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成才之路 化学,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 必修1,非金属及其化合物,第四章,第一节 无机非金属材料的主角 硅,第四章,第2课时 硅酸盐和单质硅,第四章,随处可见的含硅化合物及产品 在科学技术不断发展的今天，“硅”已经不仅意味着黄土、飞沙、岩石，它已经成为高科技的代名词。如高科技工业园区被称为“硅谷”，并且硅已经成为现代电子工业中的支柱。硅与我们生活密切相关，除了电子产品的材料中含有硅外，建造房屋所用的水泥、窗户上的玻璃，日常使用的碗碟，等等，它们都是含硅的物质制造出来的。,陶瓷是中华民族一项最伟大的创造，具有悠久而辉煌的历史。原始陶器大约是在1万年前出现在中国的。“陶”作为历史上第一种人造材料成为人类摆脱蒙昧的时代标志，秦兵马俑的制造展示了当时的制陶规模和艺术水平。瓷器在东汉晚期发明，至宋朝形成了举世闻名的“柴”、“汝”、“哥”、“钧”、“定”、“官”几大名窖，其制品工艺精湛达到“青如天”、“薄如纸”、“声如磬”的水平。而陶瓷主要含硅元素。相传第一批瓷器抵达欧洲时，欧洲人面对这玲珑剔透的瓷器爱不释手，赞不绝口，一时不知如何称呼它，这样的好东西来自中国，干脆就叫它“中国”吧！这里的陶瓷是一种重要的硅酸盐产品。本课时的问题：Na2SiO3有哪些重要性质、用途？玻璃、陶瓷、水泥是如何制备的？硅单质有怎样的性质和用途？,1了解硅酸盐的性质及组成的表示方法。 2了解硅的性质和用途。 3了解几种重要无机非金属材料的生产及用途。,学习目标,1硅酸盐是由_、_和_元素组成的化合物的总称。最简单的硅酸盐是_，它是_固体，_溶于水，水溶液俗称_，是无色黏稠状的液体，是一种矿物胶。 2向Na2SiO3溶液中分别滴加盐酸和通入少量CO2，发生反应的离子方程式为：_、_。 3硅单质分为_和_两种。晶体硅的结构和_相似，常温下化学性质不活泼。,新知预习,硅,氧,金属,硅酸钠,白色,可,水玻璃,晶体硅,无定形硅,金刚石,1不法商人常用玻璃加工成“水晶”并高价出售给消费者，作为一个高中生，你有区分水晶和玻璃的简单方法吗？ 提示：水晶是一种高纯度的二氧化硅，而玻璃是由硅酸钠、二氧化硅等原料加工而成，从元素种类上看玻璃中必含有一定量的钠元素，只要你有办法能区分是否含有钠元素，则相信你就一定有方法。查阅资料，钠元素具有焰色反应这一特殊性质，即将市售水晶球(最好是破损的部分)放在酒精喷灯上灼烧，火焰呈黄色，说明是假货。,自主探究,硅酸盐,教材点拨,温馨提示：虽然我们采用氧化物的形式来表示硅酸盐的组成，但硅酸盐并不是由氧化物组成的，不是混合物，是纯净物，属于盐类。 其书写步骤： a找出组成元素，b.将每种元素写成氧化物，c.在每种氧化物前面添加系数，d.检查有无遗漏。 例如，高岭土Al2Si2O5(OH)4：Al2O32SiO22H2O。,(3)实验探究硅酸钠的性质 耐火性,3硅酸盐产品 (1)传统硅酸盐产品,(2)新型功能材料,(2015经典习题选萃)下列叙述正确的是( ) ANa2SiO3是硅酸盐，所以不溶于水 B电影银幕用水玻璃浸泡，主要是为了防腐 C建筑工业常用水玻璃作黏合剂 D用水玻璃浸泡铁道的木制枕木，主要是为了防火 【解析】 Na2SiO3既是硅酸盐，又是钠盐，硅酸盐大多难溶于水，而钠盐均易溶于水；浸泡银幕主要是为了防火，而浸泡枕木主要是为了防腐；水玻璃有黏合作用，常作黏合剂。 【答案】 C,典例透析,【答案】 D 【小结】 用氧化物的形式表示硅酸盐的组成要按要点1的内容形式来改写。,东京电力公司于2011年4月5日表示，向福岛第一核电站2号机组下方碎石注入俗称水玻璃的Na2SiO3溶液后，放射性污水的泄漏有所减少。下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中，不正确的是( ) A水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不易被腐蚀 B在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料 C木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 D水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质,【解析】 Na2SiO3的水溶液叫水玻璃，是一种矿物胶，通常用作耐火材料。在空气中发生反应： Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3(胶体)Na2CO3，故D项不正确。 【答案】 D,(2015江苏省涟水中学高一月考)高岭土的组成可以表示为Al2Si2Ox(OH)y，其中x，y的数值分别为( ) A7、2 B5、4 C6、3 D6、4 【解析】 Al为3价，Si为4价，O为2价，OH为1价，则有(3)2(4)2(2)x(1)y0，化简得2xy14。将四个选项中x、y的值代入，只有B符合；选B。 【答案】 B,1分类：晶体(有单晶、多晶两种)和无定形两类。 2晶体硅的物理性质与结构：结构类似于金刚石，带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大、有脆性，导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。,硅单质,教材点拨,(2)制合金，如含硅4%的钢可制成变压器的铁芯，含硅15%的钢可制造耐酸设备等。 (3)制造光电池，将光能直接转换为电能。 