高中化学2第2课时硅酸盐和硅单质课件必修1高一必修1化学课件

【答案】 C
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[提升 2] A、B、C、D、E 五种含硅元素的物质，相互转化 关系如图所示：
(1) 推 断 A ～ E 的 化 学 式 ： A_N_a_2_S_i_O_3_ ， B____S_i___ ， C_H_2_S_i_O_3__，D___S_iO__2 __，E_C__a_S_iO__3_。
A．陶瓷餐具 B．石英钟表 C．计算机芯片 D．光导纤维 答案：C
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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 Si 解析：因为 21 世纪是计算机广泛普及和应用的时代，而硅(高 纯度)又是制作计算机芯片的原料 。 答案：C
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[关键能力] 1．晶体硅的结构 结构类似于金刚石。
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硅的工业制法 硅单质是由其氧化物制得的，常见工艺流程如下： 石 英 砂 ――1―焦―炭―/高―温―→ 粗 硅 ―――2―C―l2/―△―→ SiCl4――3―H―2/高―温―→纯硅 有关反应的化学方程式为： (1)2C＋SiO2=高==温==Si(粗)＋2CO↑ (2)Si(粗)＋2Cl2==△===SiCl4 (3)SiCl4＋2H2=高==温==Si(纯)＋4HCl
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解答信息实验题时要特别注意以下两点： (1)分析题目信息，注意实验操作或具有特殊性质的物质； (2)与已掌握的知识进行对比分析，充分利用信息进行知识 迁移。
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[提升 1] 硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物在现代生 活中有广泛应用。回答下列问题：
(1)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普 通玻璃的主要原料有_纯__碱__、__石__英___砂__、__石__灰__石__________。
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2．从现有的考古资料来看，中国原始陶器开始于距今七千 年前。时至今日陶瓷已广泛应用于人们的生活和生产中，下列不 属于陶瓷制品的是( )
解析：试管是玻璃制品。 答案：C
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3．下列关于硅及二氧化硅的化学性质的化学方程式书写错 误的是( )
A．硅与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ B ． 硅 与 烧 碱 溶 液 反 应 ： Si ＋ 2NaOH ＋ H2O===Na2SiO3 ＋ 2H2↑ C．硅与盐酸反应：Si＋4HCl===SiCl4＋2H2↑ D．二氧化硅在高温下被 C 还原：SiO2＋2C=高==温==Si＋2CO↑
第2课时(kèshí) 硅酸盐和硅单质
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课程目标, 1．了解硅酸盐的性质及组成的表示方法。 2．了解硅的性质和用途。 3．了解几种重要无机非金属材料的生产及用途。 图说考点,
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[新知预习] 一、硅酸盐 1．硅酸盐的组成和性质 (1)概念：由 硅、 氧 和金属组成的化合物的总称 (2)性质：固态，大多不溶于水，化学性质很 稳定 (3)表示方法：如 Na2SiO3、Na2O·SiO2
答案：D
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提升点一 硅的结构特点和特性 [例 1] 下列关于硅的说法中，错误的是( ) A．硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的 固体 B．单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度小，熔点低 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
Na2O·CaO·6SiO2
Al2O3·2SiO2·2H2O
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二、硅单质 1．形态及结构
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2．性质
(1)物理性质
色、态
光泽 熔点 硬度 质地 导电性
灰黑色固体 金属光泽 高 大 脆 良好半导体
(2)化学性质：在常温下化学性质不活泼，但能与 氢氟酸 、
强碱 发生反应。
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2．硅单质的化学性质 (1)常温下：①与氟气反应：Si＋2F2===SiF4；②与氢氟酸反 应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；③与 NaOH 溶液反应：Si＋ 2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (2)加热条件下：①与 O2 反应：Si＋O2==△===SiO2；②与 Cl2 反应：Si＋2Cl2==△===SiCl4；③与 C 反应：Si＋C=高==温==SiC
①Si 与 NaOH 溶液：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
②Si 与氢氟酸： Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
2)新型能源，如 光电池 等。
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[即时性自测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×” (1)晶体硅与金刚石的结构相似。( √ ) (2)硅是活泼的非金属元素。( × ) (3)自然界中存在单质硅。( ×) (4)硅酸钠可以改写为 Na2O·SiO2，故硅酸钠是混合物，含有 Na2O 和 SiO2。( × ) (5)硅酸钠俗称水玻璃，是一种防火剂。( × ) (6)硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质。( √ ) (7)普通玻璃和水泥的生产原料均含石灰石。( √ ) (8)光电池可以将光能直接转化为电能。( √ )
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3．关于硅及其化合物的叙述中，正确的是( ) A．硅是良好的半导体材料，可以与 NaOH 溶液和氢氟酸反 应 B．二氧化硅与石灰石反应：SiO2＋CaCO3=高==温==CaSiO3＋ CO↑ C．用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2＋2C=高==温==Si＋2CO2↑ D．水泥的主要成分是 Na2SiO3、CaSiO3 和 SiO2
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[关键能力] 1．硅及其化合物的转化关系
