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硅及其化合物
第四章第一节无机非金属材料的主角——硅
第1课时硅、二氧化硅、硅酸
【学习目标】:
1.知道硅元素在自然界的存在形式,知道二氧化硅晶体的结构特点
2.掌握硅、二氧化硅、硅酸的化学性质,能够熟练书写方程式
3.通过对比掌握碳、硅及其相应化合物的性质的异同点
4.知道硅、二氧化硅、硅酸的用途
【知识回顾】:
1、画出硅原子的原子结构示意图:
________________。
2、什么是酸性氧化物?
已知SiO2是什么是酸性氧化物,它有哪些化学性质?
用化学方程式表示:
,。
3、酸和盐反应的一般规律是什么?
已知H2SiO3比碳酸弱,不溶于水,完成下列化学方程式:
Na2SiO3+CO2(少量)+H2O,Na2SiO3+HCl
【基础知识】:
一、Si元素的存在和Si的原子结构特点
【活动1】阅读教材P74相关内容,完成下列内容:
1.Si元素的存在:
Si是地壳中含量占第____位的元素,在自然界中,Si主要以__________及_________________的形式存在。
2.对比C和Si的存在和原子结构,找出相同点和不同点,填入下表:
C
Si
相同点
不同点
二、Si单质
阅读教材P79-80相关内容,找出硅单质的存在形式,晶体硅的物理性质,并用简练的语言总结出单质硅的主要用途:
1、硅单质的存在形式:
__________________________________
2、晶体硅的物理性质:
______________________________________________
3、硅的化学性质:
4、单质硅的制取及提纯(P81课后题9)
5单质硅的主要用途:
三、二氧化硅(SiO2)
【活动4】阅读教材P74-75相关内容,完成下列内容:
1.SiO2的存在形式:
__________________________________,统称___________。
2.SiO2晶体的结构特点:
SiO2晶体是由________________________________组成的_____________结构的晶体。
在SiO2晶体中没有_______,SiO2表示的是______________。
3.SiO2晶体的物理性质:
______________________________________________
4.SiO2的化学性质:
5.SiO2的用途:
______________________________________________
6.小结:
主要成分为SiO2的物质有:
__________________________________________
四、硅酸(H2SiO3)
1.硅酸的制备方法:
用______________和___________反应,不能用___________和_________反应,原因:
___________________________________________
制备过程中发生的反应的化学方程式________________________________,
该反应能够说明__________的酸性强于____________。
2.硅酸的物理性质:
______________________________
3.硅酸的主要化学性质:
4.硅胶的主要成分为____________________,主要用途为_________________。
【知识拓展】
填写下表中关于CO2的部分,通过学习填写出关于SiO2的性质,填写完成后将两种物质的性质进行对比。
CO2
SiO2
物理性质
化学性质
与碱性氧化物反应
与碱溶液反应
与水反应
与酸反应
与盐反应
与C反应
【课堂练习】:
1.宣传科学知识,介绍高新科技,揭露伪科学,是科学工作者的义务,下列说法属于伪科学是。
A.以二氧化硅为主要原料制造光导纤维
B.碳炉边放盆水,可防止煤气中毒
C.在墙壁刚粉刷过石灰浆的室内生一炭火盆,墙壁会冒汗
D.用干冰进行人工降雨
2.下列说法正确的是()
A.SiO2能和水发生化合反应生成硅酸B.SiO2是酸性氧化物,它不溶于任何酸
C.SiO2的俗名叫水玻璃,不溶于水D.SiO2又叫水晶,能溶于NaOH溶液中
3.
盐酸、
浓硫酸、
氧气、
氢氟酸、
氢氧化钾溶液中,能与地壳中含量第一和第二的两元素形成的化合物起化学反应的是
A.
B.
C.
D.
4.将过量的二氧化碳通入下列溶液中,最终会出现浑浊的是
A.氯化钙溶液B.澄清的石灰水C.水玻璃D.硝酸钡溶液
5.熔融烧碱应选用的器皿是
A.铁制坩埚B.普通玻璃坩埚C.石英坩埚D.陶瓷坩埚
6.下列关于碳和硅的叙述中,不正确的是
A.+4价氧化物都与氢氧化钠溶液反应B.单质在加热时都能与氧气反应
C.氧化物都能溶于水生成相应的酸D.碳和硅两种元素都有能导电的单质
7.下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶保存的是
A.硅酸钠溶液B.盐酸C.氢氟酸D.氢氧化钠溶液
8.和空气接触可发生非氧化还原反应的物质组合是
Na
Na2SiO3溶液
Na2O2
烧碱溶液
石灰水
Fe(OH)2
A.
