第二第七节碳、硅及其化合物性质及应用

第二章第九节碳、硅及其化合物的性质及应用知识点三Na2CO3与NaHCO3的比较（看《备考指南》31页学生活动2）HCO3-

、CO32-

的检验知识点四

CO32-的检验：向待检验溶液中滴加一定量的Ca2+或Ba2+的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成，再加入适量的盐酸．白色沉淀溶解且生成无色，无味的气体，则待检溶液中有CO32-。

HCO3-的检验：向待检验溶液中滴加足量的Ca2+或Ba2+可溶性盐溶液无明显现象，再向溶液中加入足量的酸。若溶液中有无色、无味的气体生成，则待检溶液中有HCO3-。（一）硅

1、硅在自然界中的存在：硅在地壳中的含量居第

位，仅次于

，全部以

态存在。

2氧化合14ⅣASi+14284Si一、硅和二氧化硅见指南P64学生活动42、硅的原子结构：硅是元素周期表中的第

号元素，位于第3周期第

族，元素符号为

，其原子结构示意图

，其原子既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物。

3、硅的性质：（1）物理性质：单质硅有

和

形两种。晶体硅是

色，有

光泽、硬而脆的固体，类似于金刚石，熔沸点高，是良好的

材料。

（2）化学性质：常温下化学性质

；不易跟强酸、强碱、强氧化剂发生化学反应，但在一定条件下能跟

反应。晶体硅无定灰黑稳定金属半导体HF、浓NaOH溶液4、纯硅的制取（见必修1P81习题7)

（1）粗硅的制取：

；

（2）粗硅提纯：

；

；

SiO2+2CSi+2CO↑高温电炉

Si+2Cl2SiCl4加热

SiCl4+2H2Si+4HCl高温粗硅高纯硅5、用途(见必修1P79-81和指南P64)（1）制集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料（2）硅太阳能电池：将太阳能直接转换成光能（2）含硅4%的钢可制变压器铁芯（3）含硅15%的钢具有耐酸性，制耐酸设备对比：二氧硅的用途（见指南P32）光导纤维、光学仪器、电子部件、石英坩埚、饰物化学性质CSi还原性与单质反应与酸反应与碱溶液反应C+O2==CO2Si+O2==SiO2Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑C+4HNO3（浓）==CO2↑+4NO2↑

+2H2O点燃硅和碳单质的性质对比其它的酸都不能跟Si反应

1、物理性质：天然的二氧化硅称为硅石，分为

形和

形两种；二氧化硅是

、

、

的主要成分，具有硬度

，熔点

，

导电，不溶于水等性质。晶体无定岩石沙子矿物大高不易（二）二氧化硅硅氧比例：1：2没有SiO2分子存在，只存在硅氧原子正四面体空间网状结构2、SiO2的结构

②弱氧化性：SiO2+

C

；

③与氢氟酸的反应：

SiO2+4HF

.

CaSiO3高温

2Na2SiO3+H2O

2Si+2CO↑高温

SiF4↑+2H2O由二氧化硅的类别推测有哪些化学性质？如何存放氢氟酸？3、化学性质：(见指南P64学生活动5⑴)①具有酸性氧化物的通性：

SiO2+CaO

；

SiO2+

NaOH

；

SiO2不是两性氧化物。塑料瓶硅酸和硅酸盐知识点五

1.硅酸⑴物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸

（填“难”或“易”）溶于水。⑵化学性质：①弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸

，与NaOH溶液反应的化学方程式为：

。

②不稳定性：受热易分解，化学方程式为：

。⑶用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。难弱H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2OH2SiO3

SiO2+H2O△(2)、硅酸的制备(见必修1P76)现象结论滴入酚酞后溶液变为

色，再滴入稀盐酸，溶液

，同时有

产生。a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，d、静置则形成硅酸沉淀。实验4-1红红色变浅至无色白色胶状沉淀（2）硅酸的制备——可溶性硅酸盐与其他酸反应制得：

a、

；

b、

；

Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl

Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO31、硅酸盐——

；

的总称，是构成地壳岩层的主要成分。一般都___________，化学性质很_________。

是由硅、氧和金属组成的化合物不溶于水稳定(二）硅酸盐硅酸盐组成的表示：1、硅酸盐化学式的氧化物表示方法:书写规则：金属氧化物(两种金属氧化物，活泼的写在前面)写在最前面，然后写二氧化硅，最后写水，而且氧化物之间用“.”隔开硅酸钠：Na2SiO3可以写成Na2O·SiO2高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4钠长石:NaAlSi3O8正长石:KAlSi3O8Al2O3·2SiO2·

