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高考化学 第一节第1课时 第2课时 硅酸盐 硅课件


第一节
第2课时 硅酸盐 硅 课时

第 2 课时

硅酸盐 硅

基础梳理
一、硅酸盐 1.概念 . 硅酸盐是由 硅、氧和金属 组成的化合物的总称。 组成的化合物的总称。 2.硅酸盐的性质 . 硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质, 于水, 硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质,大多不溶 于水,化学性 质很 稳定 。 3.硅酸盐组成的表示 . 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。 例如: 例如:Na2SiO3:Na2O?SiO2 ;

?6SiO 长石 KAlSi3O8: K2O?Al2O3?6SiO2



4.最常见的硅酸盐——Na2SiO3 .最常见的硅酸盐 Na2SiO3 的水溶液俗称 水玻璃 ,能制备 硅胶 和木材防火剂 。 5.三种常见的硅酸盐产品 . 硅酸盐 原料 产品 硅酸二钙 2CaO·SiO2 水泥 石灰石、 黏土 水泥回转窑 石灰石、 硅酸三钙 3CaO·SiO2 铝酸三钙 3CaO·Al2O3 纯碱、 纯碱、石灰 玻璃 石、石英 陶瓷 黏土 玻璃窑 Na2O·CaO·6SiO2 主要设备 主要成分

6.新型含硅物质 新型含硅物质 主要包括: 具有金刚石结构的碳化硅 具有金刚石结构的碳化硅(SiC,俗称金刚砂 ); 主要包括:(1)具有金刚石结构的碳化硅 , ; (2)具有很高导磁性 的硅钢;(3)既耐高温又耐低温 的硅橡胶; 具有很高 的硅钢; 既耐高温又耐 的硅橡胶; (4)人工制造的 分子筛 主要用作吸附剂和催化剂等。 人工制造的 主要用作吸附剂和催化剂等。

思维拓展 1.结合硅酸盐的性质,分析在实验室中如何保存 Na2SiO3 溶液?若将硅酸钠溶液敞口放置一段时间会出现什么现 象?
答案 Na2SiO3 溶液呈碱性,具有粘性,能够和空气中的

CO2 反应,故 Na2SiO3 溶液应用带橡胶塞或软木塞的试剂 瓶密封保存。 若将 Na2SiO3 溶液在空气中敞口放置,溶液会变浑浊。

2.将硅酸盐改写为氧化物的形式有什么规律? 将硅酸盐改写为氧化物的形式有什么规律?

答案

将硅酸盐进行改写时, 各氧化物按如下顺序书写:

按金属的活泼性顺序写出各氧化物→二氧化硅→H2O, 改写过程中应遵守元素守恒。

二、硅单质 1.种类 . 两类。 单质硅有 晶体 和 无定形 两类。 2.结构 . 相似。 晶体硅的结构与 金刚石 相似。 3.性质 . (1)物理性质 物理性质 色、态 灰黑色 光泽 金属光泽 熔点 硬度 质地 导电性 高 大 脆 半导体

强碱 、氢氟酸 (2)化学性质:在常温下化学性质不活泼,但能与 化学性质:在常温下化学性质不活泼, 化学性质
发生反应。 发生反应。

4.用途 . (1) 半导体材料 ,如硅芯片等。 如硅芯片等。 (2)新能源 ,如光电池等。 如光电池等。

思维拓展 3.归纳课后习题9,工业是如何制备高纯度硅单质的? 归纳课后习题9 工业是如何制备高纯度硅单质的?
答案 单质硅是由其氧化物制得的, 其过程主要分为两

个阶段: 原理 高温 粗硅的制备 SiO2+2C=====Si(粗)+2CO↑ 电炉 ? 原理 粗硅的提纯 Si(粗)+2Cl2 加热,SiCl4 高温 SiCl4+2H2=====Si(纯)+4HCl

随堂训练
1.下列不属于硅酸盐产品的是 . A.陶瓷 . C.玻璃 . B.水泥 . D.光导纤维 . ( D )

2.制取下列物质不需要用石灰石作原料的是 . A.硅酸 . B.水泥 . C.玻璃 . D.生石灰 .