6硅及其化合物的特殊性质 硅是一种非常重要的非金属元素，其单质和化合物具有非金属元素的通性，但是在很多方面却有其特殊性质： (1)硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅。,(5)非金属氧化物一般沸点较低，呈气态，但二氧化硅熔点很高，是固态。 (6)无机含氧酸一般都溶于水，但硅酸不溶于水。 (7)常温下，硅的化学性质不活泼，但在自然界却不存在单质硅。 (8)硅酸钠溶液又称水玻璃，但是与玻璃成分完全不一样。 (9)非金属单质一般为绝缘体，但硅为半导体，石墨为导体。 这些特殊的性质，或者特殊的反应可以作为解答推断题的突破口！要记住啊！,(2015唐山一中高一月考)硅被誉为无机非金属材料的主角。据2001年12月的参考消息报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”。下列有关说法正确的是( ) A硅在地壳中含量居第二位，在地球上有丰富的硅资源，如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是单质硅 B在野外，用硅、烧碱的混合物可以制取氢气 C硅的性质稳定，不与任何酸反应 D硅是一种良好的半导体材料，所以是制造光导纤维的基本原料,典例透析,【解析】 A选项，硅在地壳中仅次于氧，含量居第二位是正确的，但是石英、水晶、玛瑙的主要成分是二氧化硅，自然界也没有单质状态的硅，故A错；与烧碱溶液反应放出氢气的就是金属Al和非金属Si，同时分别生成偏铝酸盐和硅酸盐，如Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2，故B正确；硅的性质稳定，不与浓硫酸和硝酸反应，但是可以和氢氟酸反应，Si4HF=SiF42H2，故C错误；晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能，D选项讲硅是一种良好的半导体材料是对的，但是制造光导纤维应该是二氧化硅的用途，D选项错误。 【答案】 B,【点评】 此题属于人教版第四章第一节无机非金属材料的主角Si的知识，同学们容易混淆硅和二氧化硅的用途，同时注意硅元素本身的双亲性(亲氧亲氟)，要熟练的识记地壳中元素的含量顺序，特别被同学们容易忽视的是Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。,(2015福建省宁德一中高三期末)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是( ) A高纯度的硅广泛用于制作计算机 B硅可由二氧化硅还原制得 C低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应 D自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅,【解析】 A硅作为半导体材料被广泛用于制作计算机芯片，故A正确；B.焦炭和二氧化硅在高温下反应制得粗硅，其中二氧化硅作氧化剂被还原，故B正确；C.常温时硅能与氢氟酸反应，生成四氟化硅和氢气，故C正确；D.自然界中没有游离态的硅，即不存在大量的单质硅，故D错误。 【答案】 D,1(2015陕西岐山县高一检测)地壳中含量居第二位的非金属元素是( ) A铁 B铝 C氧 D硅 【解析】 地壳中元素含量顺序为，氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁，故第二位非金属为硅，选D。 【答案】 D,2(2015江苏省涟水中学高一月考)在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要的原料是( ) A纯碱 B石灰石 C石英 D粘土 【解析】 石灰石的主要成分是碳酸钙，高温分解生成氧化钙，可以用于建筑材料和硅酸盐工业，用于生成水泥和玻璃等，同时，石灰石还是炼铁的一种造渣材料；选B。 【答案】 B,【解析】 Si3HCl(气)=SiHCl3(气)H2反应中硅的化合价升高，硅元素被氧化；SiHCl3(气)H2=Si3HCl(气)反应中硅的化合价降低，硅元素被还原，故C错误。 【答案】 C,4(2015江西省吉安市高一期末)由A元素组成的一种单质是重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。 (1)列举化合物D的两种用途：_。 (2)下列物质的主要成分为C的有_(填字母)。 a沙子 b水玻璃 c黏土 d玛瑙,(3)将C与纯碱混合，高温熔融时也能发生反应生成D，同时还生成B元素的最高价氧化物E；将E通入足量D的水溶液中，又发生反应生成含A元素的化合物F。 C与纯碱混合高温熔融时发生反应的化学方程式为_。 E与足量D的水溶液反应的离子方程式为_。,5A、B、C、D、E五种含硅元素的物质，相互转化关系如图所示： (1)推断AE的化学式：A_，B_，C_，D_，E_。 (2)写出BA的化学方程式_。 AC的离子方程式_。,【解析】 B在空气中燃烧生成D，B可能为Si，B和D都能与NaOH溶液反应生成A，则A为Na2SiO3，A和盐酸反应生成C，C为H2SiO3，H2SiO3受热分解又生成SiO2，证明B为Si，E为CaSiO3。,有关玻璃制取的计算 玻璃中有关成分的计算问题是常见题型之一，题目中往往先给出玻璃中各种元素的物质的量之比，由此再推出制造玻璃的原料各是多少，在计算过程中要注意计算的准确性。 【例】 钾玻璃中含有18.4%的K2O、11.0%的CaO、70.6%的SiO2，计算三种氧化物的物质的量之比。若需制取5.1 t钾玻璃，需用碳酸钾、石灰石和二氧化硅各多少吨？写出制取钾玻璃的化学方程式。,
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