高中化学碳硅及其化合物性质及应用PPT精选文档.ppt

第二章第九节第二章第九节碳、硅及其化合物的性质及应用碳、硅及其化合物的性质及应用1.课前检测课前检测(见必修见必修1P62-68)1、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（ ）） A、硅材料广泛用于光纤通讯、硅材料广泛用于光纤通讯 B、工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品、工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品 C、水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品；、水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品； D、粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应、粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 E、硅在自然界以化合态和游离态存在，在地壳中含、硅在自然界以化合态和游离态存在，在地壳中含量仅次于氧量仅次于氧 F、常温下，硅可与氟气、强碱溶液反应；在加热条、常温下，硅可与氟气、强碱溶液反应；在加热条件下，硅还可以与氧气、氯气、氢气等物质反应件下，硅还可以与氧气、氯气、氢气等物质反应G、二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸、二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸H、因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，、因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强所以硅酸的酸性比碳酸强A、、Fi.长期盛放长期盛放NaOH溶液的滴瓶不易打开溶液的滴瓶不易打开,主要是因为主要是因为NaOH吸收了吸收了CO2所致所致2.知识点三知识点三NaNa2 2COCO3 3与与NaHCONaHCO3 3的比较（看《备考指的比较（看《备考指南》南》3131页学生活动页学生活动2 2））HCOHCO3 3- - 、、COCO3 32-2- 的检验的检验知识点四知识点四 CO32-的检验：的检验： 向待检验溶液中滴加一定量的向待检验溶液中滴加一定量的 Ca2+或或 Ba2+的可溶性的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成，再加入适量的盐酸．白色沉淀盐溶液，有白色沉淀生成，再加入适量的盐酸．白色沉淀溶解且生成无色，无味的气体，则待检溶液中有溶解且生成无色，无味的气体，则待检溶液中有 CO32-。

HCO3- 的检验：的检验： 向待检验溶液中滴加足量的向待检验溶液中滴加足量的 Ca2+或或 Ba2+可溶性盐溶可溶性盐溶液无明显现象，再向溶液中加入足量的酸若溶液中有无液无明显现象，再向溶液中加入足量的酸若溶液中有无色、无味的气体生成，则待检溶液中有色、无味的气体生成，则待检溶液中有 HCO3-3. 3、硅的性质：、硅的性质： （（1）物理性质：单质硅有）物理性质：单质硅有 和和 形两种晶体硅是形两种晶体硅是 色，有色，有 光光泽、硬而脆的固体，类似于金刚石，熔沸泽、硬而脆的固体，类似于金刚石，熔沸点高，是良好的点高，是良好的 材料 （（2）化学性质：）化学性质： 常温下化学性质常温下化学性质 ；不易跟强酸、；不易跟强酸、强碱、强氧化剂发生化学反应，但在一定强碱、强氧化剂发生化学反应，但在一定条件下能跟条件下能跟 反应晶体硅晶体硅无定无定灰黑灰黑稳定稳定金属金属半导体半导体HF、浓、浓NaOH溶液溶液4.化学性质化学性质CCSiSi还还原原性性与单质反应与单质反应与酸反应与酸反应与碱溶液反与碱溶液反应应C+O2==CO2Si+O2==SiO2Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑C+4HNO3（浓）（浓）==CO2 ↑+4NO2 ↑ +2H2O点燃点燃硅和碳单质的性质对比硅和碳单质的性质对比其它的酸都不能跟其它的酸都不能跟其它的酸都不能跟其它的酸都不能跟SiSi反应反应反应反应5.4、纯硅的制取（见必修、纯硅的制取（见必修1P81习题习题7) （（1）粗硅的制取：）粗硅的制取： ；； （（2）粗硅提纯：）粗硅提纯： ；； ；； SiO2+2C Si+2CO↑高温电炉 Si+2Cl2 SiCl4加热 SiCl4+2H2 Si+4HCl高温粗硅粗硅高纯硅高纯硅6.5、用途、用途(见必修见必修1P79-81和指南和指南P32)（（1）制集成电路、晶体管、硅整流器等）制集成电路、晶体管、硅整流器等 半导体材料半导体材料（（2））硅太阳能电池硅太阳能电池：将太阳能直接转换：将太阳能直接转换 成光能成光能（（2）含硅）含硅4%的钢可制变压器铁芯的钢可制变压器铁芯（（3）含硅）含硅15%的钢具有耐酸性，制耐酸设备的钢具有耐酸性，制耐酸设备对比：二氧硅的用途对比：二氧硅的用途（见（见指南指南P32））光导纤维、光学仪器、电子部件、石英坩埚、光导纤维、光学仪器、电子部件、石英坩埚、7. 1、物理性质：、物理性质： 天然的二氧化硅称为硅石，天然的二氧化硅称为硅石，分为分为 形和形和 形两种；二氧化硅是形两种；二氧化硅是 、、 、、 的主要成分，具有硬度的主要成分，具有硬度 ，熔点，熔点 ，， 导电，不溶于水等性导电，不溶于水等性质。