2H2ONa2O·Al2O3·6SiO2K2O·Al2O3·6SiO22、重要的硅酸盐----Na2SiO3实验4-2放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论先变干，后燃烧仅变干，不燃烧Na2SiO3可作木材、纸张的防火剂

Na2SiO3的水溶液俗称

，呈

性，有黏稠性，可用作防火剂、黏胶剂。水玻璃碱见指南P64学生活动6（1）与实验②作对照，证明起防火作用的是Na2SiO3而不是水。三.无机非金属材料无机非金属材料

传统无机非金属材料:

新型无机非金属材料(见必修1P67)

玻璃、水泥、陶瓷见指南P64学生活动6（2）见指南P64学生活动6（2）（3）①生产过程：②普通硅酸盐水泥的成分：（2）水泥硅酸盐产品硅酸三钙(3CaO·SiO2)硅酸二钙(2CaO·SiO2)混合物铝酸三钙(3CaO·Al2O3)③性能：（1）陶瓷陶瓷都是以

为原料，经

而成的。陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。

黏土高温烧结水硬性黏土Al2O3·2SiO2·2H2O（3）玻璃：①生产过程：CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑高温Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑高温②成分：混合物，也可以表示为：Na2O·CaO·6SiO2；③性能：（熔炉）课前检测(见必修1P62-68)1、下列说法正确的是（）

A、硅材料广泛用于光纤通讯B、工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C、水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品；D、粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应

E、硅在自然界以化合态和游离态存在，在地壳中含量仅次于氧

F、常温下，硅可与氟气、强碱溶液反应；在加热条件下，硅还可以与氧气、氯气、氢气等物质反应G、二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸H、因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强A、Fi.长期盛放NaOH溶液的滴瓶不易打开,主要是因为NaOH吸收了CO2所致新型无机非金属材料的特征（1）耐高温、强度高

（2）具有电学性质

（3）具有光学性质

（4）具有生物功能

(二)、几种典型的新型无机非金属材料1、结构材料——高温结构陶瓷高温结构材料与金属材料的性能比较：

高温结构材料:耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。

金属材料：易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用

(1)氧化铝陶瓷:熔点高

、硬度大、透明、耐高温

(2)氮化硅陶瓷:

①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀，高温时也抗氧化；③抗冷热冲击而不碎裂；④耐高温且不易传热；⑤本身具有润滑性

(3)人造宝石:红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。(三)、其他新型无机非金属材料简介（1）金刚石:金刚石是目前已知的最硬的材料，可以用来切削和刻划其他物质，被用于钻探、磨削等行业（3）足球烯:C60由于其结构的特殊性，使它在超导、磁性、光学、催化等方面表现出优异的性能。又叫“富勒烯”。（4）纳米材料:纳米材料指的是微粒直径在10-7~10-9m级的材料，它具有奇特的光、电、磁、热、力和化学性质。（2）金刚砂（碳化硅）:纯碳化硅是无色透明的晶体。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。可用作为磨料，可用来做磨具，如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等。也可作为冶金脱氧剂和耐高温材料。(三)、其他新型无机非金属材料简介（5）智能材料:智能材料既能像人的五官那样感知客观世界，又能主动对外做功，发射声波、辐射电磁波或热能，甚至能促进化学反应和改变颜色等类似有生命物质的智慧反应。

（6）生物材料:生物材料的目标是对人体组织的矫形、修复、再造以维持其原有的功能。生物材料除了应具有人体的组织或器官的功能外，还必须有与人体组织的相容性，对肌体无免疫排异反应，血液相溶性好，无溶血、凝血反应（如人造血），不会引起代谢作用异常现象，对人体无毒、不致癌。（7）超导材料:超导材料是一类在低温下（23.2K或更低温度下）电阻可以完全消失的材料。[认知无盲区](1)碳单质的化学性质主要表现为还原性，能被氧化剂氧化为＋2价或＋4价的化合物。

(2)工业上制备硅的反应：(3)用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气在电炉中进行，得到的氧化产物是CO而不是CO2。[认知无盲区](1)SiO2和CO2都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水。

(2)SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应。

(3)SiO2不溶于水，故不能用SiO2与水反应制备硅酸。1．牢记2种物质的用途：①晶体硅：半导体材料、制芯片、太阳能电池。②二氧化硅：制光导纤维。2．熟记5个化学方程式：①Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑②Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O④SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O⑤Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO32．SiO2与水不反应，如何由SiO2制备硅酸？3．实验室里熔融NaOH固体时，能否选用瓷坩埚？为什么？答案：不能，因为陶瓷中含有SiO2，会与NaOH反应生成溶于水的Na2SiO3。4