第二章第九节第二章第九节碳、硅及其化合物的性质及应用碳、硅及其化合物的性质及应用知识点三知识点三NaNa2 2COCO3 3与与NaHCONaHCO3 3的比较（看的比较（看备考指备考指南南3131页学生活动页学生活动2 2）HCOHCO3 3- - 、COCO3 32-2- 的检验的检验知识点四知识点四 CO32-的检验：的检验： 向待检验溶液中滴加一定量的向待检验溶液中滴加一定量的 Ca2+或或 Ba2+的可溶性的可溶性盐溶液，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，则待检溶液中有溶解且生成无色，无味的气体，则待检溶液中有 CO32-。 HCO3- 的检验：的检验： 向待检验溶液中滴加足量的向待检验溶液中滴加足量的 Ca2+或或 Ba2+可溶性盐溶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，则待检溶液中有色、无味的气体生成，则待检溶液中有 HCO3-。（一）硅（一）硅 1、硅在自然界中的存在：、硅在自然界中的存在： 硅在地壳中的含量居第硅在地壳中的含量居第 位，仅次于位，仅次于 ，全部以，全部以 态存在。态存在。 2氧氧化合化合14ASi+142 8 4Si一、硅和二氧化硅一、硅和二氧化硅见指南见指南P64学生活动学生活动42、硅的原子结构：、硅的原子结构： 硅是元素周期表中的第硅是元素周期表中的第 号元素，位于第号元素，位于第3周期第周期第 族，元素符号为族，元素符号为 ，其原子结构，其原子结构示意图示意图 ，其原子既不易失去电子又，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。不易得到电子，主要形成四价的化合物。 3、硅的性质：、硅的性质： （1）物理性质：单质硅有）物理性质：单质硅有 和和 形两种。晶体硅是形两种。晶体硅是 色，有色，有 光光泽、硬而脆的固体，类似于金刚石，熔沸泽、硬而脆的固体，类似于金刚石，熔沸点高，是良好的点高，是良好的 材料。材料。 （2）化学性质：）化学性质： 常温下化学性质常温下化学性质 ；不易跟强酸、；不易跟强酸、强碱、强氧化剂发生化学反应，但在一定强碱、强氧化剂发生化学反应，但在一定条件下能跟条件下能跟 反应。反应。晶体硅晶体硅无定无定灰黑灰黑稳定稳定金属金属半导体半导体HF、浓、浓NaOH溶液溶液4、纯硅的制取（见必修、纯硅的制取（见必修1P81习题习题7) （1）粗硅的制取：）粗硅的制取： ； （2）粗硅提纯：）粗硅提纯： ； ； SiO2+2C Si+2CO高温电炉 Si+2Cl2 SiCl4加热 SiCl4+2H2 Si+4HCl高温粗硅粗硅高纯硅高纯硅5、用途、用途(见必修见必修1P79-81和指南和指南P64)（1）制集成电路、晶体管、硅整流器等）制集成电路、晶体管、硅整流器等 半导体材料半导体材料（2）硅太阳能电池：将太阳能直接转换）硅太阳能电池：将太阳能直接转换 成光能成光能（2）含硅）含硅4%的钢可制变压器铁芯的钢可制变压器铁芯（3）含硅）含硅15%的钢具有耐酸性，制耐酸设备的钢具有耐酸性，制耐酸设备对比：二氧硅的用途对比：二氧硅的用途（见（见指南指南P32）光导纤维、光学仪器、电子部件、石英坩埚、光导纤维、光学仪器、电子部件、石英坩埚、饰物饰物化学性质化学性质CCSiSi还还原原性性与单质反应与单质反应与酸反应与酸反应与碱溶液反与碱溶液反应应C+O2=CO2Si+O2=SiO2Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2C+4HNO3（浓）（浓）=CO2 +4NO2 +2H2O点燃点燃硅和碳单质的性质对比硅和碳单质的性质对比其它的酸都不能跟其它的酸都不能跟其它的酸都不能跟其它的酸都不能跟SiSi反应反应反应反应 1、物理性质：、物理性质： 天然的二氧化硅称为硅石，天然的二氧化硅称为硅石，分为分为 形和形和 形两种；二氧化硅是形两种；二氧化硅是 、 、 的主要成分，具有硬度的主要成分，具有硬度 ，熔点，熔点 ， 导电，不溶于水等性导电，不溶于水等性质。质。晶体晶体无定无定岩石岩石沙子沙子矿物矿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 2 没有没有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体空间网状结构正四面体空间网状结构2 2、SiOSiO2 2的结构的结构 弱氧化性：弱氧化性：SiO2+ C ； 与氢氟酸的反应：与氢氟酸的反应： SiO2+ 4HF . CaSiO3高温 2 Na2SiO3+H2O 2 Si + 2CO高温 SiF4 + 2H2O由二氧化硅的类别推测有哪些化学性质？由二氧化硅的类别推测有哪些化学性质？如何存放氢氟酸？如何存放氢氟酸？3、化学性质：、化学性质：(见指南见指南P64学生活动学生活动5) 具有酸性氧化物的通性：具有酸性氧化物的通性： SiO2+CaO ； SiO2+ NaOH ； SiO2不是两性氧化物。