硅及其化合物（課堂PPT）

1、1硅及其化合物硅及其化合物2學習目標學習目標 了解單質硅，二氧化硅，硅酸鹽主要存在形式，了解單質硅，二氧化硅，硅酸鹽主要存在形式，知道它們的主要用途。知道它們的主要用途。 掌握二氧化硅的化學性質，能夠熟練寫出其化學掌握二氧化硅的化學性質，能夠熟練寫出其化學方程式，并靈活應用。方程式，并靈活應用。 掌握硅酸的性質和制備，知道硅酸鹽的性質以及掌握硅酸的性質和制備，知道硅酸鹽的性質以及玻璃的制備方法。玻璃的制備方法。3知識框架知識框架1.硅存在形式物理性質化學性質制備2.SiO2存在結構物理性質化學性質3.硅酸物理性質化學性質用途硅酸及硅膠的制備4.硅酸鹽概念表示形式常見的硅酸鹽及硅酸鹽材料玻璃的制

2、備。4一.硅（Si）1.1.存在及物理性質存在及物理性質Si+14842 +642C52.化學性質高溫高溫點燃高溫高溫高溫高溫63.硅的制備硅的制備反應原理：反應原理：（1）制粗硅：主要以）制粗硅：主要以SiO2為原料：為原料：SiO2+2C=Si+2CO；（粗硅）；（粗硅）（2）粗硅提純：）粗硅提純：Si（粗硅）（粗硅）+2Cl2=SiCl4； SiCl4+H2=Si+4HCl（純硅）（純硅）高溫高溫7【 小試身手小試身手】例例1：下列關于硅說法正確的是（）：下列關于硅說法正確的是（）A.硅是人類將太陽能轉化為電能的常用材料硅是人類將太陽能轉化為電能的常用材料B.由粗硅制的單晶硅不涉及氧化還

3、原反應。由粗硅制的單晶硅不涉及氧化還原反應。C.Si2NaOHH2ONa2SiO32H2，Si是還原劑，是還原劑，NaOH和和H2O是氧化劑。是氧化劑。D.鹽酸可以與硅反應，故可采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅鹽酸可以與硅反應，故可采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅例例2：下列關于硅和碳的比較，正確的是（）：下列關于硅和碳的比較，正確的是（）A.碳能將二氧化硅中的硅還原成硅，說明碳的還原性比硅強。碳能將二氧化硅中的硅還原成硅，說明碳的還原性比硅強。B.碳和硅的最高正價都是碳和硅的最高正價都是+4價。價。C.硅元素在地殼中含量居第硅元素在地殼中含量居第2，碳居第，碳居第1位位D.自然界的硅和碳的存在形式既有游

4、離態(tài)又有化合態(tài)自然界的硅和碳的存在形式既有游離態(tài)又有化合態(tài)AB83.制造太陽能電池需要高純度的硅，工業(yè)上制高純硅常用以下反應制造太陽能電池需要高純度的硅，工業(yè)上制高純硅常用以下反應實現(xiàn)實現(xiàn)Si(s)3HCl()=SiHCl3()H2() SiHCl3H2=Si3HCl對上述兩個反應的下列敘述中，錯誤的是對上述兩個反應的下列敘述中，錯誤的是( )A.反應反應中中HCl是還原劑是還原劑 B.反應是置換反應反應是置換反應 C由于反應放熱，則反應一定吸熱由于反應放熱，則反應一定吸熱 D.兩個反應都是氧化還兩個反應都是氧化還原反應原反應B9二二.硅的化合物硅的化合物(一一)SiO21.存在存在：結晶形。

5、例如：結晶形。例如：玻璃玻璃，水晶，瑪瑙，石英，硅石，沙子。，水晶，瑪瑙，石英，硅石，沙子。無定形。無定形。3.物理性質物理性質熔點高熔點高硬度大硬度大難溶于水難溶于水2.結構結構 SiO2晶體是由晶體是由Si和和O按按1:2的比例所組成的的比例所組成的立體網狀結構立體網狀結構的的晶體。晶體。不存在不存在SiO2分子，是以分子，是以Si和和O原子構成原子構成。通常用。通常用SiO2來表示二氧化硅的組成。來表示二氧化硅的組成。 SiO2不是分子式，而是化學不是分子式，而是化學式（晶體中原子個數(shù)最簡單的整數(shù)比）式（晶體中原子個數(shù)最簡單的整數(shù)比）104.化學性質高溫高溫高溫高溫11 SiO2的網狀結

