高中化學第四章非金屬及其化合物4.1無機非金屬材料的主角--硅第2課時課件新人教版.ppt

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第2課時 硅酸鹽和硅單質,第四章 第一節(jié) 無機非金屬材料的主角——硅,,學習目標定位 1.知道硅酸鈉的性質和用途。 2.學會用氧化物的形式表示復雜硅酸鹽的方法。 3.知道玻璃、水泥和陶瓷是硅酸鹽制品以及生產它們的主要原料。 4.知道晶體硅是良好的半導體材料，能說出它的主要用途。,,,內容索引,新知導學 —— 新知探究 點點落實,達標檢測 —— 當堂檢測 鞏固反饋,,新知導學,1.有下列含硅物質：①硅酸鈣(CaSiO3)，②長石(KAlSi3O8)，③石棉(CaMg3Si4O12)，它們都屬于硅酸鹽。 (1)硅酸鹽在組成上的相同點是都是由 元素組成的化合物。 (2)硅酸鹽常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成，如硅酸鈣CaSiO3可表示為CaO·SiO2，長石表示為 ，石棉表示為 。,,一、硅酸鹽,硅、氧和金屬,K2O·Al2O3·6SiO2,CaO·3MgO·4SiO2,2.硅酸鈉是最簡單的硅酸鹽，俗名 ，是一種白色固體， 于水，其水溶液俗稱 。 (1)硅酸鈉化學性質相對穩(wěn)定，不易腐蝕，不能燃燒，常用于制備黏合劑、防腐劑和 。 (2)硅酸鈉能與酸反應生成沉淀，其離子方程式是 。,泡花堿,易溶,水玻璃,防火劑,3.硅酸鹽產品有著廣泛的應用，大家熟悉的玻璃、水泥和陶瓷是常見的硅酸鹽產品，也是使用量最大的無機非金屬材料。 (1)閱讀教材填寫下表：,石灰石、黏土,水泥回轉窯,純堿、石灰石、石英,玻璃窯,黏土,(2)硅酸鹽產品水泥與陶瓷的共同原料是 ，水泥與玻璃的共同原料是 。 4.特殊功能的含硅物質 (1)金剛砂(SiC)具有類似 的結構，硬度 ，可用作砂紙、砂輪 磨料。 (2)硅鋼(含硅4%)具有很高的 ，主要用作變壓器鐵芯。 (3)硅橡膠：既耐 又耐 ，用于制造火箭、導彈、飛機的零件和絕緣材料等。 (4)人工制造的分子篩(具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽)，主要用作______ 和 。,黏土,石灰石,金剛石,很大,導磁性,高溫,低溫,吸附劑,催化劑,用氧化物形式表示硅酸鹽的組成 (1)氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。 (2)氧化物之間以“·”隔開。 (3)在氧化物前面按化學式中的比例添加數字。 (4)若出現分數時應化為整數。,1.用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，其中正確的是 A.鈣沸石(CaAl2Si3O10·3H2O)，表示為Al2O3·CaO·3SiO2·3H2O B.鎂橄欖石(Mg2SiO4)，表示為MgO· SiO2 C.鉀云母(K2Al6Si6H4O24)，表示為K2O·2H2O·3Al2O3·6SiO2 D.滑石(Mg3H2Si4O12)表示為3MgO·4SiO2·H2O,答案,解析,√,解析 根據硅酸鹽改寫氧化物的要求可以判斷，A中Al2O3和CaO的排列順序有誤； B中化學計量數出現了 ； C中正確的寫法應為K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O； D的寫法完全符合要求。,解析 “硅酸銅鋇”能穩(wěn)定存在說明其性質穩(wěn)定，不易脫色，不易與酸、堿反應。“硅酸銅鋇”中Ba為＋2價，Cu為＋2價，Si為＋4價，則x＝6，用氧化物形式表示為BaO·CuO·2SiO2，A、B、D均正確。,2.《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”、“色白花青的錦鯉躍然于碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個謎，近年來科學家才得知大多為硅酸鹽，如藍紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價)。