云南省保山市腾冲县第八中学高中化学 第四章 第一节 硅学案 新人教版必修1

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】知识与技能：了解硅单质、SiO2、硅酸以及硅酸盐的性质过程与方法：体会结构决定性质、性质决定用途的思想；了解SiO2在自然界的存在形式及其用途情感、态度与价值观：通过硅酸盐材料的了解体会化学在生活和生产中的应用【知识回顾】1.地壳中含量最多的前两种元素是和，它们构成了地壳的基本骨架。硅的及构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中，一直扮演着主要的角色。2.画出碳和硅的原子结构示意图. 、 .3、酸性氧化物的通性： ； ； 。【教学过程】一、硅单质1、物理性质：单质硅有 和 两种形式。晶体硅是体硅结构类似 ，是带有 的 固体，熔点 ，硬度 ，有 性，常温下化学性质 。2、单质硅导电性介于 和 之间，是良好的 材料。3、化学性质： （1）常温下，Si化学性质稳定，但可发生下列反应： Si+2NaOH+H2O= 。 （2）加热和高温下，Si能与一些非金属反应，与C相似：Si+O2 4、硅的制法（1）粗硅的制取方法是将石英砂（SiO2）和焦碳在电炉中高温反应生成粗硅和一氧化碳，化学方程式为： （2）粗硅转变为纯硅：Si(粗)+2Cl2 ,SiCl4+2H2高温 5、硅的用途 （1） 材料，如硅芯片等。 （2）新型 ，硅是人类将太阳能转化为 能的材料，如制成 。二、二氧化硅1、存在地球上存在的二氧化硅叫 ；其存在形态有 和 两大类。 2.结构 (1)SiO2晶体的基本结构单元呈 形，每个Si原子周围结合 个O，每个O原子跟 个Si相结合，Si与O原子按 的比例组成 的晶体。 (2)石英晶体是结晶的 ，石英中无色透明的晶体叫 ，具有彩色环带状或层状的称为 ，沙子中含有小粒的 晶体。 3.物理性质：SiO2 溶于水，熔点 ，硬度 。 4.化学性质 (1)不活泼性：常温下，与水不反应，氢氟酸是惟一可以与之反应的酸，化学方程式： 玻璃中含SiO2，所以可以用 来雕刻玻璃，氢氟酸必须用 瓶盛装。 (2)具有 性氧化物的通性： 与生石灰反应： 与烧碱溶液反应： 盛NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因： (3)弱氧化性： 2C+SiO2高温 5.用途 (1)沙子是基本的 材料。(2) 是现代光学和光纤制品的基本原料。 (3) 和 制作饰物和工艺品。注意：CO2与SiO2性质比较CO2SiO2结构特点物理性质化学性质与碱反应与水反应与碱性氧化物反应与酸反应用途存在三、硅酸1.硅酸的性质(1) 硅酸在水中的溶解度 。(2)是一种很弱的酸,酸性:H2SiO3 (填“”“”)H2CO3， 使指示剂变色。能证明该结论的实验事实是 。(3) 不稳定（比H2CO3稳定）受热易分解： 2.硅酸的制备 （1）硅酸的酸酐为 。 （2） 直接用SiO2制备硅酸。可通过 制得，所生成的H2SiO3易聚合形成 ；硅酸浓度较大时则 ；硅酸凝胶干燥脱水硅酸干凝胶，又称为 ，吸附水分能力强，常用作 ，也用作的载体。Na2SiO3溶液与盐酸和反应的化学方程式： ； 离子反应方程式： Na2SiO3溶液与CO2反应的化学方程式： ；离子反应方程式： 四、硅酸盐1、硅酸盐的概念和性质（1）概念：硅酸盐是有 、 和 组成的化合物。（2）性质：是一类结构复杂的固态物质，大多 于水，化学性质很 。2、硅酸盐的表示方法组成简单的硅酸盐可用化学式法表示，如：硅酸钠 、硅酸钙 。 硅酸盐一般可用SiO2和 的形式表示。 氧化物的顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。如：硅酸钠 、石棉 、长石 等。3、硅酸钠（1）物理性质：Na2SiO3是 色固体， 溶于水，水溶液俗称 。（2）化学性质：化学性质相对稳定，不能燃烧，不易腐蚀，热稳定性强，向Na2SiO3溶液中滴加酚酞试液 。 Na2SiO3+CO2+H2O= Na2SiO3+HCl= （3）用途：作 填料、木材 剂、 剂。 