高中化學(xué)碳、硅及其化合物性質(zhì)及應(yīng)用

1、 第二章第九節(jié)第二章第九節(jié) 碳、硅及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用碳、硅及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用 課前檢測課前檢測(見必修見必修1P62-68) 1、下列說法正確的是（、下列說法正確的是（ ） A、硅材料廣泛用于光纖通訊、硅材料廣泛用于光纖通訊 B、工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術(shù)品、工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術(shù)品 C、水晶項(xiàng)鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品；、水晶項(xiàng)鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品； D、粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)、粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng) E、硅在自然界以化合態(tài)和游離態(tài)存在，在地殼中含、硅在自然界以化合態(tài)和游離態(tài)存在，在地殼中含 量僅次于氧量僅次于氧 F、常溫下，硅可與氟氣、

2、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)；在加熱條、常溫下，硅可與氟氣、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)；在加熱條 件下，硅還可以與氧氣、氯氣、氫氣等物質(zhì)反應(yīng)件下，硅還可以與氧氣、氯氣、氫氣等物質(zhì)反應(yīng) 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?yàn)楦邷貢r二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，、因?yàn)楦邷貢r二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳， 所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng) A、F i.長期盛放長期盛放NaOH溶液的滴瓶不易打開溶液的滴瓶不易打開,主要是因?yàn)橹饕且驗(yàn)镹aOH 吸收了吸收了CO2所致所致 知識點(diǎn)三知識點(diǎn)三 NaNa2 2COCO3 3與與NaHCONaHCO3 3的比較（看的比較

3、（看備考指備考指 南南3131頁學(xué)生活動頁學(xué)生活動2 2） HCOHCO3 3- - 、COCO3 32- 2- 的檢驗(yàn) 的檢驗(yàn) 知識點(diǎn)四知識點(diǎn)四 CO32-的檢驗(yàn)：的檢驗(yàn)： 向待檢驗(yàn)溶液中滴加一定量的向待檢驗(yàn)溶液中滴加一定量的 Ca2+或或 Ba2+的可溶性的可溶性 鹽溶液，有白色沉淀生成，再加入適量的鹽酸白色沉淀鹽溶液，有白色沉淀生成，再加入適量的鹽酸白色沉淀 溶解且生成無色，無味的氣體，則待檢溶液中有溶解且生成無色，無味的氣體，則待檢溶液中有 CO32-。 HCO3- 的檢驗(yàn)：的檢驗(yàn)： 向待檢驗(yàn)溶液中滴加足量的向待檢驗(yàn)溶液中滴加足量的 Ca2+或或 Ba2+可溶性鹽溶可溶性鹽溶 液無明顯

4、現(xiàn)象，再向溶液中加入足量的酸。若溶液中有無液無明顯現(xiàn)象，再向溶液中加入足量的酸。若溶液中有無 色、無味的氣體生成，則待檢溶液中有色、無味的氣體生成，則待檢溶液中有 HCO3-。 3、硅的性質(zhì)：、硅的性質(zhì)： （1）物理性質(zhì)：單質(zhì)硅有）物理性質(zhì)：單質(zhì)硅有 和和 形兩種。晶體硅是形兩種。晶體硅是 色，有色，有 光光 澤、硬而脆的固體，類似于金剛石，熔沸澤、硬而脆的固體，類似于金剛石，熔沸 點(diǎn)高，是良好的點(diǎn)高，是良好的 材料。材料。 （2）化學(xué)性質(zhì)：）化學(xué)性質(zhì)： 常溫下化學(xué)性質(zhì)常溫下化學(xué)性質(zhì) ；不易跟強(qiáng)酸、；不易跟強(qiáng)酸、 強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但在一定強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但在一定 條件下