B.
C.
D.
9.已知由石墨转化为金刚石需要吸收热量,下列说法中正确的是
A.石墨比金刚石稳定B.金刚石比石墨稳定
C.石墨和金刚石一样稳定D.以上结论都不正确
10.某无色混合气体可能含有CO2.H2.CO和H2O(气)中的一种或几种,依次进行以下处理(假设每次处理均反应完全):
①通过盛有硅胶的干燥管时,气体体积不变;②通过炽热的氧化铜时,固体变为红色;③通过白色CuSO4粉末时,粉末变蓝色;④通过澄清石灰水时,溶液变浑浊。
则原混合气体的成分不可能是
AH2和COBCO2、H2和COCH2O和CO2DH2和CO2
11.按由多到少的顺序,在地壳中的含量列前四位的元素依次是、、、。
碳、硅均位于元素周期表的族,其原子结构示意图分别是、。
碳是构成的主要元素,硅主要以熔点很高的和的形式存在,是构成岩石与许多矿物的基本元素。
12.由同一种元素组成的不同单质,称为该元素的同素异形体。
在各种碳的同素异形体中,铅笔芯的主要成分是,它是一种深灰色、有金属光泽且不透明的片状固体,质软,具有润滑性,它能够,常用作电极。
钻石的成分是,是无色透明的晶体,硬度。
由60个碳原子组成、形似足球的(写分子式)也是碳的同素异形体。
13.下表中括号内的物质是杂质,试将除杂试剂和分离方法填入表中:
混合物
SiO2(CaCO3)
SiO2(Fe2O3)
SiO2(NaCl)
SiO2
(Si)
Si
(Al)
NaHCO3
(Na2SiO3)
除杂试剂
分离方法
14.检验石灰中含有碳酸钙和二氧化硅的方法是:
取少许试样,加入过量的,有产生,说明石灰中含有。
充分振荡后过滤,有滤渣存在说明含有。
【课堂后记】:
参考答案
巩固练习答案:
1B2D3B4C5A6C7B8B9A10C
11O、Si、Al、Fe、IVA、原子结构示意图略、有机化合物、氧化物、硅酸盐
12石墨、导电、碳元素、很大、C60
13
(1)盐酸、过滤
(2)盐酸、过滤(3)水、过滤(4)O2、加热(5)盐酸、过滤
(6)足量CO2/H2O、过滤
14稀盐酸、无色气体、碳酸钙、二氧化硅
第2课时硅酸盐和硅酸盐产品
学习目标:
1.了解硅酸盐的组成和性质特点,了解硅酸钠的性质和用途
2.会用氧化物的形式表示硅酸盐的化学组成
3.了解传统硅酸盐产品和新型含硅材料
【知识回顾】:
那个反应能证明硅酸的酸性比碳酸弱?
【基础知识】:
一、硅酸盐
阅读教材P77相关内容,完成下列内容。
1.硅酸盐的概念:
硅酸盐是由__________________________组成的化合物的总称,在自然界分布极广。
2.硅酸盐的主要性质特点:
是一大类____________________________的__________物质,____________________于水。
化学性质_____________。
3.Na2SiO3
(1)物理性质:
____________________________________
(2)化学性质:
(3)用途:
___________________________________________________________________
〖思考〗根据硅酸钠的相关性质,思考:
NaOH溶液为什么不能盛放在带磨口玻璃塞的试剂瓶中?
