第二第七节碳、硅及其化合物性质及应用

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第二章第九节 碳、硅及其化合物的性质及应用

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知识点三 知识点四

Na2CO3与NaHCO3的比较(看《备考指 南》31页学生活动2) HCO3- 、CO32- 的检验

CO32-的检验： 向待检验溶液中滴加一定量的 Ca2+或 Ba2+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 溶解且生成无色，无味的气体，则待检溶液中有 CO32-。 HCO3- 的检验： 向待检验溶液中滴加足量的 Ca2+或 Ba2+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 色、无味的气体生成，则待检溶液中有 HCO3-。

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一、硅和二氧化硅 (一)硅 1、硅在自然界中的存在： 硅在地壳中的含量居第 2 位，仅次 于 氧 ，全部以 化合 态存在。见指南P64学生活动4

2、硅的原子结构：

硅是元素周期表中的第 14 号元素，位于第3 周期第 ⅣA 族，元素符号为 Si ,其原子结构 示意图 Si +14 2 8 4 ,其原子既不易失去电子又 不易得到电子，主要形成四价的化合物。

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3、硅的性质： 晶体硅 和 (1)物理性质：单质硅有 无定 形两种。晶体硅是灰黑色，有金属 光 泽、硬而脆的固体，类似于金刚石，熔沸 点高，是良好的 半导体 材料。 (2)化学性质： 常温下化学性质 稳定 ；不易跟强酸、 强碱、强氧化剂发生化学反应，但在一定 HF、浓NaOH溶液 条件下能跟 反应。

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粗硅4、纯硅的制取(见必修1P81习题7) 高温 (1)粗硅的制取：SiO2+2C 电炉 Si+2CO↑ ; (2)粗硅提纯： Si+2Cl2 加热 SiCl4 ; 高温 ； SiCl4+2H2 Si+4HCl

高纯硅

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5、用途(见必修1P79-81和指南P64)(1)制集成电路、晶体管、硅整流器等 半导体材料 (2)硅太阳能电池：将太阳能直接转换 成光能 (2)含硅4%的钢可制变压器铁芯 (3)含硅15%的钢具有耐酸性，制耐酸设备

对比：二氧硅的用途(见指南P32)光导纤维、光学仪器、电子部件、石英坩埚、 饰物

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硅和碳单质的性质对比化学性质 与单质反应 CC+O2==CO2C+4HNO3(浓)==点燃

SiSi+O2==SiO2 Si+2F2==SiF4 Si+4HF== SiF4↑+2H2↑其它的酸都不能跟Si反应

还 与酸反应 CO ↑+4NO ↑ +2H O 2 2 2 原 性 与碱溶液反 应

Si+2NaOH+H2O== Na2SiO3+2H2↑

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(二)二氧化硅

1、物理性质： 天然的二氧化硅称为硅石， 无定 晶体 分为 形和 形两种；二氧化硅 沙子 岩石 矿物 是 、 、 的主要成分， 大 高 不易 具有硬度 ，熔点 ， 导电， 不溶于水等性质。

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2、SiO2的结构硅氧比例：1:2 没有SiO2 分子存在， 只存在硅氧原子 正四面体空间网状结构

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由二氧化硅的类别推测有哪些化学性质？ 3、化学性质：(见指南P64学生活动5⑴) ①具有酸性氧化物的通性： 高温 SiO2+CaO ; CaSiO3 Na2SiO3+H2O ; SiO2+ 2 NaOH

Si + 2CO↑ ②弱氧化性：SiO2+ 2C ; ③

与氢氟酸的反应： SiF4 ↑ + 2H2O . SiO2+ 4HFSiO2不是两性氧化物。

高温

如何存放氢氟酸？

塑料瓶

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知识点五

硅酸和硅酸盐

1.硅酸 ⑴物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸 难 (填“难”或“易”)溶于水。 ⑵化学性质： ①弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸 弱 ，与 NaOH溶液反应的化学方程式为： H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O 。 ②不稳定性：受热易分解，化学方程式 △ SiO2 + H2O 。 为： H2SiO3 ⑶ 用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。

