高一化学苏教版必修一3-3含硅矿物与信息材料.ppt

第三单元含硅矿物与信息材料 1 了解硅 二氧化硅 硅酸盐的存在与性质 2 通过对硅酸盐工业产品的了解 感受硅酸盐矿物的应用与人类文明的发展的密切关系 3 从传统材料到信息材料的学习 激发学习兴趣 增强学生研究 探索和发现新材料的意识 4 知道二氧化硅的一些性质及硅单质的制备 了解二氧化硅和单晶硅的用途 以及与人类文明发展的密切关系 1 硅原子最外层有几个电子 由最外层电子数推测其化学性质如何 提示硅原子最外层有4个电子 化学性质比较稳定 2 二氧化碳是不是酸性氧化物 其与氢氧化钠溶液反应的产物是什么 提示是酸性氧化物 与足量氢氧化钠反应生成碳酸钠 与少量氢氧化钠溶液反应生成碳酸氢钠 1 硅的存在 硅在地壳中的含量占第 位 硅主要以熔点很高的 及 为主要存在形式 因此硅是以 态存在于自然界 2 硅酸盐的表示方法 1 化学式法 组成较简单的硅酸盐一般用化学式直接表示组成 如硅酸钠 硅酸钙 等 笃学一硅酸盐矿物 二 二氧化硅 硅酸盐 Na2SiO3 CaSiO3 化合 2 氧化物法 组成相对复杂的硅酸盐通常用 和 的组合形式来表示硅酸盐 如硅酸钠 Na2SiO3 写成 石棉 CaMg3 SiO3 4 写成 长石 KAlSi3O8 写成 二氧化硅 金属氧化物 Na2O SiO2 3MgO CaO 4SiO2 K2O Al2O3 6SiO2 笃学二硅酸盐产品 黏土 纯碱 石灰石 石英 黏土 石灰石 玻璃窑 水泥回转窑 Na2SiO3 CO2 CaSiO3 CO2 1 物理性质 Na2SiO3是 色固体 俗称泡花碱 溶于水 其水溶液俗称 是无色 状的液体 是一种矿物胶 2 化学性质与比硅酸酸性强的一些酸反应 生成难溶于水的硅酸 笃学三硅酸钠 白 易 水玻璃 黏稠 SiO32 CO2 H2O CO32 H2SiO3 SiO32 2CO2 2H2O 2HCO3 H2SiO3 SiO32 2H H2SiO3 3 用途 制备 和木材 硅胶 防火剂 1 硅单质 1 物理性质 晶体硅的物理性质 晶体硅是有 光泽的 色固体 熔点高 硬度 有脆性 晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间 是良好的 材料 2 化学性质 常温下不与 等反应 加热或高温时有强还原性 可以与O2 Cl2等反应 化学方程式为 笃学四硅和二氧化硅 金属 灰黑 大 半导体 O2 Cl2 H2 浓H2SO4 浓HNO3 常温下能与氟气 F2 氢氟酸 HF 氢氧化钠反应 3 工业制法操作流程 二氧化硅 粗硅 四氯化硅 精硅 4 硅的用途 用作半导体材料 做 促进信息技术革命 制造 将光能转换为电能 可用作计算器 人造卫星 火星探测器 太阳能电动车等的动力 是极有发展前景的新型能源 Si 2F2 SiF4 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 Si 4HCl 光电池 硅芯片 2 二氧化硅 1 存在 等都是天然存在的二氧化硅 2 物理性质 二氧化硅是 的固体 溶于水 3 化学性质 与氢氟酸 HF 反应 HF是唯一可以与之发生反应的酸 可以用来雕刻玻璃 SiO2作为酸性氧化物可以与 反应 但与水 a 与碱反应 盛碱的试剂瓶用橡皮塞不能用 沙石 石英 水晶 硅藻土 坚硬难熔 不 SiO2 4HF SiF4 2H2O 强碱 碱性氧化物 不反应 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 玻璃塞 4 二氧化硅的用途 