高中化学3.3含硅矿物与信息材料课件苏教版必修1ppt版本

[自我诊断] 判断下列说法正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)二氧化硅可用于制造光导纤维，是因为二氧化硅具有良好的导电性。(×) (2)因为玻璃中含有 SiO2，所以保存 NaOH 溶液时不能使用玻璃瓶。(×) (3)硅是重要的半导体材料，可从自然界中直接获得硅。(×) (4)水晶的主要成分是硅，芯片的主要成分是二氧化硅。(×)
解析： 解题的突破口是 1～18 号元素的单质 A 与 NaOH 溶液反应生成氢 气 C，此元素可能是 Al 或 Si，而产生的化合物乙与过量盐酸反应生成的化合物 丁能失去化合物丙生成化合物甲，则进一步推断出 A 单质只能是 Si。又由于单 质 A 和化合物甲都能跟 NaOH 溶液反应，都生成化合物乙(Na2SiO3)，只不过 A 的另一种产物是氢气，而化合物甲的另一种产物为化合物丙，丙又可通过氢气 与单质 B 反应生成，故单质 B 为 O2，甲为 SiO2，乙为 Na2SiO3，丙为 H2O，丁 为 H2SiO3。
原理是一系列复杂的物理、化学变化
A．①③
B．①②③
C．①③④
D．①②③④
答案： D
二氧化硅与信息材料 1．二氧化硅 (1)存在：沙子、石英、水晶、硅藻土等都是天然存在的二氧化硅。 (2)结构。
(3)物理性质：熔点__高___、硬度__大___、难溶于水。 (4)化学性质：SiO2 的化学性质稳定，不与水、酸(氢氟酸除外)发生反应； SiO2 是_酸___性_氧化物，能与碱性氧化物及强碱溶液反应(写化学反应方程式)。
2．信息材料 (1)SiO2 应用于制造__光___导__纤___维_。 (2)Si 应用于制造集成电路、晶体管等半导体器件。 3．硅晶体 (1)物理性质：硅晶体的熔点和沸点__很__高__，硬度_很___大__。 (2)化学性质：与___氧___气__、___氯__气___、___硫__酸___、__硝__等酸很难反应。
2．某些含硅化合物的特殊性质 (1)SiO2 是酸性氧化物，但它不溶于水，不能直接与水作用制备 H2SiO3。 (2)酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2 能跟 HF 作用： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (3)无机酸一般易溶于水，但 H2SiO3 难溶于水。 (4)因 H2CO3 的酸性大于 H2SiO3，所以在 Na2SiO3 溶液中通入 CO2 能发生下 列反应： Na2SiO3＋ CO2＋ H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下 SiO2＋
解析： 虽然 SiO2 是 H2SiO3 的酸酐，但 CO2 可溶于水生成 H2CO3，但 SiO2 却不能溶于水生成 H2SiO3，B 错误；SiO2 与 CO2 都是酸酐，都是酸性氧化物， A 正确，C 错误；CO2 是由 CO2 分子构成的，而 SiO2 则是由硅原子和氧原子构 成的，SiO2 中不存在分子，D 错误。
①装置 B 中的试剂是____________________。装置 C 中的烧瓶需要加热， 其目的是________________________。
②反应一段时间后，装置 D 中观察到的现象是_________，装置 D 不能采 用普通玻璃管的原因是_________，装置 D 中发生反应的化学方程式为 _________。
与氢氟酸反 应
氧化性
对应酸的强弱
不反应
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
高温 SiO2＋CaO=====CaSiO3
高温 SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋
CO2↑ 高温
SiO2＋CaCO3=====CaSiO3＋ CO2↑
CO2＋H2O H2CO3 CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O
4．硅酸盐工业产品
(1)常见硅酸盐产品。
硅酸盐产品
水泥
玻璃
陶瓷
主要原料 __石__灰___石__、___黏__土___纯___碱__、___石__英___、__石___灰__石 黏土
生产设备 __水__泥___回__转___窑__
___玻___璃__熔___炉___
主要成分
3CaO·SiO2、 2CaO·SiO2、
解析： SiO2 晶体中不存在单个分子，其结构中每个硅原子周围结合 4 个 氧原子，每个氧原子周围结合 2 个硅原子，所以硅原子与氧原子的个数比为 1∶2， 化学式写作 SiO2，故 A 错误，B 正确；硅酸在一定条件下制得硅胶，硅胶可用 作干燥剂，C 项错；SiO2 是酸性氧化物，但常温下可与氢氟酸反应，D 错误。
CO2＋NaOH===NaHCO3 CO2＋CaO===CaCO3
CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3 CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋
Na2CO3
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
不反应
高温
高温
SiO2＋2C=====Si＋2CO↑
CO2＋C=====2CO
答案： A
开放课堂 探究晶体硅的制备
[典例] 晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下： ①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅； ②粗硅与干燥 HCl 气体反应制得 SiHCl3，Si＋3HCl3=0=0==℃=SiHCl3＋H2； ③SiHCl3 与过量 H2 在 1 000～1 100 ℃下反应制得纯硅。 已知 SiHCl3 能与 H2O 强烈反应，在空气中易自燃。
H2SiO3 酸性比 H2CO3 还弱
[思维启迪] 虽然 SiO2 既能与 NaOH 溶液反应，也能与氢氟酸反应，但 SiO2 却不属于两性氧化物而属于酸性氧化物。
[变式训练 2] 下列关于 SiO2 和 CO2 的说法中正确的是( ) A．CO2、SiO2 分别是碳酸和硅酸的酸酐 B．CO2 和 SiO2 与水反应分别生成相应的酸 C．CO2 是酸性氧化物，SiO2 是两性氧化物 D．CO2 和 SiO2 都是由相应的分子组成的
第三单元 含硅矿物与信息材料
1.了解硅单质及其重要化合物的性质。 2.了解硅酸盐的重要用途及组成。 3.了解硅及其化合物的应用与人类文明发展的密切联系。
