硅及其化合物

硅及其化合物學(xué)習(xí)目標(biāo)了解單質(zhì)硅，二氧化硅，硅酸鹽主要存在形式，知道它們的主要用途。掌握二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)，能夠熟練寫出其化學(xué)方程式，并靈活應(yīng)用。掌握硅酸的性質(zhì)和制備，知道硅酸鹽的性質(zhì)以及玻璃的制備方法。知識框架1.硅存在形式物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)制備2.SiO2存在結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)3.硅酸物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)用途硅酸及硅膠的制備4.硅酸鹽概念表示形式常見的硅酸鹽及硅酸鹽材料玻璃的制備。一.硅〔Si〕1.存在及物理性質(zhì)Si+14842+642C2.化學(xué)性質(zhì)高溫點(diǎn)燃高溫高溫3.硅的制備反響原理：〔1〕制粗硅：主要以SiO2為原料：SiO2+2C=Si+2CO↑；〔粗硅〕〔2〕粗硅提純：Si〔粗硅〕+2Cl2==SiCl4；SiCl4+H2==Si+4HCl〔純硅〕高溫【小試身手】例1：以下關(guān)于硅說法正確的選項(xiàng)是〔〕A.硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的常用材料B.由粗硅制的單晶硅不涉及氧化復(fù)原反響。C.Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑，Si是復(fù)原劑，NaOH和H2O是氧化劑。D.鹽酸可以與硅反響，故可采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅例2：以下關(guān)于硅和碳的比較，正確的選項(xiàng)是〔〕A.碳能將二氧化硅中的硅復(fù)原成硅，說明碳的復(fù)原性比硅強(qiáng)。B.碳和硅的最高正價都是+4價。C.硅元素在地殼中含量居第2，碳居第1位D.自然界的硅和碳的存在形式既有游離態(tài)又有化合態(tài)AB3.制造太陽能電池需要高純度的硅，工業(yè)上制高純硅常用以下反響實(shí)現(xiàn)①Si(s)＋3HCl(ｇ)======SiHCl3(ｇ)＋H2(ｇ)②SiHCl3＋H2======Si＋3HCl對上述兩個反響的以下表達(dá)中，錯誤的選項(xiàng)是()A.反響①中HCl是復(fù)原劑B.反響②是置換反響C．由于反響②放熱，那么反響①一定吸熱D.兩個反響都是氧化復(fù)原反響B(tài)二.硅的化合物(一)SiO21.存在：結(jié)晶形。例如：玻璃，水晶，瑪瑙，石英，硅石，沙子。無定形。3.物理性質(zhì)熔點(diǎn)高硬度大難溶于水2.結(jié)構(gòu)SiO2晶體是由Si和O按1:2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。不存在SiO2分子，是以Si和O原子構(gòu)成。通常用SiO2來表示二氧化硅的組成。SiO2不是分子式，而是化學(xué)式〔晶體中原子個數(shù)最簡單的整數(shù)比〕4.化學(xué)性質(zhì)高溫高溫高溫高溫SiO2的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了它具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)，加上SiO2在自然界的廣泛存在，從古到今都被人類廣泛地應(yīng)用著。光導(dǎo)纖維石英坩堝玻璃儀器精美瓷器5.用途1、關(guān)于二氧化硅說法錯誤的選項(xiàng)是〔〕A、二氧化硅分子由一個硅原子和兩個氧原子構(gòu)成。B、不能由二氧化硅跟水直接作用制取硅酸。C、二氧化硅能與氫氟酸反響，又能與燒堿反響，所以它是兩性氧化物。D、二氧化硅和二氧化碳在物理性質(zhì)上有很大差異。