6、構決定了它具有優(yōu)良的物理和化學性質，加上的網狀結構決定了它具有優(yōu)良的物理和化學性質，加上SiO2在自然界的廣泛存在，從古到今都被人類廣泛地應用著。在自然界的廣泛存在，從古到今都被人類廣泛地應用著。光導纖維光導纖維石英坩堝石英坩堝玻璃儀器玻璃儀器精美瓷器精美瓷器5.5.用途用途121、關于二氧化硅說法錯誤的是（、關于二氧化硅說法錯誤的是（ ） A、二氧化硅分子由一個硅原子和兩個氧原子構成。、二氧化硅分子由一個硅原子和兩個氧原子構成。 B、不能由二氧化硅跟水直接作用制取硅酸。、不能由二氧化硅跟水直接作用制取硅酸。 C、二氧化硅能與氫氟酸反應，又能與燒堿反應，所、二氧化硅能與氫氟酸反應，又能與燒堿反

7、應，所以它是兩性氧化物。以它是兩性氧化物。 D、二氧化硅和二氧化碳在物理性質上有很大差別。、二氧化硅和二氧化碳在物理性質上有很大差別。AC【小試牛刀小試牛刀】2、下列說法正確的是（、下列說法正確的是（ ） A、SiO2溶于水顯酸性溶于水顯酸性 B、二氧化硅也叫硅酸酐、二氧化硅也叫硅酸酐 C、SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸是酸性氧化物，它不溶于任何酸 D、因高溫時、因高溫時SiO2與與Na2CO3反應放出反應放出CO2，所以硅酸，所以硅酸酸性比碳酸強酸性比碳酸強B133、證明生石灰中既混有石英、又混有石灰石的正確方法是、證明生石灰中既混有石英、又混有石灰石的正確方法是( )A.加入過量鹽酸

8、，觀察是否有氣泡冒出加入過量鹽酸，觀察是否有氣泡冒出 B.加入過量燒堿溶液，觀察是否有固體溶解加入過量燒堿溶液，觀察是否有固體溶解C.加熱至高溫、觀察是否有氣泡冒出，是否有硅酸鈣生成加熱至高溫、觀察是否有氣泡冒出，是否有硅酸鈣生成D.先加過量鹽酸攪拌，觀察是否有不溶物剩余及氣泡出現(xiàn)；若有先加過量鹽酸攪拌，觀察是否有不溶物剩余及氣泡出現(xiàn)；若有不溶物則濾出，投入到氫氧化鈉溶液中看其是否溶解不溶物則濾出，投入到氫氧化鈉溶液中看其是否溶解D14（二）硅酸（二）硅酸（H2SiO3）1.物理性質：物理性質：溶解度很小，難溶于水溶解度很小，難溶于水2.化學性質化學性質（1）弱酸性：酸性比碳酸弱，不能使指示劑

9、變色）弱酸性：酸性比碳酸弱，不能使指示劑變色Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（強酸制弱酸）（強酸制弱酸） H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3（2）不穩(wěn)定性）不穩(wěn)定性（比（比H2CO3穩(wěn)定）穩(wěn)定）：受熱易分解：受熱易分解H2SiO3 = H2O + SiO23.用途用途硅膠可用作干燥劑，也可作催化劑的載體硅膠可用作干燥劑，也可作催化劑的載體154.硅酸的制備硅酸的制備(強酸制弱酸強酸制弱酸)可用可溶性的硅酸鈉和其他酸制備，所得溶液凝成硅酸溶膠?？捎每扇苄缘墓杷徕c和其他酸制備，所得溶液凝成硅酸溶膠。Si

10、O2+2NaOH=Na2SiO3+H2ONa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO35.硅膠的制備硅膠的制備H2SiO3 硅酸凝膠硅酸凝膠 硅酸干凝膠硅酸干凝膠 “硅膠硅膠”干燥脫水干燥脫水聚合聚合16【即學即練】【即學即練】例例1.1.能證明碳酸比硅酸的酸性強的實驗是（）能證明碳酸比硅酸的酸性強的實驗是（）A.CO2A.CO2能溶于水生成碳酸，而能溶于水生成碳酸，而SiO2SiO2卻不能溶于水卻不能溶于水B.B.高溫時發(fā)生反應高溫時發(fā)生反應; ;SiOSiO2 2+ Na+ Na2 2COCO3 3 = = NaNa2 2SiO

