苏教版必修1 专题3第3单元 含硅矿物与信息材料 学案.doc

1硅在地壳中含量处于什么位置？提示：硅元素在地壳中的含量仅次于氧；居于第2位。2冶铁工业中，caco3称之为造渣剂，炉渣的主要成分是什么？写出相关反应的化学方程式。提示：炉渣主要成分是casio3。caco3caoco2caosio2casio33氧化物按性质分类，可分为哪几类？并举例说明。提示：酸性氧化物，如co2、p2o5；碱性氧化物，如na2o、fe2o3；两性氧化物，如al2o3；不成盐氧化物，如co、no。 新知探究探究1如何表示硅酸盐在自然界中的存在和其组成的表示方法(1)硅酸盐在自然界中的存在：形形色色的硅酸盐存在于地球的每一个角落，古代的陶瓷、砖瓦、现代的玻璃、水泥等，都是硅酸盐产品。(2)硅酸盐组成的表示方法氧化物法：俗名锆石红柱石钙铝石榴子石镁橄榄石氧化物表示法zro2sio2al2o3sio23caoal2o33sio22mgosio2探究2硅酸钠溶液的性质和用途(1)物理性质：可溶于水，其水溶液称“水玻璃”。(2)化学性质：与盐酸反应：na2sio32hcl=h2sio32nacl。与h2co3反应：na2sio3co2h2o=h2sio3na2co3。(3)用途：na2sio3溶液在建筑行业常用做黏合剂，经na2sio3溶液浸泡过的产品既耐腐蚀又不易着火。探究3常见的硅酸盐产品的生产原料和设备硅酸盐产品原料主要设备水泥黏土、石灰石水泥回转窑玻璃石灰石、纯碱、石英玻璃熔炉陶瓷黏土必记结论用氧化物形式表示硅酸盐组成的方法(1)氧化物书写顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。(2)书写原则：硅酸盐中各元素的化合价不变。化学式中各元素的原子个数比不变。氧化物的化学式之间用“”隔开。(3)氧化物前化学计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒配置。化学计量数配置出现分数，应化为整数，化为整数时，其他氧化物前的化学计量数相应改变。氧化物前化学计量数代表氧化物本身，其比值为各氧化物化学计量数的最简比。成功体验1昆仑玉的成分可简单看成是ca2mg5si8o22(oh)2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为()acaomgosio2h2ob2cao5mgo8sio2h2oc2caomgosio22h2od5cao2mgo8sio2h2o解析：选b根据昆仑玉的化学式，将ca、mg、si、h分别写成氧化物的形式，按较活泼金属氧化物较不活泼金属氧化物sio2h2o的顺序排列，再调整各氧化物前的计量数并使其与昆仑玉化学式中一致，可得昆仑玉氧化物表示形式为2cao5mgo8sio2h2o。2双选(好题共享选自鲁科版教材p113t1)世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“至少在距今3 000年以前，中国就已经使用玻璃了。”下列关于普通玻璃的叙述中，正确的是()a玻璃是人类最早使用的硅酸盐材料b玻璃在加热熔化时有固定的熔点c制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英d普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅解析：选c、d陶瓷是人类最早使用的硅酸盐材料，a项错误；玻璃是一种混合物，没有固定的熔沸点，b项错误。新知探究探究1二氧化硅的存在、性质和用途(1)存在：沙石、石英、水晶、硅藻土等都是天然存在的二氧化硅。(2)物理性质：熔沸点：高，硬度：大，溶解度：难溶于水。(3)化学性质：常温下性质不活泼，不与水、酸(氢氟酸除外)反应。酸性氧化物(填化学方程式)： 特性：sio2与氢氟酸反应的化学方程式为：sio24hf=sif42h2o(4)用途：用于制光学镜片，石英坩埚，光导纤维。探究2晶体硅的性质、制法和主要用途(1)物理性质：熔、沸点都很高，硬度大，导电性介于导体和绝缘体之间。(2)化学性质：常温下，性质稳定，与o2、cl2、hno3、h2so4都很难发生反应。 (3)工业制法：sio2si(粗)sicl4si(纯)反应的化学方程式依次为：sio22csi2co，si2cl2sicl4，sicl42h2si4hcl。