1、专题3 从矿物到基础材料 第三单元 含硅矿物与信息材料 目标与素养：1.了解硅在自然界中的存在形式，了解硅及其化合物的性质与应用。(宏观辨识与微观探析)2.知道二氧化硅的物理性质和化学性质，了解二氧化硅制品在高科技信息产业中的应用。(宏观辨识与微观探析)3.以自然界存在的硅酸盐到单质硅的制备为线索，认识自然界中形形色色的硅酸盐。(宏观辨识与微观探析)自 主 预 习 探 新 知 一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品1硅酸钠Na2SiO3 可溶于水，其水溶液俗称“”或“泡花碱”。是建筑行业的一种，用水玻璃浸泡的木材、纺织品既耐腐蚀又不易着火。Na2SiO3 水溶液呈碱性，能与酸反应，离子方程式为SiO23
2、2H=H2SiO3。黏合剂水玻璃2氧化物表示硅酸盐组成相对复杂的硅酸盐，用氧化物的形式表示其组成。如锆石：_、红柱石：、镁橄榄石：等。ZrO2SiO2Al2O3SiO22MgOSiO23硅酸盐产品三种硅酸盐产品比较硅酸盐产品生产原料主要设备主要成分 水泥_ _硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙石膏：调节水泥的硬化速率 石灰石、黏土 水泥回转窑玻璃_Na2SiO3CaSiO34SiO2 或Na2OCaO6SiO2 陶瓷_黏土纯碱、石灰石、石英玻璃熔炉特别提醒：用氧化物的形式表示硅酸盐组成的方法(1)将硅酸盐中所有元素都写成氧化物(二氧化硅和氧化物组合)。氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物
3、二氧化硅水。(2)氧化物之间以“”隔开。(3)在氧化物前面按化学式中的比例添加数字。(4)书写原则：硅酸盐中各元素化合价及原子个数比保持不变。二、二氧化硅与信息材料1二氧化硅(1)存在 、等都是天然存在的二氧化硅。(2)二氧化硅的物理性质和用途SiO2 是一种熔、沸点很，硬度很 的氧化物，除可用于制作 、外，还可用于制造 。沙子石英水晶硅藻土高大光学镜片石英坩埚光导纤维(3)化学性质 2信息材料的主角硅(1)性质硅晶体的熔、沸点都，硬度也，是一种材料。与氧气、氯气、硝酸、硫酸都很难发生反应。半导体很高很大(2)硅的工业制备1用焦炭在电炉中隔绝空气还原 SiO2 制取粗硅时，为什么生成CO 而不
4、是 CO2?提示 制取粗硅时，工业生产中使用过量焦炭，发生反应：CCO2=2CO，故产物是 CO 而不是 CO2。2在焦炭与 SiO2 制取粗硅的反应中，还原剂和还原产物分别是什么？提示 焦炭；硅。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)Si 是光导纤维的主要成分，SiO2 是半导体材料()(2)硅酸钠可以改写为 Na2OSiO2，故硅酸钠是混合物()(3)硅元素在自然界中既有游离态，又有化合态()(4)二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应()2下列关于硅酸盐产品的说法正确的是()A玻璃、水泥属于硅酸盐产品，陶瓷不属于硅酸盐产品B普通玻璃的组成可表示为 Na2SiO3
5、CaSiO34SiO2C生产水泥的主要原料是纯碱、石灰石和石英D生产玻璃的主要原料是黏土、石灰石B 陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品；普通玻璃的组成不仅可用 Na2OCaO6SiO2 表示，还可表示为 Na2SiO3CaSiO34SiO2；生产水泥的主要原料是黏土、石灰石；生产玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英。3黏土是很多硅酸盐产品的原料之一，创造历史、享誉全球的景德镇陶瓷就是利用了当地的优质黏土资源。请回答下列问题：(1)黏土的主要成分的化学式为 Al2Si2Ox(OH)4，其中 x 的值是_，黏 土 的 主 要 成 分 若 以 氧 化 物 形 式 表 示，应 写 为_。(2)在黏土资源丰富
6、的地区还可以兴建水泥厂、玻璃厂、硫酸厂等，这些工厂中属于硅酸盐工业的有_，玻璃厂生产雕花玻璃过程所依据的化学原理是_(用化学方程式表示)。解析(1)根据化合物中各元素的正、负化合价代数和为零可得3242(2)x(1)40，x5；黏土的主要成分以氧化物形式可表示为 Al2O32SiO22H2O。(2)传统硅酸盐产品有水泥、玻璃和陶瓷，故水泥厂、玻璃厂属于硅酸盐工业；生产雕花玻璃是利用氢氟酸对玻璃的腐蚀性，即：SiO24HF=SiF42H2O。答案(1)5 Al2O32SiO22H2O(2)水泥厂、玻璃厂 SiO24HF=SiF42H2O核 心 突 破 攻 重 难 硅及其化合物的特性1.单质硅的特
7、性(1)Si 的还原性大于 C，但 C 却能在高温下还原出 Si：SiO22C=高温 Si2CO。(2)C 与碱液、酸液一般不反应，但 Si 能与碱液，氢氟酸反应且放出 H2。(3)非金属单质一般为非导体，但 Si 为半导体。2二氧化硅的“四个特性”(1)一般情况，非金属氧化物熔、沸点低，硬度小，但二氧化硅熔、沸点高，硬度大。(2)一般情况，碱性氧化物酸盐水，SiO2 是酸性氧化物却能与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O(SiF4 不属于盐)。(3)H2CO3 的 酸 性 大 于 H2SiO3，所 以 有 Na2SiO3 CO2 H2O=H2SiO3Na2CO3，但高温下：Na2CO
