无机非金属材料的主角-硅

预备知识，1晶体：是有规则几何外形的固体，晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性排列2无定形：是指原子或分子无规则排列，无周期性，无对称性的固体3酸性氧化物：是一类能与水作用生成相应价态的酸，或与碱作用生成盐和水（且生成物只能有一种盐和水），或与碱性氧化物反应生成盐的氧化物4无机非金属材料：是除金属材料、高分子材料以外的所有材料的总称。它是由硅酸盐，铝酸盐，硼酸盐等原料经一定的工艺制备而成的材料2019年下学期长沙市第十一中学高一化学第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅学习目标，1了解二氧化硅的结构性质和用途2了解硅酸的制备和化学性质，了解硅胶的形成和性质3了解硅酸盐的性质及组成的表示方法4了解硅的性质用途5了解几种重要无机非金属材料的生产及用途一、硅元素的存在及结构1硅元素的存在：氧化合氧化物42硅的原子结构：硅的原子结构示意图是______，最外层有__个电子，反应中，既不容易_____电子也不容易_____电子。【注意】自然界中有游离态的碳，却不存在游离态的硅。4失去得到二、二氧化硅1存在：石英、水晶、玛瑙、光导纤维、沙子的主要成分是____。石英SiO22结构：SiO2晶体是由Si和O按原子数之比为_____的比例组成的立体网状结构的晶体。每个硅原子周围结合4个氧原子，每个氧原子周围结合2个硅原子。3物理性质：熔点___；硬度___；___溶于水。1∶2高大难2019年下学期长沙市第十一中学高一化学4化学性质：SiO2CaOCaSiO3高温====SiO22NaOH====Na2SiO3H2OSiO24HF====SiF4↑2H2O高温时与碳酸盐反应：实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？【提示】因为玻璃中含有SiO2，会与NaOH溶液反应生成硅酸钠，使瓶塞与瓶口粘在一起而打不开。【想一想】玻璃花雕刻工艺使用了什么化学试剂【化学与生活】二氧化硅二氧化碳（CO2）二氧化硅（SiO2）状态气态固态熔沸点熔沸点很低熔点高，硬度大水溶性微溶于水不溶于水化学性质与水反应与碱反应与碱性氧化物反应与酸——与盐反应Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓SiO2+Na2CO3====Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3====CaSiO3+CO2↑与碳反应用途人工降雨、灭火、饮料等光导纤维等CO2H2O====H2CO3CO22NaOH====Na2CO3H2OCO2Na2O====Na2CO3CO2CaO====CaCO3不能SiO22NaOH====Na2SiO3H2OSiO2CaO====CaSiO3高温二氧化碳与二氧化硅的性质对比高温高温SiO24HF====SiF4↑2H2OCO2C====2COSiO22C====2COSi高温高温5用途：1沙子是基本的建筑材料。2纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本材料，可以制作_________。3石英和玛瑙制作饰物和工艺品。4实验室中使用_____坩埚。光导纤维石英石英研钵光导纤维坩埚水晶三、硅酸1制备：实验操作实验现象滴加酚酞溶液后溶液呈___色，滴加稀盐酸后溶液变为___色，有___________生成结论Na2SiO3溶液呈___性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式为_____________________________红无白色胶状物碱Na2SiO32HCl====2NaClH2SiO3↓三、硅酸2性质：1弱酸性：向Na2SiO3溶液中通入CO2，生成白色沉淀：Na2SiO3CO2H2O====H2SiO3↓Na2CO3。Na2SiO32CO22H2O====H2SiO3↓2NaHCO3结论：H2SiO3酸性比H2CO3酸性更___。2不稳定性。H2SiO3不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2H2O。弱△====请设计实验证明【注意】硅酸不能使紫色石蕊试液变色。3硅胶：干燥催化【注意】硅酸是中学阶段唯一难溶性酸。2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③CaOH2溶液；④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是（）A①②③④B②④C①②③D②③2下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是（）22C=====Si2CO↑22NaOH=====Na2SiO3H2O24HF=====SiF4↑2H2O2CaCO3=====CaSiO3CO2↑【及时巩固】BB四、硅酸盐1硅酸盐的组成和性质：稳定Na2O•SiO2硅酸盐组成的表示顺序：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2O，化合价低的金属氧化物放在前面。（1）保持原有各元素化合价不变，按顺序写出各种元素的氧化物。如：硅酸钠（Na2SiO3Na2O·SiO2镁橄榄石（Mg2SiO4）2MgO·SiO2钙沸石CaAl2Si3O10·3H2OCaO·Al2O3·3SiO2·3H2O（2）除氧元素外，其他元素的原子个数比符合原来的组成，配置出现分数时应化为整数。2常见的硅酸盐——Na2SiO3：水玻璃Na2SiO32HCl====2NaClH2SiO3↓硅酸钠的性质实验取两个小木条或滤纸条，分别放入蒸馏水和Na2SiO3饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干（不再滴液）后，同时分别放置在酒精灯外焰处。观察现象。放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后不易燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火（制备木材防火剂的原料）（1）玻璃：普通玻璃:以纯碱Na2CO3、石灰石和石英SiO2为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。Na2CO3SiO2====Na2SiO3CO2↑CaCO3SiO2====CaSiO3CO2↑②主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2Na2O•CaO•6SiO23硅酸盐工业①有关反应的化学方程式：高温高温以黏土和石灰石为主要原料经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，研成细粉就得到水泥。石膏的作用是调节水泥硬化速度。（2）水泥：（3）传统硅酸盐陶瓷：传统硅酸盐陶瓷是以黏土为原料，经高温烧结而成。日常生活中常见的陶瓷有日用器皿、建筑饰材、卫生洁具等。【小结】三种常见的硅酸盐产品硅酸盐产品主要原料主要设备主要成分水泥石灰石、黏土水泥回转窑3CaO·SiO2,2CaO·SiO2,3CaO·Al2O3玻璃