从古到今，人类创造性地生产出了几大类硅酸盐产品 、和 等，它们是使用量最大的无机非金属材料。【目标检测】A组1.关于SiO2和CO2的叙述，不正确的是（ ） A.都不能和酸反应 B.都是酸性氧化物 C.均可与烧碱反应生成盐 D.SiO2是由原子构成，CO2由分子构成2.某氧化物难溶于水，可溶于熔化的烧碱中，生成易溶于水的化合物。取所得的化合物的水溶液，逐滴滴人盐酸时，立即生成白色沉淀，且逐渐增多，则原氧化物是 ( )A.Fe2O3 B.SiO2 C.Al2O3 D.MgO3.要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是（ ） A.纯碱溶液 B.盐酸 C.硫酸 D.苛性钠溶液4.下列物质中,主要成分不是SiO2的是（ ） A.金刚砂 B.玛瑙 C.水晶 D.石英5.下列物质中能与SiO2起化学反应的是（ ）浓H2SO4 H2O 盐酸 HF KOH溶液 氧化钙A. B. C. D.6.下列离子方程式，书写不正确的是( )A.大理石与盐酸反应：CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2OB.水玻璃中加入稀H2SO4：Na2SiO3+2H+=H2SiO3+2Na+C.硅酸酐与苛性钠溶液反应：SiO2+2OH-=SiO32+H2OD.澄清石灰水中通入过量CO2的总反应：CO2+OH- =HCO37.下列说法正确的是（ ） A. SiO2既能与强碱一溶液反应，又能与氢氟酸反应，故SiO2是两性氧化物 B. 碳酸的酸性弱于硅酸的酸性，CO2通入Na2SiO3溶液中可得硅酸 C.已知高温下CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 ,故硅酸的酸性比碳酸强D. CO2是碳酸的酸酐，将CO2气体溶于水即是碳酸溶液8.下列变化需加入氧化剂才能实现的是( )ASiO2SiO32 BSiSiO32 CSiO2Si DSiCl4SiB组9.下列能用于鉴别Na2CO3、Na2SiO3、Na2SO4三种溶液的一种试剂是( )ACaCl2溶液 BBa（OH）2溶液 CNaOH溶液 D稀盐酸10.某溶液既能溶解Al（OH）3，又能溶解H2SiO3，在该溶液中可以大量共存的离子组是（ ） AK+、Na+、HCO3-、NO3- BNa+、SO42-、Cl-、CO32-CH+、Mg2+、SO42-、NO3- DAg+、K+、NO3-、Na+11.CO2通入下列各溶液中，不可能产生沉淀的是（ ） A.CaCl2溶液 B.石灰水 C.饱和Na2CO3 溶液 D. Na2SiO3 溶液12.工业上用碳还原SiO2制取单质硅时会发生如下副反应：SiO2+3C=SiC+2CO该反应中氧化剂与还原剂的质量比为（ ）A.3660 B.6036 C.12 D.1313.下列物质无固定熔点的是( )A水玻璃 B2MgOSiO2 C玻璃 D干冰14.球上有丰富的绿柱石（绿宝石）矿藏，其主要化学成分为BenAl2Si6O18也可用氧化物表示为nBeOAl2O36SiO2，其n值为（Be为+2价）( )A1 B2 C3 D415下列离子方程式不正确的是( )A石英与烧碱溶液反应：SiO2+2OH=SiO32+H2OB向小苏打溶液中加入过量的澄清石灰水：Ca2+OH+HCO3=CaCO3+H2OC向氢氧化钠溶液中通入过量CO2：CO2+2OH=CO32-+H2OD晶体硅与NaOH溶液反应：Si+2OH+H2O=SiO32+2H216.有一根粗铝含铜、铁和硅三种杂质。取等质量的样品，分别投入到足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出同温同压下等体积的氢气。则该粗铝中铁和硅的关系正确的是（ ）A物质的量之比为2：1 B物质的量之比为3：1C质量之比为4：1 D条件不足，无法计算17.在地壳内，深度每增加1 km，压力增加2525030300 kPa，在这样大的压力下，较简单的硅酸盐，会变成更复杂的硅酸盐。已知钙长石、镁橄榄石、石榴子石的化学式分别为：CaAl2Si2O8、Mg2SiO4、CaMg2Al2Si3O12。用氧化物的形式表示其化学式为：钙长石 ，镁橄榄石 ，石榴子石 。