第三單元含硅礦物與信息材料 專題3從礦物到基礎材料 學習目標定位1 知道硅在自然界的存在形式和硅酸鹽產品的重要應用 會用氧化物的形式表示復雜硅酸鹽的組成 2 知道硅及其重要化合物二氧化硅的性質及其應用 內容索引 新知導學 新知探究點點落實 達標檢測 當堂檢測鞏固反饋 新知導學 1 硅酸鹽的概念由 和金屬組成的化合物的總稱 2 硅酸鹽組成的表示通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成 例如 硅酸鈉 na2sio3 長石 kalsi3o8 硅 一 硅酸鹽與硅酸鹽產品 氧 na2o sio2 k2o al2o3 6sio2 3 最簡單的硅酸鹽 na2sio3硅酸鈉是一種色固體 能溶于水 其水溶液俗稱 用na2sio3溶液浸泡過的棉花不易燃燒 體現它具有的功能 因此可作 按要求完成下列實驗 1 在盛有飽和硅酸鈉溶液的試管中 滴加2 3滴酚酞溶液 觀察到的現象是 再滴加稀鹽酸 觀察到的現象是 反應的化學方程式是 2 若將少量二氧化碳通入飽和硅酸鈉溶液中 觀察到的現象是 反應的化學方程式是 白 水玻璃 阻燃 防火劑 溶液變為紅色 溶液由紅色變為無 色 有白色膠狀沉淀生成 na2sio3 2hcl h2sio3 2nacl 有白色膠 狀沉淀生成 na2sio3 co2 h2o h2sio3 na2co3 相關視頻 4 三種常見的硅酸鹽產品 石灰石 純堿 石灰石 石英 1 用氧化物的形式表示硅酸鹽組成的方法 1 將硅酸鹽中所有元素都寫成氧化物 二氧化硅和氧化物組合 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式中的比例添加數字 4 書寫原則 硅酸鹽中各元素化合價及原子個數比保持不變 2 硅酸鈉及硅酸 1 硅酸鈉 化學性質相對穩定 不易腐蝕 不能燃燒 熱穩定性強 其水溶液呈堿性 能與酸反應 其離子方程式為 2 硅酸是難溶于水的弱酸 其酸性比碳酸弱 硅酸不能使紫色石蕊溶液變紅色 硅酸不穩定 受熱易分解 硅酸能與強堿溶液反應 sio 2h h2sio3 h2sio3h2o sio2 2naoh h2sio3 na2sio3 2h2o 提醒硅酸鹽氧化物形式只表示硅酸鹽的組成而不表示結構 不能認為硅酸鹽是由氧化物混合而成的 3 工業上制普通玻璃的主要反應 1 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謎 近年來科學家才得知大多為硅酸鹽 如藍紫色的硅酸銅鋇 bacusi2ox 銅為 2價 下列關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 2sio2b 性質穩定 不易脫色c 易溶解于強酸和強堿d x等于6 答案 解析 解析 硅酸銅鋇 能穩定存在說明其性質穩定 不易脫色 不易與酸 堿反應 硅酸銅鋇 中ba為 2價 cu為 2價 si為 4價 則x 6 用氧化物形式表示為bao cuo 2sio2 a b d均正確 2 下列關于硅酸鹽產品的說法正確的是a 玻璃 水泥屬于硅酸鹽產品 陶瓷不屬于硅酸鹽產品b 普通玻璃的組成可表示為na2sio3 casio3 4sio2c 生產水泥的主要原料是純堿 石灰石和石英d 生產玻璃的主要原料是黏土 石灰石 答案 解析 解析陶瓷 玻璃 水泥都是硅酸鹽產品 普通玻璃的組成不僅可用na2o cao 6sio2表示 還可表示為na2sio3 casio3 4sio2 生產水泥的主要原料是黏土 石灰石 生產玻璃的主要原料是純堿 石灰石和石英 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 物理性質 熔 沸點 硬度 溶于水 3 化學性質 酸性氧化物的通性 與naoh溶液反應 與堿性氧化物 cao 反應 特性 與氫氟酸反應 sio2 4hf sif4 2h2o 4 用途 制作光學鏡片 還可用于制作 高 大 二 二氧化硅與信息材料 不 2naoh sio2 na2sio3 h2o cao sio2casio3 石英坩堝 光導纖維 2 硅 1 物理性質 晶體硅是一種帶有金屬光澤的灰黑色固體 根據其結構分析可知 晶體硅熔點高 硬度 有脆性 晶體硅的導電性介于之間 是良好的材料 2 化學性質 硅原子最外層有4個電子 得失電子都較難 化學性質 常溫下 除與f2 hf和強堿溶液反應外 硅不與其他物質 如強酸和強氧化劑 反應 加熱時 硅能與o2 cl2 c發生化合反應 大 導體和絕緣體 半導體 不活潑 3 硅的工業制法 粗制 制備原理 隔絕空氣條件下進行 c過量 氧化劑 還原劑 精制 將粗硅 含雜質較多 與cl2在高溫下反應生成sicl4 sicl4經提純后再用h2還原 即得高純硅 有關反應的化學方程式為 sio2 2csi 2co