硅及其化合物學(xué)習(xí)目標(biāo)了解單質(zhì)硅，二氧化硅，硅酸鹽主要存在形式，知道它們的主要用途。掌握二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)，能夠熟練寫出其化學(xué)方程式，并靈活應(yīng)用。掌握硅酸的性質(zhì)和制備，知道硅酸鹽的性質(zhì)以及玻璃的制備方法。知識(shí)框架1.硅存在形式物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)制備2.SiO2存在結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)3.硅酸物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)用途硅酸及硅膠的制備4.硅酸鹽概念表示形式常見的硅酸鹽及硅酸鹽材料玻璃的制備。項(xiàng)目碳硅在自然界中的存在既有化合態(tài)又有游離態(tài)

在地殼中僅以化合態(tài)

存在，含量居第二原子結(jié)構(gòu)示意圖

物理性質(zhì)黑色，固體

，金剛石：硬度大，熔點(diǎn)高，不導(dǎo)電；石墨:熔點(diǎn)高，質(zhì)軟，能導(dǎo)電金屬光澤的灰黑色固體，熔點(diǎn)高，硬度大，有脆性，半導(dǎo)體材料主要化合價(jià)0，+40，+4主要用途金剛石，石墨等硅芯片（半導(dǎo)體），硅太陽能電池一.硅（Si）1.存在及物理性質(zhì)Si+14842+642C2.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)碳硅與非金屬單質(zhì)反應(yīng)C+O2=CO2;（氧氣充足）2C+O2=2CO;（氧氣不足）Si+2F2=SiF4;Si+O2=SiO2;Si+2Cl2=SiCl4;與氧化物反應(yīng)C+2CuO=2Cu+CO2↑，

C+H2O（g）==CO+H2

不反應(yīng)與酸反應(yīng)與濃硫酸，濃硝酸反應(yīng)Si+HF=SiF4↑+2H2↑（硅只與HF反應(yīng)）與堿反應(yīng)不反應(yīng)Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑（唯一與堿反應(yīng)放氫氣的非金屬）高溫點(diǎn)燃高溫高溫3.硅的制備反應(yīng)原理：（1）制粗硅：主要以SiO2為原料：SiO2+2C=Si+2CO↑；（粗硅）（2）粗硅提純：Si（粗硅）+2Cl2==SiCl4；SiCl4+H2==Si+4HCl（純硅）高溫【小試身手】例1：下列關(guān)于硅說法正確的是（）A.硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的常用材料B.由粗硅制的單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)。C.Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑，Si是還原劑，NaOH和H2O是氧化劑。D.鹽酸可以與硅反應(yīng)，故可采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅例2：下列關(guān)于硅和碳的比較，正確的是（）A.碳能將二氧化硅中的硅還原成硅，說明碳的還原性比硅強(qiáng)。B.碳和硅的最高正價(jià)都是+4價(jià)。C.硅元素在地殼中含量居第2，碳居第1位D.自然界的硅和碳的存在形式既有游離態(tài)又有化合態(tài)AB3.制造太陽能電池需要高純度的硅，工業(yè)上制高純硅常用以下反應(yīng)實(shí)現(xiàn)①Si(s)＋3HCl(ｇ)======SiHCl3(ｇ)＋H2(ｇ)②SiHCl3＋H2======Si＋3HCl對(duì)上述兩個(gè)反應(yīng)的下列敘述中，錯(cuò)誤的是()A.反應(yīng)①中HCl是還原劑B.反應(yīng)②是置換反應(yīng)C．由于反應(yīng)②放熱，則反應(yīng)①一定吸熱D.兩個(gè)反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)B二.硅的化合物(一)SiO21.存在：結(jié)晶形。例如：玻璃，水晶，瑪瑙，石英，硅石，沙子。無定形。3.物理性質(zhì)熔點(diǎn)高硬度大難溶于水2.結(jié)構(gòu)SiO2晶體是由Si和O按1:2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。不存在SiO2分子，是以Si和O原子構(gòu)成。通常用SiO2來表示二氧化硅的組成。

SiO2不是分子式，而是化學(xué)式（晶體中原子個(gè)數(shù)最簡(jiǎn)單的整數(shù)比）4.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)CO2SiO2與水生成碳酸不反應(yīng)與CCO2+C==

2COSiO2＋2C＝Si＋2CO↑與酸不反應(yīng)SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O（用于刻蝕玻璃）與氫氧化鈉CO2(少)+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2(多)+Na2CO3+H2O=2NaHCO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3++H2O與堿性氧化物CO2+CaO==