以SiO2为主要成分的沙子仍是基本的建筑材料 电子工业的重要部件 光学仪器 是信息调整公路的骨架 的主要成分 用石英 玛瑙制作 光导纤维 工艺饰品 二氧化硅能否与水反应生成硅酸 三氧化二铝能不能 提示不能 不能 硅酸钠的水溶液该如何保存 提示常用的粘合剂 所以不能用磨口的玻璃瓶塞 而用橡胶塞或软木塞 硅酸钠的水溶液可以与CO2反应 生成硅酸沉淀 所以应密封保存 慎思1 慎思2 慎思3 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 Si 4HF SiF4 2H2 能说明硅与铝一样具有两性吗 提示一般的非金属单质能与氢氧化钠溶液反应 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 说明硅具有典型的非金属性质 但硅单质只能和唯一的酸氢氟酸反应 因为生成的SiF4是气体且特别稳定 所以硅单质仅与HF酸反应 不能说明硅单质能与酸反应 广义的与酸反应是指与溶液中的H 反应 硅单质不能与H 反应置换出氢气 所以硅在化学性质上不具有两性 慎思4 慎思5 三种常见的硅酸盐产品比较 要点一 硅酸盐矿物和硅酸盐产品 石棉是一种具有压伸强度大 柔韧性强 耐热 耐火焰 耐酸和碱的腐蚀 而且价格低廉的硅酸盐 石棉有毒 能使人患肺癌 1 有一种石棉叫做矿青石棉 其化学式为Na2Fe5Si8H2O24 改写成氧化物形式的化学式为 2 三硅酸镁是一种胃病患者常用的止酸剂 试写出三硅酸镁 Mg2Si3O8 nH2O 中和胃酸 主要成分为盐酸 的化学反应方程式 与其他药物相比 三硅酸镁的主要优点是 3 生产玻璃的原料之一是正长石KAlSi3Ox x是 以氧化物形式表示为 例1 解析 1 改写时变价元素按 先低价后高价 的规律书写 故应写为Na2O 3FeO Fe2O3 8SiO2 H2O 2 先将盐改写成氧化物形式为2MgO 3SiO2 nH2O 中和胃酸实质是MgO中和盐酸 反应式为Mg2Si3O8 nH2O 4HCl 2MgCl2 3SiO2 n 2 H2O 三硅酸镁中氧化镁可以与盐酸反应生成氯化镁和水 所以它可以消耗盐酸 而且由于它的溶解度小 所以药效持续时间更长 3 由化学式KAlSi3Ox中正负化合价代数和为零 确定x 8 改写时需在化学式前乘2 即K2O Al2O3 6SiO2 答案 1 Na2O 3FeO Fe2O3 8SiO2 H2O 2 Mg2Si3O8 nH2O 4HCl 2MgCl2 3SiO2 n 2 H2O不会使胃酸酸度迅速降低 药效有一定持久性 3 8K2O Al2O3 6SiO2 硅酸盐的组成比较复杂 故常用氧化物的形式表示 改写时应注意 1 氧化物的顺序活泼金属氧化物 较活泼金属的氧化物 二氧化硅 H2O2 氧化物的化学式之间用 隔开3 氧化物前化学计量数的配置原则 1 除氧元素外 其他元素按配置前后原子个数守恒配置 2 化学计量数配置出现分数 应化为整数 化为整数时 其他氧化物前的化学计量数相应改变 3 氧化物前化学计量数代表氧化物本身 其比值仅指各氧化物化学计量数的最简比 特别提醒 改写成氧化物形式便于分析硅酸盐组成 而不能简单认为硅酸盐是由氧化物组成的 硅酸盐的组成结构很复杂 有一种矿石 经测定镁 硅 氧元素的质量比为12 7 16 1 用盐的组成表示其化学式 2 用氧化物的组成表示其化学式 3 该矿石的成分属于 填物质的分类 体验1 答案 1 Mg2SiO4 2 2MgO SiO2 3 硅酸盐 1 Si的还原性大于C 但C却能在高温下还原出Si 2 非金属单质跟碱作用一般无H2放出 