第四章非金属及其化合物 第一节无机非金属材料的主角硅 ≤课前自主学习 ◆◆◆课标定位◆◆◆ 了解二氧化硅及硅酸的主要性质及应用 2.了解硅和硅酸钠的性质和用途。 3.了解硅酸盐产品的性能和用途 4.认识硅及其重要化合物对生态环境的影响
第四章 非金属及其化合物 第一节 无机非金属材料的主角——硅 1．了解二氧化硅及硅酸的主要性质及应用。 2．了解硅和硅酸钠的性质和用途。 3．了解硅酸盐产品的性能和用途。 4．认识硅及其重要化合物对生态环境的影响
◆◆◆基础梳理◆◆◆ 、二氧化硅及硅酸 硅元素的存在 硅在地壳中的含量为263%,仅次于氧,硅的氧化物和硅 酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤,占地壳质量的 90%以上。硅是一种亲氧元素,主要以熔点很高的氧化物 和硅酸盐的形式存在 2.二氧化硅(SiO2) (1)存在 天然二氧化硅的存在形态有结晶形和无定形两大类,统称 硅石。水晶和玛瑙的主要成分都是二氧化硅
一、二氧化硅及硅酸 1．硅元素的存在 硅在地壳中的含量为 26.3%，仅次于___，硅的氧化物和硅 酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，占地壳质量的 90%以上。硅是一种_________ 亲氧 元素，主要以熔点很高的氧化物 和硅酸盐的形式存在。 2．二氧化硅(SiO2 ) (1)存在 硅石 水晶 天然二氧化硅的存在形态有结晶形和无定形两大类，统称 _________。_________和玛瑙的主要成分都是二氧化硅。 氧
(2)结构特点 二氧化硅晶体为立体网状结构,基本结构单元是SiO4l 四面体,Si在中心,O在4个顶角。SiO2晶体是由S和O按1:2 的比例组成立体网状结构的晶体。 (3)物理性质 二氧化硅的熔点高,硬度大,不溶于水,纯净的 SiO2透光性好
(2)结构特点 二氧化硅晶体为____________ 立体网状 结构，基本结构单元是[SiO4 ] 四面体，Si在中心，O在4个顶角。SiO2晶体是由Si和O按______ 的比例组成___________结构的晶体。 1∶2 立体网状 (3)物理性质 二氧化硅的熔点______，硬度______，不溶于水，纯净的 SiO2 透光性好。 高 大
(4)化学性质 SiO2的化学性质很不活泼,氢氟酸是唯一可以与之发生反 应的酸,写出下列反应的化学方程式 ①SO2与氢氟酸(HF)反应:S102+4HF=SiF4个+2H2O 高温 ②SO2与碱性氧化物CaO反应:S02+ca0=caso3 ③SO2与强碱(NaOH反应:SO2+2NaOH=N2SO3+H2
(4)化学性质 SiO2 的化学性质很不活泼，氢氟酸是唯一可以与之发生反 应的酸，写出下列反应的化学方程式： ①SiO2与氢氟酸(HF)反应：___________________________； ②SiO2 与碱性氧化物(CaO)反应：_____________________； ③SiO2 与强碱(NaOH)反应：____________________________。 SiO2＋4HF SiF4↑＋2H2O SiO2＋CaO 高温 CaSiO3 SiO2＋2NaOH Na2SiO3＋H2O
(5)用途 以SiO2为主要成分的沙子用作建筑材料,纯净的SO2可作光 学材料和光纤制品的原料,石英、玛瑙可以作装饰品和工艺品。 3.硅酸(H2SO3) 硅酸是一种很弱的酸(酸性比碳酸_弱),溶解度很小。硅酸 是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得的。硅酸钠与盐酸反应的 化学方程式:Na2SO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓ “硅胶”是硅酸凝胶经干燥脱水后得到的多孔的硅酸干凝 胶,常用作干燥剂,也用作催化剂的载体
(5)用途 以 SiO2为主要成分的沙子用作建筑材料，纯净的 SiO2可作光 学材料和光纤制品的原料，石英、玛瑙可以作装饰品和工艺品。 3．硅酸(H2SiO3 ) 硅酸是一种很弱的酸(酸性比碳酸____)，溶解度很小。硅酸 是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得的。硅酸钠与盐酸反应的 化学方程式：___________________________________。 “硅胶”是硅酸凝胶经干燥脱水后得到的多孔的硅酸干凝 胶，常用作___________，也用作催化剂的载体。 Na2SiO3＋2HCl 2NaCl＋H2SiO3↓ 干燥剂 弱
