3.3-含硅矿物与信息材料课件21(苏教版必修1).ppt

1、1含硅矿物与信息材料含硅矿物与信息材料一、碳、硅一、碳、硅自我诊断自我诊断1.1.有科学家提出硅是有科学家提出硅是“2121世纪的能源世纪的能源”、“未来的未来的 石油石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型 能源被开发利用能源被开发利用, ,关于其有利因素的下列说法中关于其有利因素的下列说法中, , 你认为不妥的是你认为不妥的是 ( )( )2A.A.硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料最佳的燃料B.B.自然界中存在大量的单质硅自然界中存在大量的单质硅C.C.硅燃烧放出的热量多，且燃烧产物对环境污硅燃烧放

2、出的热量多，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制染程度低，容易有效控制D.D.自然界的硅易开采，且可再生自然界的硅易开采，且可再生答案答案 B32 2晶体硅的结构跟金刚石相似，晶体硅的结构跟金刚石相似，1 mol1 mol硅晶硅晶体中含有硅硅单键的数目约是体中含有硅硅单键的数目约是 N NA A个。固态个。固态时，时，C6060属于属于 晶体晶体( (填填“离子离子”、“原子原子”或或“分子分子”) )。 2 2分子分子4基础回归基础回归1.C1.C、SiSi单质的存在形态、物理性质及用途单质的存在形态、物理性质及用途（1 1）碳在自然界既有）碳在自然界既有 态又有态又有 态。碳的同态。碳

3、的同 素异形体有素异形体有 、 、无定形碳、无定形碳、 等。等。（2 2）硅在地壳中的含量占第）硅在地壳中的含量占第 位，仅次于位，仅次于 ， 全部以全部以 态存在，是一种亲态存在，是一种亲 元素元素, ,单质硅有单质硅有 和和 形两种。晶体硅是良好的形两种。晶体硅是良好的 材料，材料， 在计算机等电子工业，可用作在计算机等电子工业，可用作 、大规、大规 模模 等。硅是人类将等。硅是人类将 能转化为能转化为 能的能的 常用材料，所以硅还用于制造常用材料，所以硅还用于制造 。游离游离化合化合金刚石金刚石石墨石墨C6060二二氧氧化合化合氧氧晶体晶体无定无定半导体半导体半导体芯片半导体芯片集成电路

4、集成电路太阳太阳电电光电池光电池52.C、Si的化学性质的化学性质（1）碳单质的化学性质）碳单质的化学性质 常温下常温下 （填（填“不不”或或“很很”）活泼，在高温条）活泼，在高温条 件下有强件下有强 性。性。 不不还原还原可燃性：可燃性：2C+O2 2CO、C+O2 CO2。 还原性还原性 a.与与Fe2O3反应的化学方程式：反应的化学方程式：3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2; b.与与CO2反应的化学方程式：反应的化学方程式：C+CO2 2CO; c.与水蒸气反应的化学方程式与水蒸气反应的化学方程式:C+H2O(g) CO+H2; d.与浓与浓H2SO4反应的化学方程式：反应的化学方程

5、式： C+2H2SO4(浓浓) CO2+2SO2+2H2O。6（2）硅单质的化学性质）硅单质的化学性质常温下化学性质不活泼常温下化学性质不活泼,但能与但能与 、 、 反应。反应。与氢氟酸反应的化学方程式：与氢氟酸反应的化学方程式：Si+4HF SiF4+2H2。与烧碱反应的离子方程式：与烧碱反应的离子方程式：Si+2OH-+H2O SiO +2H2。加热时与加热时与O2 、Cl2等非金属单质反应，其化学方等非金属单质反应，其化学方程式为程式为 。F2HF强碱强碱23Si+O2 SiO2；Si+2Cl2 SiCl47二、碳、硅的氧化物二、碳、硅的氧化物自我诊断自我诊断3.3.下列关于下列关于Si

