高中化學(xué)無機(jī)鹽金屬材料的主角硅課件新人教版必修

高中化學(xué)無機(jī)鹽金屬材料的主角硅課件新人教版必修第一頁，共84頁。第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角——硅第一頁第二頁，共84頁。第二頁第三頁，共84頁。雖然相隔千山萬水，我們的心時刻連在一起，通過手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)我可以隨時隨地聆聽到你的聲音，看到你的音容笑貌?，F(xiàn)代化的通訊方式是通過什么傳遞信號的呢？制備這種物質(zhì)的主要原料是什么呢？電腦芯片的主要成分又是什么？第三頁第四頁，共84頁。1．了解硅及其化合物的主要性質(zhì)。2．認(rèn)識硅及其化合物在生產(chǎn)、信息技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。3．體會化學(xué)的創(chuàng)造性與實用性。第四頁第五頁，共84頁。1．二氧化硅(1)存在存在形態(tài)有_____形和_______兩大類，水晶、

瑪瑙的主要成分是_______________。二氧化硅和硅酸結(jié)晶無定形結(jié)晶的二氧化硅第五頁第六頁，共84頁。(2)物理性質(zhì)(3)化學(xué)性質(zhì)熔點硬度溶解性______________高大不溶于水第六頁第七頁，共84頁。第七頁第八頁，共84頁。(4)用途①沙子是基本的建筑材料。②純凈的SiO2是現(xiàn)代光學(xué)及光纖制品的基本

原料，可以制作_________。③_____和_____制作飾物和工藝品。光導(dǎo)纖維石英瑪瑙第八頁第九頁，共84頁。2．硅酸(1)硅酸的性質(zhì)①弱酸性向Na2SiO3溶液中通入CO2，反應(yīng)的化學(xué)方程

式為

______________________________________。結(jié)論：H2SiO3酸性比H2CO3酸性___。Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3弱第九頁第十頁，共84頁。②不穩(wěn)定性H2SiO3受熱易分解，反應(yīng)方程式為：

_____________________。(2)硅酸的制備可溶的硅酸鹽與較強(qiáng)的酸反應(yīng)可制得硅酸，

Na2SiO3與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為

_________________________________。Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl第十頁第十一頁，共84頁。(3)硅酸的存在及用途①濃度小時：形成_________②濃度大時：形成_________③硅膠硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水得到的___________，稱

為“_____”，具有強(qiáng)的______，常用作____

___或_______的載體。硅酸溶膠硅酸凝膠硅酸干凝膠硅膠吸水性干燥劑催化劑第十一頁第十二頁，共84頁。CO2SiO2構(gòu)成CO2分子硅原子，氧原子，無SiO2分子物理性質(zhì)氣體，熔、沸點低，溶于水固體，熔、沸點高，硬度大，不溶于水第十二頁第十三頁，共84頁。與堿性氧化物反應(yīng)CaO＋CO2===CaCO3CaO＋SiO2CaSiO3與堿的反應(yīng)2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O第十三頁第十四頁，共84頁。第十四頁第十五頁，共84頁。第十五頁第十六頁，共84頁。[溫馨提示]

(1)SiO2與碳酸鹽反應(yīng)，生成CO2，是因為生成的CO2是氣體，可以脫離反應(yīng)體系，并不能說明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性強(qiáng)，相反H2CO3的酸性反而比硅酸的酸性強(qiáng)。(2)雖然SiO2既能與NaOH反應(yīng)，又能與氫氟酸反應(yīng)，但SiO2不是兩性氧化物而屬于酸性氧化物。第十六頁第十七頁，共84頁。1．下列關(guān)于二氧化硅的敘述中，不正確的是(

)A．在固態(tài)和液態(tài)時，導(dǎo)電性都很弱B．能跟強(qiáng)堿反應(yīng)，但不能與水反應(yīng)C．硅與碳最外層雖均有4個電子，但SiO2的物理性質(zhì)與CO2的物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)類似D．既是酸性氧化物，又是堿性氧化物第十七頁第十八頁，共84頁。解析：

