1、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第 2 课时 硅酸盐和硅单质学习目标1.了解硅在自然界中的含量、存在、用途。2.了解硅酸盐的重要用途及组成。3.了解硅的物理性质。学习过程一、硅酸盐大多 溶于水,化学性质稳定。 1.硅酸盐的定义: 。 2.硅酸盐组成的表示:(1)盐化学式法: 此法一般用于表示组成比较简单的硅酸盐,如硅酸钠: ;硅酸钙: 。 (2)盐氧化物法: 对于复杂的硅酸盐,通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。(氧化物的书写顺序:活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水;氧化物之间以“”隔开。在氧化物前面按化学式中的比例添加上数字。)如:Na 2SiO3(硅酸
2、钠)表示为 ;CaMg 3Si4O12(石棉)表示为 ;KAlSi3O8(长石 )表示为 。 3.硅酸钠:实验探究 1(1)将硅酸钠加水溶解,并检验其溶液的酸碱性;(2)向硅酸钠溶液中通二氧化碳或滴加稀盐酸;(3)再向(2)中滴加氢氧化钠溶液。现象观察(1)硅酸钠溶于水,水溶液呈 性; (2)向其中通入二氧化碳或滴加稀盐酸后都产生 ; (3)再滴加氢氧化钠溶液,沉淀 。 归纳 1硅酸钠 溶于水,水溶液俗称 ,呈 性。 练习写出以上反应的离子方程式:实验探究 2取两条一样的干燥布条,分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中,使之充分吸湿、浸透,取出稍沥干后,分别放置在酒精灯外焰处。观察现象。放入蒸馏水
3、放入 Na2SiO3 饱和溶液现象结论归纳 2Na2SiO3 溶液( 水玻璃)用于 等。 4.用途:制取水泥、玻璃的原料。(1)常见的硅酸盐产品传统的无机非金属材料硅酸盐产品 原料 主要设备 主要成分玻璃 纯碱、石灰石、石英 玻璃窑 Na2OCaO6SiO2陶瓷 黏土 水泥 黏土和石灰石 水泥回转窑3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3(2)特殊功能的含硅物质物质 性质 用途碳化硅 俗称金刚砂、具有金刚石的结构,硬度很大 砂纸、砂轮的磨料含 4%的硅钢 有很高的磁性 变压器芯片硅橡胶 目前最好的耐高温又耐低温的材料 制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料分子筛 具有均匀微孔结构,表面
4、积大、具有吸附性 吸附剂和催化剂二、硅单质1.物理性质带有 光泽的 色固体,熔点 (1 410 ), 硬度 ,有 性,单质硅有 和 两种,结构与金刚石类似,硅是良好的 材料。 2.化学性质硅和碳一样最外层有 个电子,其原子既 又 电子,常温下化学性质 。 特性:硅与 NaOH 的反应:Si+2NaOH+H 2O 3.硅的制备(结合教材习题第 9 题)(1)将石英砂(SiO 2)和焦炭在电炉中高温反应生成粗硅和一氧化碳,化学方程式为 。 (2)粗硅转变为纯硅:Si( 粗)+2Cl 2 。 SiCl4+2H2 。 4.硅的用途: 。 随堂检测1.下列叙述中正确的是( )A.SiO2 不属于无机非金
5、属材料B.金属不能作为结构材料C.玻璃是一种新型的非金属材料D.C60 也是一种材料2.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。下列关于硅的说法中正确的是( )A.地壳中硅的含量稀少B.自然界中存在大量单质硅C.高纯度的硅被用于制作计算机芯片D.光导纤维的主要成分是 Si3.在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中,都需要原料( )A.纯碱 B.石灰石 C.石英 D.黏土4.下列溶液中加入氯化钡溶液生成白色沉淀,再加入稀硝酸振荡,白色沉淀不消失的是( )A.Na2SiO3 B.Na2CO3 C.Na2SO3 D.Na3PO45.“嫦娥奔月