6、OSiO2 2和和COCO2 2的叙述中，不正确的是（的叙述中，不正确的是（ ）A.A.都是共价化合物都是共价化合物B.B.都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应，但不能都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应，但不能 与任何酸反应与任何酸反应C.C.都能溶于水且与水反应生成相应的酸都能溶于水且与水反应生成相应的酸D.SiOD.SiO2 2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨E.COE.CO2 2通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸F.F.根据反应根据反应SiOSiO2 2+CaCO+CaCO3 3 CaSiOCaSiO3 3+CO+CO2 2可推

7、知可推知 硅酸酸性比碳酸强硅酸酸性比碳酸强BCF8基础回归基础回归1.碳的氧化物比较碳的氧化物比较分子式分子式COCOCOCO2 2氧化物类型氧化物类型工业制法工业制法（原理）（原理）9基础回归基础回归1.碳的氧化物比较碳的氧化物比较分子式分子式COCOCOCO2 2氧化物类型氧化物类型不成盐氧化物不成盐氧化物 氧化物氧化物工业制法工业制法（原理）（原理）水煤气：水煤气：酸性酸性 C+H2O(g) CO+H2CaCO3 CaO+CO210化学性质化学性质可燃性：可燃性：还原性（如还原还原性（如还原FeFe2 2O O3 3）: :具备酸性氧化物具备酸性氧化物的通性的通性与与NaNa2 2O O

8、2 2反应：反应：与与MgMg反应：反应：毒性毒性 毒毒，能与人体内血，能与人体内血红蛋白结合红蛋白结合, ,使人体因使人体因缺氧而中毒缺氧而中毒无毒，是造成无毒，是造成 效应的主效应的主要气体要气体2CO+O2 2CO23CO+Fe2O3 2Fe+3CO22Na2O2+2CO22Na2CO3+O22Mg+CO2 2MgO+C剧剧温室温室11化化学学性性质质与水与水反应反应不反应不反应与酸与酸反应反应SiOSiO2 2+4HF+4HF不反应不反应与碱与碱反应反应盛碱液的试剂瓶用盛碱液的试剂瓶用 塞塞CO2+H2O H2CO3SiF4+2H2OSiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O；橡胶橡胶

9、CO2+2NaOHNa2CO3+H2OCO2+NaOH NaHCO3或或12化化学学性性质质与盐与盐反应反应SiOSiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3 ；SiOSiO2 2的的 性性Ca(ClO)Ca(ClO)2 2+CO+CO2 2+H+H2 2O O ；COCO2 2+Na+Na2 2COCO3 3+H+H2 2O O与碱与碱性氧化性氧化物反应物反应SiOSiO2 2+CaO+CaOCOCO2 2+CaO +CaO Na2SiO3+CO2难挥发难挥发CaCO3+2HClO2NaHCO3CaSiO3 CaCO313三、硅酸、硅酸盐三、硅酸、硅酸盐自我诊断自我诊断4. 4. 从下面所给

10、的四个词中选出一个与陶瓷、玻璃、水泥同类从下面所给的四个词中选出一个与陶瓷、玻璃、水泥同类的是的是 （ ） A.A.光导纤维光导纤维 B.B.有机玻璃有机玻璃 C.C.人造纤维人造纤维 D.D.砖瓦砖瓦 解析解析 从题干所给的信息：陶瓷属于硅酸盐，也从题干所给的信息：陶瓷属于硅酸盐，也 属于传统无机非金属材料，玻璃和水泥属于硅酸属于传统无机非金属材料，玻璃和水泥属于硅酸 盐盐, ,很明显很明显, ,另一物质必须属于硅酸盐才能使其归纳另一物质必须属于硅酸盐才能使其归纳 在一起，由此不难得出选项在一起，由此不难得出选项D D是正确的。是正确的。A A的主要的主要 成分成分SiOSiO2 2, ,不

11、属于硅酸盐；有机玻璃和人造纤维都不属于硅酸盐；有机玻璃和人造纤维都 属于有机物，不符合题意；砖瓦是陶瓷器中的土属于有机物，不符合题意；砖瓦是陶瓷器中的土 器，属于硅酸盐。器，属于硅酸盐。 D145.5.北京北京20082008年奥运金牌年奥运金牌“金镶玉金镶玉”环形玉壁由昆仑玉环形玉壁由昆仑玉 制成制成, ,昆仑玉的成分可简单看成是昆仑玉的成分可简单看成是CaCa2 2MgMg5 5SiSi8 8O O2222(OH)(OH)2 2, , 则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为（则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为（ ） A.CaOA.CaOMgOMgOSiOSiO2 2H H2 2O