自主学习·新知 全解
硅酸盐矿物和硅酸盐产品 1．硅的含量和存在
2．氧化物法表示硅酸盐的组成
名称
化学式
氧化物形式
锆石 红柱石 镁橄榄石 钙铝石榴子石
高温 Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑也能发生。
[变式训练 1] 如下图为刻蚀在玻璃上的精美的花纹图案，则该刻蚀过程中 发生的主要化学反应为( )
A．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ B．NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑ C．Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ D．SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
ZrSiO4
__Z_r_O__2_·_S__iO_ 2
Al2SiO5
__A_l_2_O__3_·_S_i_O2
Mg2SiO4
_2_M___g_O__·_S_i_O2
Ca3Al2Si3O12 __3_C__a_O__·_A__l_2O__3_·_3_S_ iO2
3.硅酸钠 (1)物理性质：可溶于水，其水溶液俗称___水__玻___璃_。 (2)用途：①建筑业的粘合剂。 ②木材、纺织品的防腐剂和防火剂。 [微点拨] 往 Na2SiO3 溶液中通入 CO2，发生反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓ ＋Na2CO3，说明酸性 H2CO3>H2SiO3。
答案： B
[思考感悟] SiO2 与 CO2 的比较
名称
二氧化硅
二氧化碳
化学式 存在
色态
SiO2
CO2
存在于岩石中，硅石、石英、水晶、硅藻土中 空气
都含 SiO2
无色晶体
无色气体
熔沸点
很高
很低
物理性质
硬度
大
小
水溶性不溶于水微来自于水与水反应 与 NaOH 溶
液反应
与 CaO 反应
化
学 性 质
与某些盐反 应
答案： (1)硅 (2)SiO2 Na2SiO3 H2O H2SiO3 (3)S＋2OH－＋H2O===SiO23－＋2H2↑ (4)SiO23－＋2H＋===H2SiO3↓
[思考感悟] 1．硅单质的特殊性
高温 (1)Si 的还原性大于 C，但 C 却能在高温下还原出 Si：SiO2＋2C=====Si＋ 2CO↑。 (2)非金属单质跟碱液作用一般无 H2 放出，但 Si 与碱液作用却放出 H2：Si ＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但 Si 能与 HF 作用：Si＋ 4HF===SiF4↑＋2H2↑。 (4)非金属单质大多为非导体，但 Si 为半导体。
解析： 玻璃的成分中含有 SiO2，SiO2 易与氢氟酸反应，生成气体，不留 残迹，故选 D。
答案： D
二氧化硅的结构与性质 [典例 2] 下列关于二氧化硅的说法中正确的是( ) A．二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成 B．在二氧化硅晶体中，每个硅原子周围结合 4 个氧原子 C．二氧化硅可用来制作干燥剂 D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
请回答下列问题： (1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为___________________。 (2)粗硅与 HCl 反应完全后，经冷凝得到的 SiHCl3(沸点 33.0 ℃)中含有少量 SiCl4(沸点 57.6 ℃)和 HCl(沸点－84.7 ℃)，提纯 SiHCl3 采用的方法为________。 (3)用 SiHCl3 与过量 H2 反应制备纯硅的装置如下图所示(热源及夹持装置略 去)：
合作探究·课堂 讲练
硅及其化合物的特殊性 [典例 1] 下列各单质和化合物之间有以下转化关系，而且各单质和化合物 组成的元素皆为 1～18 号元素。
根据上述关系判断： (1)单质 A 是________(填名称)。 (2)各化合物的化学式： 甲________，乙________，丙________，丁________。 (3)单质 A 和 NaOH 溶液反应的离子方程式为 ___________________________________________________________________。 (4)化合物乙与过量盐酸反应的离子方程式为 _____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。
__N__a_2_O__·_C__a_O__·_6_S__iO2 硅酸盐
3CaO·Al2O3
(2)分子筛。
结构
具有多孔的结构
作用
能够筛分分子
分离、提纯气体或液体混合物 应用
作干燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体等
[自我诊断]
根据水泥和玻璃的生产，总结出硅酸盐工业的一般特点是( )
①生成物是硅酸盐 ②反应条件是高温 ③含有硅的物质作原料 ④反应
高温 ①CaO：__S_i_O_2_＋__C__a_O_=_=_=_=_=__C_a_S_i_O_3__。 ②NaOH 溶液：_2__N_a__O__H__＋__S_i_O__2_=_=__=_N__a_2_S__iO__3_＋。 H2O [微点拨] (1)SiO2 是酸性氧化物，但不能与水反应生成硅酸。 (2)SiO2 与氢氟酸反应的方程式为 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
(3)制备。
高温 ①__S_i_O__2＋__2_C__=_=_=_=_=_S_i_＋__2_C_O__↑__。
高温 ②___S_i_＋__2_C_l_2=_=__=_=_=_S_i_C_l_4 ___。
高温 ③__S_i_C_l_4＋__2_H__2_=_=_=_=_=_S_i_＋__4_H_C__l _。 [微点拨] SiO2 与焦炭高温下制取粗硅的反应中生成的是 CO 而不是 CO2。
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控 制好反应温度以及___________________________________________________。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液 后需再加入的试剂(填写字母代号)是________。