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2．硅酸盐的氧化物形式的改写 硅酸盐由于组成比较复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的 形式表示其组成，改写时的规律为： 书写形式
氧 金化 属物 氧的 化排 物列―→顺二序氧：化活硅泼―金→属水氧化物―→较活泼 氧化物之间以“·”隔开
硅及其化合物转化关系题中的突破口 (1)硅、二氧化硅的结构：如硅与金刚石结构相似。 (2)硅、二氧化硅的物理性质：如硬度大，熔、沸点高。 (3)特征性质： ①与强碱溶液反应放出 H2 的非金属单质是硅。 ②不与 H2O 反应、能与氢氟酸反应(或雕刻玻璃)的酸性氧化 物为 SiO2。 ③难溶于水的无机酸是 H2SiO3。
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解析：在空气中燃烧生成 D，B 可能为 Si，B 和 D 都能与 NaOH 溶液反应生成 A，则 A 为 Na2SiO3，A 和盐酸反应生成 C， C 为 H2SiO3，H2SiO3 受热分解又生成 SiO2，证明 B 为 Si，E 为 CaSiO3。
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化学计量数
配置原则：各元素原子总个数比符合原来的组成
若出现分数应化为整数
,
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硅酸盐组成式改写实例：
钠长石
NaAlSi3O8
不
能写
成
1 2
1 Na2O·2
Al2O3·3SiO2，
应
写成
Na2O·Al2O3·6SiO2。
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1．硅被誉为无机非金属材料的主角，下列物品用到硅单质 的是( )
A．水玻璃是一种纯净物 B．水玻璃可作木材防腐剂 C．水玻璃与盐酸反应所得的白色胶状沉淀是二氧化硅 D．滴有酚酞的水玻璃呈红色，说明水玻璃呈碱性
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解析：水玻璃是 Na2SiO3 的水溶液，是一种混合物；由于 Na2SiO3 的热稳定性极好，又不能燃烧，所以常用作木材防火剂 而不是防腐剂；Na2SiO3 溶液中滴入盐酸发生反应：Na2SiO3＋ 2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl，产生的沉淀是 H2SiO3 而不是 SiO2； Na2SiO3 溶液能使无色酚酞溶液变红色，说明水玻璃显碱性。
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(2)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的 基础材料。工业上提纯硅有多种技术路线，其中一种工艺流程示 意图如下：
①工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中加热到 1 600～1 800 ℃，除生成粗硅外，也可以生成碳化硅，则在电弧炉内可能发生 的反应的化学方程式为
S_i_O_2_＋__2_C_=_高=_=_温_=_=_S_i＋___2_C_O_↑__、__S__iO__2＋__3。C=高==温==SiC＋2CO↑
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提升点二 含硅物质的性质应用与转化 [例 2] 歌曲《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如 你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案生动形象，但古 瓷中所用颜料的成分一直是个谜。近年来科学家才得知大多为硅 酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2 价)，下列关于 硅酸铜钡的说法不正确的是( ) A．可用氧化物形式表示为 BaO·CuO·2SiO2 B．性质稳定，不易脱色 C．易溶于强酸和强碱 D．x 等于 6
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(2)①写出 B―→A 的化学方程式 ___S_i_＋__2_N_a_O__H_＋__H__2O__=_=_=_N__a_2S_i_O_3_＋__2_H__2↑___________。 ②A―→C 的离子方程式 ____S_iO__23－_＋___2_H_＋_=_=_=_H__2S__iO__3↓_______________________。
(3)还原炉中发生的化学反应为 ____S_iH__C_l_3＋__H__2_=高_=_=温_=_=_S_i_＋__3_H_C__l ________________。
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解析： (1)生产普通玻璃的主要原料有纯碱、石英砂、石灰石。 (2)①二氧化硅与焦炭在高温下发生反应生成粗硅或碳化 硅，化学方程式为 SiO2＋2C=高==温==Si＋2CO↑、SiO2＋3C=高==温== SiC＋2CO↑。②粗硅与氯化氢在 250～300 ℃条件下反应生成 SiHCl3 和氢气。 (3)还原炉内，氢气与 SiHCl3 发生氧化还原反应，生成 Si 和 HCl，化学方程式为 SiHCl3＋H2=高==温==Si＋3HCl。
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解析：常温下，硅能与氢氟酸、烧碱溶液反应，但不与盐酸 反应。加热或高温条件下能与 C、Cl2、O2 等发生反应，化学方 程式分别为 Si＋C=高==温==SiC、Si＋2Cl2==△===SiCl4、Si＋O2==△=== SiO2。
答案：C
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4．硅酸钠的水溶液俗称水玻璃。下列关于水玻璃的说法中， 正确的是( )
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②在流化床反应的产物中，SiHCl3 大约占 85%，还有 SiCl4、 SiH2C__l2_S、_i＋_S_i3H_H_3_CC_ll_2等_5_0，=_～=_粗_=3_=0硅_=0_生℃__成S__iHS__iCH_l_3C＋_l3_H的__2化__学__方__程__式__为__。
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2．最简单的硅酸盐——Na2SiO3
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3．三种常见的硅酸盐产品
硅酸盐 产品
原料
主要设备
主要成分
水泥
水泥 石灰石、黏土 回转窑
玻璃
纯碱、石灰 石、石英砂
陶瓷 黏土
玻璃窑
硅酸二钙： 2CaO·SiO2 硅酸三钙： 3CaO·SiO2 铝酸三钙： 3CaO·Al2O3
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【解析】 BaCuSi2Ox 中，Ba 为＋2 价，Cu 为＋2 价，Si 为＋4 价，O 为－2 价，由化合价规则：(＋2)＋(＋2)＋2×(＋4) ＋(－2)×x＝0，得 x＝6，则用氧化物形式表示硅酸铜钡为 BaO·CuO·2SiO2，A、D 项正确；由题干信息可知硅酸铜钡的性 质稳定，不易脱色，故 B 项正确，C 项错误。
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【解析】 硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于 非金属；硅原子与碳原子最外层电子数相同，晶体结构相似，但 硅晶体比金刚石的硬度小，熔点低；硅的化学性质不活泼，常温 能与氟气、氢氟酸和 NaOH 溶液等发生反应，加热至一定温度时， 硅还能与氯气、氧气等非金属发生反应。
【答案】 C