11、SiO3 3 + CO + CO2 2C.C.碳酸比硅酸受熱易分解碳酸比硅酸受熱易分解D.D.將將CO2CO2通入的通入的NaNa2 2SiOSiO3 3水溶液中，有白色沉淀生成水溶液中，有白色沉淀生成例例2.2.為確定為確定HClHCl、H2CO3H2CO3、H2SiO3H2SiO3的酸性強弱，某同學設計了如上圖所示的裝置，的酸性強弱，某同學設計了如上圖所示的裝置，一次實驗即可達到目的（不必選其他酸性物質）。請據(jù)此回答：一次實驗即可達到目的（不必選其他酸性物質）。請據(jù)此回答： (1) (1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑應為錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑應為 _。

12、 (2) (2)裝置裝置B B所盛的試劑是所盛的試劑是_，其作用是，其作用是_。 (3) (3)裝置裝置C C所盛試劑是所盛試劑是_，C C中反應的離子方程中反應的離子方程 。 （4 4）由此得出結論是，酸性）由此得出結論是，酸性 由強到弱依次是：由強到弱依次是：。 【解題思路：強酸【解題思路：強酸+ +弱酸鹽弱酸鹽-弱酸弱酸+ +強酸鹽強酸鹽】 D稀鹽酸稀鹽酸飽和碳酸氫鈉飽和碳酸氫鈉吸收吸收HCl氣體氣體硅酸鈉溶液硅酸鈉溶液鹽酸鹽酸碳酸碳酸硅酸硅酸SiO32-+CO2（少量）（少量）+H2O=CO32-+H2SiO317(四)硅酸鹽1.定義：硅酸鹽由定義：硅酸鹽由硅，氧，和金屬元素硅，氧，和

13、金屬元素組成的化合物的總稱組成的化合物的總稱2.表示形式：表示形式：化學式法化學式法（表示組成簡單的硅酸鹽）（表示組成簡單的硅酸鹽） 如：硅酸鈉：如：硅酸鈉：Na2SiO3 氧化物法氧化物法（表示復雜的硅酸鹽）用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示其組成（表示復雜的硅酸鹽）用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示其組成例：例：石棉石棉CaMg3Si4O12 ：CaO3MgO4SiO2 （氧化物的順序按化學式中元素的排列順序）（氧化物的順序按化學式中元素的排列順序）長石長石KAlSi3O8 ：K2OAl2O36SiO2 （分數(shù)化整）（分數(shù)化整）【注意：（【注意：（1）氧化物順序：活潑金屬氧化物）氧化物順序

14、：活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅二氧化硅水；氧化物之間用水；氧化物之間用“”連接。（連接。（2）各原子總個數(shù)比符合原來的組成，分數(shù)化整）各原子總個數(shù)比符合原來的組成，分數(shù)化整數(shù)?！繑?shù)?！? 3、最簡單的硅酸鹽、最簡單的硅酸鹽硅酸鈉硅酸鈉可溶于水，水溶液呈堿性，其水溶液叫可溶于水，水溶液呈堿性，其水溶液叫水玻璃水玻璃，又叫，又叫泡花堿泡花堿，可用于，可用于制備硅膠制備硅膠，做，做木材防火劑木材防火劑等。等。185 5、硅酸鹽、硅酸鹽材料材料的的制備制備：原料：水泥：石灰石和黏土原料：水泥：石灰石和黏土 玻璃：純堿，石灰石，石英玻璃：純堿，石灰石，石英 陶瓷：黏土陶瓷：黏土

15、 制備玻璃涉及的反應：制備玻璃涉及的反應：4.4.三大傳統(tǒng)的硅酸鹽材料三大傳統(tǒng)的硅酸鹽材料產品產品：水泥、玻璃、陶瓷水泥、玻璃、陶瓷；水泥主要成分：水泥主要成分：3CaOSiO2 ,2CaOSiO2 ,3CaOAl2O3 玻璃的主要成分：玻璃的主要成分：Na2OCaO6SiO2陶瓷的主要成分：黏土陶瓷的主要成分：黏土Al2O3SiO22H2O19【即學即練】1 1下列試劑可用帶玻璃塞的玻璃瓶存放的是下列試劑可用帶玻璃塞的玻璃瓶存放的是 ( () )A ANaOHNaOH溶液溶液 B BNaNa2 2SiOSiO3 3溶液溶液 C C鹽酸鹽酸 D D氫氟酸氫氟酸2 2下列有關下列有關NaNa2

