二氧化硅與信息材料

1、第三單元含硅礦物與信息材料第三單元含硅礦物與信息材料第二課時(shí)二氧化硅與信息材料第二課時(shí)二氧化硅與信息材料1了解二氧化硅、硅的主要性質(zhì)。2了解二氧化硅、硅的重要用途，體會(huì)化學(xué)知識的創(chuàng)造性和實(shí)用性。一、二氧化硅一、二氧化硅1物理性質(zhì)和用途二氧化硅是一種熔沸點(diǎn) ，硬度 的氧化物，除可用于制作 外，還可用于制造 。2化學(xué)性質(zhì)二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，不與水、酸( 除外)發(fā)生反應(yīng)，能耐高溫、耐腐蝕。很高很高光學(xué)鏡片光學(xué)鏡片石英坩堝石英坩堝光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維氫氟酸氫氟酸很大很大 二氧化硅的結(jié)構(gòu)怎樣？師生互動(dòng)【提示】 二氧化硅的結(jié)構(gòu)：在SiO2晶體中，每個(gè)Si原子與4個(gè)O原子相連(見右圖)，形成四面體結(jié)構(gòu)，S

2、i原子位于四面體的中心，O原子位于四面體的4個(gè)頂點(diǎn)。同時(shí)，每個(gè)O原子與2個(gè)Si原子相連，每個(gè)O原子為兩個(gè)四面體所共有，每個(gè)四面體都占有1個(gè)Si原子、4 =2個(gè)O原子，所以，SiO2晶體是Si原子和O原子按1 2的比例構(gòu)成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，不存在單個(gè)的SiO2分子。21(1)酸性氧化物的通性SiO2是酸性氧化物，能與 和 反應(yīng)。與堿反應(yīng)在常溫下，SiO2與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，生成 。例如，SiO2與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。與堿性氧化物反應(yīng)在高溫下，SiO2能與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽。如SiO2與CaO反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。(2)在高溫下，SiO2還能與Na2CO3、CaCO3等反應(yīng)。化學(xué)方

3、程式分別為： ； 。堿性氧化物堿性氧化物強(qiáng)堿強(qiáng)堿硅酸鈉硅酸鈉SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO2CaO CaSiO3SiO2Na2CO3 Na2SiO3CO2SiO2CaCO3 CaSiO3CO2高溫高溫高溫高溫高溫高溫(3)弱氧化性在高溫下，SiO2還能被焦炭還原，反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。(4)與氫氟酸反應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。SiO22C Si2COSiO24HF=SiF42H2O高溫高溫【提示】不能。石英坩堝和瓷坩堝的成分含SiO2，能與堿性物質(zhì)反應(yīng)，因此不能用來加熱堿性物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)室使用的石英坩堝或瓷坩堝能否用來加熱堿性物質(zhì)？二、硅單質(zhì)二、硅單質(zhì)1物理性質(zhì)和用途硅晶體的熔、沸點(diǎn)

4、都 ，硬度 。其導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是重要的 ，廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。很高很高很大很大半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料2化學(xué)性質(zhì)(1)在常溫下，單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，除氟氣、氫氟酸和強(qiáng)堿外，硅不跟其他物質(zhì)反應(yīng)。與氟氣反應(yīng)： 。與氫氟酸的反應(yīng)： 。與氫氧化鈉溶液反應(yīng)： 。(2)加熱時(shí)，硅能與氧氣、氯氣等反應(yīng)，也能與碳反應(yīng)。與O2反應(yīng)： ；與Cl2反應(yīng)： ；與C反應(yīng)： 。Si2F2=SiF4Si4HF=SiF42H2 Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2SiO2 SiO2Si2Cl2 SiCl4SiC SiC高溫高溫3制備硅單質(zhì)是由其 制得的，主要分為兩個(gè)階段：(1)粗硅的制?。夯瘜W(xué)

5、方程式為： 。(2)粗硅轉(zhuǎn)變?yōu)榧児璐止枧cCl2反應(yīng)： ；用H2還原SiCl4得到純硅： 。氧化物氧化物SiO22C Si2COSi2Cl2 SiCl42H2SiCl4 Si4HF高溫高溫 下列關(guān)于SiO2和CO2的說法中正確的是()ACO2、SiO2分別是碳酸和硅酸的酸酐BCO2和SiO2與水反應(yīng)分別生成相應(yīng)的酸CCO2是酸性氧化物，SiO2是兩性氧化物DCO2和SiO2都是由相應(yīng)的分子組成的【解析】雖然SiO2是H2SiO3的酸酐，但CO2可溶于水生成H2CO3，但SiO2卻不能溶于水生成H2SiO3，B錯(cuò)誤；SiO2與CO2都是酸酐，都是酸性氧化物，A正確，C錯(cuò)誤；CO2是由CO2分子構(gòu)成

