学年高中化学 专题3 从矿物到基础材料 第二单元 含硅矿物及信息材料（第2课时）二氧化硅与信息材料课件 苏教必修1.ppt

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1、2021/8/8 星期日1目标导航预习导引2021/8/8 星期日2目标导航预习导引12341.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。2021/8/8 星期日3目标导航12342.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溶液反应。(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,化学方程式为SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。(2)与碱性氧化物反应在高温下,SiO

2、2能与碱性氧化物反应生成盐。例如SiO2与CaO反应,化学方程式为SiO2+CaOCaSiO3。预习导引2021/8/8 星期日4目标导航1234预习交流交流1保存NaOH溶液时能使用玻璃塞吗?为什么?答案:不能。因NaOH会与玻璃塞磨口处的SiO2反应,生成的Na2SiO3会使瓶塞与瓶壁黏合在一起。(3)弱氧化性在高温下,SiO2还能被焦炭还原,反应的方程式为SiO2+2CSi+2CO。(4)与氢氟酸反应反应的化学方程式为SiO2+4HFSiF4+2H2O。预习交流交流2盛装氢氟酸能否使用玻璃试剂瓶?应如何盛放氢氟酸?答案:不能。因为氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应而腐蚀玻璃。应用铅皿容器或塑

3、料瓶盛装氢氟酸。预习导引2021/8/8 星期日5目标导航12343.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。预习导引2021/8/8 星期日6目标导航12344.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,硅很难与其他物质反应。与氟气反应:Si+2F2SiF4;与氢氟酸反应:Si+4HFSiF4+2H2;与氢氧化钠溶液反应:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2。(2)加热时,硅能与氧气、氯气等反应。与O2反应:Si+O2SiO2;与Cl2反应:Si+2Cl

4、2SiCl4。预习导引2021/8/8 星期日7目标导航1234预习交流交流3是不是只有活泼金属与酸反应才能生成氢气?如果不是,你能想到哪些反应还能生成氢气?答案:不是。除了活泼金属与酸反应生成氢气外,碳在高温下与水蒸气反应也能生成氢气:C+H2O(g)CO+H2。另外硅与氢氧化钠溶液、硅与氢氟酸反应也都能生成氢气:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2、Si+4HFSiF4+2H2。还有铝与氢氧化钠溶液反应也能生成氢气:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2。预习导引2021/8/8 星期日8问题导学即时检测一二一、探究硅的制备活动与探究1晶体硅是一种重要的非金属材料,制

5、备纯硅的主要步骤如下:高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2;SiHCl3与过量的H2在10001100下反应制得纯硅。已知SiHCl3能与H2O剧烈反应,在空气中易自燃。请回答下列问题:(1)第步制备粗硅的化学方程式为。(2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0)中含有少量SiCl4(沸点57.6)和HCl(沸点-84.7),提纯SiHCl3采用的方法为。2021/8/8 星期日9问题导学即时检测一二(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下图所示(热源及夹持装置略去):装置B中的试剂是

6、。装置C中的烧瓶需要加热,其目的是。反应一段时间后,装置D中观察到的现象是,装置D不能采用普通玻璃管的原因是,装置D中发生反应的化学方程式为。2021/8/8 星期日10问题导学即时检测一二为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及。为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂是(填写字母代号)。a.碘水 b.氯水c.NaOH溶液d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液2021/8/8 星期日11问题导学即时检测一二解析:由于SiHCl3极易自燃、极易和水反应,因此用一般的化学方法难以提纯,又由于SiHCl3的沸点和所含杂质的沸

7、点相差较大,故可以采用分馏(或蒸馏)的方法。由(3)中实验装置图可以看出A为制取氢气的装置,B为干燥氢气的装置。由SiHCl3的沸点可知其在常温下为液态,对C中烧瓶水浴加热可以使SiHCl3汽化,以保证它和氢气充分接触并进入D中,在较高温度下反应得到单质硅。由于是对微量铁单质的检验,三价铁离子遇KSCN溶液变色最为灵敏,所以应把铁转变为三价铁离子。2021/8/8 星期日12问题导学即时检测一二答案:(1)SiO2+2CSi+2CO(2)分馏(或蒸馏)(3)浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化有固体物质生成在此反应温度下,普通玻璃会软化SiHCl3+H2Si+3HCl排尽装置中的空气和水蒸气b

