必修一4.1无机非金属材料的主角硅.doc

明欣教育格式化备课课题:无机非金属材料的主角硅 课 型： 一对一个性化同步复习课 科 目：化学备课人：古翰林 备课时间: 2012.11.13 本备课适合学生： 高一同步复习 教学目标：1. 能说出二氧化硅的主要物理性质,知道二氧化硅的主要化学性质。2.了解硅酸的制取和性质；3.教学内容：1.有关合金的概念 2.复习第三单元重点难点：二氧化硅的主要化学性质。教学策略: 引导 + 练习教学过程设计：一、硅( silicon) 单质1、存在形态：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体2、晶体结构：正四面体形3、物理性质：灰黑色具有金属光泽的固体、熔点高、硬度大、质脆、导电性介于导体和绝缘体之间，是好的半导体材料。4、化学性质(1) 常温下的反应：非金属单质：Si+2F2=SiF4 酸： Si+4HF=SiF4+2H2 碱： Si+2NaOH +H2O = Na2SiO3+2H2(2) 高温下的反应：Si+O2SiO2 Si+2Cl2 SiCl45、硅的制备(1) 工业上制粗硅 SiO2 + 2C Si+2CO 石英砂 焦炭 电炉中 粗硅(2) 由粗硅制纯硅 Si+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl 思考常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有，说明了什么？单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。二、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅(SiO2 )(1) 存在SiO2 是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12，其存在形态有结晶形和无定形两大类，通称硅石。(2) 用途 结晶型：石英 玛瑙 水晶。无定形：硅藻土、制光导纤维、石英玻璃制化学仪器、石英表、石英钟、水晶制光学仪器和工艺品、玛瑙制精密轴承和装饰品1 物理性质：熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的SiO2 晶体无色透明思考为什么SiO2与CO2的性质上有着这么大的差别呢？讲主要取决于结构的不同。CO2是C与O通过化学键所连接的分子结构，而SiO2 是SiO四面体结构 (4) 结构：空间网状结构(5) 化学性质：稳定，不活泼 具有酸性氧化物的性质：(不溶于水且不和水反应)与强碱反应 ：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 与碱性氧化物反应：SiO2+CaOCaSiO3 讲SiO2除了具有酸性氧化物的通用性之外，还具有特性。比如酸性氧化物一般不与酸反应，而SiO2却能与HF反应，这也是工业上雕刻玻璃的反应原理 与HF的反应：SiO2+4HF=SiF4 +2H2O 讲除此之外，SiO2在制水泥、玻璃、纯硅时，还有一些特殊反应 弱氧化性：SiO2+2CSi +2CO (工业上制粗硅) 与某些盐反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2 (工业上制玻璃的主要反应)思考与交流1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。2、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？NaOH溶液能与玻璃中的SiO2 反应生成Na2SiO3 ，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。SiO2与CO2化学性质的比较性 质二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)与水反应CO2 + H2O = H2CO3不 反 应与碱反应CO2+2NaOH = Na2CO3+H2OCO2+NaOH = NaHCO3SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O与碱性氧化物反应CO2+CaO = CaCO3SiO2+CaO高温CaSiO3与酸反应不 反 应SiO2+4HF = SiF4+2H2O与碳反应CO2+C高温 2COSiO2+2C高温Si+2CO1. 硅酸(H2SiO3)硅酸是一种比碳酸还要弱的弱酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。A)制备CO2是利用碳酸盐与强酸反应，是强酸制弱酸的原理。H2SiO3也是一种很弱的酸，我们也可以用硅酸盐来制备硅酸。Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3 Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3 （酸性 H2SiO3 H2CO3）所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。B) 如果对硅酸加热，其可以分解生成SiO2 H2SiO3 H2O +SiO2 三、硅酸盐 (silicate)1、定义：硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，性质很稳定。最简单的硅酸盐是硅酸钠。2、硅酸钠(1)物理性质：白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃或泡花碱。(2) 化学性质：相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强3、表示方法：原则：金属氧化物（较活泼-较不活泼 ）方法： 找组成元素 写成氧化物的形式 原子个数比不变 检查有无遗漏硅酸钠： Na2OSiO2石棉：3MgOCaO4SiO2长石：K2OAl2O36SiO2普通玻璃：CaONa2O6SiO2黏土：Al2O32SiO22H2O4 传统硅酸盐材料，具有特殊功能的含硅物质，简要了解。水泥 黏土 石灰石 水泥回转窖玻璃 纯碱 石灰石 石英 玻璃窑陶瓷 黏土课后习题可能用到的相对原子质量:HCNONaMgAlSiPSClKCaFeCu112141623242728313235.539405664一.选择题(本题包括20小题，每小题3分，共60分每小题只有一个选项符合题意)1.下列说法摘自一些科普杂志或广告用语，你认为没有科学性错误的是(D)A.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B.夏天到了，游客佩带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C.人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅D.建造三峡大坝使用了大量水泥，水泥是一种传统的硅酸盐材料2.据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土.下列关于二氧化硅的说法中，正确的是(B)A.二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物B.将二氧化碳通入硅酸钠溶液可以得到硅酸C.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D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸3.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，近年来科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡(化学式：BaCuSi2Ox，Cu为+2价)，下列有关硅酸铜钡的说法中不正确的是(C)A.用盐的形式表示：BaSiO3CuSiO3B.用氧化物形式表示：BaOCuO2SiO2C.易溶于强酸，强碱D.性质稳定，不易褪色4.青石棉(cricidolite)是一种致癌物质，是鹿特丹公约中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2.青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是(B)A.青石棉是一种硅酸盐产品B.青石棉中含有一定量的石英晶体C.