《人教版高中化学必修1第四章 第一节.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中化学必修1第四章 第一节.ppt（58页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第四章非金属及其化合物,第四章非金属及其化合物,第一节无机非金属材料的主角 硅,第四章非金属及其化合物,自主学习,一、硅元素 1.含量：硅在地壳中含量为26.3%，仅次于_。 2.原子结构：硅的原子结构示意图为_。最外层电子数为_个，其原子既不易失去也不易得到电子,主要形成四价的化合物。,氧,4,3.存在：硅是一种亲氧元素，在自然界中总是与氧相互化合，以熔点很高的_及_形式存在于岩石、沙子和土壤中，占地壳质量的90%以上。 二、二氧化硅 1.存在 SiO2存在形态有_形和无定形两大类，统称硅石。石英、水晶、玛瑙、沙子、光导纤维的主要成分均是_。,氧化物,硅酸盐,结晶,SiO2,2.结构 SiO
2、2晶体是_空间网状结构，每个Si周围结合_个O，每个O周围有_个Si，SiO_。 3.物理性质 熔点：_；硬度：_；溶解性：_溶于水。,四面体,4,2,12,高,大,不,SiO22NaOH = Na2SiO3H2O,SiO24HF = SiF42H2O,5.用途 (1)沙子是基本的建筑材料； (2)纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本材料，可以制作_； (3)石英和玛瑙制作饰物和工艺品； (4)实验室中使用石英坩埚。,光导纤维,想一想 1实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡皮塞，而不用玻璃塞？ 提示：玻璃中含有SiO2，SiO2与NaOH溶液反应生成黏性的Na2SiO3，会使瓶塞与瓶口
3、粘在一起，不易打开。,三、硅酸 1.物理性质 颜色：_；状态：胶状固体；溶解性：_溶于水。 2.化学性质 (1)弱酸性 向Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体，化学方程式为：,白色,难,_。 结论(酸性)：H2SiO3_H2CO3。 (2)不稳定性 H2SiO3不稳定，受热易分解，化学方程式为：_。,Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3,H2SiO3 SiO2H2O,3.制备,红,无,白色胶状物质,碱,Na2SiO32HCl,=2NaClH2SiO3(胶体),4.硅胶,SiO2,干燥剂,催化剂,四、硅酸盐 1.概念 硅酸盐是由_、氧和金属组成的化合物的总称。 2.硅酸盐的性质
4、 硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，大多_于水，化学性质很稳定。,硅,不溶,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。 例如：Na2SiO3：Na2OSiO2；红柱石：Al2SiO5Al2O3SiO2。,4.最常见的硅酸盐Na2SiO3,5.常见的硅酸盐产品,玻璃窑,6.其他含硅的物质,想一想 2.二氧化硅能溶于水生成硅酸吗？若不能，如何用二氧化硅制取硅酸？ 提示：二氧化硅不溶于水，也不与水反应，应使二氧化硅先与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠，然后再通入二氧化碳气体，即可生成硅酸沉淀。,五、硅单质 1.种类及结构 单质硅分为晶体硅和_两类，晶体硅的结构与_类似。 2.性质
5、 (1)物理性质,无定形硅,金刚石,(2)化学性质：在常温下化学性质不活泼，但能与_、_发生反应。 3.用途 (1)半导体材料，如硅芯片等。 (2)新型能源，如光电池等。,氢氟酸,强碱,自主体验 1.下列叙述中，正确的是() A自然界中存在大量的单质硅 B石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅 C二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱的溶液发生化学反应 D自然界中硅元素都存在于石英中,解析：选B。自然界中硅的含量很高，但都是以化合态存在，A选项错误；硅是亲氧元素，主要以氧化物及硅酸盐形式存在，D项错误。二氧化硅的化学性质很稳定，C项错误。,2.(2012河南焦作高一期末)硅的氧化物及硅酸盐构成了地
6、壳中大部分的岩石、沙子和土壤，在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是(),解析：选C。玛瑙、光导纤维、水晶的主要成分都是SiO2，太阳能电池板主要材料是硅单质。,解析：选D。由于H2SiO3的酸性比碳酸要弱，故将水玻璃露置在空气中时，会发生以下反应而变质： Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3。,探究导引1 为什么CO2和SiO2在化学性质上具有一定的相似性而物理性质差异很大？ 提示：因为二者结构不同，SiO2为立体网状结构。,探究导引2 CO2与酸不反应，SiO2是否与酸反应？ 提示：SiO2可与氢氟酸反应。,要点归纳,特别提醒 (1)SiO2和C
