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第2課時(shí) 硅酸鹽和硅單質(zhì),第四章 第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅,,學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.知道硅酸鈉的性質(zhì)和用途。 2.學(xué)會(huì)用氧化物的形式表示復(fù)雜硅酸鹽的方法。 3.知道玻璃、水泥和陶瓷是硅酸鹽制品以及生產(chǎn)它們的主要原料。 4.知道晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料，能說出它的主要用途。,,,內(nèi)容索引,新知導(dǎo)學(xué) —— 新知探究 點(diǎn)點(diǎn)落實(shí),達(dá)標(biāo)檢測(cè) —— 當(dāng)堂檢測(cè) 鞏固反饋,,新知導(dǎo)學(xué),1.有下列含硅物質(zhì)：①硅酸鈣(CaSiO3)，②長(zhǎng)石(KAlSi3O8)，③石棉(CaMg3Si4O12)，它們都屬于硅酸鹽。 (1)硅酸鹽在組成上的相同點(diǎn)是都是由 元素組成的化合物。 (2)硅酸鹽常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成，如硅酸鈣CaSiO3可表示為CaO·SiO2，長(zhǎng)石表示為 ，石棉表示為 。,,一、硅酸鹽,硅、氧和金屬,K2O·Al2O3·6SiO2,CaO·3MgO·4SiO2,2.硅酸鈉是最簡(jiǎn)單的硅酸鹽，俗名 ，是一種白色固體， 于水，其水溶液俗稱 。 (1)硅酸鈉化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，不易腐蝕，不能燃燒，常用于制備黏合劑、防腐劑和 。 (2)硅酸鈉能與酸反應(yīng)生成沉淀，其離子方程式是 。,泡花堿,易溶,水玻璃,防火劑,3.硅酸鹽產(chǎn)品有著廣泛的應(yīng)用，大家熟悉的玻璃、水泥和陶瓷是常見的硅酸鹽產(chǎn)品，也是使用量最大的無(wú)機(jī)非金屬材料。 (1)閱讀教材填寫下表：,石灰石、黏土,水泥回轉(zhuǎn)窯,純堿、石灰石、石英,玻璃窯,黏土,(2)硅酸鹽產(chǎn)品水泥與陶瓷的共同原料是 ，水泥與玻璃的共同原料是 。 4.特殊功能的含硅物質(zhì) (1)金剛砂(SiC)具有類似 的結(jié)構(gòu)，硬度 ，可用作砂紙、砂輪 磨料。 (2)硅鋼(含硅4%)具有很高的 ，主要用作變壓器鐵芯。 (3)硅橡膠：既耐 又耐 ，用于制造火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)的零件和絕緣材料等。 (4)人工制造的分子篩(具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽)，主要用作______ 和 。,黏土,石灰石,金剛石,很大,導(dǎo)磁性,高溫,低溫,吸附劑,催化劑,用氧化物形式表示硅酸鹽的組成 (1)氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。 (2)氧化物之間以“·”隔開。 (3)在氧化物前面按化學(xué)式中的比例添加數(shù)字。 (4)若出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為整數(shù)。,1.用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，其中正確的是 A.鈣沸石(CaAl2Si3O10·3H2O)，表示為Al2O3·CaO·3SiO2·3H2O B.鎂橄欖石(Mg2SiO4)，表示為MgO· SiO2 C.鉀云母(K2Al6Si6H4O24)，表示為K2O·2H2O·3Al2O3·6SiO2 D.滑石(Mg3H2Si4O12)表示為3MgO·4SiO2·H2O,答案,解析,√,解析 根據(jù)硅酸鹽改寫氧化物的要求可以判斷，A中Al2O3和CaO的排列順序有誤； B中化學(xué)計(jì)量數(shù)出現(xiàn)了 ； C中正確的寫法應(yīng)為K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O； D的寫法完全符合要求。,解析 “硅酸銅鋇”能穩(wěn)定存在說明其性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色，不易與酸、堿反應(yīng)?！肮杷徙~鋇”中Ba為＋2價(jià)，Cu為＋2價(jià)，Si為＋4價(jià)，則x＝6，用氧化物形式表示為BaO·CuO·2SiO2，A、B、D均正確。,2.《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”、“色白花青的錦鯉躍然于碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個(gè)謎，近年來科學(xué)家才得知大多為硅酸鹽，如藍(lán)紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價(jià))。下列關(guān)于硅酸銅鋇的說法不正確的是 A.可用氧化物形式表示為BaO·CuO·2SiO2 B.性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色 C.易溶解于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿 D.x等于6,答案,解析,√,1.