质 (哪些名称的物质的主要成分是哪些名称的物质的主要成分是SiO2？见必？见必修修1P:75)晶体晶体无定无定岩石岩石沙子沙子矿物矿物大大高高不易不易（二）二氧化硅（二）二氧化硅8.硅氧比例：硅氧比例：1 1：：2 2 没有没有SiOSiO2 2 分子存在，分子存在，只存在硅氧原子只存在硅氧原子正四面体空间网状结构正四面体空间网状结构2 2、、SiOSiO2 2的结构的结构 9. ②②弱氧化性：弱氧化性：SiO2+ C ；； ③③与氢氟酸的反应：与氢氟酸的反应： SiO2+ 4HF . CaSiO3高温 2 Na2SiO3+H2O 2 Si + 2CO↑高温 SiF4 ↑ + 2H2O由二氧化硅的类别推测有哪些化学性质？由二氧化硅的类别推测有哪些化学性质？3、化学性质：、化学性质：(见指南见指南P64学生活动学生活动5⑴) ①具有酸性氧化物的通性：具有酸性氧化物的通性： SiO2+CaO ；； SiO2+ NaOH ；； SiO2不是两性氧化物。

不是两性氧化物10. 思考：思考： 1、、 SiO2能与水反应得到硅酸吗？能与水反应得到硅酸吗？ 3、玻璃中有、玻璃中有SiO2，氢氟酸如何保存？，氢氟酸如何保存？4、能用氢氟酸来、能用氢氟酸来“雕刻雕刻”玻璃吗？玻璃吗？不能不能用塑料瓶用塑料瓶能，生成气体和水能，生成气体和水5、实验室盛放、实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶用溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，知道原因吗？橡皮塞而不用玻璃塞，知道原因吗？NaOH溶液能与玻璃中的溶液能与玻璃中的SiO2反应反应生成生成Na2SiO3，， Na2SiO3是一种矿物胶，是一种矿物胶，会使瓶塞与瓶口粘结而无法打开会使瓶塞与瓶口粘结而无法打开11.白色胶状白色胶状3、硅酸的化学性质：、硅酸的化学性质：Na2SiO3+CO2+H2O= H2SiO3↓+Na2CO3酸性酸性 H2SiO3 < H2CO3（（1）弱酸性）弱酸性（（2）不稳定性）不稳定性H2SiO3 = H2O+SiO2Na2SiO3溶液密封橡胶塞保存保存溶液密封橡胶塞保存保存1.硅酸硅酸 ⑴物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸 （填（填“难难”或或“易易”）溶于水。

溶于水难难12.(2)、硅酸的制备、硅酸的制备(见必修见必修1P76)现象现象结论结论滴入滴入酚酞酚酞后溶液变为后溶液变为 色，再滴入色，再滴入稀盐稀盐酸酸，溶液，溶液 ，，同时有同时有 产生a、、Na2SiO3溶液呈碱性，溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，水的硅酸，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，d、静置则形成硅酸沉淀静置则形成硅酸沉淀实验实验4-1红红红色变浅至无色红色变浅至无色白色胶状沉淀白色胶状沉淀13.（（2）硅酸的制备）硅酸的制备——可溶性硅酸盐与其他可溶性硅酸盐与其他酸反应制得：酸反应制得： a、、 ；； b、、 ；； Na2SiO3+2HCl H2SiO3↓+2NaCl Na2SiO3+CO2+H2O H2SiO3↓+Na2CO314.1．为确认．为确认HCl、、H2CO3、、H2SiO3的酸性强弱，某学生的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必不必选其他酸性物质选其他酸性物质)。

