高中化学 第四章 非金属及其化合物 第一节 无机非金属材料的主角硅学案 新人教版必修

“讲忠诚、严纪律、立政德”三者相互贯通、相互联系。忠诚是共产党人的底色，纪律是不能触碰的底线，政德是必须修炼的素养。永葆底色、不碰底线 第四章 非金属及其化合物第一节 无机非金属材料的主角硅学习目标：1了解硅在自然界中的含量、存在、用途。2了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质。3了解硅的物理性质和重要用途。4初步了解硅酸盐的重要用途及组成。5了解硅酸钠的性质。知识体系：硅及其化合物1.碳和硅的比较碳硅位置第2周期第A族第3周期第A族原子结构示意图_原子半径相对较小相对较大成键特点难以得失电子，主要靠共价键与其它原子结合晶体硅的结构与金刚石的结构相似，具有正四面体型结构的原子晶体物理性质有多种同素异形体晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。硅和锗是重要的半导体材料化学性质在高温和点燃下有强还原性2C + O2 点燃 2COC + O2 点燃 CO2 3C + Fe2O3 高温 2Fe + 3CO加热条件下，能跟一些非金属单质起反应。 Si + O2 SiO2 Si + 2H2 SiH4常温下，不能强酸、强氧化性酸反应，只能与氟气、氢氟酸（HF）和烧碱等物质反应。Si + 2F2 = SiF4 Si + 4HF = SiF4 + H2Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 工业制法SiO2 + 2C 高温 Si + 2CO（焦炭在电炉中还原二氧化硅得到粗硅）粗硅提纯后，可以得到可用作半导体材料的高纯硅。用途作还原剂、吸附剂作半导体材料晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等；制合金：含硅4%的钢具有良好的导磁性变压器铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性耐酸设备等。2. SiO2与CO2性质的对比：SiO2 酸性氧化物CO2 酸性氧化物结 构空间网状 原子晶体分子晶体物 性熔点高，硬度大熔点低，硬度小化学性质共性与H2O反应不反应，但仍是硅酸酸酐生成H2CO3是碳酸酸酐与碱反应2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2ONaOH + CO2 (过量)= NaHCO32NaOH(过量) + CO2 = Na2CO3 + H2O注意：NaOH与CO2的量不同，则产物不同与盐反应SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 CaCO3 + SiO2 高温 CaSiO3 + CO2Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3+ NaHCO3与碱性氧化物反应SiO2 + CaO 高温 CaSiO3CO2 + CaO 高温 CaCO3氧化-还原性SiO2 + 2C 高温 Si + 2CO（工业制硅）C + CO2 高温 2CO特性.：与酸反应SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O常温溶于HF，所以，盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，应用塑料瓶。不反应用 途水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品SiO2是制光导纤维的重要原料较纯的石英用于制造石英玻璃石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料3. 硅酸和硅酸盐(1)硅酸 性质：不溶于水，酸性比碳酸弱。 制备：NaSiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3 (说明碳酸酸性比硅酸酸性强)(2)硅酸钠NaSiO3 俗名泡花碱，水溶液俗名水玻璃。(3)硅酸盐及其工业 性质特征：性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。 主要原料：黏土（Al2O32SiO22H2O）、石英（SiO2）和长石（钾长石（KalSi3O8）K2OAl2O36SiO2或钠长石Na2OAl2O36SiO2、高岭土Al2Si2O5(OH)4 Al2O32SiO22H2O）。 主要制品：玻璃、水泥、陶瓷、砖瓦、水玻璃（Na2SiO3的水溶液）等。 