不是两性氧化物。塑料瓶塑料瓶硅酸和硅酸盐硅酸和硅酸盐知识点五知识点五 1.硅酸硅酸 物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸 （填（填“难难”或或“易易”）溶于水。）溶于水。 化学性质：化学性质： 弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸 ，与，与NaOH溶液反应的化学方程式为：溶液反应的化学方程式为： 。 不稳定性：受热易分解，化学方程式为：不稳定性：受热易分解，化学方程式为： 。 用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。难难弱弱H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2OH2SiO3 SiO2 + H2O (2)、硅酸的制备、硅酸的制备(见必修见必修1P76)现象现象结论结论滴入滴入酚酞酚酞后溶液变为后溶液变为 色，再滴入色，再滴入稀盐稀盐酸酸，溶液，溶液 ，同时有同时有 产生。产生。a、Na2SiO3溶液呈碱性，溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，水的硅酸，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，d、静置则形成硅酸沉淀。、静置则形成硅酸沉淀。实验实验4-1红红红色变浅至无色红色变浅至无色白色胶状沉淀白色胶状沉淀（2）硅酸的制备）硅酸的制备可溶性硅酸盐与其他可溶性硅酸盐与其他酸反应制得：酸反应制得： a、 ； b、 ； Na2SiO3+2HCl H2SiO3+2NaCl Na2SiO3+CO2+H2O H2SiO3+Na2CO31、硅酸盐、硅酸盐 ； 的总称，是构成地壳岩层的主要的总称，是构成地壳岩层的主要成分。一般都成分。一般都_，化学性质很，化学性质很_。 是由硅、氧和金属组成是由硅、氧和金属组成的化合物的化合物不溶于水不溶于水稳定稳定(二）硅酸盐二）硅酸盐硅酸盐组成的表示：硅酸盐组成的表示：1、硅酸盐化学式的氧化物表示方法硅酸盐化学式的氧化物表示方法:书写规则书写规则：金属氧化物金属氧化物(两种金属氧化物，活两种金属氧化物，活泼的写在前面泼的写在前面)写在最前面，然后写二氧化硅，写在最前面，然后写二氧化硅，最后写水，而且氧化物之间用最后写水，而且氧化物之间用“.”隔开隔开硅酸钠：硅酸钠：Na2SiO3可以写成可以写成Na2O SiO2高岭石：高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4钠长石钠长石:NaAlSi3O8正长石正长石:KAlSi3O8Al2O3 2SiO2 2H2ONa2O Al2O3 6SiO2K2O Al2O3 6SiO22、重要的硅酸盐、重要的硅酸盐- Na2SiO3实验实验4-2放入蒸馏水放入蒸馏水放入放入Na2SiO3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论先变干，后燃烧先变干，后燃烧仅变干，不燃烧仅变干，不燃烧Na2SiO3可作木材、可作木材、纸张的防火剂纸张的防火剂 Na2SiO3的水溶液俗称的水溶液俗称 ，呈，呈 性，有黏稠性，可用作防火剂、黏胶剂。性，有黏稠性，可用作防火剂、黏胶剂。水玻璃水玻璃碱碱见指南见指南P64学生活动学生活动6（1）与实验与实验作对照，证明起防火作用的是作对照，证明起防火作用的是Na2SiO3而不是水。而不是水。 三三.无机非金属材料无机非金属材料无无机机非非金金属属材材料料 传统传统无机非金属材料无机非金属材料: : 新型新型无机非金属材料无机非金属材料( (见必修见必修1P67)1P67) 玻璃、水泥、陶瓷玻璃、水泥、陶瓷见指南见指南P64学生活动学生活动6（2）见指南见指南P64学生活动学生活动6（2）（）（3）生产过程：生产过程：普通硅酸盐水泥的成分：普通硅酸盐水泥的成分：（2 2）水泥）水泥 硅酸盐产品硅酸盐产品硅酸盐产品硅酸盐产品硅酸三钙硅酸三钙( (3CaOSiO2) )硅酸二钙硅酸二钙( (2CaOSiO2) ) 混合物混合物铝酸三钙铝酸三钙( (3CaOAl2O3) )性能：性能：（1 1）陶瓷）陶瓷 陶瓷都是以 为原料，经 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。 