(word完整版)2018版第4章無機非金屬材料的主角——硅知識點,推薦文檔

1、1/13 第一節(jié) 無機非金屬材料的主角硅 1了解 SiO2 的結構、性質(zhì)和用途。 （重點） 2了解硅酸的制備和化學性質(zhì)。 3了解硅酸鹽的性質(zhì)及組成的表示方法。 4了解硅的性質(zhì)和用途。 （重點 ） 5了解幾種重要無機非金屬材料的生產(chǎn)及用途 二氧化硅和硅酸 基礎初探 教材整理 1 二氧化硅 2/13 1 .硅元素的存在 2. 二氧化硅(SiO2) 存在 SiO2的存在形式有結晶形和無定形兩大類， 水晶、瑪瑙的主要成分是結晶的 氧化硅3/13 結構 SiO2晶體是由 Si 和 0 按原子數(shù)之比為 1 ： 2 的比例組成的立體網(wǎng)狀結構的 晶體。每個硅原子周圍結合 4 個 0 原子，每個 0 周圍結合

2、2 個 Si 原 . 子。 (3) 物理性質(zhì) 熔點高；硬度大；溶解性：不溶于水 (4) 化學性質(zhì)(寫出有關化學方程式) (5) 用途 沙子是基本的建筑材料。 純凈的 SiO2是現(xiàn)代光學及光纖制品的基本原料，可以制作光導纖維。 石英和瑪瑙制作飾物和工藝品。 實驗室中使用石英坩堝。 教材整理 2 硅酸(H2SQ3) 1. 物理性質(zhì) 硅酸是一種難溶于水的白色膠狀物。 2. 化學性質(zhì) (1) 弱酸性 向 Na2SiO3溶液中通入 C02，生成白色沉淀，反應的化學方程式為 NagSiOs + C02+ H2O=Na?CO3+ H2SiOa lo 結論：H2SQ3酸性比 H2CO3酸性弱。4/13 (2)

3、 不穩(wěn)定性 H2SQ3不穩(wěn)定，受熱易分解，反應的化學方程式為 H2SiO3=H2O+ SiO2。 3. 制備 NceSiO3溶液中加入鹽酸，反應的化學方程式為 NagSiO3 + 2HCl=2NaCl + H?SiO3(膠體)。 4. 存在及用途 (1) 濃度小且邊加邊振蕩時，形成硅酸溶膠(膠體)；濃度大時，形成硅酸凝膠。 硅膠 硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水得到的硅酸干凝膠，稱為“硅膠”，具有很強的吸水性, 常用作干燥劑或催化劑的載體。 探究升華 思考探究 探究 1 SiO2的主要性質(zhì)及應用 (1) 為什么實驗室盛放 NaOH 溶液的試劑瓶要用橡膠塞而不能用玻璃塞？(玻 璃的成分中含有 SiO2) 【提

4、示】 當玻璃瓶配玻璃塞時，瓶口內(nèi)壁和瓶塞外壁都進行了磨砂處理。 玻璃中含 SiO2,磨砂玻璃遇到強堿如 NaOH 溶液時， SiO2與 NaOH 反應生成 Na2SiO3，使試劑瓶受腐蝕。Na2SiO3溶液有良好的黏結性，它易使瓶口與瓶塞黏 在一起而難以開啟。故使用橡膠塞而不能使用玻璃塞。 (2) 實驗室能否用玻璃瓶保存氫氟酸？為什么？寫出反應方程式。 【提示】 不能。因為氫氟酸腐蝕玻璃，和玻璃中的成分 SiO2反應。 SiO2+ 4HF=SiF4f + 2 出 0。 (3) 寫出 SiO2、CO2與 CaO 反應的化學方程式。 【提示】 SiO2+ CaO=CaSiO3、 5/13 CO2+