AC【小試牛刀】2、以下說法正確的選項(xiàng)是〔〕A、SiO2溶于水顯酸性B、二氧化硅也叫硅酸酐C、SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D、因高溫時SiO2與Na2CO3反響放出CO2，所以硅酸酸性比碳酸強(qiáng)B3、證明生石灰中既混有石英、又混有石灰石的正確方法是()A.參加過量鹽酸，觀察是否有氣泡冒出B.參加過量燒堿溶液，觀察是否有固體溶解C.加熱至高溫、觀察是否有氣泡冒出，是否有硅酸鈣生成D.先加過量鹽酸攪拌，觀察是否有不溶物剩余及氣泡出現(xiàn)；假設(shè)有不溶物那么濾出，投入到氫氧化鈉溶液中看其是否溶解D〔二〕硅酸〔H2SiO3〕1.物理性質(zhì)：溶解度很小，難溶于水2.化學(xué)性質(zhì)〔1〕弱酸性：酸性比碳酸弱，不能使指示劑變色Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓〔強(qiáng)酸制弱酸〕H2SiO3+2NaOH=2H2O+Na2SiO3〔2〕不穩(wěn)定性〔比H2CO3穩(wěn)定〕：受熱易分解H2SiO3==H2O+SiO2?3.用途硅膠可用作枯燥劑，也可作催化劑的載體4.硅酸的制備(強(qiáng)酸制弱酸)可用可溶性的硅酸鈉和其他酸制備，所得溶液凝成硅酸溶膠。SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2ONa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓5.硅膠的制備H2SiO3硅酸凝膠硅酸干凝膠“硅膠〞枯燥脫水聚合【即學(xué)即練】例1.能證明碳酸比硅酸的酸性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)是〔〕A.CO2能溶于水生成碳酸，而SiO2卻不能溶于水B.高溫時發(fā)生反響;SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2↑C.碳酸比硅酸受熱易分解D.將CO2通入的Na2SiO3水溶液中，有白色沉淀生成例2.為確定HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強(qiáng)弱，某同學(xué)設(shè)計了如上圖所示的裝置，一次實(shí)驗(yàn)即可到達(dá)目的〔不必選其他酸性物質(zhì)〕。請據(jù)此答復(fù)：(1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑應(yīng)為_______________。(2)裝置B所盛的試劑是___________，其作用是________________。(3)裝置C所盛試劑是____________，C中反響的離子方程——————?！?〕由此得出結(jié)論是，酸性由強(qiáng)到弱依次是：——————————?！窘忸}思路：強(qiáng)酸+弱酸鹽-----弱酸+強(qiáng)酸鹽】D稀鹽酸飽和碳酸氫鈉吸收HCl氣體硅酸鈉溶液鹽酸>碳酸>硅酸SiO32-+CO2〔少量〕+H2O=CO32-+H2SiO3↓(四)硅酸鹽1.定義：硅酸鹽由硅，氧，和金屬元素組成的化合物的總稱2.表示形式：①化學(xué)式法〔表示組成簡單的硅酸鹽〕如：硅酸鈉：Na2SiO3

②氧化物法〔表示復(fù)雜的硅酸鹽〕用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示其組成例：石棉CaMg3Si4O12：CaO·3MgO·4SiO2〔氧化物的順序按化學(xué)式中元素的排列順序〕長石KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2〔分?jǐn)?shù)化整〕【注意：〔1〕氧化物順序：活潑金屬氧化物——較活潑金屬氧化物——二氧化硅——水；氧化物之間用“?〞連接?！?〕各原子總個數(shù)比符合原來的組成，分?jǐn)?shù)化整數(shù)?！?、最簡單的硅酸鹽——硅酸鈉可溶于水，水溶液呈堿性，其水溶液叫水玻璃，又叫泡花堿，可用于制備硅膠，做木材防火劑等。5、硅酸鹽材料的制備：原料：水泥：石灰石和黏土玻璃：純堿，石灰石，石英陶瓷：黏土