下列關于硅酸銅鋇的說法不正確的是 A.可用氧化物形式表示為BaO·CuO·2SiO2 B.性質穩(wěn)定，不易脫色 C.易溶解于強酸和強堿 D.x等于6,答案,解析,√,1.單質硅可分為晶體硅和無定形硅兩種。 (1)晶體硅結構如圖所示，為具有 形 網狀結構的晶體，與 結構相似。 (2)晶體硅是一種帶有 的灰黑色固體， 根據其結構分析可知，晶體硅熔點 、硬度 、 有脆性。 (3)晶體硅的導電性介于 之間，是良好的 材料。,,二、硅單質,正四面體,金剛石,金屬光澤,高,大,導體和絕緣體,半導體,2.硅原子最外層有4個電子，得失電子都較難，化學性質不活潑。 (1)加熱時硅能與氧氣、氯氣、碳等發(fā)生反應。寫出硅與氯氣反應的 化學方程式 。 (2)常溫下，硅能與F2、HF和強堿溶液反應，寫出硅與氫氟酸反應的化學方程式： 。,Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑,3.單質硅常用二氧化硅來制取，主要分為兩個階段： (1)用碳還原二氧化硅制備粗硅，反應的化學方程式是_____________ 。 (2)將粗硅先與氯氣反應，其產物用氫氣還原制備純硅，反應的化學 方程式是 。,Si(粗)＋2CO↑,(1)硅在自然界中以化合態(tài)存在，工業(yè)上常以二氧化硅為原料來制取單質硅。 (2)單質硅常用作半導體材料和合金材料。,3.我國具有獨立知識產權的電腦芯片“龍芯一號”的問世，填補了我國計算機制造史上的一項空白。下列對晶體硅的有關敘述正確的是 A.晶體硅和金剛石的物理性質相似 B.晶體硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質發(fā)生反應 C.晶體硅是一種良好的半導體材料，但是它的提煉工藝復雜，價格昂貴 D.晶體硅具有金屬光澤，故它屬于金屬材料，可以導電,√,答案,解析,解析 晶體硅的結構與金剛石相似，是具有正四面體形的空間立體網狀結構，所以物理性質與金剛石相似，熔、沸點高，硬度大；硅的化學性質不活潑，但常溫下可與F2、HF和強堿反應；晶體硅是一種良好的半導體材料，被廣泛使用；晶體硅是一種非金屬單質，雖然它具有金屬光澤。,4.下列關于碳和硅的比較，正確的是 A.它們的氧化物都能與水反應生成對應的酸 B.碳和硅的最高正價都是＋4價 C.硅元素在地殼中的含量占第二位，碳占第一位 D.碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游離態(tài)也有化合態(tài),√,答案,解析,解析 SiO2不溶于水，也不與水反應；地殼中含量最多的元素是氧，其次是硅；自然界中有游離態(tài)的碳(金剛石)，沒有游離態(tài)的硅。故正確答案為B。,學習小結,硅及其化合物的轉化關系,,達標檢測,解析 硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，它包含結構簡單的硅酸鹽(如Na2SiO3)，也包含結構復雜的硅酸鹽，A項錯誤； 簡單的硅酸鹽中有少數溶于水，如Na2SiO3、K2SiO3等，B項錯誤； 對于硅酸鹽，氧化物的形式僅僅是一種表達方式，并不是說它就是由氧化物組成的，C項錯誤。,1,2,3,4,5,√,答案,解析,1.下列有關硅酸鹽的說法中正確的是 A.硅酸鹽中的陰離子都是 B.硅酸鹽都難溶于水 C.通常用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，說明硅酸鹽就是由各種 氧化物組成的 D.Na2SiO3是一種最簡單的硅酸鹽，其水溶液可用作黏合劑,√,1,2,3,4,5,答案,2.硅被譽為無機非金屬材料的主角，下列物品用到硅單質的是 A.陶瓷餐具 B.石英鐘表 C.計算機芯片 D.光導纖維,解析 水玻璃是一種礦物膠，可作黏合劑、耐酸水泥摻料，木材、織物浸過水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒，水玻璃的化學性質穩(wěn)定，但在空氣中易與二氧化碳反應生成硅酸。,√,1,2,3,4,5,答案,解析,3.