化學(xué)導(dǎo)學(xué)案學(xué)生版——人教版必修1無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅

1、第四章 非金屬及其化合物第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅一、C、Si單質(zhì)性質(zhì)及其用途的比較。1物理性質(zhì)：名稱(chēng)碳硅存在形態(tài)以 態(tài)存在；主要單質(zhì)有： 、 、 等同素異形體。在地殼中的含量?jī)H次于氧排第 位。全部以 態(tài)存在。主要單質(zhì)有：晶體硅和無(wú)定形硅兩大類(lèi)。單質(zhì)物理性質(zhì)金剛石熔點(diǎn)很 ，硬度很 ；石墨熔點(diǎn)很 ，硬度較 ，能導(dǎo)電。晶體硅 色，有金屬光澤；熔點(diǎn)很 ，硬度很 ；是良好的 材料。用途金剛石用作切割工具；石墨用作電極、鉛筆芯。含硅4的硅鋼，主要用作變壓器鐵芯；含硅15的硅鋼，作為耐酸材料；制 等2化學(xué)性質(zhì)：(1)碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)還原性與O2反應(yīng)：O2不足： ； O2充足： 。與其他物質(zhì)反應(yīng)：a.與

2、CuO反應(yīng)： ；可用于某些金屬的冶煉。b.與CO2反應(yīng)： 。c.與水蒸氣反應(yīng)： ；用于生產(chǎn)水煤氣。(2)硅的化學(xué)性質(zhì)還原性與NaOH溶液反應(yīng)： ；與鋁和NaOH溶液反應(yīng)相似。與氫氟酸反應(yīng)： ；這是Si的特性。與O2、Cl2反應(yīng)： ； 。3獨(dú)到見(jiàn)解：二、CO2和SiO2的比較1物理性質(zhì)：差別很大原因是晶體類(lèi)型不同。CO2是分子晶體，SiO2是原子晶體。CO2熔沸點(diǎn) ，常溫下為 體， 溶于水。SiO2熔沸點(diǎn) 、常溫下為 態(tài)、 溶于水，硬度 。2化學(xué)性質(zhì)：兩者都是酸性氧化物，有大部分相同也有部分差別。與水反應(yīng)：CO2 ； SiO2 。與HF酸反應(yīng)：CO2 ；SiO2 。這是SiO2特性，僅與HF反應(yīng)

3、，與其它酸不反應(yīng)，另外反應(yīng)產(chǎn)物也不是鹽和水，因此 （能/不能）由此證明SiO2是兩性氧化物。與堿反應(yīng)：CO2 ；SiO2 。由于玻璃中含有SiO2，盛堿液的試劑瓶用 塞。與鹽反應(yīng)：CO2常溫復(fù)分解反應(yīng)：CO2+Ca(ClO)2 ；CO2 + Na2CO3 。SiO2在高溫才能反應(yīng)如工業(yè)生產(chǎn)玻璃： ；與堿性氧化物如CaO反應(yīng)：CO2 ；SiO2 。與碳反應(yīng)：CO2 ；SiO2 ；工業(yè)用于 。3主要用途：二氧化碳：化工原料、滅火劑。干冰用作制冷劑，人工降雨。二氧化硅：制光學(xué)儀器、石英玻璃。水晶可制作飾品，常用來(lái)制造通訊材料 。4獨(dú)到見(jiàn)解：三、硅酸及硅酸鹽1硅酸物理性質(zhì)： 色膠狀固體， 溶于水，而一

4、般的無(wú)機(jī)含氧酸都溶于水?；瘜W(xué)性質(zhì)：弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸 ，可與NaOH反應(yīng)： 。 不穩(wěn)定性：受熱易分解，化學(xué)方程式為： 。制備：通過(guò)可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制得，如：向Na2SiO3溶液中加入鹽酸： ；向Na2SiO3溶液中通入CO2： 。用途：硅膠可用作 、催化劑的載體等。2硅酸鹽硅酸鹽：硅酸鹽是 的總稱(chēng)。是構(gòu)成 的主要成分。硅酸鈉：硅酸鈉溶液俗稱(chēng) ，是 色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料。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硅酸鹽的組成：如硅酸鈉（Na2SiO3）可表示為 。長(zhǎng)石（KAlSi3O8）可表示為 。注意：硅酸鹽寫(xiě)法與氧化物寫(xiě)法中各元素