單質(zhì)硅可分為晶體硅和無(wú)定形硅兩種。 (1)晶體硅結(jié)構(gòu)如圖所示，為具有 形 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，與 結(jié)構(gòu)相似。 (2)晶體硅是一種帶有 的灰黑色固體， 根據(jù)其結(jié)構(gòu)分析可知，晶體硅熔點(diǎn) 、硬度 、 有脆性。 (3)晶體硅的導(dǎo)電性介于 之間，是良好的 材料。,,二、硅單質(zhì),正四面體,金剛石,金屬光澤,高,大,導(dǎo)體和絕緣體,半導(dǎo)體,2.硅原子最外層有4個(gè)電子，得失電子都較難，化學(xué)性質(zhì)不活潑。 (1)加熱時(shí)硅能與氧氣、氯氣、碳等發(fā)生反應(yīng)。寫出硅與氯氣反應(yīng)的 化學(xué)方程式 。 (2)常溫下，硅能與F2、HF和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，寫出硅與氫氟酸反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。,Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑,3.單質(zhì)硅常用二氧化硅來制取，主要分為兩個(gè)階段： (1)用碳還原二氧化硅制備粗硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________ 。 (2)將粗硅先與氯氣反應(yīng)，其產(chǎn)物用氫氣還原制備純硅，反應(yīng)的化學(xué) 方程式是 。,Si(粗)＋2CO↑,(1)硅在自然界中以化合態(tài)存在，工業(yè)上常以二氧化硅為原料來制取單質(zhì)硅。 (2)單質(zhì)硅常用作半導(dǎo)體材料和合金材料。,3.我國(guó)具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電腦芯片“龍芯一號(hào)”的問世，填補(bǔ)了我國(guó)計(jì)算機(jī)制造史上的一項(xiàng)空白。下列對(duì)晶體硅的有關(guān)敘述正確的是 A.晶體硅和金剛石的物理性質(zhì)相似 B.晶體硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng) C.晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，但是它的提煉工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴 D.晶體硅具有金屬光澤，故它屬于金屬材料，可以導(dǎo)電,√,答案,解析,解析 晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，是具有正四面體形的空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以物理性質(zhì)與金剛石相似，熔、沸點(diǎn)高，硬度大；硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，但常溫下可與F2、HF和強(qiáng)堿反應(yīng)；晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，被廣泛使用；晶體硅是一種非金屬單質(zhì)，雖然它具有金屬光澤。,4.下列關(guān)于碳和硅的比較，正確的是 A.它們的氧化物都能與水反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的酸 B.碳和硅的最高正價(jià)都是＋4價(jià) C.硅元素在地殼中的含量占第二位，碳占第一位 D.碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游離態(tài)也有化合態(tài),√,答案,解析,解析 SiO2不溶于水，也不與水反應(yīng)；地殼中含量最多的元素是氧，其次是硅；自然界中有游離態(tài)的碳(金剛石)，沒有游離態(tài)的硅。故正確答案為B。,學(xué)習(xí)小結(jié),硅及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系,,達(dá)標(biāo)檢測(cè),解析 硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，它包含結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的硅酸鹽(如Na2SiO3)，也包含結(jié)構(gòu)復(fù)雜的硅酸鹽，A項(xiàng)錯(cuò)誤； 簡(jiǎn)單的硅酸鹽中有少數(shù)溶于水，如Na2SiO3、K2SiO3等，B項(xiàng)錯(cuò)誤； 對(duì)于硅酸鹽，氧化物的形式僅僅是一種表達(dá)方式，并不是說它就是由氧化物組成的，C項(xiàng)錯(cuò)誤。,1,2,3,4,5,√,答案,解析,1.下列有關(guān)硅酸鹽的說法中正確的是 A.硅酸鹽中的陰離子都是 B.硅酸鹽都難溶于水 C.通常用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，說明硅酸鹽就是由各種 氧化物組成的 D.Na2SiO3是一種最簡(jiǎn)單的硅酸鹽，其水溶液可用作黏合劑,√,1,2,3,4,5,答案,2.硅被譽(yù)為無(wú)機(jī)非金屬材料的主角，下列物品用到硅單質(zhì)的是 A.陶瓷餐具 B.石英鐘表 C.計(jì)算機(jī)芯片 D.