非金属及其化合物硅

非金属及其化合物硅第1页，共29页，2023年，2月20日，星期四〖考纲解读〗

1、了解硅元素在自然界的存在，硅的原子结构及性质。

2、了解SiO2的存在、性质和重要用途。

3、了解硅酸、硅酸盐的主要性质和用途；硅单质的制法。4、重温碳及其主要化合物。重点：碳与硅的相似性，SiO2的性质。难点：SiO2的结构、硅酸盐的组成第2页，共29页，2023年，2月20日，星期四碳及其化合物钻石钻戒石墨石墨大理石大理石第3页，共29页，2023年，2月20日，星期四1、碳的同素异形体金刚石石墨C60一、碳的单质（Ｃ）无色、透明、坚硬的固体灰黑色固体，很软有滑腻感，是电的良导体用途？用途？无定型碳：石墨的微小晶体与少量杂质组成的混合物。包括炭黑、木炭、焦炭、活性炭。第4页，共29页，2023年，2月20日，星期四（1）可燃性：C+O2====CO2

2C+O2(不足)====2CO

点燃

点燃2、碳的化学性质常温下，碳的化学性质很稳定，不与强酸、强碱、氧化剂等反应。古代字画虽年深日久，仍不变色。（2）还原性：

C+2CuO====2Cu+CO2C+H2O====CO+H2(水煤气)C+2H2SO4(浓)===CO2+2SO2+2H2O

高温

１.二氧化碳（1）二氧化碳的分子结构：直线型、非极性分子

结构式:O=C=O电子式：二、碳的氧化物（ＣＯ2、ＣＯ）（2）物理性质：无色、略带酸味、能溶于水，固体称干冰。第5页，共29页，2023年，2月20日，星期四（3）CO2的化学性质：①氧化性：CO2+C====2COCO2+2Mg====2MgO+C点燃②酸性氧化物：

a、与碱反应：CO2+Ca(OH)2====CaCO3

+H2Ob、与弱酸盐反应：CaCO3+CO2+H2O====Ca(HCO3)2Na2CO3(饱和)+CO2+H2O====2NaHCO3Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO32NaAlO2+CO2+3H2O===Na2CO3+2Al(OH)3Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3+2HClO（4）二氧化碳的制法:①工业制法CaCO3====CaO+CO2高温②实验室制法CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2第6页，共29页，2023年，2月20日，星期四２.一氧化碳（1）物理性质（2）化学性质ａ、可燃性：2CO+O2====2CO2(用点燃方法除CO)点燃ｂ、还原性：Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2(炼铁)CuO+CO====Cu+CO2

（3）毒性第7页，共29页，2023年，2月20日，星期四3.一氧化碳与二氧化碳的比较一氧化碳二氧化碳物理性质无色、无味、有毒、难溶于水无色、略带酸味、能溶于水、固态称干冰化学性质1、可燃性1、不能燃烧、不助燃2、还原性2、氧化性3、不成盐氧化物3、酸性氧化物实验室制法略CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O工业制法

高温C+H2O===CO+H2

高温CaCO3===CaO+CO2↑第8页，共29页，2023年，2月20日，星期四例1.（2010·上海）下列实验过程中，始终无明显现象的是A．NO2通入FeSO4溶液中B．CO2通入CaCl2溶液中C．NH3通入AlCl3溶液中D．SO2通入已酸化的Ba(NO3)2溶液中√例2.（2010·六安）下图的实验装置用来分离CO2和CO气体并干燥。图中a为止水夹，b为分液漏斗的活塞，通过Y型管和止水夹分别接c、d两球胆，现装置内的空气已排尽。为使实验成功，甲、乙、丙分别盛放的溶液是（）A.NaHCO3饱和溶液12mol·L－1盐酸18.4mol·L－1H2SO4B.Na2CO3饱和溶液2mol·L－1H2SO4NaOH饱和溶液C.NaOH饱和溶液2mol·L－1H2SO418.4mol·L－1H2SO4D.18.4mol·L－1H2SO4NaOH饱和溶液18.4mol·L－1H2SO4√第9页，共29页，2023年，2月20日，星期四例3.（2010·山东）将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2体积的关系可表示为√第10页，共29页，2023年，2月20日，星期四