18.A是一种天然透明晶体，B是一种常见的无色无味的气体，可使澄清石灰水变浑浊。A虽不能溶于强酸，但却能溶于氢氟酸，并生成气体C，A和烧碱溶液反应生成D的水溶液，当气体B通入D的水溶液中，能生成白色胶状沉淀E，E加热后重新生成A。（1）写出化学式A 、B 、C 、D 、E 。（2）写出有关反应的化学方程式。19（1）将等物质的量的下列物质投入到足量的烧碱溶液中，完全反应放出气体最多的是（ ） A.硅 B.铝 C.钠 D.铁（2）将6.9g钠和4.2 g硅同时投入到过量冷水中，充分反应后，测得溶液的体积为500.0mL，求在标准状况下，能生成氢气的体积是 L，所得溶液的物质的量浓度为 。第四章第一节答案【知识结构】1.氧、硅 氧化物 硅酸盐 硅284+14+6242. C Si3、（1）与水反应生成对应的酸；（2）与碱性氧化物反应生成含氧酸盐 （3）与碱反应生成盐和水【教学过程】一、硅单质 1.晶体 无定形 金刚石 金属光泽 灰黑色 高 大 脆 稳定 2.导体 绝缘体 半导体 3. (1) Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 Si + 4HF = SiF4 + 2H2高温(2) Si + O2 = SiO2高温 4 (1) SiO2 + 2C = 2CO+ Si(粗) Si(粗)+ 2Cl2 = SiCl4 SiCl4+2H2 = Si+4HCl 5 (1) 半导体 (2) 能源 电 光电池二、二氧化硅 1. 硅石 结晶形 、 无定形 2. (1) 正四面体 、四 、两、 1：2 、原子 (2) 二氧化硅 、水晶 、玛瑙 、 石英 3. 难 、 高、 大 4. (1) SiO2 +4HF = SiF4+ 2H2O 、氢氟酸 塑料高温 (2) 酸 SiO2 + CaO = CaSiO3 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O高温NaOH与玻璃中SiO2 反应生成Na2SiO3 ,Na2SiO3具有粘合性，会将玻璃瓶塞粘住而打不开。 (3) 2C + SiO2 = Si + 2CO 5. (1)建筑 (2) 石英 (3) 水晶、玛瑙 CO2与SiO2性质比较CO2SiO2结构特点 分子晶体 原子晶体物理性质 略 略化学性质与碱反应CO2 +2NaOH = Na2CO3 + H2O SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2O与水反应CO2 + H2O H2CO3 与碱性氧化物反应 CO2 + Na2O = Na2CO3高温 SiO2 +CaO = CaSiO3与酸反应 SiO2 + 4HF = SiF4+2H2O用途 略 略存在大气、地壳岩石中地壳的硅酸盐中、氧化物三、 硅酸 1. 硅酸的性质 (1)小 (2) 、不能 Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3 (3) H2SiO3 = H2O + SiO2 2. 硅酸的制备 (1) SiO2 (2) 不能 可溶性硅酸盐和比硅酸酸性强的酸、硅酸胶体、形成 软而透明的胶冻状硅酸凝胶 、硅胶、实验室和袋装食品或药瓶里 的干燥剂、催化剂 Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 SiO32- +2H+ = H2SiO3 Na2SiO3 +CO2 +H2O =Na2CO3 +H2SiO3 SiO32-+CO2+H2O=H2SiO3+CO32-四、硅酸盐 1.(1) 由硅、氧和金属元素 (2) 难溶 、稳定 2. NaSiO3 、 CaSiO3 、 金属氧化物的组合、 Na2OSiO2 CaO3Mg 4SiO2 K2O Al2O3 6SiO2 3. (1) 白 易 水玻璃 (2) 溶液呈红色、 Na2SiO3 + CO2+H2O = Na2CO3 +H2SiO3 Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 (3) 肥皂 防火 防腐 陶瓷 玻璃 水泥【目标检测】12345678ABBACBDB910111213141516