、

、石英玻璃窑Na2O·CaO·6SiO2陶瓷黏土Al2O3·2SiO2·2H2O纯碱石灰石4特殊功能的含硅物质：1金刚砂SiC具有类似_______的结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮磨料。2硅钢含Si4%具有很高的_______，主要用作变压器铁芯。3硅橡胶，既耐高温又耐低温，用于制造火箭、导弹的零件。金刚石导磁性4人工制造的分子筛具有均匀微孔结构的铝硅酸盐，主要用作吸附剂和_______。催化剂①碳化硅②硅钢③硅橡胶④分子筛五、硅单质的结构及性质1形态及结构：晶体硅2主要性质：1物理性质：晶体硅是有金属光泽的灰黑色固体，熔点___、硬度___，有脆性、导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的_______材料。高大半导体2019年下学期长沙市第十一中学高一化学3化学性质：在常温下,硅的化学性质不活泼,除氟气、氢氟酸和强碱外,硅不跟其他物质如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起反应。Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2Si+4HF====SiF4+2H2Si+2F2====SiF4SiO2SiO2△====2019年下学期长沙市第十一中学高一化学SiO22C====Si2CO↑高温粗硅提纯：Si2Cl2====SiCl4高温SiCl42H2====Si4HCl高温4工业制粗硅：2019年下学期长沙市第十一中学高一化学5硅的用途硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心。硅太阳能电池晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料。【题组过关】1下列有关硅及其化合物的说法正确的是A晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料B常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在2不能与任何酸反应3可加入适量的稀盐酸D2下列应用利用了硅化学性质的是A用硅制造集成电路、晶体管等半导体器件B制造石英钟的原料C在野外，用硅、熟石灰、烧碱的混合物制取氢气：SiCaOH22NaOH====Na2SiO3CaO2H2↑D硅在炼钢炉中作氧化剂：2FeOSi2FeSiO2C3下列关于硅和硅的化合物的叙述，不正确的是①二氧化硅的晶体结构与金刚石相似，都是立体网状结构②硅是地壳中含量最多的非金属元素③晶体硅是良好的半导体材料D④二氧化硅是制造光导纤维的重要原料⑤SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的⑥SiO2是酸性氧化物，它可溶于水生成硅酸A①②⑥B①⑤⑥C③④⑤⑥D②⑤⑥是一种装饰品的主要成分，根据如图转化关系，回答下列问题。1A的用途：________任写一种，B是__________，D是__________。2写出化学方程式：①__