请据此回答：请据此回答：(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为应为______________2)装置装置B所盛的试剂是所盛的试剂是______________，其作用是，其作用是____________________________3)装置装置C所盛试剂是所盛试剂是______，，C中反应离子方程式是中反应离子方程式是____________________________盐酸盐酸饱和饱和NaHCO3溶液溶液除去盐酸中挥发出的除去盐酸中挥发出的HCl气体气体Na2SiO3溶液溶液SiO32—＋＋CO2＋＋H2O==H2SiO3↓＋＋CO32—15.1、硅酸盐、硅酸盐—— ；； 的总称，是构成地壳岩层的主要的总称，是构成地壳岩层的主要成分一般都成分一般都___________，化学性质很，化学性质很_________ 是由硅、氧和金属组成是由硅、氧和金属组成的化合物的化合物不溶于水不溶于水稳定稳定(二）硅酸盐二）硅酸盐16.硅酸盐组成的表示：硅酸盐组成的表示：1、、硅酸盐化学式的氧化物表示方法硅酸盐化学式的氧化物表示方法:书写规则书写规则：：金属氧化物金属氧化物(两种金属氧化物，活两种金属氧化物，活泼的写在前面泼的写在前面)写在最前面，然后写二氧化硅，写在最前面，然后写二氧化硅，最后写水，而且氧化物之间用最后写水，而且氧化物之间用“.”隔开隔开硅酸钠：硅酸钠：Na2SiO3可以写成可以写成Na2O · SiO2高岭石：高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4钠长石钠长石:NaAlSi3O8正长石正长石:KAlSi3O8Al2O3 · 2SiO2 · 2H2ONa2O · Al2O3 · 6SiO2K2O · Al2O3 · 6SiO217.2、重要的硅酸盐、重要的硅酸盐---- Na2SiO3实验实验4-2放入蒸馏水放入蒸馏水放入放入Na2SiO3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论先变干，后燃烧先变干，后燃烧仅变干，不燃烧仅变干，不燃烧Na2SiO3可作木材、可作木材、纸张的防火剂纸张的防火剂 Na2SiO3的水溶液俗称的水溶液俗称 ，呈，呈 性，有黏稠性，可用作防火剂、黏胶剂。

性，有黏稠性，可用作防火剂、黏胶剂水玻璃水玻璃碱碱见指南见指南P64学生活动学生活动6（（1））与实验与实验②②作对照，证明起防火作用的是作对照，证明起防火作用的是Na2SiO3而不是水而不是水 18.三三.无机非金属材料无机非金属材料无无机机非非金金属属材材料料 传统传统无机非金属材料无机非金属材料: : 新型新型无机非金属材料无机非金属材料( (见必修见必修1P67)1P67) 玻璃、水泥、陶瓷玻璃、水泥、陶瓷见指南见指南P64学生活动学生活动6（（2））见指南见指南P64学生活动学生活动6（（2）（）（3））19.①①生产过程：生产过程：②②普通硅酸盐水泥的成分：普通硅酸盐水泥的成分：（（2 2）水泥）水泥 硅酸盐产品硅酸盐产品硅酸盐产品硅酸盐产品硅酸三钙硅酸三钙( (3CaO·SiO2) )硅酸二钙硅酸二钙( (2CaO·SiO2) ) 混合物混合物铝酸三钙铝酸三钙( (3CaO·Al2O3) )③③性能：性能：（（1 1）陶瓷）陶瓷 陶瓷都是以 为原料，经 而成的陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。

