1、第三單元含硅礦物與信息材料,第二課時二氧化硅與信息材料,1了解二氧化硅、硅的主要性質(zhì)。 2了解二氧化硅、硅的重要用途，體會化學知識的創(chuàng)造性和實用性。,一、二氧化硅 1物理性質(zhì)和用途 二氧化硅是一種熔沸點 ，硬度 的氧化物，除可用于制作 外，還可用于制造 。 2化學性質(zhì) 二氧化硅的化學性質(zhì)不活潑，不與水、酸( 除外)發(fā)生反應，能耐高溫、耐腐蝕。,很高,光學鏡片,石英坩堝,光導纖維,氫氟酸,很大,(1)酸性氧化物的通性 SiO2是酸性氧化物，能與 和 反應。 與堿反應 在常溫下，SiO2與強堿溶液反應，生成 。例如，SiO2與NaOH溶液反應的化學方程式： 。 與堿性氧化物反應 在高溫下，SiO2

2、能與堿性氧化物反應生成鹽。如SiO2與CaO反應的化學方程式： 。 (2)在高溫下，SiO2還能與Na2CO3、CaCO3等反應。化學方程式分別為： ； 。,堿性氧化物,強堿,硅酸鈉,SiO22NaOH=Na2SiO3H2O,SiO2CaO CaSiO3,SiO2Na2CO3 Na2SiO3CO2,SiO2CaCO3 CaSiO3CO2,高溫,高溫,高溫,(3)弱氧化性 在高溫下，SiO2還能被焦炭還原，反應的化學方程式： 。 (4)與氫氟酸反應 反應的化學方程式： 。,SiO22C Si2CO,SiO24HF=SiF42H2O,高溫,保存NaOH溶液時能使用玻璃塞嗎？為什么？ 【提示】不能。

3、因NaOH會與玻璃塞磨口處的SiO2反應，生成的 Na2SiO3溶液會使瓶塞與瓶壁粘連在一起。,二、硅單質(zhì) 1物理性質(zhì)和用途 硅晶體的熔、沸點都 ，硬度 。其導電性介于導體和絕緣體之間，是重要的 ，廣泛應用于電子工業(yè)的各個領域。,很高,很大,半導體材料,2化學性質(zhì) (1)在常溫下，單質(zhì)硅的化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，除氟氣、氫氟酸和強堿外，硅不跟其他物質(zhì)反應。 與氟氣反應： 。 與氫氟酸的反應： 。 與氫氧化鈉溶液反應： 。 (2)加熱時，硅能與氧氣、氯氣等反應，也能與碳反應。 與O2反應： ； 與Cl2反應： ； 與C反應： 。,Si2F2=SiF4,Si4HF=SiF42H2 ,Si2NaOHH2O

4、=Na2SiO32H2,SiO2 SiO2,Si2Cl2 SiCl4,SiC SiC,高溫,3制備 硅單質(zhì)是由其 制得的，主要分為兩個階段： (1)粗硅的制?。夯瘜W方程式為： 。 (2)粗硅轉變?yōu)榧児?粗硅與Cl2反應： ； 用H2還原SiCl4得到純硅： 。,氧化物,SiO22C Si2CO,Si2Cl2 SiCl4,2H2SiCl4 Si4HF,高溫,一、二氧化硅,二氧化硅的結構怎樣？ 師生互動 【提示】,二氧化硅的結構：在SiO2晶體中， 每個Si原子與4個O原子相連(見右圖)，形成四 面體結構，Si原子位于四面體的中心，O原子 位于四面體的4個頂點。同時，每個O原子與2 個Si原子相連

5、，每個O原子為兩個四面體所共有，每個四面體都占有1個Si原子、4 =2個O原子，所以，SiO2晶體是Si原子和O原子按12的比例構成的立體網(wǎng)狀結構的晶體，不存在單個的SiO2分子。,實驗室使用的石英坩堝或瓷坩堝能否用來加熱堿性物質(zhì)？為什么？ 學生交流 【提示】不能。石英坩堝和瓷坩堝的成分含SiO2，能與堿性物質(zhì)反應，因此不能用來加熱堿性物質(zhì)。,氫氟酸為什么可以用來雕刻玻璃，制造藝術品？ 學生交流 【提示】因玻璃成分中含SiO2，氫氟酸與SiO2反應，化學方程式為：SiO24HF=SiF4H2O。,二氧化硅中硅元素的化合價為4價，這是硅元素的最高正化合價，因此具有一定的氧化性。試分析下列反應中各

