第四章 非金属及其化合物-【赢在微点】2024高考化学大一轮复习顶层设计核心微讲教师用书word（老高考)

第四章 非金属及其化合物 第10讲　无机非金属材料的主角——硅 【目标微解读】　1.了解硅的原子结构、认识硅在自然界的存在形式。2.了解硅及其重要化合物的主要性质。3.了解硅酸盐产品及其在生产、生活中的用途。 考点1　硅及其化合物的性质 1.硅(Si) (1)硅的存在。 硅在自然界中以化合态存在,在地壳中的含量仅次于氧。 (2)物理性质。 灰黑色,硬度大,熔、沸点高,具有金属光泽。 (3)化学性质。 常温下与F2、HF、NaOH反应;加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4,加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下: ①与非金属单质反应。 ②与氢氟酸反应:Si+4HFSiF4↑+2H2↑。 ③与NaOH溶液反应:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑。 (4)制备方法。 ①制取粗硅:工业上,用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅:SiO2+2CSi+2CO↑。 ②粗硅提纯:Si+2Cl2SiCl4,SiCl4+2H2Si+4HCl。 特别提醒　(1)用焦炭还原SiO2,产物是 CO而不是CO2。 (2)粗硅中含碳等杂质,与Cl2反应生成的SiCl4中含有CCl4等杂质,经过分馏提纯SiCl4后,再用H2还原,得到高纯度硅。 (5)主要用途。 ①良好的半导体材料;②太阳能电池;③计算机芯片。 2.二氧化硅(SiO2) (1)二氧化硅的组成。 二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、玛瑙(含杂质的石英)等中。SiO2是由Si和O按原子个数比1∶2直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成的。 (2)二氧化硅的性质及用途。 物理性质 硬度大,熔、沸点高,常温下为固体,不溶于水 化学性质 与水反应 不反应 与酸反应 只与氢氟酸反应:SiO2+4HFSiF4↑+2H2O 与碱反应 如与NaOH反应:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) 与盐反应 如与Na2CO3反应:SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ 与碱性氧 化物反应 如与CaO反应:CaO+SiO2CaSiO3 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 特别提醒　(1)一般情况,碱性氧化物+酸盐+水,SiO2是酸性氧化物,却能与氢氟酸发生反应SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。 (2)一般情况,较强酸+较弱酸盐较弱酸+较强酸盐。虽然酸性H2CO3>H2SiO3,却能发生如下反应Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑。 3.硅酸和硅酸盐 (1)硅酸(H2SiO3)。 (2)硅酸盐(如Na2SiO3)。 ①白色、可溶于水的粉末状固体,其水溶液俗称水玻璃,有黏性,水溶液显碱性。 ②与酸性较硅酸强的酸反应。 a.与盐酸反应的化学方程式: Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓。 b.与CO2水溶液反应的化学方程式: Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓。 ③用途:黏合剂(矿物胶),耐火阻燃材料。 (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硅酸盐的组成。如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2,石棉(CaMg3Si4O12)可表示为CaO·3MgO·4SiO2。 微诊断 判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)工业上用焦炭和二氧化硅制取粗硅时生成粗硅和CO2气体。 (×) (2)Si是半导体材料,可用作太阳能电池。 (√) (3)SiO2与NaOH溶液反应生成盐和水,也可以和氢氟酸反应,所以SiO2是两性氧化物。 (×) (4)因为热稳定性:CH4>SiH4,所以非金属性:C>Si。 (√) (5)SiO2能与HF反应,因此可用HF刻蚀玻璃。 (√) (6)NaOH溶液不能用玻璃瓶盛放。 (×) (7)高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维,光导纤维遇强碱会“断路”。 (√) 实验一:硅酸的制备 实验操作 实验现象 滴加酚酞后溶液呈红色;滴加稀盐酸后溶液变为无色,有白色胶状沉淀生成 实验结论 Na2SiO3溶液呈碱性;滴加稀盐酸后反应的化学方程式为Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓ 特别提醒　SiO2不溶于水,不能与H2O反应生成H2SiO3,故通常是根据“强酸制弱酸”的原理,利用可溶性硅酸盐溶液(如Na2SiO3溶液)与较强的酸反应制得硅酸,如向硅酸钠溶液中通入CO2可制得硅酸。相关化学方程式为Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3。 实验二:硅酸钠的耐火性实验 实验操作 实验现象 实验结论 蒸馏水浸过的滤纸条,当水分蒸发后就能燃烧;Na2SiO3饱和溶液浸过的滤纸条