12、O B.2CaO B.2CaO5MgO5MgO8SiO8SiO2 2H H2 2O O C.2CaO C.2CaOMgOMgOSiOSiO2 22H2H2 2O O D.5CaO D.5CaO2MgO2MgO8SiO8SiO2 2H H2 2O O 解析解析 根据硅酸盐改写成氧化物的要求和元素守恒根据硅酸盐改写成氧化物的要求和元素守恒, , 昆仑玉的氧化物形式为昆仑玉的氧化物形式为2CaO2CaO5MgO5MgO8SiO8SiO2 2H H2 2O O。B15基础回归基础回归1.硅酸硅酸（1）硅酸的性质）硅酸的性质 硅酸硅酸 溶于水，其酸性比碳酸溶于水，其酸性比碳酸 ，硅酸，硅酸 (填填“能能

13、”或或“不能不能”)使紫色石蕊试液变红色。使紫色石蕊试液变红色。 硅酸不稳定硅酸不稳定,受热易分解受热易分解: 。 硅酸能与碱溶液反应，如与硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化溶液反应的化 学方程式为：学方程式为： 。 硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能 力强，常用作力强，常用作 。不不弱弱不能不能H2SiO3 SiO2+H2OH2SiO3+2NaOH Na2SiO3+2H2O干燥剂干燥剂162.硅酸钠硅酸钠（1）物理性质）物理性质 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 ，有黏性。，有黏性。（2）

14、化学性质）化学性质 水解显水解显 性。性。 与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为：与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为： 与盐酸反应：与盐酸反应： 。 与与CO2水溶液反应：水溶液反应： 。（3）用途：黏合剂（矿物胶），耐火阻燃材料。）用途：黏合剂（矿物胶），耐火阻燃材料。水玻璃水玻璃碱碱Na2SiO3+2HCl 2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO3173.硅酸盐硅酸盐（1）概念：）概念： 的总称，是构成地壳岩石的主要成分。的总称，是构成地壳岩石的主要成分。（2）表示方法）表示方法 硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示硅酸盐矿物的成分复

15、杂，多用氧化物的形式表示 它们的组成，如硅酸钠（它们的组成，如硅酸钠（Na2SiO3）写成）写成 ,钾云母（钾云母（KH2Al3Si3O12）写成）写成 。由硅、氧和金属元素组成的化合物由硅、氧和金属元素组成的化合物Na2OSiO2K2O3Al2O36SiO22H2O184.传统无机非金属材料传统无机非金属材料（1）普通玻璃）普通玻璃 主要原料：主要原料： 。 主要成分：主要成分： 、 。纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英Na2SiO3 CaSiO3 SiO219（2）普通硅酸盐水泥）普通硅酸盐水泥主要原料：主要原料： 、 。主要成分（写出名称和化学式）：主要成分（写出名称和化学式）： 。石

16、灰石石灰石黏土黏土硅酸三钙硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙、硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙铝酸三钙(3CaOAl2O3)主要性能：主要性能： 。水硬性水硬性(3)(3)陶瓷陶瓷主要是传统硅酸盐陶瓷，它们都是以黏土主要是传统硅酸盐陶瓷，它们都是以黏土为原料，经高温烧结而成。为原料，经高温烧结而成。20指点迷津指点迷津 (1)注意：对于注意：对于Na2CO3SiO2=高温高温Na2SiO3CO2和和Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3两个反应， 我们应从不同角度来理解， 反应两个反应， 我们应从不同角度来理解， 反应是在高温条件下进行，且高温下生成的是在高温条件下进行