5、 CaO=CaCQ。 探究 2 硅酸的制備實驗探究6/13 實驗 操作 實驗 現(xiàn)象 滴加酚酞溶液后溶液呈紅色，滴加稀鹽酸后溶液變?yōu)闊o色， 有透明膠狀物生成 結論 Na2SiO3溶液呈堿性；滴加稀鹽酸后反應的化學方程式為 Na2SiO3+ 2HCI=2NaCI + H2SiO3（膠體） 向 Na2SiO3溶液中通入 C02氣體，現(xiàn)象是 _，其離子方程式為 _ 然后改加 NaOH 溶液，反應的離子方程式為 _ 。 【提示】 生成白色沉淀 Si03- + C02 + H2O=H2SiO3 J + C03- H2SiO3+ 2OH =SiO3- + 2H2O 認知升華 升華 1 SiO2和 CO2的比

6、較 SiO2 CO2 不 同 占 熔、沸點 高 低 狀態(tài) 無色晶體 氣態(tài) 與水反應 不反應 CO2+ H2O H2CO3 與酸反應 只與氫氟酸反應 不反應 相 同 與堿性氧 化物反應 咼溫 CaO+ SiO2=CaSiO3 CO2 + CaO=CaCO 7/13 占 與堿反應 SiO2 + 2NaOH=Na2SiO3 + H2O CO2 + 2NaOH=Na2CO3 + H2O 與某些 鹽反應 咼溫 SiO2 + Na2CO3 - Na2SiO3 咼溫 + CO2 T SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 T CO2 + H2O + Na2CO3=2NaHCO3 CO2 + H2

7、O + Na2SiO3= H2SQ3 J + Na2CO3 與碳反應 咼溫 SiO2 + 2C=Si + 2CO T CO2+ C=2CO 升華 2 硅酸的主要性質(zhì)及應用 (1) - 硅酸是中學化學中惟 個不溶于水的酸，硅酸酸性很弱、不能使酸堿 指示劑變色。 (2) 實驗室制取硅酸的方法是可溶性硅酸鹽與酸反應。 (3) 硅酸的性質(zhì)：具有酸性，酸性比碳酸弱；受熱易分解。 (4) 硅酸濃度小時可形成硅酸溶膠，濃度大時可形成硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng) 干燥脫水得到硅膠(或硅酸干凝膠)，具有較強的吸水性，常用作干燥劑及催化劑 載體。 題組沖關 | 題組 1 SiO2的性質(zhì)與應用 1. 關于二氧化硅，下列敘述

8、不正確的是( ) A .水晶的主要成分是二氧化硅 B. 二氧化硅和二氧化碳在物理性質(zhì)上有很大差別 C. 二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反應生成酸 D. 二氧化硅是一種酸性氧化物，它不跟任何酸起反應 【解析】 水晶的主要成分為 SiO2, A 項正確；CO2是由分子構成的，而 SiO2是 Si 和 O 按 1 : 2 組成的空間立體網(wǎng)狀結構的晶體，二者物理性質(zhì)差別較 大，B項正確；SiO2不溶于水也不與水反應，C 項正確；SiO2可以與氫氟酸反應, D 項錯誤。 【答案】 D 2. 下列說法不正確的是( ) 【導學號：95432065】 A .因 SiO2不溶于水，故 SiO2不是酸性氧化物 8

9、/13 咼溫 B. 在反應 SiO2 + 2C=Si + 2C0 T 中 SiO2作氧化劑 C. SiO2是一種空間立體網(wǎng)狀結構的晶體，熔點高、硬度大 D. 氫氟酸能夠刻蝕玻璃，故不能用玻璃瓶來盛裝氫氟酸 【解析】 A 項，SiO2不溶于水，但它能與堿反應生成硅酸鹽和水，是酸性 氧化物，錯誤；B 項，在該反應中 SiO2被 C 還原為 Si，SiO2作氧化劑，正確； C 項，由于 SiO2是一種空間立體網(wǎng)狀結構的物質(zhì)，故熔點高，硬度大，正確； D 項，SiO2能與氫氟酸反應，故常用氫氟酸刻蝕玻璃，不能用玻璃瓶盛裝氫氟酸， 正確。 【答案】 A 題組 2 H2SQ3的性質(zhì)、制備與應用 3. 下列

