無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅

預(yù)備知識(shí)，1晶體：是有規(guī)則幾何外形的固體，晶體中原子或分子在空間按一定規(guī)律周期性排列2無(wú)定形：是指原子或分子無(wú)規(guī)則排列，無(wú)周期性，無(wú)對(duì)稱性的固體3酸性氧化物：是一類能與水作用生成相應(yīng)價(jià)態(tài)的酸，或與堿作用生成鹽和水（且生成物只能有一種鹽和水），或與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽的氧化物4無(wú)機(jī)非金屬材料：是除金屬材料、高分子材料以外的所有材料的總稱。它是由硅酸鹽，鋁酸鹽，硼酸鹽等原料經(jīng)一定的工藝制備而成的材料2019年下學(xué)期長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)第四章非金屬及其化合物第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅學(xué)習(xí)目標(biāo)，1了解二氧化硅的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和用途2了解硅酸的制備和化學(xué)性質(zhì)，了解硅膠的形成和性質(zhì)3了解硅酸鹽的性質(zhì)及組成的表示方法4了解硅的性質(zhì)用途5了解幾種重要無(wú)機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)及用途一、硅元素的存在及結(jié)構(gòu)1硅元素的存在：氧化合氧化物42硅的原子結(jié)構(gòu)：硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖是______，最外層有__個(gè)電子，反應(yīng)中，既不容易_____電子也不容易_____電子?！咀⒁狻孔匀唤缰杏杏坞x態(tài)的碳，卻不存在游離態(tài)的硅。4失去得到二、二氧化硅1存在：石英、水晶、瑪瑙、光導(dǎo)纖維、沙子的主要成分是____。石英SiO22結(jié)構(gòu)：SiO2晶體是由Si和O按原子數(shù)之比為_(kāi)____的比例組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。每個(gè)硅原子周圍結(jié)合4個(gè)氧原子，每個(gè)氧原子周圍結(jié)合2個(gè)硅原子。3物理性質(zhì)：熔點(diǎn)___；硬度___；___溶于水。1∶2高大難2019年下學(xué)期長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)4化學(xué)性質(zhì)：SiO2CaOCaSiO3高溫====SiO22NaOH====Na2SiO3H2OSiO24HF====SiF4↑2H2O高溫時(shí)與碳酸鹽反應(yīng)：實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？【提示】因?yàn)椴Ａе泻蠸iO2，會(huì)與NaOH溶液反應(yīng)生成硅酸鈉，使瓶塞與瓶口粘在一起而打不開(kāi)?！鞠胍幌搿坎ＡЩǖ窨坦に囀褂昧耸裁椿瘜W(xué)試劑【化學(xué)與生活】二氧化硅二氧化碳（CO2）二氧化硅（SiO2）狀態(tài)氣態(tài)固態(tài)熔沸點(diǎn)熔沸點(diǎn)很低熔點(diǎn)高，硬度大水溶性微溶于水不溶于水化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與酸——與鹽反應(yīng)Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓SiO2+Na2CO3====Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3====CaSiO3+CO2↑與碳反應(yīng)用途人工降雨、滅火、飲料等光導(dǎo)纖維等CO2H2O====H2CO3CO22NaOH====Na2CO3H2OCO2Na2O====Na2CO3CO2CaO====CaCO3不能SiO22NaOH====Na2SiO3H2OSiO2CaO====CaSiO3高溫二氧化碳與二氧化硅的性質(zhì)對(duì)比高溫高溫SiO24HF====SiF4↑2H2OCO2C====2COSiO22C====2COSi高溫高溫5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)及光纖制品的基本材料，可以制作_________。3石英和瑪瑙制作飾物和工藝品。4實(shí)驗(yàn)室中使用_____坩堝。光導(dǎo)纖維石英石英研缽光導(dǎo)纖維坩堝水晶三、硅酸1制備：實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象滴加酚酞溶液后溶液呈___色，滴加稀鹽酸后溶液變?yōu)開(kāi)__色，有___________生成結(jié)論Na2SiO3溶液呈___性；滴加稀鹽酸后反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________紅無(wú)白色膠狀物堿Na2SiO32HCl====2NaClH2SiO3↓三、硅酸2性質(zhì)：1弱酸性：向Na2SiO3溶液中通入CO2，生成白色沉淀：Na2SiO3CO2H2O====H2SiO3↓Na2CO3。Na2SiO32CO22H2O====H2SiO3↓2NaHCO3結(jié)論：H2SiO3酸性比H2CO3酸性更___。2不穩(wěn)定性。H2SiO3不穩(wěn)定，受熱易分解：H2SiO3SiO2H2O。弱△====請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明【注意】硅酸不能使紫色石蕊試液變色。3硅膠：干燥催化【注意】硅酸是中學(xué)階段唯一難溶性酸。2分別通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③CaOH2溶液；④飽和Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是（）A①②③④B②④C①②③D②③2下列反應(yīng)能說(shuō)明二氧化硅是酸性氧化物的是（）22C=====Si2CO↑22NaOH=====Na2SiO3H2O24HF=====SiF4↑2H2O2CaCO3=====CaSiO3CO2↑【及時(shí)鞏固】BB四、硅酸鹽1硅酸鹽的組成和性質(zhì)：穩(wěn)定Na2O?SiO2硅酸鹽組成的表示順序：活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·H2O，化合價(jià)低的金屬氧化物放在前面。（1）保持原有各元素化合價(jià)不變，按順序?qū)懗龈鞣N元素的氧化物。如：硅酸鈉（Na2SiO3Na2O·SiO2鎂橄欖石（Mg2SiO4）2MgO·SiO2鈣沸石CaAl2Si3O10·3H2OCaO·Al2O3·3SiO2·3H2O（2）除氧元素外，其他元素的原子個(gè)數(shù)比符合原來(lái)的組成，配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為整數(shù)。2常見(jiàn)的硅酸鹽——Na2SiO3：水玻璃Na2SiO32HCl====2NaClH2SiO3↓硅酸鈉的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)取兩個(gè)小木條或?yàn)V紙條，分別放入蒸餾水和Na2SiO3飽和溶液中，使之充分吸濕、浸透，取出稍瀝干（不再滴液）后，同時(shí)分別放置在酒精燈外焰處。觀察現(xiàn)象。放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象結(jié)論當(dāng)水分蒸發(fā)后燃燒當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒用水玻璃浸泡過(guò)的木材或織物可防火（制備木材防火劑的原料）（1）玻璃：普通玻璃:以純堿Na2CO3、石灰石和石英SiO2為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得。Na2CO3SiO2====Na2SiO3CO2↑CaCO3SiO2====CaSiO3CO2↑②主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2Na2O?CaO?6SiO23硅酸鹽工業(yè)①有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：高溫高溫以黏土和石灰石為主要原料經(jīng)研磨、混合后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，再加入適量石膏，研成細(xì)粉就得到水泥。石膏的作用是調(diào)節(jié)水泥硬化速度。（2）水泥：（3）傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷：傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷是以黏土為原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。日常生活中常見(jiàn)的陶瓷有日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具等?！拘〗Y(jié)】三種常見(jiàn)的硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽產(chǎn)品主要原料主要設(shè)備主要成分水泥石灰石、黏土水泥回轉(zhuǎn)窯3CaO·SiO2,2CaO·SiO2,3CaO·Al2O3玻璃