(4)用途：硅用作半导体材料，制造集成电路。必记结论硅及其化合物的特性(1)硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅：sio22csi2co。(2)非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然：si2naohh2o=na2sio32h2。(3)一般情况下，活泼金属与酸发生置换反应生成氢气，非金属单质与非氧化性酸不反应，但硅例外：si4hf=sif42h2。(4)一般情况下，酸性氧化物不与酸反应，但sio2能与氢氟酸反应：sio24hf=sif42h2o。(5)一般情况下，较强的酸与较弱的酸的盐溶液反应，制得较弱的酸，如na2sio3co2h2o=na2co3h2sio3(胶体)。但制玻璃时却发生了下列反应：na2co3sio2na2sio3co2。(6)sio2是熔点最高的非金属氧化物，h2sio3是常温下呈固态的酸。(7)硅酸钠叫泡花碱，但它是盐，水溶液俗称水玻璃，但它和玻璃的成分并不完全相同。(8)硅与烧碱溶液反应的实质和铝与烧碱溶液反应的实质相似，其中的氧化剂都是水。(9)硅具有“亲氟”性：si2f2=sif4，si4hf=sif42h2，sio24hf=sif42h2o。成功体验3下列反应能说明sio2是酸性氧化物的是()asio22csi2cobsio22naoh=na2sio3h2ocsio24hf=sif42h2odsio2caco3casio3co2解析：选b酸性氧化物是指能与碱反应生成盐和水的氧化物，故b可证明sio2属于酸性氧化物。4(好题共享选自人教版教材p81t9)从硅的氧化物可以制取硅单质，主要化学反应如下：粗硅的制取：sio22c si2co 石英砂 焦炭粗硅由粗硅制纯硅(常用方法)：si(粗)2cl2sicl4sicl42h2si(纯)4hcl根据以上反应，回答下列问题。(1)在制取粗硅的反应中，焦炭的作用是_。(2)在由粗硅制纯硅的反应中，氯气(cl2)与si的反应属于_反应。sicl4与h2的反应属于_反应。h2的作用是_。(3)在半导体工业中有这样一句行话：“从沙滩到用户”，你是如何理解的？答案：(1)还原剂(2)化合反应(氧化还原反应)置换反应还原剂(3)这句话反映的是单质硅的制备、来源及用途。制取单质硅的原料是二氧化硅，沙滩有丰富的二氧化硅，其主要反应是sio22csi2co，粗硅经过提纯可以得到高纯度的硅，高纯硅是良好的半导体材料。关键语句小结1硅酸盐的化学式常用氧化物形式表示。2水玻璃是硅酸钠的水溶液。水泥、陶瓷、玻璃为硅酸盐产品。3sio2熔点高硬度大，是一种酸性氧化物，sio2caocasio3，sio22naoh=na2sio3h2o。sio2可用于制造硅单质及光导纤维。4硅晶体的熔、沸点高，硬度大，常温下比较稳定，与o2、cl2、hno3、h2so4等很难发生反应，硅晶体可用作半导体材料。5工业制备高纯硅的主要反应有sio22csi2co，si2cl2sicl4，sicl42h2si4hcl。三种硅酸盐产品的比较例1下列说法正确的是()a制取水泥和玻璃的原料中均有纯碱b普通玻璃是电的绝缘体，这种透明的固体物质是混合物，无固定的熔点c普通玻璃俗称水玻璃d硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅解析：选b制取玻璃的原料中有纯碱，而制取水泥的原料中没有纯碱，a不正确；普通玻璃的组成一般为na2ocao6sio2，故玻璃属于混合物，没有固定的熔、沸点，b正确；普通玻璃和水玻璃的成分不同，水玻璃不是普通玻璃的俗名，c不正确；制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石，石灰石中不含有硅，d不正确。(1)硅酸盐工业使用的原料中有含硅的物质，但不是每种物质都含有硅；硅酸盐产品都是混合物。(2)光导纤维的主要成份是sio2，不属于硅酸盐产品。(3)硅酸盐的组成可用氧化物的形式来表示，但不能认为它们的成分就是氧化物，仍应理解为硅酸盐。1在玻璃工业、水泥工业中都用到的原料是()a纯碱b石英c石灰石d黏土解析：选c玻璃工业的原料是石灰石、纯碱、石英；水泥工业的原料主要是石灰石、黏土，两者都用到石灰石。1.二氧化硅的结构在sio2晶体中，每个si原子与4个o原子相连(见右图)，形成四面体结构，si原子位于四面体的中心，o原子位于四面体的4个顶点。