光導(dǎo)纖維,解析 水玻璃是一種礦物膠，可作黏合劑、耐酸水泥摻料，木材、織物浸過水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒，水玻璃的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但在空氣中易與二氧化碳反應(yīng)生成硅酸。,√,1,2,3,4,5,答案,解析,3.下列關(guān)于水玻璃的性質(zhì)和用途的敘述中不正確的是 A.這是一種礦物膠，既不燃燒也不受腐蝕 B.在建筑工業(yè)上可以作黏合劑、耐酸水泥摻料 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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不易變質(zhì),√,1,2,3,4,5,答案,解析,4.青石棉(crocidolite)是一種致癌物質(zhì)，是《鹿特丹公約》中受限制的46種化學(xué)品之一，其化學(xué)式為Na2Fe5Si8O22(OH)2，青石棉用稀硝酸溶液處理時(shí)，還原產(chǎn)物只有NO，下列說法不正確的是 A.青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品 B.青石棉中含有一定量的石英晶體 C.青石棉的化學(xué)組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D.1 mol青石棉能使1 mol HNO3被還原,解析 硅酸鹽指的是硅、氧與其他化學(xué)元素(主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等)結(jié)合而成的化合物的總稱，所以青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品，A正確； 硅酸鹽中不含二氧化硅，所以青石棉中不含石英晶體，B錯(cuò)誤； 硅酸鹽寫成氧化物形式的先后順序?yàn)榛顫娊饘傺趸?、較活潑金屬氧化物、二氧化硅、水，所以青石棉的化學(xué)組成用氧化物的形式可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，C正確； 青石棉用稀硝酸溶液處理時(shí)，還原產(chǎn)物只有NO，N元素由＋5價(jià)降低到＋2價(jià)，得三個(gè)電子，因?yàn)榍嗍拗泻卸r(jià)亞鐵離子，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子相等可得青石棉與被還原硝酸的關(guān)系式為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O～HNO3，所以1 mol青石棉能使1 mol硝酸被還原，D正確。,1,2,3,4,5,5.硅是帶來人類文明的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。 (1)工業(yè)上生產(chǎn)粗硅的反應(yīng)：SiO2＋2C Si(粗)＋2CO↑；SiO2＋3C SiC＋2CO↑。若產(chǎn)品中單質(zhì)硅與碳化硅的物質(zhì)的量之比為1∶1， 則參加反應(yīng)的C和SiO2的物質(zhì)的量之比為______。,1,2,3,4,5,答案,解析,5∶2,解析 根據(jù)反應(yīng)SiO2＋2C Si(粗)＋2CO↑，SiO2＋3C SiC＋2CO↑，生成1 mol Si需消耗2 mol C和1 mol SiO2，生成1 mol SiC需消耗3 mol C和1 mol SiO2，產(chǎn)品中Si與SiC的物質(zhì)的量之比為1∶1，則參加反應(yīng)的C和SiO2的物質(zhì)的量之比為5∶2。,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,答案,解析,(2)工業(yè)上可以通過如圖所示的流程制取純硅：,①若反應(yīng)Ⅰ為Si(粗)＋3HCl SiHCl3＋H2，則反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為 ___________________________________。,解析 反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為SiHCl3＋H2 Si(純)＋3HCl。,②整個(gè)制備過程中必須嚴(yán)格控制 無(wú)水無(wú)氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng) 生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)， 寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________。 ③假設(shè)每一輪次制備1 mol純硅，且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失。反應(yīng)Ⅰ中HCl的利用率為90%。反應(yīng)Ⅱ中H2的利用率為93.75%，則在第二輪次的生產(chǎn)中，補(bǔ)充投入HCl和H2的物質(zhì)的量之比是_____。,1,2,3,4,5,答案,解析,SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑,解析 化學(xué)方程式為SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑。,5∶1,