三、碳酸和碳酸盐

1、碳酸①常见的不稳定酸有：H2CO3、H2SO3、HClO、HNO3、H2SiO3等，其中:a.H2CO3极不稳定;b.光照能加快HClO、HNO3的分解;c.H2SiO3受热时才分解。②常见的酸性比碳酸弱的酸（或酚）有：HClO、H2SiO3、C6H6OH、Al(OH)3等③常见的反应有：CO2+H2O+Ca(ClO)2

==CaCO3↓+2HClOCO2+H2O+Na2SiO3==Na2CO3+2H2SiO3↓CO2+H2O+C6H6ONa→C6H6OH+NaHCO3CO2+2NaAlO2+3H2O==2Al(OH)3↓+Na2CO3第11页，共29页，2023年，2月20日，星期四2、碳酸盐

(1)碳酸正盐与酸式盐的比较:正盐酸式盐水溶性钾钠铵盐易溶于水、其与难溶都溶于水热稳定性K2CO3、Na2CO3受热难分解CaCO3、(NH4)2CO3受热易分解2NaHCO3＝Na2CO3+CO2↑+H2O与酸反应CO32-+2H+=CO2↑+H2OCaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OHCO3-+H+=CO2↑+H2O与碱反应Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOHNaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O转化关系Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO32NaHCO3==Na2CO3+CO2↑+H2O第12页，共29页，2023年，2月20日，星期四(2)碳酸盐的热稳定性规律①Na2CO3、K2CO3的热稳定性极强，在高温熔化下也难分解。②CaCO3、BaCO3、MgCO3、CuCO3等热稳定性较强，但在高温下能分解，生成金属氧化物和二氧化碳。③NaHCO3、KHCO3的热稳定性较差，在固态时加热易分解：2NaHCO3==Na2CO3+CO2↑+H2O2KHCO3==K2CO3+CO2↑+H2O④NH4HCO3、(NH4)2CO3不稳定，在常温、常压下就开始分解，加热后分解更快：NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O

(NH4)2CO3

2NH3↑+CO2↑+H2O⑤Ca(HCO3)2

、Mg(HCO3)2的热稳定性也很差，在水溶液中受热易分解：Ca(HCO3)2

CaCO3↓+CO2↑+H2OMg(HCO3)2

MgCO3↓+CO2↑+H2O（MgCO3微溶于水）△△△△第13页，共29页，2023年，2月20日，星期四硅及其化合物地球生物生存的根基——硅酸盐、空气、水、阳光硅的化合物占地壳质量的90%以上第14页，共29页，2023年，2月20日，星期四一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（SiO2）(1)存在：结晶形：石英无定形水晶玛瑙……硅石

(2)SiO2晶体是具有正四面体结构的立体网状结构的晶体。SiO2不是分子式，是化学式，表示二氧化硅晶体中硅氧原子的个数比。

SiO2是一坚硬难熔的固体不溶于水，纯净的二氧化硅无色透明。(3)、SiO2物理性质：第15页，共29页，2023年，2月20日，星期四(4)、SiO2的化学性质很稳定

是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。a、不能与水化合

?注意：盛碱溶液的试剂瓶一般用橡胶塞，不能用玻璃塞。为什么？

?注意：一般用塑料试剂瓶盛氢氟酸，不能用玻璃试剂瓶。为什么？b、与碱性氧化物化合：SiO2+CaOCaSiO3

SiO2+Na2ONa2SiO3高温高温C、与碱反应：SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O与HF反应：SiO2+4HFSiF4↑+2H2O第16页，共29页，2023年，2月20日，星期四弱氧化性：SiO2+2CSi+2CO↑（掌握）高温与Na2CO3等反应：

SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑(了解）SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑(了解）高温高温（5）、SiO2的用途与危害：制光导纤维、石英玻璃、石英钟表等；制造电子工业中的重要部件、光学仪器、高级工艺品、眼镜片、精密仪器、轴承、耐磨器皿等；制作装饰品。用途：危害：在隧道开凿，石英粉加工等工作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（旧称矽肺）。第17页，共29页，2023年，2月20日，星期四二氧化碳二氧化硅化学式化学式的意义通常状况下的状态硬度水溶性熔沸点二氧化硅和二氧化碳的比较CO2SiO2表示二氧化碳分子及其组成表示二氧化硅晶体中硅氧原子个数比气态固态很小很大可溶于水不溶于水很低很高第18页，共29页，2023年，2月20日，星期四二氧化碳二氧化硅稳定性与水反应与碱性氧化物反应与碱反应与HF反应高温稳定稳定CO2+H2O=H2CO3不反应CO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO=CaSiO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O不反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O化学性质弱氧化性与碳酸钠等反应CO2+C===2CO高温

高温SiO2+2C==Si+2CO↑CO2+H2O+Na2CO3==2NaHCO3CO2+H2O+CaCO3=Ca(HCO3)2SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2↑高温高温第19页，共29页，2023年，2月20日，星期四2、硅酸（H2SiO3）

H2SiO3是SiO2的对应水化物（SiO2

是H2SiO3的酸酐），是一种不溶性酸，是一种白色固体，其酸性比H2CO3还弱。（1）制法——可溶性硅酸盐与酸反应：在硅酸钠溶液（水玻璃）中，依次滴加酚酞溶液、稀盐酸，记录实验现象，并作出解释和结论。现象结论化学方程式滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生

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。Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓第20页，共29页，2023年，2月20日，星期四（2）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应

H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O（3）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解

用H2CO3可制得H2SiO3

，可证明H2SiO3

的酸性比H2CO3弱。SiO32-+H2O+CO2==CO32-+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓

SiO32-+2H+==H2SiO3↓Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓∆H2SiO3==H2O+SiO2第21页，共29页，2023年，2月20日，星期四例4.（09·浙江）[15分]单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度450-500℃），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图相关信息如下：①四氯化硅遇水极易水解；②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应氯化物；③有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/℃57.712.8—315—熔点/℃－70.0－107.2———升华温度/℃——180300162第22页，共29页，2023年，2月20日，星期四请回答下列问题：（1）写出装置A中发生反应的离子方程式

。（2）装置A中g管的作用是

；装置C中的试剂是

；装置E中的h瓶需要冷却的理由是

。（3）装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是

（填写元素符号）。（4）为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2＋,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：5Fe2＋+MnO4－+8H＋==5Fe3＋+Mn2＋+4H2O①滴定前是否要滴加指示剂？

（填“是”或“否”），请说明理由

。②某同学称取5.000g残留物后，经预处理后在容量瓶中配制成100mL溶液，移取25.00mL试样溶液，用1.000×10－2mol/LKMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00mL，则残留物中铁元素的质量分数是MnO2+4H++2Cl-===Mn2++Cl2↑+2H2O

△第23页，共29页，2023年，2月20日，星期四3、硅酸钠（Na2SiO3），俗名叫泡花碱，白色固体，易溶于水，其水溶液俗名叫水玻璃。2、结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定1、由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。二、硅酸盐实验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溶液可作木材、纸张的防火剂4、硅酸盐组成的表示方法：（2）氧化物化学式法：金属氧化物（低价•高价）•二氧化硅•水（1）盐化学式法：如：Na2SiO3、CaSiO3、K2SiO3等云母：K2O•3Al2O3•6SiO2•2H2O高岭石（黏土）：Al2O3•2SiO2•2H2O

第24页，共29页，2023年，2月20日，星期四5、硅酸盐的应用：

新型硅酸盐材料：工程陶瓷、压电陶