4.硅酸盐由于化学成分复杂,因此常用氧化物的形式表示其化学组成。
表示方法为:
金属氧化物(活泼的在前,不活泼的在后)·SiO2·H2O。
仿照例子将下列硅酸盐改写成氧化物形式。
例:
Na2SiO3:
Na2O·SiO2
镁橄榄石:
Mg2SiO3_____长石:
KAlSi3O8______黏土:
Al2Si2O5(OH)4_________
二、硅酸盐产品
阅读教材P77-79相关内容,填写下列表格
1.传统硅酸盐产品——水泥、玻璃、陶瓷
原料
主要成分
水泥
玻璃
陶瓷
-----------------------
2.新型含硅材料:
性质
主要用途
金刚砂(成分_______)
硅钢
硅橡胶
分子筛
【知识拓展】
制玻璃的化学反应有、
反应规律:
【课堂练习】:
一、选择题
1.可以用来制取半导体材料(如大规模集成电路)的是
A.二氧化硅B.粗硅C.高纯硅D.硅酸盐
2.构成地壳基本骨架的非金属元素的是
A.AlB.OC.SiD.C
3.下列物质中主要成分不是二氧化硅的是
A.硅胶B.水晶 C.玛瑙 D.硅石
4.NaOH、KOH等碱性溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中
A.具有玻璃塞的细口瓶B.具有玻璃塞的广口瓶
C.带滴管的滴瓶D.具有橡胶塞的细口瓶
5.二氧化硅的化学性质很不活泼,几乎所有的酸都不与其反应,但有一种酸能够和二氧化硅发生反应,这种酸是
A.浓盐酸B.硫酸C.硝酸D.氢氟酸
6.二氧化硅属于酸性氧化物,理由是
A.Si是非金属元素B.SiO2对应的水化物是可溶性弱酸
C.SiO2与强碱反应生成盐和水D.SiO2不能与酸反应
7.下列物质中,能够与NaOH溶液反应的是
A.碳酸钠B.硅酸钠C.二氧化硅D.氢氧化铝
8.下列不是水玻璃用途的是
A.肥皂填料B.木材防火剂C.纸板黏胶剂D.建筑装饰材料
9.下列不属于传统硅酸盐产品的是
A.玻璃B.水泥C.光导纤维D.陶瓷
10.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是
A.CO2溶于水形成碳酸,SiO2难溶于水
B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C.高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体,通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
11.下列物质的变化,不能通过一步化学反应完成的是
A.CO2→H2CO3B.SiO2→Na2SiO3C.Na2O2→Na2CO3D.SiO2→H2SiO3
12.下列离子方程式,正确的是
A.澄清石灰水中通入过量二氧化碳:
Ca2++2OH+CO2===CaCO3↓+H2O
B.碳酸钠溶液中加入二氧化硅:
CO32+SiO2==SiO32+CO2↑
C.二氧化硅与烧碱溶液反应:
SiO2+2OH===SiO32+H2O↑
D.硅酸与烧碱溶液中和:
H2SiO3+2OH===SiO32+2H2O
13.在SiO2+3C
SiC+2CO↑反应中,氧化剂和还原剂的质量比为
A.36∶30B.60∶36C.2∶1D.1∶2
14.下面关于硅的叙述中,正确的是
A.硅的非金属性比碳强,只有在高温下才能跟氢气起化合反应
B.硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位
C.硅的化学性质不活泼,在自然界中可以以游离态存在
D.硅在电子工业中,是重要的半导体材料
15.钢筋混凝土强度大,常常用来建造高楼大厦、桥梁涵洞、高速公路等,在现代社会中发挥着举足轻重的作用,下面是钢筋混凝土的主要成分的是
A.水泥、沙子和钢筋B.水泥、沙子、碎石和钢筋
C.水泥、碎石和钢筋D.水泥、沙子和碎石
16.某无色溶液中加入过量盐酸有沉淀产生,过滤后向滤液中加入过量氨水又有沉淀产生,下列溶液中符合此条件的是
A.Ag+、Al3+、K+B.SiO32、AlO2、K+
C.Ag+、Cu2+、Na+D.Ag+、Ba2+、Na+
17.下列说法正确的是
A.SiO2溶于水显酸性B.CO2通入水玻璃可得硅酸
C.SiO2是酸性氧化物,它不溶于任何酸D.SiO2晶体中不存在单个SiO2分子
18.10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应,产生CO20.1mol,则此样品中可能含有的杂质是A.KHCO3和MgCO3 B.MgCO3和SiO2C.K2CO3和SiO2 D.无法确定
19.下列关于二氧化硅的说法中,错误的是
A.二氧化硅也叫硅酐
B.二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成
C.不能用二氧化硅跟水直接作用制取硅酸
D.二氧化硅既能与氢氟酸反应,又能与烧碱反应,所以它是两性氧化物
二、填空题
20.用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置,足见化学对现代物质文明的重要作用。
例如:
(1)计算机芯片的主要成分是__________________;
(2)光导纤维的主要成分是______________:
(3)目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是__________________.