8、3SiO2=高温 Na2SiO3CO2也能发生(CO2 离开反应体系)。(4)一般情况，酸性氧化物与水反应生成相应的酸，如 CO2H2O=H2CO3，但 SiO2 不溶于水，不与水反应。3硅酸(1)酸一般易溶于水，但硅酸是难溶于水的弱酸，其酸性比碳酸弱。硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色。硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3=SiO2H2O。硅酸能与强碱溶液反应：2NaOHH2SiO3=Na2SiO32H2O。(2)制备方法：若将少量二氧化碳通入饱和硅酸钠溶液中，观察到的现象是有白色胶状沉淀生成，反应的化学方程式是 Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。下列说法中正确的是()A浓硫酸
9、可刻蚀石英艺术品B硅胶可作袋装食品的干燥剂CSiO2 既能与 KOH 溶液反应又能与浓盐酸反应D如右图，若中分别盛有浓硝酸、Na2CO3、Na2SiO3 溶液，则可得出结论：酸性：硝酸碳酸硅酸B 二氧化硅只与氢氟酸反应而不与浓 H2SO4、浓盐酸反应，A、C 两项错误；硅胶多孔、吸附水分能力强，可用作袋装食品的干燥剂，B 项正确；由于浓 HNO3 易挥发，所以中的白色沉淀可能是挥发出的 HNO3 与 Na2SiO3 溶液反应所致，不能得出相关的酸性强弱的结论，D 项错误。(1)保存 NaOH 溶液的试剂瓶为什么不能用玻璃塞？提示 玻璃中含有 SiO2，能和 NaOH 发生反应：SiO22NaO
10、H=Na2SiO3H2O，生成的 Na2SiO3 有黏性，将瓶口和瓶塞黏结。所以保存 NaOH 溶液的试剂瓶不用玻璃塞，一般用木塞或橡胶塞。(2)Na2SiO3 为什么必须密封保存？提示 Na2SiO3 会吸收空气中的 CO2 和水蒸气而变质，反应的化学方程式为 Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3。SiO2 是一种酸性氧化物，下列反应的化学方程式中不正确的是()ASiO22NaOH=Na2SiO3H2OBSiO2CaO=高温 CaSiO3CSiO24HF=SiF42H2ODSiO24HCl=SiCl42H2OD SiO2 是一种酸性氧化物，可以和碱、碱性氧化物反应，也可以和氢
11、氟酸反应，但不能与盐酸反应，D 项不正确。当 堂 达 标 提 素 养 1下列关于硅酸的叙述中错误的是()A硅酸是一种很弱的酸B硅酸不稳定，加热脱水会产生二氧化硅C硅酸可由二氧化硅与水反应制得D硅酸应由可溶性硅酸盐与盐酸或二氧化碳反应制得C 虽然 SiO2 是硅酸的酸酐，但因难溶于水且不跟水反应，所以不能用 SiO2 与 H2O 反应制 H2SiO3，C 错。2下列关于玻璃的叙述正确的是()A制普通玻璃的原料主要是纯碱和石英B普通玻璃的主要成分不是二氧化硅C玻璃是几种成分熔化在一起的晶体，有固定的熔点D过量的泥沙、纯碱和石灰石熔融后生成玻璃D 普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，是一种
12、混合物，没有固定的熔点。3可以用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，如 Na2SiO3 可以写成 Na2OSiO2。下列表示不正确的是()A钙沸石 Ca(Al2Si3O10)3H2O 表示为 CaOAl2O33SiO23H2OB镁橄榄石 Mg2SiO4 表示为 2MgO3SiO2C正长石 KAlSi3O8 表示为 K2OAl2O36SiO2D高岭石 Al2(Si2O5)(OH)4 表示为 Al2O32SiO22H2OB Mg2SiO4 应表示为 2MgOSiO2。4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：二氧化硅焦炭高温 粗硅干燥HCl300 SiHCl3 过量H21 000 纯硅关于
13、上述反应的分析不正确的是()A3 个反应都是置换反应B高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C任一反应中，每消耗或生成 28 g 硅，均转移 4 mol 电子D提纯 SiHCl3 采用的方法是分液D 高温下焦炭能将 SiO2 还原为 Si，H2 能将 SiHCl3 还原为 Si，B 项正确；硅在化合物中显4 价，消耗或生成 1 mol Si，则转移 4 mol 电子，C 项正确；SiHCl3 中含有少量的 SiCl4(和 HCl)，它们的沸点有明显差异，用蒸馏(或分馏)的方法提纯，D 项不正确。5A、B、C、D、E 代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。A 为地壳中非金属含量处于第二位的元素的单质。请填空：(1)单质 A 的原子的结构示意图为_，它在化合物中的最高化合价为_。(2)B 的化学式为_。B 和碳反应生成 A 和 E 的化学方程式是_。(3)C 的化学式为_，D 的化学式为_。解析 由题意可知：A 为 Si，B 为 SiO2，C 为 CaSiO3，D 为Na2SiO3，E 为 CO。答案(1)4(2)SiO2 SiO22C=高温 Si2CO(3)CaSiO3 Na2SiO3点击右图进入 课 时 分 层 作 业 Thank you for watching!