青石棉的化学组成可表示为：Na2O3FeOFe2O38SiO2H2OD.1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原5.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(D)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6.下列说法正确的是(C)A.在粗硅的制取中发生2C+SiO22CO+Si，硅被还原，所以碳的还原性大于硅的还原性B.硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中C.用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO2D.由Na2CO3+SiO2CO2+Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸7.证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是(D)A.加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出B.加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解C.加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成D.先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解8.对于化学方程式SiO2+3CSiC+2CO，有关叙述正确的是(C)A.反应中SiO2是氧化剂，C是还原剂B.硅元素被还原了，碳元素被氧化了C.在反应中C既是氧化剂又是还原剂D.在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为119.二氧化硅属于酸性氧化物，理由是(C)A.Si是非金属元素 B.SiO2对应的水化物是可溶性弱酸C.SiO2与强碱反应生成盐和水 D.SiO2不能与酸反应10.下列离子方程式书写正确的是(C)A.往NaOH溶液中通入少量CO2：CO2+OH-=HCOB.单质Si与氢氟酸反应：Si+4HF=H2+SiF4C.石英砂与烧碱溶液反应制水玻璃：SiO2+2OH-=SiO+H2OD.往水玻璃中通入二氧化碳：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+2Na+CO11.下列各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是(C)选项XYZANaNaOHNaHCO3BCuCuSO4Cu(OH)2CCCOCO2DSiSiO2H2SiO312.下列关于硅的说法中不正确的是(C)A.硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B.硅导电性能介与金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应D.当加热到一定温度时，硅能与氧气，氢气等非金属反应13.有一根粗铝含铁和硅杂质，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和稀氢氧化钠溶液中，放出氢气的质量相等，该粗铝含铁和硅的量的关系正确的是(B) 物质的量之比为21； 物质的量之比为31； 质量之比为21；质量之比为41A. B. C. D.只有14.在雷达的微波过滤中使用的铁氧磁性体，如Y3Fe5O12,，其中钇(Y)是稀土元素，通常显+3价.下列有关叙述正确的是(C)A.可表示为3YO33FeOFe2O3 B.可表示为Y3O5Fe3O4Fe2O3C.该物质中铁的化合价均为+3价 D. 该物质中钇，铁的化合价分别为+4和+2价15.美国“9.11”恐怖袭击事件中，毁坏的建筑物发出大量石棉，人吸入石棉纤维易患肺癌.石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式为：Ca2MgxSiyO22(OH)2，该化学式中x，y的值分别是(A)A.5，8 B.8，3 C.3，8 D.8，516.用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中不正确的是(B)A.钙沸石Ca(Al2Si3O10)3H2O表示为CaOAl2O33SiO23H2OB.镁橄榄石Mg2SiO4表示为2MgO3SiO2C.正长石KAlSi3O8表示为K2OAl2O36SiO2D.高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示为Al2O32SiO22H2O17.在水玻璃中通入少量的CO2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为(A)A.Na2SiO3 B.Na2SiO3与Na2CO3C.SiO2与Na2CO3 D.SiO2，Na2SiO3及Na2CO318.10 g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO2 0.1 mol，则此样品中可能含有的杂质是(B)A.KHCO3和MgCO3 B.MgCO3和SiO2C.K2CO3和SiO2 D.无法确定19.将过量的CO2分别通入下列溶液最终溶液中有白色沉淀析出的是(B)CaCl2溶液Na2SiO3溶液NaAlO2溶液饱和Na2CO3溶液Ca(OH)2A. B.C. D.20.在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是(B)焦炭纯碱碳酸钙氢氟酸硝酸氢氧化钠硝酸钙A. B.C.D.二 综合题21.(1)露置于空气中一段时间后的水玻璃会浑浊.向此浑浊溶液中加入稀盐酸，会生成白色沉淀，同时伴随有气泡产生.用化学方程式解释产生上述现象的原因：溶液变浑浊：_；生成白色沉淀：_；产生气泡：_.(2)已知A，B，C，D均含有同一种元素，A为单质，根据右图所示的物质之间的转化关系，回答下列有关问题.写出A，B，C，D各物质的名称：A_，B_，C_，D_.写出AD的化学方程式：_写出下列变化的离子方程式：BC_；DB_.22.(1) 石棉是一种压缩强度大，柔软性强，耐热，耐火，耐酸和耐碱的腐蚀，而且价格低廉的硅酸盐.石棉有毒，能使人患肺癌有一种石棉叫做石棉矿青石棉，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2写成氧化物的形式为 ；分子中铁的平均化合价为 .(2)云母是一种重要的硅酸盐，它具有韧度，弹性，透明度，高介电强度，化学惰性和热稳定性白云母可看作叶腊石中1/4的Si4+被Al3+所取代，再由K+平衡其电荷后形成的而叶腊石可以看作SiO2中有1/3的Si4+被Al3+取代，再由H+平衡其电荷形成的叶腊石的的化学式为 ，白云母写成氧化物形式的化学式为 .(3)三硅酸镁是一种胃病患者常用的制酸剂，该物质难溶于水，服用后能中和过多的胃酸，把三硅酸镁Mg2Si3O8nH2O改写成氧化物的形式 ，写出它中和胃酸(胃酸的主要成分是HCl)的化学方程式 .(4)矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的.此处的风化作用是说矿物与H2O和CO2同时作用的过程.例如钾长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土Al2Si2O5(OH)4，此反应的离子方程式是：2KASi3O8+11H2O+2CO2=2K+2HCO3-+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4这个反应能发生的原因是 ，Al2Si2O5(OH)4改写成氧化物的形式为 23.硅单质及其化合物应用范围很广.请回答下列问题：(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅.三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式 整个制备过程必须严格控制无水无氧.SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3，HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式 ；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是 .(2)下列有关硅材