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(2)、硅酸的制备(见必修1P76)

实验4-1

现象

滴入酚酞后溶液变为 红 色，再滴入稀盐 酸，溶液 红色变浅至无色， 同时有 白色胶状沉淀 产生。

a、Na2SiO3溶液呈碱性， 结论 b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于 水的硅酸， c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶， d、静置则形成硅酸沉淀。

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(2)硅酸的制备——可溶性硅酸盐与其他 酸反应制得： H2SiO3↓+2NaCl a、 Na2SiO3+2HCl ;Na b、 2SiO3+CO2+H2O H2SiO3↓+Na2CO3 ;

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(二)硅酸盐

1、硅酸盐—— 是由硅、氧和金属组成； 的化合物 的总称，是构成地壳岩层的主要 不溶于水 成分。一般都___________,化学性质很 稳定 _________。

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硅酸盐组成的表示：1书写规则：金属氧化物(两种金属氧化物，活 、硅酸盐化学式的氧化物表示方法:

泼的写在前面)写在最前面，然后写二氧化硅， 最后写水，而且氧化物之间用“.”隔开硅酸钠：Na2SiO3可以写成 高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 钠长石:NaAlSi3O8 正长石:KAlSi3O8 Na2O ·SiO2 Al2O3 ·2SiO2 ·2H2O

Na2O · 2O3 ·6SiO2 Al K2O · 2O3 ·6SiO2 Al

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2、重要的硅酸盐---- Na2SiO3

Na2SiO3的水溶液俗称 水玻璃 ，呈 碱 性，有黏稠性，可用作防火剂、黏胶剂。见指南P64学生活动6(1) 实验4-2 放入蒸馏水 放入Na2SiO3饱和溶液 现象 结论 先变干，后燃烧 仅变干，不燃烧

Na2SiO3可作木材、 纸张的防火剂

与实验②作对照，证明起防火作用的是Na2SiO3而不是水。

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见指南P64学生活动6(2)(3) 见指南P 学生活动6(2)64

三.无机非金属材料无 机 非 金 属 材 料 传统无机非金属材料: 玻璃、水泥、陶瓷

新型无机非金属材料(见必修1P67)

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硅酸盐产品 黏土 Al2O3· 2SiO2· 2O 2H (1)陶瓷 陶瓷都是以 黏土 为原料，经 高温烧结而成的。 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。 (2)水泥 ①生产过程：

②普通硅酸盐水泥的成分： 硅酸三钙(3CaO· 2) SiO 硅酸二钙(2CaO· 2) SiO 混合物 铝酸三钙(3CaO· 2O3) Al ③性能： 水硬性

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(3)玻璃：

①生产过程：(熔炉)

Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑②成分： 混合物，也可以表示为：Na2O· CaO· 6SiO2; ③性能：

高温

CaCO3 +SiO2===CaSiO3 +

CO2↑

高温

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课前检测(见必修1P62-68) 1、下列说法正确的是(A、F) A、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 C、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 E、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 F、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 G、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， 所以硅酸的酸性比碳酸强 i.长期盛放NaOH溶液的滴瓶不易打开,主要是因为NaOH 吸收了CO2所致

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新型无机非金属材料的特征(1)耐高温、强度高 (2)具有电学性质 (3)具有光学性质 (4)具有生物功能

(二)、几种典型的新型无机非金属材料 1、结构材料——高温结构陶瓷高温结构材料与金属材料的性能比较：高温结构材料:耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。 金属材料： 易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用 (1)氧化铝陶瓷: 熔点高 、硬度大、透明、耐高温 (2)氮化硅陶瓷: ①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀，高温时也抗氧 化；③抗冷热冲击而不碎裂；④耐高温且不易传热；⑤本身具有润 滑性 (3)人造宝石:红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3(刚玉)。 红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；而蓝宝石呈蓝色 则是由于其中混有少量含钛化合物。

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