(

A )

解析

硅酸的制取主要是向硅酸盐中加比硅酸强的酸, 如

碳酸、盐酸等;水泥、玻璃的原材料中都有石灰石;生石 灰的制取方法是煅烧石灰石。

3.露置于空气中一段时间后的水玻璃会变浑浊。向此浑浊溶液中 .露置于空气中一段时间后的水玻璃会变浑浊。 加入稀盐酸,会生成白色沉淀,同时伴随有气泡产生。 加入稀盐酸,会生成白色沉淀,同时伴随有气泡产生。用化学方 程式解释产生上述实验现象的原因: 程式解释产生上述实验现象的原因: (1)溶液变浑浊 Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3。 溶液变浑浊_________________________________________。 溶液变浑浊 (2)生成白色沉淀 Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓ 生成白色沉淀_______________________________________。 生成白色沉淀 。 (3)产生气泡 Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O 产生气泡___________________________________________。 产生气泡 。

课时作业
基础达标 1.下列关于碳和硅的比较,正确的是 .下列关于碳和硅的比较, A.它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸 . B.碳和硅的最高正价都是+4 价 .碳和硅的最高正价都是+ C.硅元素在地壳中的含量占第二位,碳占第一位 .硅元素在地壳中的含量占第二位, D.碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游离态也有化合态 . (

B )

解析

SiO2 不溶于水也不与水反应,A 不正确;在地壳中

含量第一的是氧元素,硅占第二位,C 不正确;自然界中 有游离态的碳(金刚石等),但是没有游离态的硅,因为硅是 一种亲氧元素,D 不正确。选 B。

2.从现有的考古资料来看,中国原始陶器开始于距今七千年前。 .从现有的考古资料来看,中国原始陶器开始于距今七千年前。 时到今日陶瓷已广泛应用于人们的生活和生产中, 时到今日陶瓷已广泛应用于人们的生活和生产中,下列不属于 陶瓷制品的是 ( C )

解析 制品。

陶器和瓷器均属于陶瓷制品,而试管属于玻璃

3.下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是 ( D . A.水玻璃是一种矿物胶,既不燃烧也不受腐蚀 .水玻璃是一种矿物胶, B.在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料 .在建筑工业上可以作黏合剂、 C.木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 .木材、 D.水玻璃的化学性质稳定,在空气中不易变质 .水玻璃的化学性质稳定,

)

解析

Na2SiO3 的水溶液叫水玻璃,是一种矿物胶,通常

用作耐火材料,硅酸的酸性比碳酸弱,所以硅酸钠溶液 在空气中容易变质生成硅酸, 在空气中发生反应 Na2SiO3 +CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3,故 D 不正确。

4.2008 年 9 月“神州七号”飞船顺利升空,标志着我国航天技 . 神州七号”飞船顺利升空, 术达到了世界先进水平,飞船应用了许多尖端的合成材料, 术达到了世界先进水平,飞船应用了许多尖端的合成材料,据 报道我国科学家近来研制出一种新型“连续纤维增韧” 报道我国科学家近来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材 料,其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相 其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。 关叙述不正确的是 A.它耐高温抗氧化 . B.它比钢铁轻、硬,但质地较脆 .它比钢铁轻、 C.它没有固定熔点 . D.它是一种新型无机非金属材料 . ( B )

解析

航空材料的特点是质轻、高强度、稳定性好,故 A

项正确,B 项错误;复合材料属于混合物,没有固定的熔 沸点,碳化硅属于新型无机非金属材料,C、D 项正确。

5.新型无机材料碳化钛(TiC)、碳化硼 4C)、氮化硅 3N4)等称 .新型无机材料碳化钛 、碳化硼(B 、氮化硅(Si 等称 为非氧化物陶瓷,合成这些物质需在高温下进行, 为非氧化物陶瓷,合成这些物质需在高温下进行,在合成工艺 中必须注意 A.通入充足的氧气 . C.可在氮气氛围中合成 . B.可在空气中进行 . D.通入少量氧气 . ( C )