10、關于硅酸的說法正確的是（ ） 【導學號：95432066】 A .硅酸可以通過 SiO2和水的化合反應直接制得 B. 用反應 Na2SiO3 + 2HCI=2NaC+ H2SQ3 J制取硅酸是利用了可溶性酸 制難溶性酸的性質(zhì) C. 因為硅酸難溶于水，所以它不能與 NaOH 溶液反應 D. 硅膠可用作袋裝食品的干燥劑 【解析】 SiO2不能與水反應生成硅酸，A 錯誤；B 中反應是利用了強酸制 弱酸的性質(zhì)，B 錯誤；硅酸雖難溶于水，但可與強堿溶液反應生成硅酸鹽， C 錯 誤。 【答案】 D 4. 碳酸的酸性比硅酸強，某化學課外小組搜集了大量的證據(jù)證明硅酸的酸 性弱于碳酸酸性。其中能證明硅酸的酸性弱

11、于碳酸酸性的實驗事實是 （ ） A. CO2溶于水形成碳酸，SiO2難溶于水 B. CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀 C. 高溫下 SiO2與碳酸鈣、碳酸鈉等固體反應生成 CO2 D. 氯化氫通入可溶性碳酸鹽溶液中放出氣體，通入可溶性硅酸鹽溶液中生 9/13 成沉淀 【解析】根據(jù)強酸制弱酸的原理，C02通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀， 此項實驗事實可證明碳酸的酸性比硅酸強。 【答案】 B 5為了進一步確認 HCI、H2CO3、H2SQ3的酸性強弱，有人設計用下圖所 示裝置進行一次實驗即可達到目的(不必再選用其他酸性溶液)。 請回答： (1) A 中的化學反應方程式可能為 _ 。 (2) B

12、 裝置的作用是_ 。 (3) C 中的現(xiàn)象有 _ 反應離子方程式為 _ 。 (4) 根據(jù)實驗，三種酸的強弱順序為 _ 其依據(jù)為 _ 【答案】 (1)CaC03 + 2HCI=CaCl2+ CO2 T+ H2O 除去 C02中的 HCI，防止 HCI 與 Na2SiO3反應 (3) 產(chǎn)生白色膠狀沉淀 CO2 + H2O + SiO?T =H2SiO3(膠體)+ CO2 (4) HCIH 2CO3H2SiO3 強酸制弱酸 硅酸鹽和硅單質(zhì) 10/13 基礎初探 教材整理 1 硅酸鹽 1. 硅酸鹽的組成與表示 定義：由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。 (2) 性質(zhì)：結構復雜，大多不溶于水，化學性質(zhì)穩(wěn)定

13、。 (3) 表示：通常以二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成。例如， Na?SiO3： NagO Si02。 長石(KAlSi 308): K2OAI2O3 6SiO2。 鎂橄欖石(MggSiO4): 2MgO- SiO2。 【特別提醒】 以氧化物形式表示硅酸鹽組成的方法 1 方法：找出組成元素；寫出氧化物的形式；注意原子守恒；檢查有無遺 漏。 2 氧化物的順序：活潑金屬氧化物 較活潑金屬氧化物二氧化硅水 3 氧化物前化學計量數(shù)配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子 個數(shù)守恒原則配置化學計量數(shù)，如果出現(xiàn)分數(shù)，擴大倍數(shù)化為整數(shù)。 4 氧化物之間用“”隔開。 2.最簡單的硅酸鹽 一一 N

14、 単 SiO3 一白色固體易溶于水 T 俗名泡花嵐水溶液俗稱水玻璃 NSiO. 化學性質(zhì)與酸(鹽酸、碳酸等)反應， 土成硅酸就腔 呂芝能制備硅膠和木材防火劑 3.三種常見的硅酸鹽產(chǎn)品 無機非金屬材料 產(chǎn)品 原料 主要設備 主要成分 水泥 石灰石、黏土 水泥 回轉(zhuǎn)窯 硅酸二鈣 2CaOSiO2 硅酸三鈣 3CaOSiO2 鋁酸三鈣 3CaOAl 2O3 玻璃 純堿、石灰 石和石英砂 玻璃窯 Na2O -CaO-6SiO2 陶瓷 黏土 11/13 4.其他含硅物質(zhì) SiC:俗稱金剛砂，類似金剛石的結構和性能。 (2) 含 4%硅的硅鋼具有導磁性，用作變壓器鐵芯。 (3) 硅橡膠：耐高溫又耐低溫。