5、能跟條件下能跟 反應(yīng)。反應(yīng)。 晶體硅晶體硅 無定無定 灰黑灰黑 穩(wěn)定穩(wěn)定 金屬金屬 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 HF、濃、濃NaOH溶液溶液 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) 還還 原原 性性 與單質(zhì)反應(yīng)與單質(zhì)反應(yīng) 與酸反應(yīng)與酸反應(yīng) 與堿溶液反與堿溶液反 應(yīng)應(yīng) C+O2=CO2 Si+O2=SiO2 Si+2F2=SiF4 Si+4HF= SiF4+2H2 Si+2NaOH+H2O= Na2SiO3+2H2 C+4HNO3（濃）（濃）= CO2 +4NO2 +2H2O 點(diǎn)燃點(diǎn)燃 硅和碳單質(zhì)的性質(zhì)對比硅和碳單質(zhì)的性質(zhì)對比 4、純硅的制?。ㄒ姳匦?、純硅的制?。ㄒ姳匦?P81習(xí)題習(xí)題7) （1）粗硅的制?。海┐止璧闹迫。?； （

6、2）粗硅提純：）粗硅提純： ； ； SiO2+2C Si+2CO 高溫 電爐 Si+2Cl2 SiCl4 加熱 SiCl4+2H2 Si+4HCl 高溫 粗硅粗硅 高純硅高純硅 5、用途、用途(見必修見必修1P79-81和指南和指南P32) （1）制集成電路、晶體管、硅整流器等）制集成電路、晶體管、硅整流器等 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料 （2）硅太陽能電池硅太陽能電池：將太陽能直接轉(zhuǎn)換：將太陽能直接轉(zhuǎn)換 成光能成光能 （2）含硅）含硅4%的鋼可制變壓器鐵芯的鋼可制變壓器鐵芯 （3）含硅）含硅15%的鋼具有耐酸性，制耐酸設(shè)備的鋼具有耐酸性，制耐酸設(shè)備 對比：二氧硅的用途對比：二氧硅的用途（見（見指南指

7、南P P32 32） ） 光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件、石英坩堝、光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件、石英坩堝、 1、物理性質(zhì)：、物理性質(zhì)： 天然的二氧化硅稱為硅石，天然的二氧化硅稱為硅石， 分為分為 形和形和 形兩種；二氧化硅形兩種；二氧化硅 是是 、 、 的主要成分，的主要成分， 具有硬度具有硬度 ，熔點(diǎn)，熔點(diǎn) ， 導(dǎo)電，導(dǎo)電， 不溶于水等性質(zhì)。不溶于水等性質(zhì)。 (哪些名稱的物質(zhì)的主要成分是哪些名稱的物質(zhì)的主要成分是SiO2SiO2？見必？見必 修修1P:751P:75) 晶體晶體無定無定 巖石巖石沙子沙子礦物礦物 大大高高不易不易 （二）二氧化硅（二）二氧化硅 硅氧比例：硅氧比例：1 1：2

8、2 沒有沒有SiOSiO2 2 分子存在， 分子存在， 只存在硅氧原子只存在硅氧原子 正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 2 2、SiOSiO2 2的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 弱氧化性：弱氧化性：SiO2+ C ； 與氫氟酸的反應(yīng)：與氫氟酸的反應(yīng)： SiO2+ 4HF . CaSiO3 高溫 2 Na2SiO3+H2O 2 Si + 2CO 高溫 SiF4 + 2H2O 由二氧化硅的類別推測有哪些化學(xué)性質(zhì)？由二氧化硅的類別推測有哪些化學(xué)性質(zhì)？ 3 3、化學(xué)性質(zhì)：、化學(xué)性質(zhì)：( (見指南見指南P P64 64學(xué)生活動 學(xué)生活動5 5) ) 具有酸性氧化物的通性：具有酸性氧化物的通性： SiOSiO2 2