制備玻璃涉及的反響：4.三大傳統(tǒng)的硅酸鹽材料產(chǎn)品：水泥、玻璃、陶瓷；水泥主要成分：3CaO?SiO2,2CaO?SiO2,3CaO?Al2O3玻璃的主要成分：Na2O?CaO?6SiO2陶瓷的主要成分：黏土Al2O3?SiO2?2H2O【即學(xué)即練】1．以下試劑可用帶玻璃塞的玻璃瓶存放的是()A．NaOH溶液B．Na2SiO3溶液C．鹽酸D．氫氟酸2．以下有關(guān)Na2CO3溶液、Na2SiO3溶液的共同點(diǎn)的描述中不正確的選項(xiàng)是()A．水溶液均顯堿性B．滴入鹽酸均有氣泡產(chǎn)生C．均能與CO2反響D．均不能用帶磨口玻璃塞的試劑瓶保存CB3．露置于空氣中一段時間后的水玻璃會渾濁。向此渾濁溶液中參加稀鹽酸，會生成白色沉淀，同時伴隨有氣泡產(chǎn)生。用化學(xué)方程式解釋產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因：〔1〕溶液變渾濁：；〔2〕生成白色沉淀：；〔3〕產(chǎn)生氣泡：4.三硅酸鎂是一種胃病患者常用的制酸劑，該物質(zhì)難溶于水，服用后能中和過多的胃酸，把三硅酸鎂Mg2Si3O8·nH2O改寫成氧化物的形式___________，寫出它中和胃酸(胃酸的主要成分是HCl)的化學(xué)方程式____________________________________。Na2SiO3+CO2〔少量〕+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑2MgO·3SiO2·nH2OMg2Si3O8·nH2O+4HCl=2MgCl2+3H2SiO3↓+(n-1)H2O【隨堂演練】1.以下離子方程式，正確的選項(xiàng)是〔〕A．澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca2++2OH-+CO2==CaCO3↓+H2OB．碳酸鈉溶液中參加二氧化硅：CO32-+SiO2==SiO32-+CO2↑C．二氧化硅與燒堿溶液反響：SiO2+2OH-===SiO32-+H2O↑D．硅酸與燒堿溶液中和：H2SiO3+2OH-===SiO32-+2H2O2.現(xiàn)代建筑的門窗框架常用電解加工成的古銅色硬鋁制造。取硬鋁樣品進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)〔每一步試劑均過量〕，由此可以推知硬鋁的組成為〔〕A、Al、Cu、Mg、Si、MnB．Al、Mg、Si、Zn C．Al、Fe、C、CuD．Al、Si、Zn、NaCDA3、以下說法中，錯誤的選項(xiàng)是()A．硅酸是不揮發(fā)性酸，它與食鹽反響生成氯化氫B．氫氟酸能和玻璃發(fā)生化學(xué)反響，所以氫氟酸要存放在塑料瓶中C．水玻璃有粘性，所以要存放在帶橡膠塞的試劑瓶中D．燒堿液能腐蝕玻璃并生成硅酸鈉，所以燒堿液要存放在帶橡膠塞的玻璃瓶中A4.由硅、鐵、鋁組成的試樣19.4g均勻地分成等質(zhì)量的兩份：一份與足量的稀硫酸反響可產(chǎn)生氣體aL；一份與足量的氫氧化鈉溶液反響也能產(chǎn)生同種氣體bL，合并兩次所收集的氣體共11.2L，試分析此試樣的組成？〔氣體均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測得其體積，且a=b〕硅：2.8;鐵：11.2;鋁：5.44.根據(jù)右圖所示的組織之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，答復(fù)以下有關(guān)問題?！?〕寫出A、B、C、D各物質(zhì)的名稱：A，B，C，D?！?〕寫出D→A的化學(xué)方程式___________?！?〕寫出以下變化的離子方程式：B→C_____________________；D→B______________________。5.某學(xué)生興趣小組想利用高嶺土[其主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O]試驗(yàn)新型的凈水劑。試驗(yàn)程序如下：

其中濾液E就是欲求的凈水劑。試答復(fù)以下問題：①寫出混合物A、B，濾液C、D的主要成分A：；B：；C：；D：。②寫出高嶺土與純堿熔融的兩個化學(xué)方程式