A項正確，SiO2在固態(tài)和液態(tài)時無自由移動的電子和離子存在，導(dǎo)電性弱；SiO2屬于酸性氧化物，能和堿反應(yīng)，不和H2O反應(yīng)，和大多數(shù)酸不反應(yīng)，只和唯一的弱酸(氫氟酸)反應(yīng)，表現(xiàn)一定的特性，所以B項正確，D項錯誤；Si與C雖然最外層電子數(shù)相同，但由于SiO2和CO2的結(jié)構(gòu)差別較大，故物理性質(zhì)差別較大，化學(xué)性質(zhì)類似，C項正確。答案：

D第十八頁第十九頁，共84頁。1．概念：硅酸鹽是由_____________組成的

化合物的總稱。2．硅酸鹽的性質(zhì)硅酸鹽是一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固態(tài)物質(zhì)，大多

_____于水，化學(xué)性質(zhì)很_____。硅、氧和金屬不溶穩(wěn)定第十九頁第二十頁，共84頁。3．硅酸鹽組成的表示通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表

示其組成。例如：Na2SiO3：___________；長石KAlSi3O8：________________；4．最常見的硅酸鹽——Na2SiO3Na2SiO3的水溶液俗稱_______，能制備硅膠和

___________。Na2O·SiO2K2O·Al2O3·6SiO2水玻璃木材防火劑第二十頁第二十一頁，共84頁。5．三種常見的硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽產(chǎn)品原料主要設(shè)備主要成分水泥________________________硅酸二鈣：2CaO·SiO2硅酸三鈣：3CaO·SiO2鋁酸三鈣：3CaO·Al2O3玻璃_____________________玻璃窯Na2O·CaO·6SiO2陶瓷_____石灰石、

黏土水泥回轉(zhuǎn)窯純堿、石灰石和石英黏土第二十一頁第二十二頁，共84頁。6.其他含硅的物質(zhì)物質(zhì)性質(zhì)用途SiC俗稱______，具

有________結(jié)構(gòu)，

硬度很大砂紙，砂輪

的磨料含4%硅的硅鋼很高的_______變壓器鐵芯硅橡膠既耐____，又耐

_____，在－60～

250℃保持良好

的彈性制火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)的零件和絕緣材料人工制造分子篩(鋁硅酸鹽)有均勻微孔結(jié)構(gòu)作吸附劑和催化劑金剛砂金剛石導(dǎo)磁性高溫低溫第二十二頁第二十三頁，共84頁。

硅酸鹽的氧化物形式的改寫硅酸鹽由于組成比較復(fù)雜，通常用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示其組成，改寫時的規(guī)律為：第二十三頁第二十四頁，共84頁。[溫馨提示]

(1)寫成氧化物形式，是為了簡化對硅酸鹽組成的表示方法，實際上硅酸鹽不是以簡單氧化物形式存在的。(2)在改寫時各元素的化合價不能改變。第二十四頁第二十五頁，共84頁。2．三硅酸鎂常被用來治療胃酸過多和胃潰瘍，是因為該物質(zhì)不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸鎂Mg2Si3O8·nH2O改寫成氧化物的形式為____________________________，它中和胃酸的化學(xué)方程式是____________________________。第二十五頁第二十六頁，共84頁。解析：將復(fù)雜的硅酸鹽改寫成氧化物的形式，在研究反應(yīng)實質(zhì)時可起到化繁為簡的作用。答案：

2MgO·3SiO2·nH2O

2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl===2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O第二十六頁第二十七頁，共84頁。1．種類：單質(zhì)硅有_____和_______兩類。2．結(jié)構(gòu)：晶體硅的結(jié)構(gòu)與_______相似。晶體無定形金剛石第二十七頁第二十八頁，共84頁。3．性質(zhì)(1)物理性質(zhì)(2)化學(xué)性質(zhì)：在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，但

能與_____________發(fā)生反應(yīng)。色、態(tài)光澤熔點硬度質(zhì)地導(dǎo)電性______

___________

____________________氫氟酸、強(qiáng)堿灰黑色

固體金屬

光澤高大脆半導(dǎo)體第二十八頁第二十九頁，共84頁。4．用途(1)___________，如硅芯片等。(2)_________，如光電池等。半導(dǎo)體材料新型能源第二十九頁第三十頁，共84頁。