9、+CaO +CaO ； SiOSiO2 2+ + NaOH NaOH ； SiO2 SiO2不是兩性氧化物。不是兩性氧化物。 思考：思考： 1、 SiO2SiO2能與水反應(yīng)得到硅酸嗎？能與水反應(yīng)得到硅酸嗎？ 3、玻璃中有、玻璃中有SiO2，氫氟酸如何保存？，氫氟酸如何保存？ 4、能用氫氟酸來、能用氫氟酸來“雕刻雕刻”玻璃嗎？玻璃嗎？ 不能不能 用塑料瓶用塑料瓶 能，生成氣體和水能，生成氣體和水 5、實(shí)驗(yàn)室盛放、實(shí)驗(yàn)室盛放NaOH溶液的試劑瓶用溶液的試劑瓶用 橡皮塞而不用玻璃塞，知道原因嗎？橡皮塞而不用玻璃塞，知道原因嗎？ NaOH溶液能與玻璃中的溶液能與玻璃中的SiO2反應(yīng)反應(yīng) 生成生成Na2

10、SiO3， Na2SiO3是一種礦物膠，是一種礦物膠， 會使瓶塞與瓶口粘結(jié)而無法打開。會使瓶塞與瓶口粘結(jié)而無法打開。 白色膠狀白色膠狀 3、硅酸的化學(xué)性質(zhì)：、硅酸的化學(xué)性質(zhì)： Na2SiO3+CO2+H2O= H2SiO3+Na2CO3 酸性酸性 H2SiO3 H2CO3 （1）弱酸性）弱酸性 （2）不穩(wěn)定性）不穩(wěn)定性 H2SiO3 = H2O+SiO2 Na2SiO3溶液密封橡膠塞保存保存溶液密封橡膠塞保存保存 1.1.硅酸硅酸 物理性質(zhì)：與一般的無機(jī)含氧酸不同，硅酸物理性質(zhì)：與一般的無機(jī)含氧酸不同，硅酸 （填（填“難難”或或“易易”）溶于水。）溶于水。 難難 (2)、硅酸的制備、硅酸的制備

11、(見必修見必修1P76) 現(xiàn)象現(xiàn)象 結(jié)論結(jié)論 滴入滴入酚酞酚酞后溶液變?yōu)楹笕芤鹤優(yōu)?色，再滴入色，再滴入稀鹽稀鹽 酸酸，溶液，溶液 ， 同時有同時有 產(chǎn)生。產(chǎn)生。 a、Na2SiO3溶液呈堿性，溶液呈堿性， b、可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于、可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于 水的硅酸，水的硅酸， c、先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠，、先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠， d、靜置則形成硅酸沉淀。、靜置則形成硅酸沉淀。 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-1 紅紅 紅色變淺至無色紅色變淺至無色 白色膠狀沉淀白色膠狀沉淀 （2）硅酸的制備）硅酸的制備可溶性硅酸鹽與其他可溶性硅酸鹽與其他 酸反應(yīng)制得：酸反應(yīng)制得： a、 ；

12、 b、 ； Na2SiO3+2HCl H2SiO3+2NaCl Na2SiO3+CO2+H2O H2SiO3+Na2CO3 1為確認(rèn)為確認(rèn)HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強(qiáng)弱，某學(xué)生的酸性強(qiáng)弱，某學(xué)生 設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，一次實(shí)驗(yàn)即可達(dá)到目的設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，一次實(shí)驗(yàn)即可達(dá)到目的(不必不必 選其他酸性物質(zhì)選其他酸性物質(zhì))。請據(jù)此回答：。請據(jù)此回答： (1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑 應(yīng)為應(yīng)為_。 (2)裝置裝置B所盛的試劑是所盛的試劑是_，其作用是，其作用是 _。 (3)裝置裝置C所盛試劑是所盛試劑是_， C中反應(yīng)離子方