15、(4) 人造分子篩：作吸附劑和催化劑。 教材整理 2 硅單質(zhì) 1. 種類及結構 單質(zhì)硅分為晶體和無定形兩種，晶體硅的結構與金剛石類似 2. 性質(zhì) (1) 物理性質(zhì) 色、態(tài) 光澤 熔點 硬度 質(zhì)地 導電性 灰黑色固體光澤 金屬 高 大 脆 半導體 (2)化學性質(zhì) 在常溫下化學性質(zhì)不活潑，但能與氟氣、HF、 NaOH 溶液發(fā)生反應。 3. 用途 半導體材料，如硅芯片等。 新型能源，如光電池等。 【特別提醒】 硅單質(zhì)性質(zhì)的特殊性 1 一般情況下，非金屬元素單質(zhì)熔、沸點低，硬度小，但晶體硅和金剛石 熔、沸點高，硬度大，其中金剛石為自然界中硬度最大的物質(zhì)。 2 一般情況下，非金屬單質(zhì)為絕緣體，但硅為半導

16、體，石墨為電的良導體。 3 Si 的還原性大于 C,但單質(zhì) C 在高溫下能從 SiO2中還原出 Si: SiO2+ 咼溫 2C=Si + 2CO t o 4 非金屬單質(zhì)與堿反應一般既作氧化劑又作還原劑，且無氫氣放出，但硅 與堿溶液反應只作還原劑，且反應能放出氫氣： Si + 2NaOH+ H2O=Nc2SiO3+ 2H2f。 5 非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應，但硅能與氫氟酸反應： Si + 12/13 4HF=SiF4 T+ 2H2T。 題組沖關 題組 1 硅酸鹽的組成、性質(zhì)和應用 1 下列關于硅酸鹽的說法中正確的是() A .硅酸鹽都難溶于水 B. Na2SiO3是一種最簡單的硅酸鹽，其

17、水溶液可用作黏合劑 C. 硅酸鹽通?？捎醚趸锏男问奖硎?，說明硅酸鹽就是由各種氧化物組成 的 D. 硅酸鹽工業(yè)使用的每一種原料都含有硅 【解析】 A 項，Na2SiO3可溶于水，錯誤；C 項，硅酸鹽可用氧化物的形 式表示，但不是由各種氧化物組成，錯誤； D 項，所用原料可能不含硅，錯誤。 【答案】 B 2. 用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，其中正確的是 ( ) 【導學號：95432067】 A .鈣沸石Ca(AI 2Si3Oio) 3H2O，表示為 Al 2O3 CaO-3SiO2 3H2O 1 B. 鎂橄欖石(Mg2SiO4),表示為 MgO2SiO2 C. 鉀云母(K2Al6Si6H4O2

18、4)，表示為 K2O2H2O3AbO3 6SiO2 D. 高嶺石Al 2(Si2O5)(OH)4，表示為 Al2O3 2SiO2 2H2O 【解析】 A 項，Ca(Al2Si3O10) 3H2O 應表示為 CaO -Al 2O3 3SiO2 3H2O(排序 錯);B 項，Mg2SiO4應表示為 2MgO- SiO2(不能在系數(shù)中出現(xiàn)分數(shù))；C 項， K2Al6Si6H4O24應表示為 K2O - 3Al 2O3 6SQ2 2H2O(排序錯)。 【答案】 D 3. 下列關于水玻璃的性質(zhì)和用途的敘述中正確的是 () 【導學號：95432068】13/13 A .它是一種純凈物，既不燃燒也不易腐蝕 B. 水玻璃是生產(chǎn)玻璃的主要原料之一 C. 木材、織物浸過水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒 D. 水玻璃的化學性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不易變質(zhì) 【解析】 水玻璃是硅酸鈉的水溶液，A 錯誤；水玻璃易與空氣中的二氧化 碳反應，D 錯誤 【答案】 C 題組 2 硅單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)及綜合應用 4. 硅及其化合物的應用范圍很廣。下列說法正確的是 （ ） A .硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料 B. 粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應 C. 反應：Si + 2NaOH+ H2O=Na?SiO3 + 2H2 T 中，Si 為還原劑，NaOH 和 H20 為氧化劑 D. 鹽酸可以與硅反應