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1、,無機非金屬材料的主角,硅,優(yōu)化設計 設計人生,2011-2012,年高考第一輪復習,1,了,解硅單質及其主要化合物,SiO,2,、,Na,2,SiO,3,、,H,2,SiO,3,的主要性質。,2,了解硅酸鹽工業(yè)及新型無機非金屬材料的特性與應用。,3,以上各部分知識的綜合應用。,1,硅單質,硅在地殼中的含量居第,位，僅次于,，全部以,態(tài)存在，是一種,元素。,主要形成,價的化合物。,單質硅有,和,形兩種，是良好的,材料。,常溫下，化學性質,。,2,氧,化合,親氧,4,晶體,無定,半導體,不活潑,2,二氧化硅,(SiO,2,),(1),物理性質,天然的二氧化硅稱為硅石，存在形態(tài)分,形和,形。,二氧
2、化硅是,、,、,的主要成分，具有硬度,、熔點,、,導電、不溶于水等性質。,(2)SiO,2,的結構,在,SiO,2,的晶體中，每個硅原子與,個氧原子結合，每個氧原子與,個硅原子結合，即,SiO,2,晶體是由,Si,和,O,按,的比例所組成的,空間網狀結構的晶體。,結晶,無定,巖石,沙子,土壤,大,高,不,4,2,1,2,正四面體,(3),化,學性質,酸性氧化物的通性,SiO,2,CaO,SiO,2,NaOH,=,與碳的反應：,SiO,2,C,與氫氟酸的反應：,SiO,2,4HF,=,(4),用途,SiO,2,可用于制造,、石英坩堝、飾物等。,CaSiO,3,Na,2,SiO,3,H,2,O,2
3、,Si,2CO,SiF,4,2H,2,O,光導纖維,2,思考：,C,與,Si,同,屬第,IVA,元素，其相應的氧化物,CO,2,與,SiO,2,性質有哪些異同點？,提示：,CO,2,與,SiO,2,比較,二氧化碳,二氧化硅,存在,空氣中,存在于巖石中，硅石、石英、水晶、硅藻土都含,SiO,2,物理性質,熔、沸點低，常溫下是氣體，微溶于水,堅硬難熔的固體，不溶于水,化學性質,與水,CO,2,H,2,O H,2,CO,3,不反應,與酸,不反應,除氫氟酸外不反應,與,NaOH,溶液,CO,2,2NaOH,=,Na,2,CO,3,H,2,O,SiO,2,2NaOH,=,Na,2,SiO,3,H,2,O
4、,與,CaO,CO,2,CaO,=,CaCO,3,SiO,2,CaO,CaSiO,3,用途,飲料、制純堿,光導纖維、化學儀器、光學儀器、鐘表、電子部件等,1,硅酸,(1),性質,硅酸是難溶于水的,酸，其酸性比碳酸,，硅酸不能使紫色石蕊試液變紅色。,硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解：,。,硅酸能與堿溶液反應，如與,NaOH,溶液反應的化學方程式,為：,。,弱,還弱,H,2,SiO,3,2NaOH,=,Na,2,SiO,3,2H,2,O,硅,酸在水中易聚合形成膠體。濃度較小時,；濃度較大時,。硅酸凝膠干燥脫水,硅酸干凝膠，又稱硅膠，吸附水的能力強，常用作,，也用作催化劑的載體。,(2),制備,Na,2,Si
5、O,3,2HCl,=,，,Na,2,SiO,3,CO,2,H,2,O,=,。,無色透明液體,凝膠,干燥劑,2NaCl,H,2,SiO,3,Na,2,CO,3,H,2,SiO,3,2,硅酸鹽,(1),硅酸鹽是由,、,和,組成的化合物的總稱。硅酸鹽是一類結構,復雜的物質，一般都,?；瘜W性質很,，通常用,和,的形式表示其組成,(2),用氧化物的形式表示下列硅酸鹽的組成。,硅酸鈉：,Na,2,SiO,3,；,硅酸鈣：,CaSiO,3,；,高嶺石：,Al,2,(Si,2,O,5,)(OH),4,。,硅,氧,金屬,不溶于水,穩(wěn)定,二氧化硅,金屬氧化物,Na,2,OSiO,2,CaOSiO,2,Al,2,O
6、,3,2SiO,2,2H,2,O,延伸：硅酸鹽由于組成比較復雜，常用氧化物形式表示。,氧,化物的順序：活潑金屬氧化物,較活潑金屬氧化物,二氧化硅,水,氧化物前系數配置原則：除氧元素外，其他元素按原子個數守恒原則配置系數。,注意事項：,氧化物之間以,“,”,隔開；,系數配置出現分數應化為整數。,硅是一種不活潑的非金屬，一般情況下不易參加化學反應，常溫下與,O,2,、,Cl,2,、濃,H,2,SO,4,、濃,HNO,3,不反應，但可與,NaOH,溶液、氟氣、氫氟酸反應。,加熱時，能與氧氣反應生成二氧化硅，,Si,O,2,SiO,2,，但與氧化性酸等都不反應，工業(yè)上在電爐中用碳還原二氧化硅可制得粗硅