8、d2021/8/8 星期日13问题导学即时检测一二思考与交流硅有哪些重要应用?为什么要对粗硅进行提纯?答案:硅的用途非常广泛,晶体硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件,还可制成太阳能电池。硅还可用来制造铝合金、铁合金等多种合金,这些合金都有重要用途。纯度很高的晶体硅,在极低的温度下几乎不导电,但温度升高、受光照射时,硅的电阻迅速减小,成为导电的物质,因此,硅是良好的半导体材料。2021/8/8 星期日14问题导学即时检测一二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:化学方程式为SiO2+2CSi+2CO。(2)粗硅转变为高纯硅:Si+2Cl2SiCl4,SiC

9、l4+2H2Si+4HCl注意:C和SiO2反应,产物是CO不是CO2,C是还原剂。粗硅首先和Cl2反应生成液态SiCl4,SiCl4有挥发性,挥发出来的SiCl4再和H2反应生成Si和HCl。2021/8/8 星期日15问题导学即时检测一二二、探究硅和二氧化硅的性质异同活动与探究2常温下单质A溶于强碱溶液,A燃烧生成某高熔点的氧化物B,B不溶于强酸而能与强碱反应。B与纯碱在高温下反应能生成C和气体D,气体D通入C溶液可得白色沉淀E,E放在干燥空气中易失水变成F,F加热再失水可得B。(1)写出化学式:ABCDEF(2)写出下列反应的化学方程式:A与强碱溶液的反应B与纯碱共熔C与D反应F失水20

10、21/8/8 星期日16问题导学即时检测一二答案:(1)SiSiO2Na2SiO3CO2H4SiO4H2SiO3(2)Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2Na2SiO3+CO2+2H2ONa2CO3+H4SiO4H2SiO3SiO2+H2O思考与交流Si、SiO2都可与强碱NaOH反应,那么它们是否能与强酸盐酸反应呢?如果不能,那么能与什么酸反应呢?答案:不与盐酸反应,能与氢氟酸反应。2021/8/8 星期日17问题导学即时检测一二2021/8/8 星期日18问题导学即时检测一二2021/8/8 星期日19问题导学即时检测一二2021/8/

11、8 星期日20问题导学即时检测12341.下列说法不正确的是()A.因为SiO2不溶于水,故H2SiO3不是SiO2对应的酸或者说SiO2不是H2SiO3对应的酸性氧化物B.CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀C.SiO2晶体的熔点高、硬度大D.氢氟酸能够雕刻玻璃解析:SiO2中Si呈+4价,H2SiO3中Si也为+4价,且H2SiO3SiO2+H2O,故A项错误,B项发生的反应为Na2SiO3+CO2(少量)+H2OH2SiO3+Na2CO3,D项发生的反应为4HF+SiO2SiF4+2H2O。答案:A2021/8/8 星期日21问题导学即时检测12342.制造太阳能电池需要高纯度的硅,工业上制

12、高纯硅常用以下反应实现:Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)H=-381kJmol-1SiHCl3+H2Si+3HCl对上述两个反应的叙述中,错误的是()A.两个反应都是置换反应B.反应是吸热反应C.两个反应互为可逆反应D.两个反应都是氧化还原反应解析:是逆向进行的反应,放热反应,必然是吸热反应,进行条件不一样,不能称为可逆反应。答案:C2021/8/8 星期日22问题导学即时检测12343.现有下列五个转化,其中不可能通过一步反应实现的是()A.B.C.D.解析:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O;CuSO4+BaCl2BaSO4+CuCl2;2Na2O2+2H2

13、O4NaOH+O2,SiO2和CuO均不溶于水,因此SiO2、CuO不可能通过一步反应分别生成H2SiO3、Cu(OH)2。答案:B2021/8/8 星期日23问题导学即时检测12344.在多年使用的厨房里,久未更换的玻璃往往失去光泽,严重的还会形成白色斑点,这种现象化学上叫做“碱析”,发生碱析的化学方程式为。解析:玻璃的主要成分有Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。厨房中CO2、H2O(g)浓度相对较高,碳酸酸性强于硅酸,时间长了玻璃中的Na2SiO3将会在CO2、H2O(g)的持续作用下析出白色H2SiO3,所以往往失去光泽,严重的会形成白色斑点。答案:Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO32021/8/8 星期日242021/8/8 星期日25