但Si能跟强碱溶液作用放出H2 化学方程式为 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 3 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用 但Si能跟HF作用 方程式为Si 4HF SiF4 2H2 4 SiO2是酸性氧化物 但它不溶于水 不能直接与水作用制备H2SiO3 制备H2SiO3时可以利用以下原理 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 2HCl Na2SiO3 H2SiO3 2NaCl 要点二 硅单质及其化合物的特殊性 5 酸性氧化物一般不与酸作用 但SiO2能与HF作用 6 无机酸一般易溶于水 但H2SiO3难溶于水 8 非金属单质一般为非导体 但Si是半导体 在 浓硝酸 水 浓硫酸 氢氟酸 氢氧化钾溶液中 能与单质硅起化学反应的是 A B C D 解析硅不能与浓硫酸 浓硝酸 水反应 答案C 例2 常温下硅能与F2 HF 强碱反应 在加热或高温条件下也能与Cl2 O2发生反应 据报道 科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解 从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料 将少量这种材料掺入混凝土中 即可轻易制备出超高强度和超高耐久性能的高性能混凝土 关于二氧化硅下列说法中 正确的是 A 二氧化硅溶于水显酸性 所以二氧化硅属于酸性氧化物B 二氧化碳通入硅酸钠溶液可以得到硅酸C 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D 二氧化硅是酸性氧化物 它不溶于任何酸 体验2 解析二氧化硅是酸性氧化物 但是二氧化硅不溶于水 不能与水反应生成硅酸 A错 二氧化硅在高温下与碳酸钠的反应不能用于判断硅酸与碳酸酸性强弱的依据 判断的依据是CO2通入到Na2SiO3溶液中产生硅酸沉淀 得出H2CO3的酸性强于H2SiO3 C错 二氧化硅可以与氢氟酸发生反应 D错误 答案B 要点三 SiO2和CO2的性质比较 下列说法不正确的是 A 因SiO2不溶于水 故H2SiO3不是SiO2对应的酸 或SiO2不是H2SiO3的酸酐B CO2通入水玻璃中得硅酸沉淀C SiO2是一种空间立体网状结构的晶体 熔点高 硬度大D 氢氟酸能雕刻玻璃 故不能用玻璃瓶盛放氢氟酸 例3 答案A 二氧化碳与二氧化硅都是酸性氧化物 都能与强碱 碱性氧化物反应 但二氧化硅是原子晶体 二氧化碳是分子晶体 二氧化硅的熔沸点远远高于二氧化碳 二氧化硅是酸性氧化物 其理由是 A 它是非金属氧化物B 它溶于水得到相应的酸C 它能与强碱溶液反应生成盐和水D 它不与任何酸溶液反应解析酸性氧化物的定义是跟碱反应生成盐和水的氧化物 非金属氧化物不一定是酸性氧化物 如CO NO 酸性氧化物不全都溶于水生成相应的酸 如SiO2 因此不能仅由是否溶于水生成酸来判定是否是酸性氧化物 答案C 体验3 某兴趣小组同学为比较碳酸与硅酸的酸性强弱 设计如下实验装置 请回答下列问题 实验探究二十一碳酸与硅酸的酸性强弱比较 案例 1 饱和碳酸氢钠溶液的作用是 2 在饱和硅酸钠溶液中看到的现象是 发生反应的化学方程式为 3 试验中涉及到的酸中 酸性强弱关系为 答案 1 除去HCl 2 有白色沉淀生成CO2 Na2SiO3 H2O Na2CO3 H2SiO3 3 盐酸 碳酸 硅酸