第2课时 二氧化硅与信息材料,自主阅读,自主检测,一、SiO2的物理性质和用途 二氧化硅是一种熔沸点很高、硬度很大的氧化物,除可用于制作光学镜片、石英坩埚外,还可用于制造光导纤维。 二、SiO2的化学性质 二氧化硅的化学性质不活泼,不与水、酸(氢氟酸除外)发生反应,能耐高温、耐腐蚀。 SiO2是酸性氧化物,能与碱性氧化物和强碱反应。 1.与碱反应 在常温下,SiO2与强碱溶液反应,生成硅酸盐。例如SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式:SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O。 2.与碱性氧化物反应 在高温下,SiO2能与碱性氧化物反应生成盐。例如SiO2与CaO反应的化学方程式:SiO2+CaO CaSiO3。,自主阅读,自主检测,三、硅的物理性质和用途 硅晶体的熔点和沸点都很高,硬度很大。其导电性介于导体和绝缘体之间,是重要的半导体材料,广泛应用于电子工业的各个领域。 四、硅的化学性质 1.在常温下,单质硅的化学性质比较稳定,除氟气、氢氟酸和强碱外,硅不跟其他物质反应。,自主阅读,自主检测,1.下列关于硅和硅的化合物的说法不正确的是( ) A.硅是地壳中含量第二的元素,岩石、沙子和土壤中含有大量的硅元素 B.玻璃、水泥、陶瓷都属于硅酸盐产品,玻璃的主要成分是Na2OCaO6SiO2 C.石英、水晶、光导纤维的主要成分都是SiO2,SiO2常温下不与任何物质反应 D.硅单质硬度大,熔沸点高,是良好的半导体材料 答案:C,自主阅读,自主检测,2.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( ) A.CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐 B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸 C.CO2是酸性氧化物,SiO2是两性氧化物 D.CO2和SiO2都是由相应的分子组成的 解析:虽然SiO2是H2SiO3的酸酐,但SiO2却不能溶于水生成H2SiO3,B错误;SiO2与CO2都是酸酐,都是酸性氧化物,A项正确,C项错误;CO2是由CO2分子构成的,而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的,SiO2中不存在分子,D项错误。 答案:A,情境导入,知识点拨,典例引领,重难点,硅及其化合物的性质 太阳能电池板(Solar panel)是通过吸收太阳光,将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置,太阳能电池板的主要材料为半导体材料,但因制作成本很大,以至于它还不能被大量广泛和普遍地使用。相对于普通电池和可循环充电电池来说,太阳能电池属于更节能环保的绿色产品。 太阳能电池板,情境导入,知识点拨,典例引领,重难点,讨论探究 1.光能电池板的原料是什么? 探究提示:高纯度的晶体硅。 2.工业制硅的三个反应中,硅元素总是被还原吗? 探究提示:不是,硅与氯气的反应中,硅元素被氧化。 3.实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶为什么要用橡胶塞而不用玻璃塞? 探究提示:NaOH与玻璃中的SiO2反应,生成Na2SiO3,把试剂瓶和瓶塞黏在一块不易打开。,情境导入,知识点拨,典例引领,重难点,1.硅的工业生产 硅单质是由其氧化物制得的,主要分为两个阶段: (1)粗硅的制取:,情境导入,知识点拨,典例引领,重难点,2.硅的性质 根据硅的化学性质,在自然界中应该有游离态的硅存在。但判断某元素在自然界中存在形态并不是单纯根据其化学性质来判断,还与地壳的演变过程有关。硅在自然界中虽然分布很广,在地壳中,其含量仅次于氧,居第二位,但在自然界中没有游离态的硅,只有化合态的硅。因为硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧化合,所以自然界无游离态的硅。,情境导入,知识点拨,典例引领,重难点,3.二氧化硅和二氧化碳的比较,情境导入,知识点拨,典例引领,重难点,情境导入,知识点拨,典例引领,重难点,情境导入,知识点拨,典例引领,重难点,例题导学号18100076获取知识和信息是现代人不可缺少的素质,信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。 (1)光导纤维是一种高质量传导光的玻璃纤维,利用光缆通信,能同时传输大量信息。制造光纤电缆的主要原材料的化学式是 。 信息产业的核心材料是高纯度的硅,高纯度的单晶硅的生产方法之一: 近代用得较多的另一种方法(之二)是:用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用得硅烷(SiH4),再加热分解得高纯硅。 单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等,硅纯度越高,大规模集成电路的性能就越好。,情境导入,知识点拨,典例引领,重难点,根据上述信息回答以下问题: (2)从方法一生产单晶硅的过程看,由碳还原得到的硅为何还要进一步处理? (3)写出方法二中生产高纯硅的两个化学方程式: 、 。 