同时，每个o原子与2个si原子相连，所以，sio2晶体是si原子和o原子按12的比例构成的立体网状结构的晶体，不存在单个的sio2分子。2二氧化硅与二氧化碳的比较例2双选下列关于sio2和co2的说法中正确的是()aco2、sio2分别是碳酸和硅酸的酸酐bco2和sio2与水反应分别生成相应的酸cco2是酸性氧化物，sio2是两性氧化物dco2和sio2都可由相应的酸分解得到解析：选a、d虽然sio2是h2sio3的酸酐，但co2可溶于水生成h2co3，而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正确，c错误。co2可由h2co3分解得到，sio2也可由h2sio3分解得到，d项正确。sio2既能与naoh、koh等反应，也能与氢氟酸反应，但sio2不是两性氧化物，而属于酸性氧化物，因其与氢氟酸反应的产物不是盐和水。2双选下列关于二氧化硅的叙述中，正确的是()a二氧化硅不溶于水，也不与水反应生成对应的酸b二氧化硅是一种酸性氧化物，它不与任何酸发生反应c二氧化硅在高温下与碳酸钠发生反应生成硅酸钠，产生co2，说明硅酸的酸性强于碳酸，这就是用较强的酸制较弱的酸d二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别解析：选a、d二氧化硅在常温下为固体，熔点、沸点高，硬度大，不溶于水及一般溶剂，而二氧化碳在常温下为气体，熔点、沸点低，可溶于水形成碳酸。二氧化硅为酸性氧化物，因为二氧化硅可与碱溶液反应，生成盐和水。二氧化硅不能与一般的酸反应，但它可与氢氟酸反应，化学方程式为：sio24hf=sif42h2o，二氧化硅在高温下可与na2co3发生反应：na2co3sio2na2sio3co2，此反应能发生并不是硅酸的酸性强于碳酸，而是遵循高沸点物质制低沸点物质的原理。课堂双基落实1(2016洛阳高一检测)以下物质的主要成分不是sio2的是() a石英坩埚 b光导纤维 c水晶d干冰解析：选d干冰是固态二氧化碳。2绿柱石称为绿宝石，其主要成分为benal2si6o18，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形式表示，则n为()a1 b2 c3 d4解析：选c在bna2s6 18中，2n3246218，n3。3从石英砂制取硅并获得高纯硅的主要化学反应如下：sio22csi(粗)2cosi(粗)2cl2sicl4sicl42h2si(纯)4hcl关于上述反应的分析不正确的是()a是置换反应，是化合反应b高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅c任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子d高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅解析：选d选项a，根据置换反应和化合反应的概念即可判断；选项b，根据反应可知焦炭的还原性大于硅，根据反应可知氢气的还原性大于硅；选项c，在三个反应中，硅元素的化合价从0价变为4价或从4价变为0价，故正确；选项d，将反应中得到的易挥发的sicl4分离出来后，再用氢气还原才可以得到高纯硅。4化合物a、d、f是中学化学中最常见的物质，化合物b、c、e中含有两种相同的元素，这些化合物之间存在如下关系。其中a和b的反应是制造玻璃的主要反应。 据此推断：(1)在a、c、f中含有的相同元素是_。(2)化合物c的化学式为_。(3)a和b反应的化学方程式为_，该反应是在_中进行的(填设备名称)。(4)c的水溶液和d_(填“能”或“不能”)发生反应。其理由是_。若能够反应，则该反应的离子方程式为_(若不能，则此空不填)。解析：最常见物质a与盐酸反应，生成h2o及常见物质d、f，可知a为弱酸盐，又因abcd是制玻璃的主要反应，所以a为na2co3，b为sio2。由c与盐酸反应生成e和f可知c为na2sio3，d为co2，f为nacl，e为h2sio3。答案：(1)钠元素(2)na2sio3(3)na2co3sio2na2sio3co2玻璃熔炉(4)能碳酸的酸性比硅酸强，可发生复分解反应sioco2h2o=h2sio3co1双选在一定条件下，既能跟二氧化碳反应，又能跟二氧化硅反应的是()a稀盐酸b浓硫酸cnaoh溶液 d木炭解析：选c、dnaoh溶液、木炭既能与co2反应，又能跟sio2反应。