21.物质A是一种高熔点化合物,不溶于H2SO4、硝酸,却溶于氢氟酸;C是一种气体;D是白色胶状沉淀;E是白色固体。
A、B、C、D、E之间的转化如右图,试推断:
A.________;B._______;C._______;D.________;E.________。
22.将下列硅酸盐的化学式改写为氧化物的形式:
(1)钙长石(CaAl
Si
O
)_________
(2)透闪石【Ca2Mg5Si8O22(OH)2】_______________(3)许多含氧酸也可以类似地改写成为氧化物的形式,请继续改写下列物质:
HNO3________________;H3PO4___________________.
23.有A、B、C、D四种含硅元素的物质,它们能发生如下反应:
(1)C与烧碱溶液反应生成A和水;
(2)A溶液与钙盐溶液反应生成白色沉淀D;
(3)B在空气中燃烧生成C;(4)C在高温下与碳酸钙反应生成D和一种气体;
(5)C在高温下与碳反应生成单质B。
根据上述变化,写出A、B、C、D的化学式。
【课堂后记】:
无机非金属材料的主角——硅课后作业姓名学号
1、下列物质的成分不含硅酸盐的是
A.石英玻璃B.陶瓷C.普通水泥D.砖瓦
2、Na2O∙CaO∙6SiO2是一种
A.含氧酸B.硅酸盐C.氧化物D.混合物
3、已知普通玻璃可用Na2O.CaO.6SiO2来表示,则其中Na2SiO3、CaSiO3、SiO2的物质的量之比为:
A.1:
1:
6B.1:
1:
4C.2:
1:
6D.2:
1:
4
4、有关硅元素的下列叙述中正确的是
A.硅与任何酸都不反应
B.硅是构成矿物岩石的主要原料,其化合态硅几乎全部是硅石和硅酸盐
C.硅的性质很稳定,能以游离态存在于自然界
D.常温时硅不与任何物质反应
5、下列物品或设备:
水泥路桥、
门窗玻璃、
水晶镜片、
石英钟表、
玛瑙手镯、
硅太阳能电池、
光导纤维、
计算机芯片。
所用材料为SiO2或要用到SiO2的是
A.
B.
C.
D.全部
6、水处理中常使用的一种无机高分子絮凝剂的化学式可表示为[Al2(OH)nClm∙yH2O]x,式中m等于A.3-nB.6-nC.6+nD.3+n
7、下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是
A.这是一种矿物胶,既不燃烧也不受腐蚀
B.在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料
C.木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D.水玻璃的化学性质稳定,在空气中不易变质
8、工业上制造金钢砂的化学方程式如下:
SiO2+3C=SiC+2CO↑,在这个氧化还原反应中,氧化剂与还原剂物质的量之比为
A.1:
2B.2:
1C.5:
3D.3:
5
9、向下列溶液滴加稀盐酸,生成白色沉淀,继续滴加稀盐酸,沉淀又溶解的是()。
A.Na2SiO3 B.BaCl2 C.AgNO3 D.NaAlO2
10、假设SiO2晶体中部分Si原子被Al原子取代,不足的价数由K原子补充,当有25%的硅原子被铝原子取代时,可形成正长石,则正长石的化学组成为。
A.KAlSi3O8B.KAlSi2O6C.KAlSiO4D.KAlSi4O10
11、三硅酸镁晶体被用来治疗胃溃疡患者的胃酸过多症,是因为该物质不溶于水,服用后能中和胃酸,作用持久。
三硅酸镁晶体的化学式为Mg2Si3O8∙nH2O。
(1)用氧化物形式表示三硅酸镁的化学式。
(2)写出该药物中和胃酸的化学方程式。
12.已知CO和H2的混合气体称为水煤气,可由碳与水蒸气在高温下反应生成。
如下图:
高温
反应①
高温
反应②
燃烧
反应③
已知:
单质E可作为半导体材料,化合物F是有毒的氧化物,C为液态。
据此,请填空:
(1)氧化物A是
(2)化合物F是
(3)反应②的化学方程式是
(4)反应③的化学方程式是
1.参考答案
巩固练习答案:
1A2B3B4B5C6B7D8A9D10A
11
(1)2MgO∙3SiO2∙nH2O
(2)2MgO∙3SiO2∙nH2O+4HCl==2MgCl2+3SiO2+(n+2)H2O
12:
(1)SiO2
(2)CO
高温
(3)C+H2O==CO+H2
点燃
(4)2H2+O2==2H2O
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- 及其 化合物