17、，且高温下生成的 CO2气体挥气体挥发，促进了反应的进行，而反应发，促进了反应的进行，而反应，把，把 CO2气体通入气体通入Na2SiO3溶液， 由于溶液， 由于 H2SiO3的酸性比的酸性比 H2CO3的酸性弱，的酸性弱，且硅酸的溶解度很小， 因而促进了反应的进行， 此反应且硅酸的溶解度很小， 因而促进了反应的进行， 此反应是在溶液中进行的复分解反应，符合强酸制弱酸的规是在溶液中进行的复分解反应，符合强酸制弱酸的规律。律。 21(2)玻璃的形态：玻璃不是晶体，没有固定的熔点，属玻璃的形态：玻璃不是晶体，没有固定的熔点，属于玻璃态物质。于玻璃态物质。 固体物质从结构上看主要分为三类： 晶体、

18、无定形态和固体物质从结构上看主要分为三类： 晶体、 无定形态和玻璃态。 所谓玻璃态物质是指介于晶体和无定形态之间玻璃态。 所谓玻璃态物质是指介于晶体和无定形态之间的一种物质形态。 玻璃态的物质的结构特点是： 它的粒的一种物质形态。 玻璃态的物质的结构特点是： 它的粒子不像晶体那样有严格的空间排列， 但又不像无定形态子不像晶体那样有严格的空间排列， 但又不像无定形态物质那样无规则排列。 玻璃所具有的这种结构特征， 决物质那样无规则排列。 玻璃所具有的这种结构特征， 决定了它没有固定的熔点， 而是加热到某一温度范围内逐定了它没有固定的熔点， 而是加热到某一温度范围内逐渐软化，进而变成液态。渐软化，

19、进而变成液态。 (3)钢化玻璃是将普通玻璃加热到高温，再骤然冷却而钢化玻璃是将普通玻璃加热到高温，再骤然冷却而制成。它具有耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻和抗震等制成。它具有耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻和抗震等优点，主要用于运动器材、微波通讯器材、汽车和火车优点，主要用于运动器材、微波通讯器材、汽车和火车窗玻璃。窗玻璃。 22要点一要点一 碳、硅及其化合物的特性及应用碳、硅及其化合物的特性及应用1.1.碳、硅元素单质及其化合物的特性碳、硅元素单质及其化合物的特性 （1 1）一般情况，非金属元素单质熔、沸点低，硬）一般情况，非金属元素单质熔、沸点低，硬 度小，但硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中度小

20、，但硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中 金刚石为硬度最大的物质。金刚石为硬度最大的物质。 （2 2）一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅）一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅 为半导体，石墨为电的良导体。为半导体，石墨为电的良导体。（3 3）一般情况，较强氧化剂）一般情况，较强氧化剂+ +较强还原剂较强还原剂 较弱氧化剂较弱氧化剂+ +较弱还原剂，而碳却还原出比它更较弱还原剂，而碳却还原出比它更 强的还原剂：强的还原剂：SiOSiO2 2+2C Si+2CO,FeO+C+2C Si+2CO,FeO+C Fe+CO Fe+CO。要点精讲要点精讲23（4 4）非金属单质与碱反应一般是非金属既作

21、氧化）非金属单质与碱反应一般是非金属既作氧化 剂又作还原剂，而剂又作还原剂，而SiSi与碱溶液反应却只作还原剂。与碱溶液反应却只作还原剂。Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O NaO Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2。（5 5）一般情况，较活泼金属）一般情况，较活泼金属+ +酸酸 盐盐+ +氢气，氢气，然而然而SiSi是非金属，却能与氢氟酸发生反应：是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si+4HF SiFSi+4HF SiF4 4+2H+2H2 2。（6 6）一般情况，碱性氧化物）一般情况，碱性氧化物+ +酸酸 盐盐+ +水，水，SiOSiO2 2是酸性氧化物却能与氢氟酸

22、反应：是酸性氧化物却能与氢氟酸反应：SiOSiO2 2+4HF SiF+4HF SiF4 4+2H+2H2 2O(SiFO(SiF4 4也不属于盐也不属于盐) )。（7 7）无机酸一般能溶于水，而）无机酸一般能溶于水，而H H2 2SiOSiO3 3及及H H4 4SiOSiO4 4却却难溶于水。难溶于水。24（8 8）H H2 2COCO3 3的酸性大于的酸性大于H H2 2SiOSiO3 3，所以有，所以有NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O HO H2 2SiOSiO3 3+Na+Na2 2COCO3 3, ,但但高温下：高温下：NaNa2 2COCO3 3