解析

合成这些无机非金属材料的过程中应杜绝氧气的存

在,否则会生成相应的氧化物。

6.将过量的 CO2 分别通入到①CaCl2 溶液;②Na2SiO3 溶液; . 分别通入到① 溶液; 溶液; 溶液; 溶液。 ③Ca(OH)2 溶液;④饱和 Na2CO3 溶液。最终溶液中有白色沉 淀析出的是 A.①②③④ . B.②④ . C.①②③ . ( B D.②③ . )

解析

CO2 是酸性氧化物, 其对应的酸是一种弱酸, 故不能

与 CaCl2 溶液反应。碳酸酸性比硅酸酸性强,与 Na2SiO3 溶 液反应可生成硅酸,硅酸不溶于水,生成沉淀;过量的 CO2 与 Ca(OH)2 反应生成可溶性盐 Ca(HCO3)2;与饱和 Na2CO3 溶液反应生成溶解度更小的 NaHCO3,从溶液中析出。

7.最近,有些科学家提出硅是“21 世纪的能源”、“未来的石 .最近,有些科学家提出硅是“ 世纪的能源” 油”等观点,则下列有关硅可能成为能源的论述正确的是 等观点, ( A.自然界中硅元素的贮量丰富,易开采且能再生 .自然界中硅元素的贮量丰富, B.自然界中存在大量的单质硅,高纯度的单质硅被广泛用于 .自然界中存在大量的单质硅, 制造计算机芯片 C.硅燃烧时放出的热量多,其燃烧产物对环境造成的污染容 .硅燃烧时放出的热量多, 易控制 D.硅可由二氧化硅还原制得,且化学性质稳定 .硅可由二氧化硅还原制得,

D )

8.有三种透明、不溶于水的坚硬固体,A 固体在氧气中完全燃 .有三种透明、不溶于水的坚硬固体, 烧只得到一种无色气体,此气体能使澄清石灰水变浑浊, 烧只得到一种无色气体,此气体能使澄清石灰水变浑浊,标准 状况下测得此气体的密度为氧气密度的 1.375 倍。B 固体可溶 于热的苛性钠溶液,再往该溶液中加入过量酸时,析出白色胶 于热的苛性钠溶液,再往该溶液中加入过量酸时, 状沉淀,此沉淀干燥后,为不溶于水的白色粉末, 状沉淀,此沉淀干燥后,为不溶于水的白色粉末,它是一种比 碳酸还弱的酸。 将 与石灰石、 碳酸还弱的酸。 B 与石灰石、 纯碱按比例混合加热后得到 C, , C 在高温时软化,无固定熔点。 在高温时软化,无固定熔点。 (1)A 为__________,有关反应的化学方程式 ,有关反应的化学方程式________________ ____________________________________________________; ; (2)B 为__________,有关反应的化学方程式 ,有关反应的化学方程式________________ _____________________________________________________; ; (3)C 为____________________。 。

的燃烧产物入手, 解析 解答本题应从 A 的燃烧产物入手, 该气体的相对分子质量 为:32×1.375=44。该气体无色,且能使澄清石灰水变浑浊,应 × = 。该气体无色,且能使澄清石灰水变浑浊, 为二氧化碳。 为透明、不溶于水、坚硬的固体, 为二氧化碳。因为 A 为透明、不溶于水、坚硬的固体,由此推断 A 为金刚石。B 同样为透明、不溶于水的坚硬固体,但可溶于热 为金刚石。 同样为透明、不溶于水的坚硬固体, 的苛性钠溶液,所得溶液中加入过量的酸时可析出白色固体, 的苛性钠溶液,所得溶液中加入过量的酸时可析出白色固体,最 终得到一种比碳酸还弱的酸, 为石英。 物质由石灰石、 终得到一种比碳酸还弱的酸,因此 B 为石英。C 物质由石灰石、 物质(石英 混合加热反应而制得的,在高温时软化, 石英)混合加热反应而制得的 纯碱和 B 物质 石英 混合加热反应而制得的,在高温时软化,无 固定熔点,这符合玻璃的性质特点, 为玻璃。 固定熔点,这符合玻璃的性质特点,故 C 为玻璃。