6、物質(zhì)的氧化性和還原性。 SiO22C Si2CO 師生互動 【提示】在反應SiO22C Si2CO中，SiO2是氧化劑，表現(xiàn)氧化性，C為還原劑，表現(xiàn)還原性，根據(jù)氧化性、還原性強弱判斷方法知還原性：CSi。 而事實上硅的還原性比碳強，這是因為在高溫條件下反應生成了氣態(tài)的CO，促進了反應的進行，所以高溫下硅單質(zhì)可以用碳來制取。,高溫,高溫,下列關于SiO2和CO2的說法中正確的是() ACO2、SiO2分別是碳酸和硅酸的酸酐 BCO2和SiO2與水反應分別生成相應的酸 CCO2是酸性氧化物，SiO2是兩性氧化物 DCO2和SiO2都是由相應的分子組成的 【解析】雖然SiO2是H2SiO3的酸酐，但

7、CO2可溶于水生成H2CO3，但SiO2卻不能溶于水生成H2SiO3，B錯誤；SiO2與CO2都是酸酐，都是酸性氧化物，A正確，C錯誤；CO2是由CO2分子構成的，而SiO2則是由硅原子和氧原子構成的，SiO2中不存在分子，D錯誤。 【答案】A,1.下列關于二氧化硅的說法中正確的是() A二氧化硅分子由一個硅原子和兩個氧原子構成 B在二氧化硅晶體中，每個硅原子周圍結合4個氧原子 C二氧化硅可用來制作干燥劑 D二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 【解析】SiO2晶體中不存在單個分子，其結構中每個硅原子周圍結合4個氧原子，每個氧原子周圍結合2個硅原子，所以硅原子與氧原子的個數(shù)比為12，化學式寫作

8、SiO2，故A錯誤，B正確；硅酸在一定條件下制得硅膠，硅膠可用作干燥劑，C項錯。SiO2是酸性氧化物，但常溫下可與氫氟酸反應，D錯誤。 【答案】B,二、單質(zhì)硅及其制備,在常溫下，硅的化學性質(zhì)不活潑，加熱時可以與一些非金屬及其他物質(zhì)反應。下列物質(zhì)在一定條件下能與硅單質(zhì)反應的有_。 F2HFNaOHO2Cl2CCOCaO 師生互動 【提示】,截止到目前為止，你知道能與NaOH溶液反應的單質(zhì)是什么嗎？寫出反應的化學方程式。 學生交流 【提示】金屬Al和非金屬Si。 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2， Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。,如何利用硅的氧化物制備晶體硅？簡要書寫流

9、程及化學方程式。 學生交流 【提示】分為兩個階段：,晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下： 高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅； 粗硅與干燥HCl氣體反應制得SiHCl3：Si3HClSiHCl3H2； SiHCl3與過量H2在1 0001 100 下反應制得純硅。 已知SiHCl3能與H2O強烈反應，在空氣中易自燃。 請回答下列問題： (1)第步制備粗硅的化學反應方程式為_。 (2)粗硅與HCl反應完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點33.0 )中含有少量SiCl4(沸點57.6 )和HCl(沸點84.7 )，提純SiHCl3采用的方法為_ 。,(3)用SiHCl3與過量H2反

10、應制備純硅的裝置如下圖所示(熱源及夾持裝置略去)：,裝置B中的試劑是_。裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是_。 反應一段時間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是_，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是_，裝置D中發(fā)生反應的化學方程式為_。,為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度以及_。 為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑(填寫字母代號)是_。 a碘水b氯水cNaOH溶液dKSCN溶液eNa2SO3溶液,【解析】由于SiHCl3極易自燃、極易和水反應，因此用一般的化學方法難以提純，又由于SiHCl3的沸點和所含雜質(zhì)的沸點相差較大，故