23、+SiO+SiO2 2 Na Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2也能也能发生（发生（COCO2 2离开反应体系）。离开反应体系）。（9 9）一般情况，非常活泼金属（）一般情况，非常活泼金属（NaNa、K K等）才能够置换等）才能够置换出水中的氢，但出水中的氢，但C+HC+H2 2O O（g g） CO+HCO+H2 2。（1010）一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，）一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如如COCO2 2+H+H2 2O HO H2 2COCO3 3，但，但SiOSiO2 2不溶于水，不不溶于水，不与水反应。与水反应。252.硅与铝的相似性及区别硅

24、与铝的相似性及区别（1）与强碱溶液反应时相似）与强碱溶液反应时相似 Si、Al均与均与NaOH溶液反应生成盐和溶液反应生成盐和H2。 SiO2、Al2O3、H2SiO3、H3AlO3Al(OH)3均均 与与NaOH溶液反应生成盐和水。溶液反应生成盐和水。 Na2SiO3、NaAlO2溶液通入过量溶液通入过量CO2均生成白均生成白色色 沉淀。沉淀。（2）区别）区别 除氢氟酸外，除氢氟酸外，Si、SiO2、H2SiO3不与其它酸反不与其它酸反 应。应。 Al2O3、Al(OH)3属两性化合物。属两性化合物。 Na2SiO3溶液、溶液、NaAlO2溶液与过量盐酸反应时溶液与过量盐酸反应时 现象不同。

25、现象不同。26【典例导析 1】 在下图所示的物质相互转化关系中，在下图所示的物质相互转化关系中，A 是一种固体单质，是一种固体单质， E 是一种白色不溶于水的物质。是一种白色不溶于水的物质。据此填空。据此填空。 (1)写出各物质的化学式：写出各物质的化学式： A 、B. 、C. 、D. 、E. 、F. 。 (2)B 与与 a 溶液反应的离子方程式是溶液反应的离子方程式是 。 (3)A 与与 a 溶液反应的离子方程式是溶液反应的离子方程式是 。 Si SiO2 H2O H2SiO3 H2 SiO22OH=SiO23H2O Si2OHH2O=SiO232H2 Na2SiO3 27解析解析 本题题“

26、突破口”是是 C C 中加入过量中加入过量 H ClH Cl产生不溶产生不溶于盐酸的白色沉淀，推知于盐酸的白色沉淀，推知 E E 可能是硅酸。可能是硅酸。A A 可能是可能是 SiSi ，代入题目入题目验证，B B 为为 Si OSi O2 2，能与，能与 SiSi和和 Si OSi O2 2反应的溶液反应的溶液可能为可能为 HFHF 溶液或溶液或 N aO HN aO H 溶液，结合题目知溶液，结合题目知 a a 溶液为溶液为 NaOH 溶液，溶液，C 为为 Na2SiO3，D 为为 H2O，F 为为 H2。 28迁移应用迁移应用1 （2010.温州模拟）温州模拟） 已知已知A是一种不溶于是

27、一种不溶于水的酸酐。根据图水的酸酐。根据图示转化关系，回答：示转化关系，回答：29（1）A是是 ，B是是 ，D是是 。（2）写出）写出各步反应的化学方程式，如是离各步反应的化学方程式，如是离子反应请改写成离子方程式。子反应请改写成离子方程式。答案答案 （1）SiO2 Na2SiO3 H2SiO3（2）SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2SiO +CO2+H2O H2SiO3+COSiO2+2OH- SiO +H2OSiO +2H+ H2SiO3H2SiO3 SiO2+H2O2323232330要点二要点二 无机非金属材料的使用无机非金属材料的使用 无机非金属材料在日常生活中有广泛的用途，无机非金属材料在日常生活中有广泛的用途， 这些知识大多数属于识记知识。这些知识大多数属于识记知识。