5、的化合價(jià)保持不變，原子個(gè)數(shù)比相等；表示順序一般為： 的氧化物· 的氧化物· · 。3獨(dú)到見(jiàn)解：四、常見(jiàn)無(wú)極非金屬材料及其主要用途1傳統(tǒng)的無(wú)極非金屬材料：主要成分是 。包括磚、瓦、陶瓷、水泥，玻璃等。比較如下：硅酸鹽產(chǎn)品水 泥玻 璃陶瓷原 料黏土反應(yīng)原理發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化（不要求）反應(yīng)方程式：不要求主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯主要成分3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3普通玻璃成分：硅酸鹽反應(yīng)條件高溫主要用途主要建材主要建材、生活生活2特殊功能的含硅物質(zhì)：(1)碳化硅具有金剛石結(jié)構(gòu)，俗名金剛砂，可用作磨料。

6、(2)含硅元素4%的硅鋼具有導(dǎo)磁性。(3)硅橡膠具有既耐高溫又耐低溫的性質(zhì)。3新型陶瓷：如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等，主要成分不再是硅酸鹽，屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料。4獨(dú)到見(jiàn)解：規(guī)律總結(jié)1. 硅及其化合物的特殊性質(zhì)(1)硅的非金屬性弱于碳，但碳在自然界中既有游離態(tài)又有化合態(tài)，而硅 態(tài)。(2)硅的還原性強(qiáng)于碳，但碳能還原SiO2： 。(3)非金屬單質(zhì)跟堿溶液反應(yīng)一般無(wú)H2產(chǎn)生，但Si能跟堿溶液作用放出H2： 。(4)非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸反應(yīng)，但硅能跟 反應(yīng)。(5)非金屬單質(zhì)一般（石墨除外）為非導(dǎo)體，但硅 。(6)非金屬氧化物的熔沸點(diǎn)一般較低，但SiO2 。(7)酸性氧化物

7、一般不跟酸反應(yīng)，但SiO2 。(8)無(wú)機(jī)酸一般易溶于水，但H2SiO3 。(9)H2CO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3，所以有Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3，因?yàn)閺?qiáng)酸制弱酸。但在高溫下：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 能發(fā)生是因?yàn)?。(10)獨(dú)到見(jiàn)解：2CO2與堿的反應(yīng)及CO、HCO 的檢驗(yàn)(1)反應(yīng)原理：NaOHNa2CO3NaHCO3。(2)反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷方法： X1111<X<21X21X>21溶質(zhì)的成分(3)獨(dú)到見(jiàn)解：3CO2與常見(jiàn)溶液反應(yīng)的現(xiàn)象及原理Ca(OH)2 或Ba(OH)2溶液：CO2不足時(shí)現(xiàn)象， ；CO2過(guò)量時(shí)現(xiàn)象

8、， 。Na2SiO3溶液：CO2不足時(shí)反應(yīng)方程式： ；現(xiàn)象： 。CO2過(guò)量時(shí)反應(yīng)方程式： ；現(xiàn)象： 。飽和Na2CO3溶液： ；現(xiàn)象 。(4)獨(dú)到見(jiàn)解：4CO、HCO的檢驗(yàn)CO的檢驗(yàn)：向待檢驗(yàn)溶液中滴加 ，有 現(xiàn)象，再加入適量 ，有 現(xiàn)象，則待檢溶液中有CO。HCO的檢驗(yàn)：向待檢驗(yàn)溶液中滴加 ， 現(xiàn)象，再向溶液中加入 。若溶液中有 現(xiàn)象，則待檢溶液中有HCO。(3)獨(dú)到見(jiàn)解：1某氧化物不溶于水，溶于熔化的NaOH中，生成易溶于水的化合物，向稀鹽酸中滴加所生成化合物的水溶液，立即有白色沉淀產(chǎn)生，則原氧化物是()AAl2O3 BMgO CSiO2 DFe2O32下列說(shuō)法正確的是()A將CO2通入CaCl2溶液或飽和Na2CO3溶液均有白色沉淀生成B某溶液中加入Ba(OH