2020版高中化学 第四章 非金属及其化合物 第1节 无机非金属材料的主角——硅 第2课时 硅酸盐

第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅第二课时硅酸盐硅单质1.了解硅酸盐的性质及组成的表示方法。2.了解几种重要无机非金属材料的生产及用途。3.了解硅的性质和用途。[晨背重点语句]1.硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，常用于制备黏合剂、防腐剂和耐火材料。2.传统的无机非金属材料有水泥、玻璃和陶瓷。3.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。4.熟记三个化学方程式(1)Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。(2)Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。(3)SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑。知识梳理·对点练课后提能·层级练知识梳理·对点练知识点一硅酸盐1．硅酸盐的组成和性质2．最简单的硅酸盐——Na2SiO33．三种常见的硅酸盐产品硅酸盐产品原料主要设备主要成分水泥石灰石、黏土水泥回转窑硅酸二钙2CaO·SiO2硅酸三钙3CaO·SiO2铝酸三钙3CaO·Al2O3玻璃纯碱、石灰石、石英砂玻璃窑Na2O·CaO·6SiO2陶瓷黏土Al2O3·2SiO2·2H2O4.特殊功能的含硅物质(1)金刚砂(SiC)具有类似11____________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12____________，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)人造分子筛(具有均匀微孔结构的铝硅酸盐)主要作吸附剂和13____________。金刚石导磁性催化剂1．歌曲《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案生动形象，但古瓷中所用颜料的成分一直是个谜。近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是()A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2B．性质稳定，不易脱色C．易溶于强酸和强碱D．x等于6解析：选CBaCuSi2Ox中，Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，O为－2价，由化合价规则：(＋2)＋(＋2)＋2×(＋4)＋(－2)×x＝0，得x＝6，则用氧化物形式表示硅酸铜钡为BaO·CuO·2SiO2，A、D项正确；由题干信息可知硅酸铜钡的性质稳定，不易脱色，故B项正确，C项错误。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(CaAl2Si3O10·3H2O)，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．滑石(Mg3H2Si4O12)，表示为3MgO·4SiO2·H2O解析：选D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12；C中正确的写法应为K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O；D的写法完全符合要求。知识点二硅单质1．形态和结构2．性质(1)物理性质色、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：在常温下化学性质稳定，但能与16____________、17____________发生反应。①Si与NaOH溶液：18____________________________________________________。②Si与氢氟酸：19________________________。氢氟酸强碱Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑＋2H2↑3．重要用途(1)半导体材料，如硅芯片等。(2)新型能源，如光电池等。3．下列关于硅的说法中，错误的是()A．硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体B．单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度小，熔点低C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应解析：选C硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属；硅原子与碳原子最外层电子数相同，晶体结构相似，但硅晶体比金刚石的硬度小，熔点低；硅的化学性质不活泼，常温能与氟气、氢氟酸和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅还能与氯气、氧气等非金属发生反应。4．晶体硅是一种重要的非金属材料。制备纯硅的主要步骤如下：①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HCl=====300℃SiHCl3＋H2；③SiHCl3与过量H2在1000～1100℃反应制得纯硅。已知SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为________________________________________________________________________________________________________。(2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置均已略去)：①装置B中的试剂是________。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是_____________________________________。②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是________________，装置D中发生反应的化学方程式为__________________。③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及____________________________。解析：(1)在高温条件下，用C还原SiO2生成Si和CO。(2)用Zn、稀硫酸制得的H2中会混有少量水蒸气，而SiHCl3能与H2O剧烈反应，所以要对H2进行干燥，根据装置应选择液态干燥剂——浓硫酸。装置C用水浴加热SiHCl3使其汽化，和H2进入装置D反应。因为SiHCl3与H2在1000～1100℃下反应，温度很高，在此温度下普通玻璃会软化，因此不能使用普通玻璃管。SiHCl3在空气中易自燃，实验时还要注意先通一段时间H2以排尽装置中的空气。答案：(1)SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑(2)①浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化②有固体物质生成在此反应温度下，普通玻璃会软化SiHCl3＋H2=====1000～1100℃Si＋3HCl③排尽装置中的空气[归纳总结]硅及其化合物的“反常”(1)非金属的单质跟碱反应一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液反应放出H2。(2)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si能跟氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。(3)非金属氧化物的晶体中一般有分子，但SiO2晶体只含有O、Si原子。(4)酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能与氢氟酸反应生成SiF4气体。(5)无机酸一般易溶于水，但H2SiO3却难溶于水。(6)硅酸钠水溶液称泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。