CaCO3

SiO2+CaO==

CaSiO3與鹽反應(yīng)CO2+Na2CO3

+H2O==2NaHCO3CO2+

Na2SiO3

+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3

SiO2+Na2CO3==

Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3==

CaSiO3+CO2↑

兩者相同點(diǎn)都是酸性氧化物，都能與強(qiáng)堿和堿性氧化物反應(yīng)都有弱氧化性高溫高溫高溫高溫SiO2的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了它具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)，加上SiO2在自然界的廣泛存在，從古到今都被人類廣泛地應(yīng)用著。光導(dǎo)纖維石英坩堝玻璃儀器精美瓷器5.用途1、關(guān)于二氧化硅說法錯(cuò)誤的是（）A、二氧化硅分子由一個(gè)硅原子和兩個(gè)氧原子構(gòu)成。B、不能由二氧化硅跟水直接作用制取硅酸。C、二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)，又能與燒堿反應(yīng)，所以它是兩性氧化物。D、二氧化硅和二氧化碳在物理性質(zhì)上有很大差別。AC【小試牛刀】2、下列說法正確的是（）A、SiO2溶于水顯酸性B、二氧化硅也叫硅酸酐C、SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D、因高溫時(shí)SiO2與Na2CO3反應(yīng)放出CO2，所以硅酸酸性比碳酸強(qiáng)B3、證明生石灰中既混有石英、又混有石灰石的正確方法是()A.加入過量鹽酸，觀察是否有氣泡冒出B.加入過量燒堿溶液，觀察是否有固體溶解C.加熱至高溫、觀察是否有氣泡冒出，是否有硅酸鈣生成D.先加過量鹽酸攪拌，觀察是否有不溶物剩余及氣泡出現(xiàn)；若有不溶物則濾出，投入到氫氧化鈉溶液中看其是否溶解D（二）硅酸（H2SiO3）1.物理性質(zhì)：溶解度很小，難溶于水2.化學(xué)性質(zhì)（1）弱酸性：酸性比碳酸弱，不能使指示劑變色Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓（強(qiáng)酸制弱酸）

H2SiO3+2NaOH=2H2O+Na2SiO3（2）不穩(wěn)定性（比H2CO3穩(wěn)定）：受熱易分解H2SiO3==H2O+SiO2?3.用途硅膠可用作干燥劑，也可作催化劑的載體4.硅酸的制備(強(qiáng)酸制弱酸)可用可溶性的硅酸鈉和其他酸制備，所得溶液凝成硅酸溶膠。SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2ONa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓5.硅膠的制備H2SiO3硅酸凝膠

硅酸干凝膠“硅膠”干燥脫水聚合【即學(xué)即練】例1.能證明碳酸比硅酸的酸性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)是（）A.CO2能溶于水生成碳酸，而SiO2卻不能溶于水B.高溫時(shí)發(fā)生反應(yīng);SiO2+Na2CO3==

Na2SiO3+CO2↑C.碳酸比硅酸受熱易分解D.將CO2通入的Na2SiO3水溶液中，有白色沉淀生成例2.為確定HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強(qiáng)弱，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如上圖所示的裝置，一次實(shí)驗(yàn)即可達(dá)到目的（不必選其他酸性物質(zhì)）。請(qǐng)據(jù)此回答：(1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑應(yīng)為_______________。(2)裝置B所盛的試劑是___________，其作用是________________。(3)裝置C所盛試劑是____________，C中反應(yīng)的離子方程——————。（4）由此得出結(jié)論是，酸性由強(qiáng)到弱依次是：——————————。

【解題思路：強(qiáng)酸+弱酸鹽-----弱酸+強(qiáng)酸鹽】

D稀鹽酸飽和碳酸氫鈉吸收HCl氣體硅酸鈉溶液鹽酸>碳酸>硅酸SiO32-+CO2（少量）+H2O=CO32-+H2SiO3↓(四)硅酸鹽1.定義：硅酸鹽由硅，氧，和金屬元素組成的化合物的總稱2.表示形式：①化學(xué)式法（表示組成簡(jiǎn)單的硅酸鹽）如：硅酸鈉：Na2SiO3