單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)1．在常溫下，能與F2、氫氟酸和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)(1)與氟氣反應(yīng)：Si＋2F2===SiF4(2)與氫氟酸反應(yīng)：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑(3)與NaOH溶液反應(yīng)：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑第三十頁第三十一頁，共84頁。第三十一頁第三十二頁，共84頁。3．(廈門市檢測)有科學(xué)家認(rèn)為：硅是“21世紀(jì)的能源”、“未來的石油”，下列有關(guān)硅可能成為新型能源的敘述中不正確的是(

)A．自然界存在大量硅單質(zhì)B．自然界的硅易開采，且可再生C．硅燃料便于運(yùn)輸、貯存，從安全角度考慮，硅是優(yōu)質(zhì)燃料D．硅燃料燃燒放出的熱量多，其燃燒產(chǎn)物對環(huán)境的污染容易有效地控制第三十二頁第三十三頁，共84頁。解析：在自然界中硅全部以化合態(tài)形式存在，故A不正確；自然界中硅含量豐富，硅燃料便于運(yùn)輸、貯存，且燃燒放出熱量多，這是可能成為新型能源的依據(jù)。答案：

A第三十三頁第三十四頁，共84頁。

下列關(guān)于二氧化硅的敘述中，正確的是(

)第三十四頁第三十五頁，共84頁。A．二氧化硅不溶于水，也不與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸B．二氧化硅是一種酸性氧化物，它不與任何酸發(fā)生反應(yīng)C．二氧化硅在高溫下與碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)生成硅酸鈉，產(chǎn)生CO2，說明硅酸的酸性強(qiáng)于碳酸，這就是用較強(qiáng)的酸制較弱的酸D．二氧化硅和二氧化碳在物理性質(zhì)上有很大差異第三十五頁第三十六頁，共84頁。解析：

SiO2是由Si和O按1∶2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，不存在SiO2分子，而二氧化碳則是由碳、氧原子結(jié)合成的分子，在組成物質(zhì)的微粒及微粒間的相互作用方面有很大的區(qū)別，這些結(jié)構(gòu)上的區(qū)別反映在性質(zhì)上就是物理性質(zhì)有很大差別，二氧化硅在常溫下為固體，熔點、沸點高，硬度大，不溶于水及一般溶劑，而二氧化碳在常溫下為氣體，熔點、沸點低，可溶于水形成碳酸。二氧化硅為酸性氧化物。因為二氧化硅可與堿溶液反應(yīng)，生成鹽和水，二氧化硅不能與一般的酸反應(yīng)，但它可與氫氟酸反應(yīng)，化學(xué)方程式為：第三十六頁第三十七頁，共84頁。答案：

AD第三十七頁第三十八頁，共84頁。[思考感悟]解答該類題時要注意以下兩個易出錯的問題：(1)SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng)，也能與氫氟酸反應(yīng)，但SiO2不屬于兩性氧化物而屬于酸性氧化物。(2)SiO2和CO2的物理性質(zhì)差別很大，是由于二者結(jié)構(gòu)上的差別造成的，SiO2是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，不存在SiO2分子，而CO2是由碳、氧原子結(jié)合成的分子，微粒間的作用力遠(yuǎn)小于SiO2。第三十八頁第三十九頁，共84頁。1．下列試劑可用帶磨口玻璃塞的玻璃試劑瓶保存的是(

)A．氫氟酸B．硫酸C．碳酸鈉溶液(具有堿性)D．氫氧化鈉溶液第三十九頁第四十頁，共84頁。解析：

玻璃的成分中含SiO2，SiO2可與Na2CO3、NaOH反應(yīng)生成Na2SiO3而將瓶塞和瓶壁粘結(jié)在一起，故盛放Na2CO3溶液、NaOH溶液的試劑瓶應(yīng)用橡膠塞(或軟木塞)；氫氟酸可腐蝕玻璃，故氫氟酸應(yīng)用塑料瓶盛放而不能用玻璃瓶。答案：