解析:本题考查了硅、二氧化硅的性质、用途。光导纤维的主要成分是SiO2。由题信息,硅是越纯越好,由碳还原得到的是粗硅,需要提纯。 答案:(1)SiO2 (2)由碳还原SiO2得到的单质硅中,杂质含量过高,将它用HCl、Cl2处理得到低沸点的SiHCl3,便于蒸发提纯,然后再还原得到高纯硅。,情境导入,知识点拨,典例引领,重难点,情境导入,知识点拨,典例引领,重难点,成功体验 有些科学家提出硅是“21世纪的能源”,这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法不正确的是( ) A.高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片 B.硅可由二氧化硅还原制得 C.常温时硅与水、空气和酸不反应,但能与氢氟酸反应 D.自然界硅元素的贮量丰富,并存在大量的单质硅 解析:硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧化合,所以自然界中无单质硅存在。 答案:D,1 2 3 4 5,1.月球表面的不同岩石富含硅、铝、钾、磷、铀、钍和稀土元素。下列有关月球表面富含元素的叙述正确的是( ) A.硅既能溶解于氢氧化钠溶液又能溶于氢碘酸 B.铝热反应中铝始终作还原剂 C.将钾投入到氯化铝溶液中,能置换出单质铝 D.磷的最高价氧化物对应的水化物为强电解质 解析:硅不能溶于氢碘酸;钾投入氯化铝溶液中,先与水反应放出H2,不会置换出铝;H3PO4为中强酸,属于弱电解质。 答案:B,1 2 3 4 5,2.下列表述正确的是( ) 人造刚玉熔点很高,可用作高级耐火材料,主要成分是二氧化硅 化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成,玛瑙的主要成分是硅酸盐 三峡大坝的建造使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料 夏天到了,游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛 太阳能电池可采用硅材料制作,其应用有利于环保、节能 A. B. C. D.,1 2 3 4 5,解析:本题主要考查硅及其化合物的具体应用。刚玉的主要成分为Al2O3;玛瑙的主要成分是SiO2;玻璃的主要成分为SiO2和硅酸盐;水泥的主要成分为3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3等,为硅酸盐材料;Cu2O虽然是红色的,但它不能变色,也不能吸收有害光线;硅材料不会产生对环境有害的物质。 答案:D,1 2 3 4 5,3.有一粗硅,含铁杂质,取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中,放出等量的氢气,则该粗硅中铁和硅的关系正确的是( ) A.物质的量之比为11 B.物质的量之比为21 C.质量之比为61 D.质量之比为21 解析:粗硅与盐酸反应是铁与盐酸反应Fe+2HCl FeCl2+H2;粗硅与碱反应是硅与碱反应Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2,因放出等量氢气,则铁与硅的物质的量之比为21,质量之比为41。 答案:B,1 2 3 4 5,4.关于地壳中含量占第一位与第二位的元素之间形成的化合物,下列说法正确的是( ) A.可溶于水,显酸性 B.它的化学性质不活泼 C.是酸性氧化物,不溶于任何酸 D.它的熔、沸点较低,物理性质类似于CO2 解析:地壳中含量居第一位、第二位的分别是O、Si,它们形成的化合物是SiO2,SiO2不溶于水,不和水反应,熔、沸点较高,硬度较大,物理性质和CO2的差异很大,故A、D均不正确。SiO2虽是酸性氧化物,和很多酸不反应,但能和氢氟酸反应:SiO2+4HF SiF4+2H2O,故C不正确。SiO2的化学性质比较稳定,B正确。 答案:B,1 2 3 4 5,5.为探究HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱,某同学设计了如图所示的装置,一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答: (1)若锥形瓶中装有某可溶性正盐溶液,分液漏斗中所盛试剂应为 。 (2)装置B所盛的试剂是 ,其作用是 。 (3)装置C的实验现象是 。 (4)由此得出的结论是:酸性: 。,1 2 3 4 5,解析:根据“强酸+弱酸盐 弱酸+强酸盐”分析可知,分液漏斗中盛装盐酸,A中盛放Na2CO3溶液,根据Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2可知酸性:HCl强于H2CO3,然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中,反应为Na2SiO3+CO2+H2O H2SiO3+Na2CO3,由此判断酸性:H2CO3强于H2SiO3,但需注意的是A中反应会有HCl气体逸出,故通入Na2SiO3溶液前需将HCl气体吸收,但不能吸收CO2,故可选用饱和NaHCO3溶液。 答案:(1)盐酸 (2)饱和NaHCO3溶液 吸收HCl气体 (3)产生乳白色凝胶状沉淀 (4)HCl H2CO3 H2SiO3,