第二课时 硅酸盐和硅单质
[课标要求]
1．了解硅酸盐的性质及组成的表示方法。 2．了解硅的性质和用途。
3．了解几种重要无机非金属材料的生产及用途。
1．硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，常用于制备黏合剂、防腐剂和耐火材料。 2．传统的无机非金属材料有水泥、玻璃和陶瓷。
3．硅以化合态存在于自然界中，常用作半导体材料和合金材料。 4．熟记三个化学方程式
(1)Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (2)Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
高温
(3)SiO2＋2C=====Si＋2CO↑。
硅酸盐
1．概念
由硅、氧和金属组成的化合物的总称。 2．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：硅酸钠(Na2SiO3)：Na2O·SiO2。
长石(KAlSi3O8)：K2O·Al2O3·6SiO2。 3．最简单的硅酸盐——Na2SiO3
4．三种常见的硅酸盐产品
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硅酸盐产品 原料 主要设备 主要成分 硅酸二钙 2CaO·SiO2 水泥 石灰石、黏土 水泥回转窑 硅酸三钙 3CaO·SiO2 铝酸三钙 3CaO·Al2O3 玻璃 陶瓷 纯碱、石灰石、石英 黏土 玻璃窑 Na2O·CaO·6SiO2 Al2O3·2SiO2·2H2O 5．其他含硅物质
(1)碳化硅：化学式为SiC，俗称金刚砂，具有金刚石结构特点，硬度很大，可用作砂纸、砂轮的磨料。
(2)含硅4%的硅钢：具有很高的导磁性，可作变压器铁芯。 (3)硅橡胶：既耐高温又耐低温的一种有良好弹性的橡胶。
(4)人工制造分子筛：有均匀微孔结构，主要用作吸附剂和催化剂载体。
1．Na2SiO3为什么必须密封保存？
提示：Na2SiO3会吸收空气中的CO2和水蒸气而变质，反应的化学方程式为Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。
2．硅酸盐可写成二氧化硅和金属氧化物的形式，是否可理解成硅酸盐是二氧化硅和金属氧化物的混合物？
提示：否。硅酸盐结构复杂，通常用SiO2和金属氧化物的组合形式来表示其组成，但不是它们的混合物。
1．硅酸盐氧化物形式的改写 书写形式
??氧化物的排列顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水?
?氧化物之间以“·”隔开?
??配置原则：各元素原子总个数比值符合原来的组成?
?若出现分数时应化为整数?
化学
计量数
11
例如：钠长石(NaAlSi3O8)不能写成Na2O·Al2O3·3SiO2，应写成Na2O·Al2O3·6SiO2。
222．新型陶瓷的性能及用途
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品种 高温结构 陶瓷 主要性能 主要用途 耐高温材料，洲际导弹的端头，火箭①耐高温；②耐氧化；③耐磨蚀 发动机的尾管及燃烧室，汽车发动机，喷气发动机 压电陶瓷 能实现机械能与电能的相互转化 ①优异的光学性能；②耐高温； ③绝缘性好 超导性 电波滤波器、通话器、声纳探伤器、点火器 制高压钠灯的灯管，防弹“玻璃” 超导材料 透明陶瓷 超导陶瓷
1．下列有关硅酸盐的说法中正确的是( ) A．硅酸盐中的阴离子都是SiO3 B．硅酸盐都难溶于水
C．通常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的 D．Na2SiO3是一种最简单的硅酸盐，其水溶液可用作黏合剂
解析：选D 硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，它包含结构简单的硅酸盐(如Na2SiO3)，也包含结构复杂的硅酸盐，A项错误；简单的硅酸盐中有少数溶于水，如Na2SiO3、K2SiO3等，B项错误；对于硅酸盐，氧化物的形式仅仅是一种表达方式，并不是说它就是由氧化物组成的，C项错误。
2．《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( )
A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2 B．性质稳定，不易脱色 C．易溶解于强酸和强碱 D．x等于6
解析：选C “硅酸铜钡”能稳定存在说明其性质稳定，不易脱色，不易与酸、碱反应。“硅酸铜钡”中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，则x＝6，用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2，A、B、D均正确。
硅单质
2－
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1．形态和结构
2．性质 (1)物理性质
色、态 灰黑色固体
(2)化学性质：常温下化学性质稳定，除氢氟酸和强碱外，不与其他物质发生反应。 Si与氢氟酸、NaOH溶液发生反应的化学方程式分别为Si＋4HF===SiF4↑＋2H2、Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
3．重要用途
(1)半导体材料，如硅芯片等。 (2)新型能源，如光电池等。
[特别提醒] 硅是既能与酸(HF)反应，又能与碱反应产生H2的非金属单质，但硅不与盐酸、硫酸反应。
1．用焦炭在电炉中隔绝空气还原SiO2制取粗硅时，为什么生成CO而不是CO2?
△提示：制取粗硅时，工业生产中使用过量焦炭，发生反应：C＋CO2===== 2CO，故产物是CO而不是CO2。
2．在焦炭与SiO2制取粗硅的反应中，哪种物质是还原剂？还原产物是什么？ 提示：焦炭；硅。
1．硅的制备
硅单质是由其氧化物制得的，主要分为两个阶段： 高温(1)粗硅的制备：2C＋SiO2=====电炉Si(粗硅)＋2CO↑
△高温(2)纯硅的制备：Si(粗硅)＋2Cl2=====SiCl4、SiCl4＋2H2=====Si(纯硅)＋4HCl。 2．硅及其化合物的“反常”
(1)非金属的单质跟碱反应一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液反应放出H2。
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光泽 金属光泽 熔点 高 硬度 大 质地 脆 导电性 半导体