②氧化物法（表示復(fù)雜的硅酸鹽）用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示其組成例：石棉CaMg3Si4O12：CaO·3MgO·4SiO2（氧化物的順序按化學(xué)式中元素的排列順序）長(zhǎng)石KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2（分?jǐn)?shù)化整）【注意：（1）氧化物順序：活潑金屬氧化物——較活潑金屬氧化物——二氧化硅——水；氧化物之間用“?”連接。（2）各原子總個(gè)數(shù)比符合原來的組成，分?jǐn)?shù)化整數(shù)?！?、最簡(jiǎn)單的硅酸鹽——硅酸鈉可溶于水，水溶液呈堿性，其水溶液叫水玻璃，又叫泡花堿，可用于制備硅膠，做木材防火劑等。5、硅酸鹽材料的制備：原料：水泥：石灰石和黏土玻璃：純堿，石灰石，石英陶瓷：黏土

制備玻璃涉及的反應(yīng)：4.三大傳統(tǒng)的硅酸鹽材料產(chǎn)品：水泥、玻璃、陶瓷；水泥主要成分：3CaO?SiO2,2CaO?SiO2,3CaO?Al2O3玻璃的主要成分：Na2O?CaO?6SiO2陶瓷的主要成分：黏土Al2O3?SiO2?2H2O【即學(xué)即練】1．下列試劑可用帶玻璃塞的玻璃瓶存放的是

(

)A．NaOH溶液B．Na2SiO3溶液

C．鹽酸D．氫氟酸2．下列有關(guān)Na2CO3溶液、Na2SiO3溶液的共同點(diǎn)的描述中不正確的是(

)A．水溶液均顯堿性B．滴入鹽酸均有氣泡產(chǎn)生C．均能與CO2反應(yīng)D．均不能用帶磨口玻璃塞的試劑瓶保存CB3．露置于空氣中一段時(shí)間后的水玻璃會(huì)渾濁。向此渾濁溶液中加入稀鹽酸，會(huì)生成白色沉淀，同時(shí)伴隨有氣泡產(chǎn)生。用化學(xué)方程式解釋產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因：（1）溶液變渾濁：

；（2）生成白色沉淀：

；（3）產(chǎn)生氣泡：

4.三硅酸鎂是一種胃病患者常用的制酸劑，該物質(zhì)難溶于水，服用后能中和過多的胃酸，把三硅酸鎂Mg2Si3O8·nH2O改寫成氧化物的形式___________，寫出它中和胃酸(胃酸的主要成分是HCl)的化學(xué)方程式____________________________________。Na2SiO3+CO2（少量）+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑2MgO·3SiO2·nH2OMg2Si3O8·nH2O+4HCl=2MgCl2+3H2SiO3↓+(n-1)H2O【隨堂演練】1.下列離子方程式，正確的是（）A．澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca2++2OH-+CO2==CaCO3↓+H2OB．碳酸鈉溶液中加入二氧化硅：CO32-+SiO2==SiO32-+CO2↑C．二氧化硅與燒堿溶液反應(yīng)：SiO2

+2OH-===SiO32-+H2O↑D．硅酸與燒堿溶液中和：H2SiO3+2OH-

===SiO32-+2H2O2.現(xiàn)代建筑的門窗框架常用電解加工成的古銅色硬鋁制造。取硬鋁樣品進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（每一步試劑均過量），由此可以推知硬鋁的組成為（）A、Al、Cu、Mg、Si、MnB．Al、Mg、Si、Zn C．Al、Fe、C、CuD．Al、Si、Zn、NaCDA3、下列說法中，錯(cuò)誤的是()A．硅酸是不揮發(fā)性酸，它與食鹽反應(yīng)生成氯化氫B．氫氟酸能和玻璃發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以氫氟酸要存放在塑料瓶中C．水玻璃有粘性，所以要存放在帶橡膠塞的試劑瓶中D．燒堿液能腐蝕玻璃并生成硅酸鈉，所以燒堿液要存放在帶橡膠塞的玻璃瓶中A4.由硅、鐵、鋁組成的試樣19.4g均勻地分成等質(zhì)量的兩份：一份與足量的稀硫酸反應(yīng)可產(chǎn)生氣體aL；一份與足量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)也能產(chǎn)生同種氣體bL，合并兩次所收集的氣體共11.2L，試分析此試樣的組成？（氣體均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)得其體積，且a=b）硅：2.8;鐵：11.2;鋁：5.44.根據(jù)右圖所示的組織之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，回答下列有關(guān)問題。（1）寫出A、B、C、D各物質(zhì)的名稱：A，B，C