sio2 c si 2cl2sicl4 sicl4 2h2si 4hcl 二氧化硅的性質1 碳與硅 二氧化硅與二氧化碳性質差別較大的原因是結構不同 2 sio2是酸性氧化物 但它不溶于水 不與水反應 也不與酸 氫氟酸除外 反應 sio2 h2sio3需間接實現 如sio2sioh2sio3 3 sio2晶體中不存在sio2分子 sio2表示二氧化硅中si原子和o原子個數比為1 2的化學式 4 可以用玻璃瓶盛放堿液但不能用玻璃塞 原因是玻璃中含有sio2 sio2與naoh溶液反應生成na2sio3 使瓶口與瓶塞黏在一起而難以開啟 5 si sio2的轉化關系 3 關于二氧化硅 下列敘述正確的是 填序號 化學性質不活潑 熔融氫氧化鈉固體可用石英坩堝 是酸性氧化物 溶于水顯酸性 不溶于任何酸 物理性質與co2相似 sio2晶體是由sio2分子直接組成的 水晶 石英 沙子 瑪瑙 光導纖維的主要成分均是sio2 光導纖維在強堿性條件下易發生 斷路 答案 解析 解析sio2晶體是由原子構成的空間網狀結構 化學性質穩定 sio2與naoh發生反應 熔融naoh固體不能用石英坩堝 不正確 sio2屬于酸性氧化物 與h2o不反應 但能與hf反應 不正確 sio2與co2結構不同 物理性質差別很大 不正確 sio2晶體是由si o原子構成的 不含sio2分子 不正確 正確 光導纖維主要成分為sio2 sio2與堿反應 因此易發生 斷路 正確 關于上述反應的分析不正確的是a 3個反應都是置換反應b 高溫下 焦炭與氫氣的還原性均強于硅c 任一反應中 每消耗或生成28g硅 均轉移4mol電子d 提純sihcl3采用的方法是分液 4 晶體硅是一種重要的非金屬材料 制備純硅的主要步驟如下 答案 解析 解析高溫下焦炭能將sio2還原為si h2能將sihcl3還原為si b項正確 硅在化合物中顯 4價 消耗或生成1molsi 則轉移4mol電子 c項正確 sihcl3中含有少量的sicl4 和hcl 它們的沸點有明顯差異 用蒸餾 或分餾 的方法提純 d項不正確 1 硅酸 一種不溶于水的酸 不能由sio2與h2o反應制得 2 sio2與硅兩種物質的重要用途 sio2是光導纖維的主要成分 硅是半導體材料 3 熟記三個化學方程式 1 sio2 2naoh na2sio3 h2o 2 sio2 4hf sif4 2h2o 3 na2sio3 co2 少量 h2o h2sio3 na2co3 學習小結 達標檢測 1 華裔科學家高錕因在 光學通信領域光在光導纖維中傳輸 的研究方面所取得的開創性成就獲得了諾貝爾物理學獎 光導纖維的主要成分是a sib sio2c na2sio3d sicl4 解析光導纖維的主要成分為sio2 1 2 3 4 5 答案 解析 6 解析sio2可以跟氫氟酸反應 反應的化學方程式為sio2 4hf sif4 2h2o 所以a不正確 二氧化硅中不存在sio2分子 所以b不正確 硅酸的酸性比碳酸弱 且不溶于水 所以c不正確 2 下列說法正確的是a 二氧化硅是酸性氧化物 它可以跟堿反應 但不能與任何酸反應b 二氧化硅分子由1個硅原子和2個氧原子構成c 硅酸的酸性比碳酸的酸性強 且硅酸不溶于水d co2與sio2均具有氧化性 可作氧化劑 1 2 3 4 5 答案 解析 6 3 下列關于玻璃的敘述正確的是a 制普通玻璃的原料主要是純堿和石英b 普通玻璃的主要成分不是二氧化硅c 玻璃是幾種成分熔化在一起的晶體 有固定的熔點d 過量的泥沙 純堿和石灰石熔融后生成玻璃 解析普通玻璃的主要成分是硅酸鈉 硅酸鈣和二氧化硅 是一種混合物 沒有固定的熔點 1 2 3 4 5 答案 解析 6 4 下列溶液中 碳酸鈉溶液 氫氟酸 氫氧化鈉溶液 氯化鈉溶液 可以盛放在玻璃試劑瓶中但不能用磨口玻璃塞的是a b c d 解析 項中溶液呈堿性 不能與光滑的玻璃反應 但能與磨口玻璃裸露的sio2反應 生成的硅酸鈉溶液是一種礦物膠 具有良好的黏結性 易使瓶塞與瓶壁粘在一起而難以開啟 氫氟酸能腐蝕玻璃 不能用玻璃試劑瓶盛放 1 2 3 4 5 答案 解析 6 5 右圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程 下列說法正確的是a sio2屬于兩性氧化物b 酸性 h2sio3 h2co3c 硅膠吸水后可重復再生d 圖中所示轉化反應都是氧化還原反應 解析sio2是酸性氧化物 酸性 h2co3 h2sio3 圖中有的轉化反應不是氧化還原反應 如sio2與naoh溶液的反應 1 2 3 4 5 答案 解析 6 6 由石英制取硅膠 經歷以下三步 試寫出每步反應的化學方程式 是離子反應的 寫出離子方程式 1 用naoh aq 溶解石英 解析石英的主要成分是酸性氧化物sio2 與堿反應生成鹽和水 2naoh sio2 na2sio3 h2o