13、程式是中反應(yīng)離子方程式是_。 鹽酸鹽酸 飽和飽和NaHCO3溶液溶液 除去鹽酸中揮發(fā)出的除去鹽酸中揮發(fā)出的HCl氣體氣體 Na2SiO3溶液溶液 SiO32CO2H2O=H2SiO3CO32 1、硅酸鹽、硅酸鹽 ； 的總稱，是構(gòu)成地殼巖層的主要的總稱，是構(gòu)成地殼巖層的主要 成分。一般都成分。一般都_，化學(xué)性質(zhì)很，化學(xué)性質(zhì)很 _。 是由硅、氧和金屬組成是由硅、氧和金屬組成 的化合物的化合物 不溶于水不溶于水 穩(wěn)定穩(wěn)定 ( (二）硅酸鹽二）硅酸鹽 硅酸鹽組成的表示：硅酸鹽組成的表示： 1、硅酸鹽化學(xué)式的氧化物表示方法硅酸鹽化學(xué)式的氧化物表示方法: 書寫規(guī)則書寫規(guī)則：金屬氧化物金屬氧化物(兩種金屬氧

14、化物，活兩種金屬氧化物，活 潑的寫在前面潑的寫在前面)寫在最前面，然后寫二氧化硅，寫在最前面，然后寫二氧化硅， 最后寫水，而且氧化物之間用最后寫水，而且氧化物之間用“.”隔開隔開 硅酸鈉：硅酸鈉：Na2SiO3可以寫成可以寫成 Na2O SiO2 高嶺石：高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4 鈉長石鈉長石:NaAlSi3O8 正長石正長石:KAlSi3O8 Al2O3 2SiO2 2H2O Na2O Al2O3 6SiO2 K2O Al2O3 6SiO2 2、重要的硅酸鹽、重要的硅酸鹽- NaNa2 2SiOSiO3 3 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-2放入蒸餾水放入蒸餾水放入放入Na2SiO3飽和溶液飽和溶

15、液 現(xiàn)象現(xiàn)象 結(jié)論結(jié)論 先變干，后燃燒先變干，后燃燒僅變干，不燃燒僅變干，不燃燒 Na2SiO3可作木材、可作木材、 紙張的防火劑紙張的防火劑 Na2SiO3的水溶液俗稱的水溶液俗稱 ，呈，呈 性，有黏稠性，可用作防火劑、黏膠劑。性，有黏稠性，可用作防火劑、黏膠劑。 水玻璃水玻璃 堿堿 見指南見指南P P64 64學(xué)生活動 學(xué)生活動6 6（1 1） 與實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)作對照，證明起防火作用的是作對照，證明起防火作用的是Na2SiO3而不是水。而不是水。 三三.無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料 無無 機(jī)機(jī) 非非 金金 屬屬 材材 料料 傳統(tǒng)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料: : 新型新型無機(jī)非金屬材料無機(jī)

16、非金屬材料( (見必修見必修1P67)1P67) 玻璃、水泥、陶瓷玻璃、水泥、陶瓷 見指南見指南P P64 64學(xué)生活動 學(xué)生活動6 6（2 2） 見指南見指南P P64 64學(xué)生活動 學(xué)生活動6 6（2 2）（）（3 3） 生產(chǎn)過程：生產(chǎn)過程： 普通硅酸鹽水泥的成分：普通硅酸鹽水泥的成分： （2 2）水泥）水泥 硅酸三鈣硅酸三鈣( (3CaOSiO2) ) 硅酸二鈣硅酸二鈣( (2CaOSiO2) ) 混合物混合物 鋁酸三鈣鋁酸三鈣( (3CaOAl2O3) ) 性能：性能： （1 1）陶瓷）陶瓷 陶瓷都是以 為原料，經(jīng) 而成的。 陶瓷具有抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成 型等許多優(yōu)點(diǎn)

