧化硅是一种酸性氧化物，它不与任何酸发生反应，正确的是()A．①②③B．①②C．①③D．②答案D答案解析虽然元素的存在形式与元素的化学性质(活泼性)有关系，但要注意特例：①硅虽然化学性质稳定，但在自然界中却以化合态(二氧化硅和硅酸盐)形式存在；②二氧化硅晶体与二氧化碳的物理性质(如熔、沸点)有很大的差异；③一般而言，酸性氧化物不会和酸发生反应，像SiO2，虽然不会和HNO3、H2SO4等发生反应，但它却很容易和氢氟酸反应：4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O，因此题述说法中只有②是正确的，故选D项。解析2．用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是()A．钙沸石[Ca(Al2Si3O10)·3H2O]，表示为Al2O3·CaO·3SiO2·3H2OB．镁橄榄石(Mg2SiO4)，表示为MgO·12SiO2C．钾云母(K2Al6Si6H4O24)，表示为K2O·2H2O·3Al2O3·6SiO2D．高岭石[Al2(Si2O5)(OH)4]，表示为Al2O3·2SiO2·2H2O答案D答案解析根据硅酸盐改写氧化物的要求可以判断，A中Al2O3和CaO的排列顺序有误，B中化学计量数出现了分数，C中正确的写法应为K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O，D的写法完全符合上述要求。解析本课小结1．水玻璃是硅酸钠的水溶液。水泥、陶瓷、玻璃为硅酸盐产品。2．SiO2熔点高，硬度大，是一种酸性氧化物，SiO2＋CaO=====高温CaSiO3，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。3．SiO2可用于制造硅单质及光导纤维，硅晶体可用作半导体材料，工业制备高纯硅的主要反应有SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑，Si＋2Cl2=====高温SiCl4，SiCl4＋2H2=====高温Si＋4HCl。