水泥和玻璃的生产： 水泥玻璃（普通）原料石灰石、粘土纯碱、石灰石、石英设备水泥回转窑玻璃熔炉反应复杂的物理化学变化Na2CO3+SiO2 高温 Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 高温 CaSiO3+CO2主要成分3CaOSiO22CaO SiO23CaOAl2O3Na2OCaO 6SiO2特性水硬性（加石膏调节硬化速度）玻璃态物质（在一定温度范围内软化）非晶体注意：硅在地壳中的含量排第二位，仅次于氧元素。课堂练习：1.下列物质能与SiO2起反应的是（ ）浓H2SO4 H2O 盐酸 HF KOH溶液 氧化钙A B C D2.能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是（ ）ACO2是气体，而SiO2是固体 B高温下能发生反应 Na2CO3SiO2 = Na2SiO3CO2CCO2溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水 DCO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成 3.用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成：K2SiO3 Al2Si2O5(OH)44.下列所列各物质的用途中，不正确的是（ ）A石英砂：制玻璃、制单晶硅 B硅胶：干燥剂、吸附剂、催化剂载体 C碳化硅：砂纸、砂轮 D硅酸：粘合剂、耐火材料课后作业：1下列说法正确的是（ ）ASiO2溶于水且显酸性 BCO2通入水玻璃可得硅酸CSiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸 DSiO2晶体中不存在单个SiO2分子2下列物质晶体中，不存在分子的是（ ）A二氧化硅 B二氧化硫C二氧化碳 D二硫化碳3光纤通讯是光作为信息的载体，让光在光导纤维中传输，制造光导纤维的基本原料是（ ）A铜 B钢 C石英 D铝4除去SiO2固体中混有的CaCO3固体，方法正确的是（）A加水，过滤 B加热C加盐酸，过滤 D加NaOH溶液，过滤56g碳和8g氧气在密闭的容器中，在高温下充分反应，当碳、氧均已耗尽时，所得产物是（ ）A14gCO2 B11gCO2，3gCOCCO与CO2各7g D14gCO6下列变化中，不可能通过一步反应实现的是（ ）ASiO2Na2SiO3 BSiO2H2SiO3CCuSO4CuCl2 DCu(OH)2Cu7现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末，只用一种试剂就可以将它们鉴别开，该试剂是（ ）A纯水 B盐酸 C硝酸银溶液 D碳酸钠溶液8下列离子在水溶液中能大量共存的是（ ）AH+、K+、HCO3-、Ca2+ BOH-、Na+、Mg2+、HCO3-CNa+、H+、Cl-、NO3- DNa+、SiO32-、H+、Cl-910g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO2 0.1mol，则此样品中可能含有的杂质是（ ）AKHCO3和MgCO3BSiO2和MgCO3CK2CO3和SiO2D无法确定10将26g含SiO2和CaCO3固体在高温下加热至质量不再改变，冷却后称重为17.2g。求：（1）生成的二氧化碳气体在标准状况下的体积是多少升？（2）原混合物中含有二氧化硅的质量是多少克？ 参考答案：第四章 第一节 硅课堂练习：1.【解析】本题主要考察SiO2的化学性质。SiO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，能与碱性氧化物、碱反应，其特性是能与氢氟酸反应。【答案】C2.【解析】通常是强酸制备弱酸，比较一种酸的酸性与另外一种酸的酸性强弱，就利用这个原理。CO2通入Na2SiO3溶液中，反应方程式为CO2H2ONa2SiO3 = H2SiO3Na2CO3,即碳酸制得了硅酸酸。【答案】D3.【解析】硅酸盐结构复杂，可以用氧化物的形式表示， K2SiO3 可表示为K2O SiO2 Al2Si2O5(OH)4可表示为 Al2O3 2SiO2 2H2O。【答案】 K2O SiO2 Al2O3 2SiO2 2H2O4.【解析】硅的主要用途是制造集成电路和太阳能电池；二氧化硅主要的用途是装饰品、耐高温材料、光导纤维、光学镜片、建筑材料以及制备硅；硅胶的主要用途是干燥剂、吸附剂、催化剂载体；碳化硅由于其硬度大，主要用途是制砂纸、砂轮；硅酸钠的水溶液，也叫水玻璃，主要用途是粘合剂、耐火材料以及制备硅胶。选项A，石英砂的主要成分为二氧