16、2COCO3 3溶液、溶液、NaNa2 2SiOSiO3 3溶液的共同點的描述中不正確的是溶液的共同點的描述中不正確的是( () )A A水溶液均顯堿性水溶液均顯堿性 B B滴入鹽酸均有氣泡產生滴入鹽酸均有氣泡產生C C均能與均能與COCO2 2反應反應D D均不能用帶磨口玻璃塞的試劑瓶保存均不能用帶磨口玻璃塞的試劑瓶保存CB3 3露置于空氣中一段時間后的露置于空氣中一段時間后的水玻璃水玻璃會渾濁。向此渾濁溶液中加入稀鹽酸，會生成白會渾濁。向此渾濁溶液中加入稀鹽酸，會生成白色沉淀，同時伴隨有氣泡產生。用化學方程式解釋產生上述現(xiàn)象的原因：色沉淀，同時伴隨有氣泡產生。用化學方程式解釋產生上述現(xiàn)象的

17、原因：（1）溶液變渾濁：）溶液變渾濁： ；（2）生成白色沉淀：）生成白色沉淀： ；（3）產生氣泡）產生氣泡： 4.三硅酸鎂是一種胃病患者常用的制酸劑，該物質難溶于水，服用后能中和過多三硅酸鎂是一種胃病患者常用的制酸劑，該物質難溶于水，服用后能中和過多的胃酸，把三硅酸鎂的胃酸，把三硅酸鎂Mg2Si3O8nH2O改寫成氧化物的形式改寫成氧化物的形式_，寫出，寫出它中和胃酸它中和胃酸(胃酸的主要成分是胃酸的主要成分是HCl)的化學方程式的化學方程式_。Na2SiO3+CO2（少量）+H2O=Na2CO3+H2SiO3Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3Na2CO3+2HCl=

18、2NaCl+H2O+CO22MgO3SiO2nH2OMg2Si3O8nH2O+4HCl=2MgCl2+3H2SiO3+(n-1)H2O20【隨堂演練】1.下列離子方程式，正確的是下列離子方程式，正確的是 （ ）A澄清石灰水中通入過量二氧化碳：澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca2+ +2OH-+CO2=CaCO3+H2OB碳酸鈉溶液中加入二氧化硅：碳酸鈉溶液中加入二氧化硅：CO32-+SiO2=SiO32- +CO2C二氧化硅與燒堿溶液反應：二氧化硅與燒堿溶液反應：SiO2 +2OH- = SiO32-+H2OD硅酸與燒堿溶液中和：硅酸與燒堿溶液中和：H2SiO3 +2OH- = SiO32-+

19、2H2O2.現(xiàn)代建筑的門窗框架常用電解加工成的古銅色硬鋁制造。取硬鋁樣品進行如下實驗（每一步試現(xiàn)代建筑的門窗框架常用電解加工成的古銅色硬鋁制造。取硬鋁樣品進行如下實驗（每一步試劑均過量），由此可以推知硬鋁的組成為劑均過量），由此可以推知硬鋁的組成為 （ ）A、Al、Cu、Mg、Si、Mn BAl、Mg、Si、ZnCAl、Fe、C、Cu DAl、Si、Zn、NaCDA213 3、下列說法中，錯誤的是下列說法中，錯誤的是( )( )A A硅酸是不揮發(fā)性酸，它與食鹽反應生成氯化氫硅酸是不揮發(fā)性酸，它與食鹽反應生成氯化氫B B氫氟酸能和玻璃發(fā)生化學反應，所以氫氟酸要存放在塑料瓶中氫氟酸能和玻璃發(fā)生化學

20、反應，所以氫氟酸要存放在塑料瓶中C C水玻璃有粘性，所以要存放在帶橡膠塞的試劑瓶中水玻璃有粘性，所以要存放在帶橡膠塞的試劑瓶中D D燒堿液能腐蝕玻璃并生成硅酸鈉，所以燒堿液要存放在帶橡膠塞的玻璃燒堿液能腐蝕玻璃并生成硅酸鈉，所以燒堿液要存放在帶橡膠塞的玻璃瓶中瓶中A4.由硅、鐵、鋁組成的試樣由硅、鐵、鋁組成的試樣19.4g均勻地分成等質量的均勻地分成等質量的兩份兩份：一份與足量的稀硫酸反應：一份與足量的稀硫酸反應可產生氣體可產生氣體aL；一份與足量的氫氧化鈉溶液反應也能產生同種氣體；一份與足量的氫氧化鈉溶液反應也能產生同種氣體bL，合并兩次，合并兩次所收集的氣體共所收集的氣體共11.2L，試分析此試樣的組成？（氣體均在標準狀況下，試分析此試樣的組成？（氣體均在標準狀況下測得其體積，測得其體積，且且a=ba=b）硅：硅：2.