黏土黏土高温烧结高温烧结水硬性水硬性黏土黏土 Al2O3·2SiO2·2H2O20.（3）玻璃：①生产过程： CaCO3 +SiO2===CaSiO3 + CO2↑高温Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑高温②②成分：成分：混合物，也可以表示为：混合物，也可以表示为：Na2O·CaO·6SiO2；； ③ ③性能：性能：（熔炉）（熔炉）要注意玻璃与石英玻璃成分的对比？两者的主要成分？类别？要注意玻璃与石英玻璃成分的对比？两者的主要成分？类别？玻璃：硅酸盐玻璃：硅酸盐 ；； 石英玻璃：二氧化硅石英玻璃：二氧化硅21.[认知无盲区认知无盲区] (1)碳单质的化学性质主要表现为还原性，能被氧化碳单质的化学性质主要表现为还原性，能被氧化剂氧化为＋剂氧化为＋2价或＋价或＋4价的化合物价的化合物 (2)工业上制备硅的反应：工业上制备硅的反应：22.[认知无盲区认知无盲区] (1)SiO2和和CO2都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水 (2)SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应。

酸反应 (3)SiO2不溶于水，故不能用不溶于水，故不能用SiO2与水反应制备硅酸与水反应制备硅酸 (5)用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气在电炉中进行，得到的氧化产物是在电炉中进行，得到的氧化产物是CO而不是而不是CO223.1．牢记．牢记2种物质的用途：种物质的用途：①①晶体硅：半导体材料、制芯片、太阳能电池晶体硅：半导体材料、制芯片、太阳能电池②②二氧二氧化硅：制光导纤维化硅：制光导纤维2．熟记．熟记5个化学方程式：个化学方程式：①①Si＋＋4HF===SiF4↑＋＋2H2↑　　　　②②Si＋＋2NaOH＋＋H2O===Na2SiO3＋＋2H2↑③③SiO2＋＋4HF===SiF4↑＋＋2H2O ④④SiO2＋＋2NaOH===Na2SiO3＋＋H2O⑤⑤Na2SiO3＋＋CO2＋＋H2O===H2SiO3↓＋＋Na2CO3 SiO2+2C Si+2CO↑高温电炉24.2．．SiO2与水不反应，如何由与水不反应，如何由SiO2制备硅酸？制备硅酸？3．实验室里熔融．实验室里熔融NaOH固体时，能否选用瓷坩埚？为什么？固体时，能否选用瓷坩埚？为什么？答案：不能，因为陶瓷中含有答案：不能，因为陶瓷中含有SiO2，会与，会与NaOH反应生成反应生成溶于水的溶于水的Na2SiO3。

应该用铁应该用铁坩埚4．．Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，水玻璃能否露置于空气的水溶液俗称水玻璃，水玻璃能否露置于空气中长期存放？中长期存放？答案：不能答案：不能25.[考点师说考点师说] 硅及其化合物性质的硅及其化合物性质的“十大反常十大反常” (1)碳族元素的主要化合价一般是＋碳族元素的主要化合价一般是＋2、＋、＋4价，而硅常价，而硅常见的是＋见的是＋4价 (2)硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从SiO2中还中还原出硅 (3)非金属单质与强碱反应一般不生成氢气，而硅却能非金属单质与强碱反应一般不生成氢气，而硅却能与强碱溶液反应产生氢气与强碱溶液反应产生氢气 (4)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，而硅不但能非金属单质一般不与非氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还有与氢氟酸反应，而且还有H2生成生成(类似于较活泼金属与酸的类似于较活泼金属与酸的置换反应置换反应)，，Si＋＋4HF===SiF4↑＋＋2H2↑26. (5)SiO2是是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备作用制备H2SiO3。

(6)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的熔、沸点却的熔、沸点却很高 (7)酸性氧化物一般不与酸作用，但酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2却能与氢氟酸作用却能与氢氟酸作用SiO2＋＋4HF===SiF4↑＋＋2H2O (8)无机酸一般易溶于水，而无机酸一般易溶于水，而H2SiO3却难溶于水却难溶于水 (9)因因H2CO3的酸性强于的酸性强于H2SiO3，所以在，所以在Na2SiO3溶液中通入溶液中通入CO2能发生下列反应：能发生下列反应： (10)Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，但它与玻璃的成分不相同；的水溶液俗称水玻璃，但它与玻璃的成分不相同；硅酸钠水溶液硅酸钠水溶液(即水玻璃即水玻璃)称为泡花碱，但它却是盐溶液称为泡花碱，但它却是盐溶液(存放的试剂存放的试剂瓶不能用玻璃塞瓶不能用玻璃塞)，并不是碱溶液并不是碱溶液27.。