2生石灰中往往含有杂质caco3和sio2，要检验是否存在这两种杂质，最好选用()a水 b盐酸c硫酸 d烧碱溶液解析：选b检验caco3常用盐酸，而sio2又不溶于盐酸，故把生石灰(含caco3、sio2)投入足量盐酸中，若发现有气泡生成且有不溶物存在，即可检验。3下列关于硅的说法不正确的是()a硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体b硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，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反应d加热到一定温度时硅能与h2、cl2等非金属反应解析：选c硅性质稳定，但常温下能与hf、naoh溶液反应。4下列有关sio2的叙述正确的是()asio2不与任何酸反应b玻璃中含有sio2，所以不能用玻璃瓶盛装稀氢氧化钠溶液csio2是酸性氧化物，能与naoh反应dsio2能与水反应生成硅酸解析：选ca项，sio2可与氢氟酸反应，b项，可用玻璃瓶盛装稀naoh溶液，但不能用玻璃塞，d项，sio2与水不反应。5关于硅及其化合物的叙述中，正确的是()a硅是良好的半导体材料，可以与naoh溶液和氢氟酸反应b二氧化硅与石灰石反应：sio2caco3casio3coc用焦炭还原二氧化硅生产硅：sio22csi2co2d水泥的主要成分是na2sio3、casio3和sio2解析：选ab项正确的化学方程式为caco3sio2casio3co2；c项正确的化学方程式为sio22c2cosi；d项水泥的主要成分是3caosio2、2caosio2、3caoal2o3。6下列说法正确的是()a硅材料广泛应用于光纤通讯b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d粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应解析：选ab项工艺师刻蚀石英利用的是氢氟酸；c项中水晶的成分是sio2；d项中粗硅制备单晶硅的反应有：si2cl2高温,sicl4，sicl42h2高温,si4hcl。7(1)用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足以显示化学对现代物质文明发展中所起到的重要作用。例如：光导纤维的主要成分是_；目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是_；计算机芯片的主要成分是_。用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为_的化合物。(2)写出工业上制备该元素的单质及提纯的有关化学方程式：_，_，_。解析：(1)光导纤维的主要成分是sio2；应用于太阳能电池中作光电转化材料的是半导体硅；计算机芯片的主要成分也是硅；用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为铝硅酸盐的化合物。(2)工业提取纯硅的过程。答案：(1)sio2sisi铝硅酸盐(2)sio22c2cosi(粗硅)si2cl2sicl4sicl42h24hclsi(高纯硅)8a、b、c、d、e代表单质或化合物，它们之间的相互关系如图所示，a为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。 请填空：(1)形成单质a的原子结构示意图为_，它的最高价为_。(2)b的化学式(分子式)为_，b和碳反应生成a和e的化学方程式是_。(3)c的化学式(分子式)为_，d的化学式(分子式)为_。解析：由a为地壳中含量仅次于氧的非金属单质，推知a为硅单质。根据“”“”“”推知b为sio2，c为casio3，d为na2sio3。答案：(1)4价(2)sio2sio22c高温,si2co(3)casio3na2sio39晶体硅是一种重要的非金属材料，制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。si3