二、硅酸盐 硅酸盐的组成、结构特点及性质 硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。其是 大类结构复杂的固态物质,大多数不溶于水,化学性质稳定 硅酸盐组成的表示方式:活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物· 二氧化硅·水,如粘士的主要成分是Al2O32SO2·2H2O
二、硅酸盐 硅、氧和金属 1．硅酸盐的组成、结构特点及性质 硅酸盐是由____________组成的化合物的总称。其是一 大类结构复杂的固态物质，大多数不溶于水，化学性质稳定。 硅酸盐组成的表示方式：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物· 二氧化硅·水，如粘土的主要成分是 Al2O3 ·2SiO2· 2H2O
2.硅酸钠(Na2SiO3) 硅酸钠是最简单的硅酸盐,可溶于水,其水溶液俗称水玻璃, 是制备硅胶和木材防火剂的原料。放在空气中变质的化学方 程式:Na2S0O3+H2O+CO2=Na2CO3+H2O3↓ 3.硅酸盐工业 三大传统无机非金属材料是玻璃、水泥、陶瓷 些特殊功能的含硅物质如碳化硅(SC)、硅钢、硅橡胶、分 子筛等
2．硅酸钠(Na2SiO3 ) 水玻璃 硅胶 硅酸钠是最简单的硅酸盐，可溶于水，其水溶液俗称______， 是制备_______和木材防火剂的原料。放在空气中变质的化学方 程式：______________________________________________。 3．硅酸盐工业 三大传统无机非金属材料是______ 玻璃 、______ 水泥 、_______ 陶瓷 。一 些特殊功能的含硅物质如碳化硅(SiC)、硅钢、__________、分 子筛等。 Na2SiO3＋H2O＋CO2 Na2CO3＋H2SiO3↓ 硅橡胶
三、硅单质 存在及结构特点 单质硅有晶体硅和无定形硅两种,晶体硅的结构与金刚石 类似 2.性质 单质硅是带有金属光泽的灰黑色固体,熔点高、硬度大 有脆性,在常温下化学性质不活泼。 3.用途 晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体 材料。硅同时还是人类将太阳能转化为电能的常用材料
三、硅单质 1．存在及结构特点 金刚石 高 大 半导体 电能 单质硅有晶体硅和无定形硅两种，晶体硅的结构与_______ 类似。 2．性质 单质硅是带有金属光泽的灰黑色固体，熔点____、硬度___、 有脆性，在常温下化学性质不活泼。 3．用途 晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的_______ 材料。硅同时还是人类将太阳能转化为________的常用材料
课堂同步优化 ◆◆◆重难点突破◆◆◆ 重难点○硅、二氧化硅、硅酸的性质 1.硅和二氧化硅化学性质的比较 物质单质硅Si) 二氧化硅(SO2) 化学性质不活泼,常温在通常情况下,化学性质十分稳 化学性质下除与F2、H和强碱|定,不与水反应,具有酸性氧化 溶液等反应外,不与其物的通性,能与碱及碱性氧化物 他物质反应 反应,能与氢氟酸反应 与F2反应s+2F2=SF4
物质 单质硅(Si) 二氧化硅(SiO2 ) 化学性质 化学性质不活泼，常温 下除与 F2、HF 和强碱 溶液等反应外，不与其 他物质反应 在通常情况下，化学性质十分稳 定，不与水反应，具有酸性氧化 物的通性，能与碱及碱性氧化物 反应，能与氢氟酸反应 与 F2反应 —— 硅、二氧化硅、硅酸的性质 1．硅和二氧化硅化学性质的比较 Si＋2F2 SiF4
续表 物质 单质硅(S) 二氧化硅(SO2) 与F反应S+4HF=S4↑+2H2SO2+4H=SiF4↑+2H2O 与强碱si+2NaOH+H2O Naoh)反应Na2SO3+2H2↑ SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 与碱性氧化物 高温 (CaO反应 SiO2+Cao=CaSio3
物质 单质硅(Si) 二氧化硅(SiO2) 与 HF 反应 与强碱 (NaOH)反应 与碱性氧化物 (CaO)反应 —— 续表 Si＋4HF SiF4↑＋2H2↑ SiO2＋4HF SiF4↑＋2H2O Si＋2NaOH＋H2O Na2SiO3＋2H2↑ SiO2＋2NaOH Na2SiO3＋H2O SiO2＋CaO 高温CaSiO3