7、O2都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水。 (2)CO2与H2O能反应，但SiO2不溶于水也不与水反应；SiO2与氢氟酸能反应，但CO2不与酸反应。,即时应用,解析：选C。CO2的熔沸点低，溶于水，SiO2的熔沸点高，硬度大，不溶于水，两者是酸性氧化物和其物理性质没有因果关系，A错；CaCO3和SiO2反应是SiO2的特殊性质,不能说明H2CO3的酸性比H2SiO3的弱,B错；SiO2和HF反应也是SiO2的特殊性质，不能说明SiO2是两性氧化物，D错。,探究导引3能与NaOH溶液反应产生H2的单质只有金属Al吗？ 提示：不是，还有Si。 探究导引4欲鉴别单质硅和碳可选择什么试剂？ 提示：可用N
8、aOH溶液，能反应的为硅。,要点归纳,特别提醒 (1)Si、SiO2都能与氢氟酸反应； (2)粗硅制备时，要隔绝空气,在电炉中进行,且生成的是CO而不是CO2。,即时应用 2.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硅元素是构成矿物岩石的主要成分之一,其化合态几乎全部是氧化物和硅酸盐 C硅的性质很稳定，能以游离态形式存在于自然界中 D常温时硅不与任何物质反应,解析：选B。硅是亲氧元素，在自然界中全以化合态形式存在，主要是氧化物和硅酸盐的形式，B对，C错；常温时,硅能与氟气、氢氟酸、氢氧化钠溶液等发生反应，A、D都错。,(2012大同高一检测)下列关于二氧化硅的说法中，错误的
9、是(双选)() A二氧化硅也叫硅酸酐 B二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成,C不能用二氧化硅与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,【解析】 【答案】BD,下列说法正确的是(),【解析】硅酸不溶于水，但与NaOH溶液反应：H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O，A项错误。B项中该反应之所以能发生是在高温条件下，CO2以气体形式逸出，使反应进行得比较彻底，是利用SiO2、CO2沸点的不同，而不是利用硅酸、碳酸酸性的强弱。C项符合“强酸制弱酸”的一般规律。SiO2不溶于水,也不能与水反应，D项错误。 【答案】C,【名师点睛】比较酸性强弱，
10、一般在水溶液体系中，符合强酸制弱酸原理。高温下，符合难挥发性酸制易挥发性酸原理。,A、B、C、D、E五种含硅元素的物质，相互转化关系如图所示：,(1)推断AE的化学式：A_，B_，C_，D_，E_。 (2)写出BA的化学方程式 _。 AC的离子方程式_。,【解析】在空气中燃烧生成D，B可能为 Si，B和D都能与NaOH溶液反应生成A，则A为Na2SiO3，A和盐酸反应生成C，C为H2SiO3，H2SiO3受热分解又生成SiO2，证明B为Si，E为CaSiO3。,【答案】(1)Na2SiO3SiH2SiO3SiO2CaSiO3 (2)Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2 2H = H2Si
11、O3,【规律方法】含硅化合物之间的“三角转化”关系，是推断含硅化合物推断题的重要突破口，其转化关系如图。,经典案例晶体硅是一种重要的非金属材料。制备纯硅的主要步骤如下： 高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅； 粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3： Si3HCl=SiHCl3H2； SiHCl3(沸点：33.0 )与过量H2在10001100 反应制得纯硅。,(已知SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置均已略去)。,根据以上信息，回答下列问题： (1)请写出第步制备粗硅，装置D中发生反应的化学方程式，并指出三个步骤中发生
12、的反应属于置换反应的是哪几个？ (2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 )中含有少量SiCl4(沸点57.6 )和HCl(沸点84.7 )，那么该如何提纯SiHCl3? (3)装置B中的试剂是什么？其作用是什么？,【答案】(1)在高温条件下，用C还原SiO2生成CO和粗硅，化学方程式为2CSiO2 2COSi；据步骤可写出装置D中发生的反应为SiHCl3H2 Si3HCl，所以三个步骤中发生的反应都属于置换反应。,(2)分离、提纯不同沸点的液体可以采用分馏或蒸馏。 (3)用Zn和稀硫酸制得的H2中会混有少量H2O，而SiHCl3能与H2O剧烈反应，所以要进行干燥，根据装置应选择液态干燥剂浓硫酸。,