6、的，而SiO2則是由硅原子和氧原子構(gòu)成的，SiO2中不存在分子，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼 2.從石英砂制取硅并獲得高純硅的主要化學(xué)反應(yīng)如下：SiO22C Si(粗)2COSi(粗)2Cl2 SiCl4SiCl42H2 Si(純)4HCl關(guān)于上述反應(yīng)的分析不正確的是()A是置換反應(yīng)，是化合反應(yīng)B高溫下，焦炭與氫氣的還原性均強(qiáng)于硅C任一反應(yīng)中，每消耗或生成28 g硅，均轉(zhuǎn)移4 mol電子D高溫下將石英砂、焦炭、氯氣、氫氣按一定比例混合可得高純硅高溫高溫加熱【解析】選項(xiàng)A，根據(jù)置換反應(yīng)和化合反應(yīng)的概念即可判斷；選項(xiàng)B，根據(jù)反應(yīng)可知焦炭的還原性大于硅，根據(jù)反應(yīng)可知?dú)錃獾倪€原性大于硅；選項(xiàng)C，在三個(gè)反應(yīng)中，硅

7、元素的化合價(jià)從0價(jià)變?yōu)?價(jià)或從4價(jià)變?yōu)?價(jià)，故每消耗或生成28 g硅，轉(zhuǎn)移電子均為4 mol；選項(xiàng)D，將反應(yīng)中得到的易揮發(fā)的SiCl4分離出來后，再用氫氣還原才可以得到高純硅，故原操作不正確?！敬鸢浮?DSiO2與與CO2的比較的比較名稱名稱二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳化學(xué)式化學(xué)式SiO2CO2存在存在存在于巖石中，硅石、存在于巖石中，硅石、石英、水晶、硅藻土石英、水晶、硅藻土中都含中都含SiO2空氣空氣物理性質(zhì)物理性質(zhì)色態(tài)色態(tài)無色晶體無色晶體無色氣體無色氣體熔沸點(diǎn)熔沸點(diǎn)很高很高很低很低硬度硬度大大小小水溶性水溶性不溶于水不溶于水微溶于水微溶于水化化學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)與水反應(yīng)與水反應(yīng)不反應(yīng)不反應(yīng)

8、CO2H2O H2CO3與與NaOH溶液反應(yīng)溶液反應(yīng)SiO22NaOH=Na2SiO3H2OCO22NaOH=Na2CO3H2OCO2NaOH=NaHCO3與與CaO反應(yīng)反應(yīng)SiO2CaO CaSiO3CO2CaO=CaCO3與某些與某些鹽反應(yīng)鹽反應(yīng)SiO2Na2CO3 Na2SiO3CO2SiO2CaCO3 CaSiO3CO2CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3CO2Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3與氫氟酸與氫氟酸反應(yīng)反應(yīng)SiO24HF=SiF42H2O不反應(yīng)不反應(yīng)氧化性氧化性SiO22C Si2COCO2C 2CO對應(yīng)酸的強(qiáng)弱對應(yīng)酸的強(qiáng)弱H2SiO3酸性比酸性比H2CO3

9、還弱還弱高溫高溫高溫高溫高溫素有“水晶之鄉(xiāng)”美稱的江蘇東?？h盛產(chǎn)水晶，現(xiàn)存于國家地質(zhì)博物館的水晶大王就出自東?？h。水晶是較純凈的透明的石英晶體，石英的主要成分是SiO2。下列有關(guān)石英的敘述正確的是()A石英都是無色透明的晶體，可以作裝飾品，也可以制作光學(xué)儀器B石英可以用來生產(chǎn)玻璃C石英晶體可以制取金剛砂D石英不可以用來制取高純硅，可以制光導(dǎo)纖維2【解析】純凈的SiO2晶體水晶是無色的，而其他的石英晶體具有不同的顏色，如瑪瑙。生產(chǎn)玻璃的原料是石英、純堿與石灰石。金剛砂是SiC，可以用SiO2與過量C反應(yīng)制得。石英是光導(dǎo)纖維的材料，可以通過石英與碳得到單質(zhì)Si，然后再與Cl2反應(yīng)生成SiCl4，SiCl4與H2反應(yīng)得到純凈的Si?！敬鸢浮緽CA、B、C、D、E代表單質(zhì)或化合物，它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系如下圖所示，A為地殼中含量僅次于氧的非金屬元素的單質(zhì)，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似。3請?zhí)羁眨?1)形成單質(zhì)A的原子的結(jié)構(gòu)示意圖為_，它的最高化合價(jià)為_。(2)B的化學(xué)式(分子式)為_，B的晶體類型為_，B和碳反應(yīng)生成A和E的化學(xué)方程式是_。(3)C的化學(xué)式(分子式)為_，D的化學(xué)式(分子式)為_。4SiO2原子晶體SiO22C=Si2COCaSiO3Na