B第四十頁第四十一頁，共84頁。

為確認(rèn)HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強(qiáng)弱，某學(xué)生設(shè)計了如圖所示的裝置，一次實驗即可達(dá)到目的(不必選其他酸性物質(zhì))。請據(jù)此回答：第四十一頁第四十二頁，共84頁。(1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑應(yīng)為________。(2)裝置B所盛的試劑是________________，其作用是__________________。(3)裝置C所盛試劑是__________________，C中反應(yīng)的離子方程式是____________________________。(4)由此可得出的結(jié)論是：酸性________>________>________。第四十二頁第四十三頁，共84頁。解析：根據(jù)強(qiáng)酸＋弱酸鹽―→弱酸＋強(qiáng)酸鹽分析可知，分液漏斗中盛裝鹽酸，A中盛放Na2CO3，根據(jù)Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑可以知道酸性HCl強(qiáng)于H2CO3，然后將生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反應(yīng)為Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，由此判斷酸性H2CO3>H2SiO3，但需注意的是A中反應(yīng)會有HCl氣體逸出，故通入Na2SiO3溶液前需將HCl吸收，但不能吸收CO2，故可選用飽和NaHCO3溶液。第四十三頁第四十四頁，共84頁。第四十四頁第四十五頁，共84頁。2．下列說法正確的是(

)A．硅酸不溶于水，因此不與NaOH溶液反應(yīng)第四十五頁第四十六頁，共84頁。解析：硅酸不溶于水，但與NaOH反應(yīng)：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。B項中該反應(yīng)之所以能發(fā)生是高溫條件下CO2以氣體形式逸出，使反應(yīng)進(jìn)行得較徹底，是利用SiO2、CO2沸點的不同，而不是利用硅酸、碳酸酸性的強(qiáng)弱。C項符合“強(qiáng)酸制弱酸”的一般規(guī)律。SiO2不溶于水，也不能與水反應(yīng)，則D項錯誤。答案：

C第四十六頁第四十七頁，共84頁。

礦泉水一般是由巖石風(fēng)化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此處所指的風(fēng)化作用是指礦物與水和CO2同時作用的過程。例如長石(KAlSi3O8)風(fēng)化生成黏土[Al2(Si2O5)(OH)4]，此時反應(yīng)的離子方程式為：第四十七頁第四十八頁，共84頁。(1)將上述復(fù)雜硅酸鹽改寫成氧化物形式：①KAlSi3O8：_________________________________；②Al2(Si2O5)(OH)4：_________________________________。(2)上述反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是________________________________。第四十八頁第四十九頁，共84頁。解析：

(1)將復(fù)雜硅酸鹽化學(xué)式改寫成氧化物時，需將除O以外所有的元素寫出其常見氧化物，并用“·”將它們合起來，但需注意各種原子個數(shù)比符合原來的組成，并在某種(或幾種)氧化物前加合適的化學(xué)計量數(shù)。①K2O·Al2O3·6SiO2②Al2O3·2SiO2·2H2O(2)分析反應(yīng)前后物質(zhì)的種類，可知屬于酸與鹽發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)，由于H2CO3酸性強(qiáng)于H2SiO3，發(fā)生了“較強(qiáng)的酸制較弱的酸”的反應(yīng)。第四十九頁第五十頁，共84頁。答案：

(1)①K2O·Al2O3·6SiO2②Al2O3·2SiO2·2H2O(2)H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性強(qiáng)，由較強(qiáng)的酸可制得較弱的酸第五十頁第五十一頁，共84頁。[思考感悟]解答此類題目的三個步驟：第五十一頁第五十二頁，共84頁。第五十二頁第五十三頁，共84頁。答案：

D第五十三頁第五十四頁，共84頁。

下列關(guān)于硅的說法不正確的是(

)A．硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體B．硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)D．加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)第五十四頁第五十五頁，共84頁。思路點撥：

第五十五頁第五十六頁，共84頁。解析：硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料；硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、常溫下可與F2、HF、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，加熱和高溫下可與O2、Cl2等非金屬發(fā)生反應(yīng)。答案：