答案

(1)金刚石

点燃 C+O2=====CO2

(2)石英

SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O

(3)普通玻璃

能力提升 9.汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记 .汉代器物上的颜料“ 汉紫” 年代科学家进行超导材料研究时, 载。20 世纪 80 年代科学家进行超导材料研究时,偶然发现其 成分为紫色的硅酸铜钡(化学式: 成分为紫色的硅酸铜钡 化学式:BaCuSi2Ox, Cu 为+ 2 价 ), 化学式 , 下列有关“汉紫” 下列有关“汉紫”的说法中不正确的是 A.用盐的形式表示:BaSiO3·CuSiO3 .用盐的形式表示: B.用氧化物形式表示:BaO·CuO·2SiO2 .用氧化物形式表示: C.易溶于强酸、强碱 .易溶于强酸、 D.性质稳定,不易褪色 .性质稳定, ( C )

解析

“汉紫”能稳定存在至今, 说明其性质稳定, 不易褪

色,不易与酸、碱反应;“汉紫”中 Ba 为+2 价,Cu 为+ 2 价,Si 为+4 价,则 x=6。

10.某科研小组,用含有少量的 CaO 和 Fe2O3 的高岭土 主要成 .某科研小组, 的高岭土(主要成 试验新型的净水剂。 分: Al2O3·2SiO2·2H2O)试验新型的净水剂。试验程序如下: 试验新型的净水剂 试验程序如下:

已知: 已知: Al2O3 与纯碱反应的产物是 NaAlO2 和 CO2。试回 答下列问题: 答下列问题: (1)写出混合物 A、B、滤液 C、沉淀 D 的主要成分: 写出混合物 、 、 、 的主要成分: A . ____________ ; B.__________ ; C.__________ ; D.________。 。

(2)写出高岭土与纯碱熔融的两个化学方程式 写出高岭土与纯碱熔融的两个化学方程式_________________ 写出高岭土与纯碱熔融的两个化学方程式 ______________________________________________________。 。 (3)沉淀 D 的化学式是 沉淀 的化学式是________,生成该沉淀的离子方程式 , __________________________________________。 。 (4)该试验中,熔融高岭土可以选用的坩埚有________。 该试验中,熔融高岭土可以选用的坩埚有 该试验中 。 A.玻璃坩埚 . C.氧化铝坩埚 . B.瓷坩埚 . D.铁坩埚 .

解析

将土样和纯碱混匀,加热熔融时,土样中的 Al2O3

和 SiO2 将与纯碱发生反应,生成偏铝酸盐和硅酸盐,并溶 于水中;而 CaO、Fe2O3 不与纯碱反应而成为残渣。滤液中 的偏铝酸盐和硅酸盐与盐酸反应,得到溶于水的铝盐和不 溶于水的硅酸。由于陶瓷的成分是硅酸盐,它和氧化铝都 会与纯碱反应,因此,在熔融土样时只能选用铁坩埚。

答案 AlCl3

(1)NaAlO2 和 Na2SiO3 H2SiO3

AlCl3 和 H2SiO3

高温 (2)Al2O3+ Na2CO3=====2NaAlO2+ CO2↑ 高温 SiO2+ Na2CO3=====Na2SiO3+ CO2↑
2 (3)H2SiO3 SiO3-+ 2H+===H2SiO3↓

(4)D


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