11、可以采用分餾(或蒸餾)的方法。 由(3)中實驗裝置圖可以看出A為制取氫氣的裝置，B為干燥氫氣的裝置。由SiHCl3的沸點可知其在常溫下為液態(tài)，對C裝置加熱可以使其汽化，以保證它和氫氣充分接觸并進入D中，在較高溫度下反應得到單質(zhì)硅。由于是對微量鐵單質(zhì)的檢驗，三價鐵離子遇KSCN溶液變色最為靈敏，所以應把鐵轉變?yōu)槿齼r鐵離子。,【答案】(1)SiO22C Si2CO (2)分餾(或蒸餾) (3)濃H2SO4使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化 有固體物質(zhì)生成在反應溫度下，普通玻璃會軟化 SiHCl3H2 Si3HCl 排盡裝置中的空氣和水蒸氣 bd,高溫,2.(2009年南通調(diào)研考試)從石英砂制取硅并獲得

12、高純硅的主要化學反應如下： SiO22C Si(粗)2CO Si(粗)2Cl2 SiCl4 SiCl42H2 Si(純)4HCl 關于上述反應的分析不正確的是() A是置換反應，是化合反應 B高溫下，焦炭與氫氣的還原性均強于硅 C任一反應中，每消耗或生成28 g硅，均轉移4 mol電子 D高溫下將石英砂、焦炭、氯氣、氫氣按一定比例混合可得高純硅,高溫,高溫,加熱,【解析】選項A，根據(jù)置換反應和化合反應的概念即可判斷；選項B，根據(jù)反應可知焦炭的還原性大于硅，根據(jù)反應可知氫氣的還原性大于硅；選項C，在三個反應中，硅元素的化合價從0價變?yōu)?價或從4價變?yōu)?價，故每消耗或生成28 g硅，轉移電子均為4

13、 mol；選項D，將反應中得到的易揮發(fā)的SiCl4分離出來后，再用氫氣還原才可以得到高純硅，故原操作不正確。 【答案】 D,SiO2與CO2的比較,高溫,高溫,高溫,高溫,高溫,雖然SiO2既能與NaOH溶液反應，也能與氫氟酸反應，但SiO2卻不屬于兩性氧化物而屬于酸性氧化物。,AAl、Cu、Mg、Si、Mn BAl、Mg、Si、Zn CAl、Fe、C、Cu DAl、Si、Zn、Na 【解析】硬鋁外觀為古銅色，所以其成分中含有銅；根據(jù)圖示，硬鋁樣品用鹽酸處理后，再用NaOH溶液處理，仍然有氣體產(chǎn)生，故應該含硅。B、C、D項均不符合條件。 【答案】A,現(xiàn)代建筑的門框架常用電解加工成的古銅色硬鋁制

14、造。取硬鋁樣品進行如圖實驗(每一步所加試劑均過量)，由此可以推知硬鋁的組成為(),1,素有“水晶之鄉(xiāng)”美稱的江蘇東?？h盛產(chǎn)水晶，現(xiàn)存于國家地質(zhì)博物館的水晶大王就出自東海縣。水晶是較純凈的透明的石英晶體，石英的主要成分是SiO2。下列有關石英的敘述正確的是() A石英都是無色透明的晶體，可以作裝飾品，也可以制作光學儀器 B石英可以用來生產(chǎn)玻璃 C石英晶體可以制取金剛砂 D石英不可以用來制取高純硅，可以制光導纖維 【解析】純凈的SiO2晶體水晶是無色的，而其他的石英晶體具有不同的顏色，如瑪瑙。生產(chǎn)玻璃的原料是石英、純堿與石灰石。金剛砂是SiC，可以用SiO2與過量C反應制得。石英是光導纖維的材料，可以通過石英與碳得到單質(zhì)Si，然后再與Cl2反應生成SiCl4，SiCl4與H2反應得到純凈的Si。 【答案】BC,2,A、B、C、D、E代表單質(zhì)或化合物，它們之間的相互轉換關系如下圖所示，A為地殼中含量僅次于氧的非金屬元素的單質(zhì)，其晶體結構與金剛石相似。,3,請?zhí)羁眨?(1)形成單質(zhì)A的原子的結構示意圖為_，它的最高化合價為_。 (2)B的化學式(分