17、。 黏土黏土高溫?zé)Y(jié)高溫?zé)Y(jié) 水硬性水硬性 黏土黏土 AlAl2 2OO3 32SiO2SiO2 22H2H2 2OO （3）玻璃： 生產(chǎn)過程： CaCO3 +SiO2=CaSiO3 + CO2 高溫 Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高溫 成分：成分： 混合物，也可以表示為：混合物，也可以表示為：Na2OCaO6SiO2； 性能：性能： （熔爐）（熔爐） 要注意玻璃與石英玻璃成分的對比？兩者的主要成分？類別？要注意玻璃與石英玻璃成分的對比？兩者的主要成分？類別？ 玻璃：硅酸鹽玻璃：硅酸鹽 ； 石英玻璃：二氧化硅石英玻璃：二氧化硅 認(rèn)知無盲區(qū)認(rèn)知無盲區(qū) (1)碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)主要

18、表現(xiàn)為還原性，能被氧碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)主要表現(xiàn)為還原性，能被氧 化劑氧化為化劑氧化為2價或價或4價的化合物。價的化合物。 (2)工業(yè)上制備硅的反應(yīng)：工業(yè)上制備硅的反應(yīng)： 認(rèn)知無盲區(qū)認(rèn)知無盲區(qū) (1)SiO2和和CO2都是酸性氧化物，與堿反應(yīng)生成鹽和水。都是酸性氧化物，與堿反應(yīng)生成鹽和水。 (2)SiO2不能與鹽酸、硝酸、硫酸等酸反應(yīng)，但能與氫氟不能與鹽酸、硝酸、硫酸等酸反應(yīng)，但能與氫氟 酸反應(yīng)。酸反應(yīng)。 (3)SiO2不溶于水，故不能用不溶于水，故不能用SiO2與水反應(yīng)制備硅酸。與水反應(yīng)制備硅酸。 (5)用石英砂和焦炭制備粗硅的反應(yīng)必須要隔絕空氣用石英砂和焦炭制備粗硅的反應(yīng)必須要隔絕空氣 在電爐

19、中進(jìn)行，得到的氧化產(chǎn)物是在電爐中進(jìn)行，得到的氧化產(chǎn)物是CO而不是而不是CO2。 1牢記牢記2種物質(zhì)的用途：種物質(zhì)的用途： 晶體硅：半導(dǎo)體材料、制芯片、太陽能電池。晶體硅：半導(dǎo)體材料、制芯片、太陽能電池。二氧二氧 化硅：制光導(dǎo)纖維?；瑁褐乒鈱?dǎo)纖維。 2熟記熟記5個化學(xué)方程式：個化學(xué)方程式： Si4HF=SiF42H2Si2NaOH H2O=Na2SiO32H2 SiO24HF=SiF42H2O SiO2 2NaOH=Na2SiO3H2O Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3 SiO2+2C Si+2CO 高溫 電爐 2SiO2與水不反應(yīng)，如何由與水不反應(yīng)，如何由SiO2制備硅酸

20、？制備硅酸？ 3實(shí)驗(yàn)室里熔融實(shí)驗(yàn)室里熔融NaOH固體時，能否選用瓷坩堝？為什么？固體時，能否選用瓷坩堝？為什么？ 答案：不能，因?yàn)樘沾芍泻写鸢福翰荒埽驗(yàn)樘沾芍泻蠸iO2，會與，會與NaOH反應(yīng)生成反應(yīng)生成 溶于水的溶于水的Na2SiO3。 應(yīng)該用鐵應(yīng)該用鐵坩堝。坩堝。 4Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃，水玻璃能否露置于空氣的水溶液俗稱水玻璃，水玻璃能否露置于空氣 中長期存放？中長期存放？ 答案：不能答案：不能 考點(diǎn)師說考點(diǎn)師說 硅及其化合物性質(zhì)的硅及其化合物性質(zhì)的“十大反常十大反?！?(1)碳族元素的主要化合價一般是碳族元素的主要化合價一般是2、4價，而硅常價，而硅常 見的是見的是4價。價。 (2)硅的還原性比碳強(qiáng)，而碳在高溫下卻能從硅的還原性比碳強(qiáng)，而碳在高溫下卻能從SiO2中還中還 原出