下列關于水玻璃的性質和用途的敘述中不正確的是 A.這是一種礦物膠，既不燃燒也不受腐蝕 B.在建筑工業(yè)上可以作黏合劑、耐酸水泥摻料 C.木材、織物浸過水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒 D.水玻璃的化學性質穩(wěn)定，在空氣中不易變質,√,1,2,3,4,5,答案,解析,4.青石棉(crocidolite)是一種致癌物質，是《鹿特丹公約》中受限制的46種化學品之一，其化學式為Na2Fe5Si8O22(OH)2，青石棉用稀硝酸溶液處理時，還原產物只有NO，下列說法不正確的是 A.青石棉是一種硅酸鹽產品 B.青石棉中含有一定量的石英晶體 C.青石棉的化學組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D.1 mol青石棉能使1 mol HNO3被還原,解析 硅酸鹽指的是硅、氧與其他化學元素(主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等)結合而成的化合物的總稱，所以青石棉是一種硅酸鹽產品，A正確； 硅酸鹽中不含二氧化硅，所以青石棉中不含石英晶體，B錯誤； 硅酸鹽寫成氧化物形式的先后順序為活潑金屬氧化物、較活潑金屬氧化物、二氧化硅、水，所以青石棉的化學組成用氧化物的形式可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，C正確； 青石棉用稀硝酸溶液處理時，還原產物只有NO，N元素由＋5價降低到＋2價，得三個電子，因為青石棉中含有二價亞鐵離子，根據氧化還原反應中得失電子相等可得青石棉與被還原硝酸的關系式為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O～HNO3，所以1 mol青石棉能使1 mol硝酸被還原，D正確。,1,2,3,4,5,5.硅是帶來人類文明的重要元素之一，從傳統材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個又一個奇跡。 (1)工業(yè)上生產粗硅的反應：SiO2＋2C Si(粗)＋2CO↑；SiO2＋3C SiC＋2CO↑。若產品中單質硅與碳化硅的物質的量之比為1∶1， 則參加反應的C和SiO2的物質的量之比為______。,1,2,3,4,5,答案,解析,5∶2,解析 根據反應SiO2＋2C Si(粗)＋2CO↑，SiO2＋3C SiC＋2CO↑，生成1 mol Si需消耗2 mol C和1 mol SiO2，生成1 mol SiC需消耗3 mol C和1 mol SiO2，產品中Si與SiC的物質的量之比為1∶1，則參加反應的C和SiO2的物質的量之比為5∶2。,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,答案,解析,(2)工業(yè)上可以通過如圖所示的流程制取純硅：,①若反應Ⅰ為Si(粗)＋3HCl SiHCl3＋H2，則反應Ⅱ的化學方程式為 ___________________________________。,解析 反應Ⅱ的化學方程式為SiHCl3＋H2 Si(純)＋3HCl。,②整個制備過程中必須嚴格控制 無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應 生成H2SiO3、HCl和另一種物質， 寫出該反應的化學方程式：___________________________________。 ③假設每一輪次制備1 mol純硅，且生產過程中硅元素沒有損失。反應Ⅰ中HCl的利用率為90%。反應Ⅱ中H2的利用率為93.75%，則在第二輪次的生產中，補充投入HCl和H2的物質的量之比是_____。,1,2,3,4,5,答案,解析,SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑,解析 化學方程式為SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑。,5∶1,