、

、石英玻璃窯Na2O·CaO·6SiO2陶瓷黏土Al2O3·2SiO2·2H2O純堿石灰石4特殊功能的含硅物質(zhì)：1金剛砂SiC具有類似_______的結(jié)構(gòu)，硬度很大，可用作砂紙、砂輪磨料。2硅鋼含Si4%具有很高的_______，主要用作變壓器鐵芯。3硅橡膠，既耐高溫又耐低溫，用于制造火箭、導(dǎo)彈的零件。金剛石導(dǎo)磁性4人工制造的分子篩具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽，主要用作吸附劑和_______。催化劑①碳化硅②硅鋼③硅橡膠④分子篩五、硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)1形態(tài)及結(jié)構(gòu)：晶體硅2主要性質(zhì)：1物理性質(zhì)：晶體硅是有金屬光澤的灰黑色固體，熔點(diǎn)___、硬度___，有脆性、導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的_______材料。高大半導(dǎo)體2019年下學(xué)期長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)3化學(xué)性質(zhì)：在常溫下,硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,除氟氣、氫氟酸和強(qiáng)堿外,硅不跟其他物質(zhì)如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等起反應(yīng)。Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2Si+4HF====SiF4+2H2Si+2F2====SiF4SiO2SiO2△====2019年下學(xué)期長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)SiO22C====Si2CO↑高溫粗硅提純：Si2Cl2====SiCl4高溫SiCl42H2====Si4HCl高溫4工業(yè)制粗硅：2019年下學(xué)期長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)5硅的用途硅芯片是各種計(jì)算機(jī)、微電子產(chǎn)品的核心。硅太陽(yáng)能電池晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料?！绢}組過(guò)關(guān)】1下列有關(guān)硅及其化合物的說(shuō)法正確的是A晶體硅具有金屬光澤，可以導(dǎo)電，屬于金屬材料B常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所以自然界中的硅大部分以游離態(tài)存在2不能與任何酸反應(yīng)3可加入適量的稀鹽酸D2下列應(yīng)用利用了硅化學(xué)性質(zhì)的是A用硅制造集成電路、晶體管等半導(dǎo)體器件B制造石英鐘的原料C在野外，用硅、熟石灰、燒堿的混合物制取氫氣：SiCaOH22NaOH====Na2SiO3CaO2H2↑D硅在煉鋼爐中作氧化劑：2FeOSi2FeSiO2C3下列關(guān)于硅和硅的化合物的敘述，不正確的是①二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，都是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)②硅是地殼中含量最多的非金屬元素③晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料D④二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的重要原料⑤SiO2分子是由兩個(gè)氧原子和一個(gè)硅原子組成的⑥SiO2是酸性氧化物，它可溶于水生成硅酸A①②⑥B①⑤⑥C③④⑤⑥D(zhuǎn)②⑤⑥是一種裝飾品的主要成分，根據(jù)如圖轉(zhuǎn)化關(guān)系，回答下列問(wèn)題。1A的用途：________任寫(xiě)一種，B是__________，D是__________。2寫(xiě)出化學(xué)方程式：①__