6、”到“ 万户飞天”,由“东方红”乐曲响彻寰宇到航天员杨利伟遨游太空 ,中华民族载人航天的梦想已变成现实。载人飞船上两副硅太阳能电池帆板提供了飞船所需的电力。请画出硅原子的原子结构示意图 。 6.请回答下列问题:(1)下列属于新型无机非金属材料的是( )A.高强度水泥 B.钢化玻璃C.氧化铝陶瓷 D.光导纤维(2)磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料,它可以用于制成人造骨骼 ,这是利用这类材料的( )A.耐高温特性 B.电学特性C.光学特性 D.生物功能7.高岭土的组成表示为 Al2Si2Ox(OH)y,其中 x、y 的数值分别为 ( )A.7、2 B.6、3 C.5、4 D.3、68.下列离子
7、方程式书写正确的是( )A.澄清石灰水中通入过量二氧化碳 :Ca2+2OH-+CO2 CaCO3+H2OB.碳酸钠溶液中加入二氧化硅:C +SiO2 Si +CO22-3 2-3C.二氧化硅与烧碱溶液反应:SiO 2+2OH- Si +H2O2-3D.硅酸与烧碱溶液中和:H 2SiO3+2OH- Si +2H2O2-39.汉代器物上的颜料“汉紫” 至今尚没有发现其自然存在的记载。20 世纪 80 年代科学家进行超导材料研究时,偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡( 化学式:BaCuSi 2Ox,Cu 为+2 价),下列有关“汉紫”的说法中不正确的是( )A.用盐的形式表示:BaSiO 3CuSiO3
8、B.用氧化物形式表示:BaOCuO2SiO 2C.易溶于强酸、强碱D.性质稳定,不易褪色10.15 g SiO2 和足量的碳在高温下发生反应 SiO2+2C Si+2CO。下列叙述正确的是( )A.氧化剂和还原剂的质量比为 12B.SiO2 是还原剂C.反应中有 6 g 碳被氧化D.反应中生成了 28 g CO参考答案学习过程一、难1.由硅、氧和金属组成的化合物的总称2.(1)Na2SiO3 CaSiO3 (2)Na 2OSiO2 CaO3MgO4SiO 2 K 2OAl2O36SiO23.现象观察(1)碱 (2)白色沉淀 (3) 溶解归纳 1易 水玻璃 碱练习Si +H2O+CO2 C +H
9、2SiO3(胶体)2-3 2-3Si +2H+ H2SiO3(胶体)2-3H2SiO3+2OH- Si +2H2O2-3实验探究 2放入蒸馏水 放入 Na2SiO3 饱和溶液现象 燃烧 无明火,不燃烧结论 Na2SiO3 不易燃烧,可作防火剂归纳 2作木材防火剂、黏胶剂的原料二、1.金属 灰黑色 高 大 脆 晶体 无定形 半导体2.4 不易失去 不易得到 不活泼 Na 2SiO3+2H23.(1)SiO2+2C Si+2CO (2)SiCl 4 Si+4HCl4.用于制造硅芯片、集成电路、晶体管等半导体器件;制造太阳能电池; 制造合金:硅钢随堂检测1.解析:SiO 2 可作为光导纤维,是一种新
10、型的无机非金属材料。 C60 是近几年才发现的一种新的碳的同素异形体,是一种新型的无机非金属材料,所以 D 正确。金属也属于结构材料,但它不耐高温,易腐蚀,不宜作高温材料。玻璃和水泥等只能属于传统的非金属材料。答案:D2.C3.解析:这是一道硅酸工业中理论联系实际问题的试题。解答本题时应熟悉生产玻璃、水泥等产品的原料情况。制玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英;制水泥的原料是石灰石、黏土等; 炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。相互对比后可知 B 项为正确答案。答案:B4.解析:BaCO 3 和 Ba3(PO4)2 均为白色沉淀 ,二者均溶于稀硝酸;BaSiO 3 溶于稀硝酸后又生成 H2SiO3,而 H2SiO3 不同于一般的酸 ,本身为白色胶状沉淀 ;BaSO3 可溶于盐酸等非氧化性酸,但遇到硝酸后被硝酸氧化而转化成 BaSO4 白色沉淀。答案:AC5.解析:本题起点较高,落点较低 ,考查同学们常见元素原子结构示意图的写法。硅是 14号元素,即有 14 个核电荷,各层电子数分别为 2、8、4。答案:+146.解析:(1)水泥、玻璃属硅酸盐材料,是传统无机非金属材料。答案:(1)CD (2)D7.解析:根据化合物中各元素化合价的代数和为 0。其中铝+3 价,硅+4 价,氧-2 价,氢+1价。答案:C8.D 9.C 10.C