黏土黏土高温烧结高温烧结水硬性水硬性黏土黏土 Al2O32SiO22H2O（3）玻璃：生产过程： CaCO3 +SiO2=CaSiO3 + CO2高温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高温成分：成分：混合物，也可以表示为：混合物，也可以表示为：Na2OCaO6SiO2； 性能：性能：（熔炉）（熔炉）课前检测课前检测(见必修见必修1P62-68)1、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（ ） A、硅材料广泛用于光纤通讯、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、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；、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、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、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量仅次于氧 F、常温下，硅可与氟气、强碱溶液反应；在加热条、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、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，、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所以硅酸的酸性比碳酸强A、Fi.长期盛放长期盛放NaOH溶液的滴瓶不易打开溶液的滴瓶不易打开,主要是因为主要是因为NaOH吸收了吸收了CO2所致所致新型无机非金属材料的特征新型无机非金属材料的特征（1）耐高温、强度高）耐高温、强度高 （2）具有电学性质）具有电学性质 （3）具有光学性质）具有光学性质 （4）具有生物功能）具有生物功能 (二二)、几种典型的新型无机非金属材料、几种典型的新型无机非金属材料1 1、结构材料、结构材料高温结构陶瓷高温结构陶瓷高温结构材料与金属材料的性能比较：高温结构材料与金属材料的性能比较： 高温结构材料高温结构材料: :耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。 金属材料：金属材料： 易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用 (1)(1)氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷: : 熔点高熔点高 、硬度大、透明、耐高温、硬度大、透明、耐高温 (2)(2)氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷: : 超硬度，耐磨损；超硬度，耐磨损；抗腐蚀，高温时也抗氧抗腐蚀，高温时也抗氧化；化；抗冷热冲击而不碎裂；抗冷热冲击而不碎裂；耐高温且不易传热；耐高温且不易传热；本身具有润本身具有润滑性滑性 (3)(3)人造宝石人造宝石:红宝石和蓝宝石的主要成分都是红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。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。则是由于其中混有少量含钛化合物。(三三)、其他新型无机非金属材料简介其他新型无机非金属材料简介（1）金刚石）金刚石:金刚石是目前已知的最硬的材料，可以用来金刚石是目前已知的最硬的材料，可以用来切削和刻划其他物质，切削和刻划其他物质，被用于钻探、磨削等行业被用于钻探、磨削等行业（3）足球烯）足球烯: C60由于其结构的特殊性，使它在超导、磁由于其结构的特殊性，使它在超导、磁性、光学、催化等方面表现出优异的性能。又叫性、光学、催化等方面表现出优异的性能。又叫“富勒烯富勒烯”。（4）纳米材料）纳米材料:纳米材料指的是微粒直径在纳米材料指的是微粒直径在10-710-9m级级的材料，它具有奇特的光、电、磁、热、力和化学性质。的材料，它具有奇特的光、电、磁、热、力和化学性质。（2）金刚砂（碳化硅）金刚砂（碳化硅）:纯碳化硅是无色透明的晶体。其纯碳化硅是无色透明的晶体。其硬度介于刚玉和金刚石之间硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。可用作机械强度高于刚玉。可用作为磨料，可用来做磨具，如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等。为磨料，可用来做磨具，如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等。 也可作为冶金脱氧剂和耐高温材料。也可作为冶金脱氧剂和耐高温材料。 (三三)、其他新型无机非金属材料简介其他新型无机非金属材料简介（5）智能材料智能材料: :智能材料既能像智能材料既能像 人的五官那样感知客观世界，人的五官那样感知客观世界，又能主动对外做功，发射声波、辐射电磁波或热能，甚至能促进化又能主动对外做功，发射声波、辐射电磁波或热能，甚至能促进化学反应和改变颜色等类似有生命物质学反应和改变颜色等类似有生命物质 的智慧反应。