C第五十六頁第五十七頁，共84頁。第五十七頁第五十八頁，共84頁。第五十八頁第五十九頁，共84頁。(6)SiO2是熔點最高的非金屬氧化物，H2SiO3是常溫下呈固態(tài)的酸。(7)硅酸鈉叫泡花堿，但它是鹽，水溶液俗稱水玻璃，但它和玻璃的成分并不相同。(8)硅與燒堿溶液反應(yīng)的實質(zhì)和鋁與燒堿溶液反應(yīng)的實質(zhì)相似，其中的氧化劑都是水。(9)硅具有“親氟”性：Si＋2F2===SiF4

Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O第五十九頁第六十頁，共84頁。第六十頁第六十一頁，共84頁。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A．2個反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)B．2個反應(yīng)都是置換反應(yīng)C．反應(yīng)①中Si是還原劑D．上述2個反應(yīng)互為可逆反應(yīng)第六十一頁第六十二頁，共84頁。解析：

由題給方程式可知，①、②兩個反應(yīng)都是置換反應(yīng)，置換反應(yīng)都為氧化還原反應(yīng)，①中氫元素化合價由＋1→0，HCl為氧化劑，Si為還原劑，A、B、C項正確；可逆反應(yīng)的反應(yīng)條件必須相同，而①、②反應(yīng)條件不同，不是可逆反應(yīng)，D項錯誤。答案：

D第六十二頁第六十三頁，共84頁。熱點實驗晶體硅的制備的方法探究[探究舉例]晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅；第六十三頁第六十四頁，共84頁。第六十四頁第六十五頁，共84頁。(3)用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如下圖所示(熱源及夾持裝置略去)：第六十五頁第六十六頁，共84頁。①裝置B中的試劑是____________________。裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是________________________。②反應(yīng)一段時間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是______________________，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是______________________，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。③為保證制備純硅實驗的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及______________________________________________________。第六十六頁第六十七頁，共84頁。④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑(填寫字母代號)是________。a．碘水b．氯水c．NaOH溶液d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液第六十七頁第六十八頁，共84頁。解析：

由于SiHCl3極易自燃、極易和水反應(yīng)，因此用一般的化學(xué)方法難以提純，又由于SiHCl3的沸點和所含雜質(zhì)的沸點相差較大，故可以采用分餾(或蒸餾)的方法。第六十八頁第六十九頁，共84頁。由(3)中實驗裝置圖可以看出A為制取氫氣的裝置，B為干燥氫氣的裝置。由SiHCl3的沸點可知其在常溫下為液態(tài)，對C裝置加熱可以使其汽化，以保證它和氫氣充分接觸并進(jìn)入D中，在較高溫度下反應(yīng)得到單質(zhì)硅。由于是對微量鐵單質(zhì)的檢驗，三價鐵離子遇KSCN溶液變色最為靈敏，所以應(yīng)把鐵轉(zhuǎn)變?yōu)槿齼r鐵離子。第六十九頁第七十頁，共84頁。第七十頁第七十一頁，共84頁。1．NaOH、KOH等堿溶液可以貯存在下列哪種試劑瓶中(

)ABCD第七十一頁第七十二頁，共84頁。解析：堿可以與玻璃中的SiO2反應(yīng)，因此堿液只能貯存在帶橡膠塞的細(xì)口瓶中。答案：

B第七十二頁第七十三頁，共84頁。2．關(guān)于地殼中含量占第一位與第二位的元素之間形成的化合物，下列說法正確的是(

)A．可溶于水，顯酸性B．化學(xué)性質(zhì)不活潑C．是酸性氧化物，不溶于任何酸D．熔沸點較低，物理性質(zhì)類似于CO2第七十三頁第七十四頁，共84頁。解析：

Si與O元素形成的化合物是SiO2，其熔沸點高，不溶于水，只與氫氟酸反應(yīng)，物理性質(zhì)與CO2有很大差異。答案：

B第七十四頁第七十五頁，共84頁。3.奧運(yùn)金牌“金鑲玉”環(huán)形玉璧由昆侖玉制成，昆侖玉的成分可簡