7、：,2C,SiO,2,Si,2CO,。,二氧化硅也是一種原子晶體，不溶于水，熔點高，硬度大，由于二氧化硅中的硅氧鍵鍵能很大，所以它的化學性質穩(wěn)定，除氫氟酸外不與其他酸反應；二氧化硅是硅酸的酸酐，能與強堿或堿性氧化物反應生成硅酸鹽；,SiO,2,2NaOH,=,Na,2,SiO,3,H,2,O,SiO,2,CaO,CaSiO,3,二,氧化硅與氫氧化鈉反應的產物硅酸鈉，可溶于水，有粘合作用，是一種不燃、不腐的礦物膠，所以實驗室盛堿溶液的試劑瓶常用橡皮塞，而不用玻璃塞。,將,CO,2,通入硅酸鈉溶液可生成白色絮狀沉淀,H,4,SiO,4,，說明硅酸的酸性比碳酸還弱，,H,4,SiO,4,易失水生成,
8、H,2,SiO,3,。,【,例,1,】,(2010,原創(chuàng),),下,列說法正確的是,(,),A,二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟堿反應，但不能與任何酸反應,B,根據反應,SiO,2,CaCO,3,CaSiO,3,CO,2,可推知硅酸酸性比碳酸強,C,二氧化碳通入硅酸鈉溶液中可以制得硅酸,D,晶體硅常被用來制造光導纖維,C,硅及其化合物知識中的特例,1,非金屬單質一般為絕緣體,(,如硫,),，但,Si,卻為半導體。,2,非金屬單質與堿反應一般是非金屬發(fā)生歧化反應,(,非金屬單質既作氧化劑，又作還原劑,),，而,Si,與堿液反應卻只作還原劑。,Si,2NaOH,H,2,O,=,Na,2,SiO,3,2
9、H,2,(Cl,2,2NaOH,=,NaClO,NaCl,H,2,O),3,C,、,Si,同屬,A,族，還原性是,Si,大于,C,，而,C,卻能將,Si,從,SiO,2,中還原出來,(,條件是高溫,),，原因是產物,CO,氣體迅速從反應體系中逸出。,SiO,2,2C,Si,2CO,4,非金屬單質一般不跟非氧化性酸作用，而,Si,卻能與,HF,發(fā)生反應。,Si,4HF,=,SiF,4,2H,2,5,酸性氧化物一般不與酸發(fā)生非氧化還原反應，但,SiO,2,卻能與,HF,作用。,SiO,2,4HF,=,SiF,4,2H,2,O,6,無機酸一般易溶于水，而,H,2,SiO,3,及,H,4,SiO,4,
10、卻難溶于水。,7,“,玻璃非玻璃，名堿卻是鹽,”,，這是,Na,2,SiO,3,的寫照，該物質的水溶液俗名為,“,水玻璃,”,，但它與玻璃卻大相徑庭；,Na,2,SiO,3,因水解顯堿性，俗名,“,泡花堿,”,，但它卻不是堿，而是鹽。,1,下,列說法正確的是,(,),A,二氧化硅溶于水顯酸性，所以二氧化硅屬于酸性氧化物,B,二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸,C,二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸,D,因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應放出二氧化碳，所以硅酸的酸性,比碳酸強,C,硅與二氧化硅都是原子晶體，其結構模型可由金剛石的結構類推，如果將金剛石結構中的碳原子全部用硅原子代換，則為硅晶體，在硅晶
11、體中，每兩個硅原子之間夾一個氧原子，即為二氧化硅。由于鍵長：,Si,Si,SiC,CC,，所以，其硬度和熔、沸點：硅晶體碳化硅金剛石。,注：,二氧化硅的熔、沸點比硅低。,1,金剛石與晶體硅的結構相似，它們都是以,4,個共價鍵形成的正四面體空間網狀結構，鍵角均為,10928,。,2,CO,2,和,SiO,2,的結構不同，,CO,2,具有分子結構，其結構式為,O,=,C,=,O,，電子式為,，直線形分子，常溫下為氣體，而,SiO,2,無分子結構，它以,SiO,4,四面體為基本結構單元。,OSiO,夾角為,10928,，,每個,O,原子又同時連接,2,個硅原子。,【,例,2,】,1 mol SiO,2,晶,體中含有,SiO,共價鍵的物質的量是,(,),A,1 mol B,2 mol C,3 mol D,4 mol,D,2,1 mol,晶,體硅中含有,Si,Si,鍵的數目是,(,設阿伏加德羅常數為,N,A,)(,),A,0.5,N,A,B,N,A,C,2,N,A,D,4,N,A,C,
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