的智慧反应。 （6）生物材料）生物材料:生物材料的目标是对人体组织的矫形、修复、再生物材料的目标是对人体组织的矫形、修复、再造以维持其原有的功能。生物材料除了应具有人体的组织或器官的造以维持其原有的功能。生物材料除了应具有人体的组织或器官的功能外，还必须有与人体组织的相容性，对肌体无免疫排异反应，功能外，还必须有与人体组织的相容性，对肌体无免疫排异反应，血液相溶性好，无溶血、凝血反应（如人造血），不会引起代谢作血液相溶性好，无溶血、凝血反应（如人造血），不会引起代谢作用异常现象，对人体无毒、不致癌。用异常现象，对人体无毒、不致癌。（7 7）超导材料）超导材料: :超导材料是一类在低温下（超导材料是一类在低温下（23.2K或更低温度下）或更低温度下）电阻可以完全消失的材料。电阻可以完全消失的材料。认知无盲区知无盲区 (1)碳碳单质的化学性的化学性质主要表主要表现为还原性，能被氧化原性，能被氧化剂氧化氧化为2价或价或4价的化合物。价的化合物。 (2)工工业上制上制备硅的反硅的反应： (3)用石英砂和焦炭制用石英砂和焦炭制备粗硅的反粗硅的反应必必须要隔要隔绝空气空气在在电炉中炉中进行，得到的氧化行，得到的氧化产物是物是CO而不是而不是CO2。认知无盲区知无盲区 (1)SiO2和和CO2都是酸性氧化物，与碱反都是酸性氧化物，与碱反应生成生成盐和水。和水。 (2)SiO2不能与不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与，但能与氢氟氟酸反酸反应。 (3)SiO2不溶于水，故不能用不溶于水，故不能用SiO2与水反与水反应制制备硅酸。硅酸。1牢牢记2种物种物质的用途：的用途：晶体硅：半晶体硅：半导体材料、制芯片、太阳能体材料、制芯片、太阳能电池。池。二氧二氧化硅：制光化硅：制光导纤维。2熟熟记5个化学方程式：个化学方程式：Si4HF=SiF42H2Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2SiO24HF=SiF42H2O SiO22NaOH=Na2SiO3H2ONa2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO32SiO2与水不反与水不反应，如何由，如何由SiO2制制备硅酸？硅酸？3实验室里熔融室里熔融NaOH固体固体时，能否，能否选用瓷坩用瓷坩埚？为什么？什么？答案：不能，因答案：不能，因为陶瓷中含有陶瓷中含有SiO2，会与，会与NaOH反反应生成生成溶于水的溶于水的Na2SiO3。4Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，水玻璃能否露置于空气的水溶液俗称水玻璃，水玻璃能否露置于空气中中长期存放？期存放？答案：不能答案：不能考点考点师说 硅及其化合物性硅及其化合物性质的的“十大反常十大反常” (1)碳族元素的主要化合价一般是碳族元素的主要化合价一般是2、4价，而硅常价，而硅常见的是的是4价。价。 (2)硅的硅的还原性比碳原性比碳强强，而碳在高温下却能从，而碳在高温下却能从SiO2中中还原出硅。原出硅。 (3)非金属非金属单质与与强强碱反碱反应一般不生成一般不生成氢气，而硅却能气，而硅却能与与强强碱溶液反碱溶液反应产生生氢气。气。 (4)非金属非金属单质一般不与非氧化性酸反一般不与非氧化性酸反应，而硅不但能，而硅不但能与与氢氟酸反氟酸反应，而且，而且还有有H2生成生成(类似于似于较活活泼金属与酸的金属与酸的置置换反反应)，Si4HF=SiF42H2。 (5)SiO2是是H2SiO3的酸的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制作用制备H2SiO3。 (6)非金属氧化物的熔、沸点一般非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但低，但SiO2的熔、沸点却的熔、沸点却很高。很高。 (7)酸性氧化物一般不与酸作用，但酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2却能与却能与氢氟酸作用。氟酸作用。SiO24HF=SiF42H2O。 (8)无机酸一般易溶于水，而无机酸一般易溶于水，而H2SiO3却却难溶于水。溶于水。 (9)因因H2CO3的酸性的酸性强强于于H2SiO3，所以在，所以在Na2SiO3溶液中通入溶液中通入CO2能能发生下列反生下列反应： (10)Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，但它与玻璃的成分不相同；的水溶液俗称水玻璃，但它与玻璃的成分不相同；硅酸硅酸钠水溶液水溶液(即水玻璃即水玻璃)称称为泡花碱，但它却是泡花碱，但它却是盐溶液溶液(存放的存放的试剂瓶不能用玻璃塞瓶不能用玻璃塞)，并不是碱溶液。，并不是碱溶液。