硅及其化合物导学案教师

1、无机非金属材料的主角-硅考点一碳、硅单质的存在与性质1C、Si单质的存在形态、物理性质及用途:(1)碳在自然界既有_态又有_态。碳的同素异形体有_、_、无定形碳、_等。(2)硅在地壳中的含量占第_位，仅次于_，全部以_态存在，是一种亲_元素，单质硅有_和_形两种。晶体硅是良好的_材料，在计算机等电子工业，可用作_、大规模_等。硅是人类将_能转化为_能的常用材料，所以硅还用于制造_。2碳、硅单质的化学性质:O2(足量)：O2(不足)：碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。与O2反应CuO：(冶炼金属)SiO2：(制取粗硅)与氧化物反应H2O： (1)碳浓H2SO4： 浓HNO3： 与强氧化性酸

2、反应 (2)Si1下列关于碳族元素的叙述，不正确的是 A碳族元素的化合物主要是共价化合物 B碳族元素的单质都是导体或半导体C自然界中大量存在着碳族元素中某元素的气态氢化物D碳族元素形成的化合物多于其他族元素形成的化合物2下列关于硅的说法中，不正确的是A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料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，硅能与氯气、氧气等非金属反应32010年诺贝尔物理学奖用于表彰首次剥离出单层石墨的科学家。单层石墨称为石墨烯，这种“只有一层碳原子厚的碳薄片”的石墨烯，被公认为目前世界上已知的最薄、最坚硬、传导

3、电子速度最快的新型材料，应用前景十分广阔！(结构示意图如图所示)。下列关于石墨烯的叙述正确的是A石墨烯可导电，说明它是电解质B石墨烯、金刚石、C60、“碳纳米泡沫”四种物质都是碳的单质C由于C(石墨，s)=C(金刚石，s)H1.9 kJ·mol1知金刚石比石墨烯稳定D尽量使用含C的产品，减少使用含C的产品，此举符合“促进低碳经济”的宗旨考点二碳、硅的氧化物1一氧化碳(1)物理性质： 色气体，_毒，_溶于水。(2)化学性质燃烧：_，_火焰；还原CuO：_。2二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化硅二氧化碳结构_结构，不存在单个分子存在单个CO2分子主要物理性质硬度_，熔、沸点_，常温下为_

4、体，不溶于水熔、沸点_，常温下为气体，微溶于水化学性质与水反应不反应与酸反应只与氢氟酸反应：_ _ 不反应与碱(NaOH) 液反应_(盛碱液的试剂瓶用_塞)与盐反应如与Na2CO3反应：_                           如与Na2SiO3反应：_或Na2SiO32H2O2CO2(足量)=H2SiO32NaH

5、CO3与碱性氧化物反应如与CaO反应：_如与Na2O反应：_用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐4除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法： (1)CO(CO2)：_。 (2)CO2(CO)：_。 (3)CO2(O2)：_。 (4)CO2(SO2)：_。 (5)CO2(HCl)：_。 (6)CO2(H2S)：_。5指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在AE选项中选择正确答案填入括号内。SiO22NaOH=Na2SiO3H2O()SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2()SiO22CSi2CO()SiO23CSiC2CO()SiO24HF=SiF42H2O()

6、A作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀 B氧化性 C酸性氧化物的通性D将挥发性的酸酐从其盐中置换出来 E未参加氧化还原反应6下列关于碳和硅的氧化物说法正确的是_。碳和硅的氧化物都是酸性氧化物二氧化硅分子由1个硅原子和2个氧原子构成二氧化硅不与水及任何酸反应CO2、CH4等气体都是温室气体CO常作还原剂，PbO2常作氧化剂碳在高温下与SiO2反应，作还原剂，但碳的非金属性比硅强考点三硅酸及硅酸盐1硅酸硅酸_溶于水，其酸性比碳酸_，硅酸_(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。(1)硅酸不稳定，受热易分解：_。(2)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为_。(3)硅酸在水中易聚合

7、形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作_。2硅酸盐(1)概念：_的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成_，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成_，高岭石A12(Si2O5)(OH)4可表示为：_。(3)硅酸钠(Na2SiO3)白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称_，有黏性，水溶液显碱性。它能与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为与盐酸反应：_。与CO2水溶液反应：_。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。3无机非金属材料(1)传统无机非金属材料水泥、玻璃、陶瓷的比较硅酸盐产品水泥玻璃陶瓷主要设

8、备水泥回转窑玻璃熔炉烧结窑原料石灰石、粘土、石膏纯碱、石灰石、石英(过量)粘土条件高温高温高温反应原理复杂的物理化学变化Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2复杂的物理化学变化主要成份硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）铝酸三钙（3CaO·Al2O3）Na2SiO3 ·CaSiO3 ·SiO2产品特性水硬性无固定熔点抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等(2)新型无机非金属材料新型无机非金属材料包括：半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等。新型无机非金属材料的特性：耐

9、高温、强度高；具有电学特性；具有光学特性；具有生物功能材料类别主要特性示例用途高温结构陶瓷耐高温、强度高氧化铝、氮化硅、氮化硼陶瓷汽轮机叶片、轴承、永久性模具半导体陶瓷具有电学特性氧化锡陶瓷集成电路中的半导体光学材料具有光学特性光导纤维光缆通讯、医疗、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化铝陶瓷人造骨、人造关节、接骨螺钉考点四碳族元素元素碳（ ）硅（ ）锗（ ）锡（ ）铅（ ）结构相同点第 族元素；最外层均有 个电子，决定了碳族元素性质具有相似性，容易形成 键。不同点电子层数不同，原子半径不同。化合价 、 和 价稳定 价稳定单质物理性质颜色无色或黑色灰黑色灰白色银白色蓝白色状态固体硬度金刚石最硬，石墨

10、柔软，晶体硅坚硬。金属性与非金属性金属性逐渐 ，非金属性逐渐 氢化物化学式稳定性稳定性依次 常见氧化物SnO2最高价氧化物对应水化物 化学式Ge(OH)4Sn(OH)4Pb(OH)4酸碱性酸性逐渐 ，碱性逐渐 【典型例题】【例1】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

11、入O2，可能引起的后果是_。(2)下列有关硅材料的说法正确的是_(填字母)。A碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥B氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承C高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料光导纤维D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高E盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释： 。SiHCl3H2=Si3HCl SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2 氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl3 (2) BC(3)现象：试管中有

12、白色胶状沉淀生成，并且有刺激性气味气体生成；【达标训练】1判断下列说法是否正确，正确的划“”，错误的划“×”(1)醋酸钠溶液中通入足量CO2：2CH3COOCO2H2O=2CH3COOHCO() (2)向NaAlO2溶液中通入过量CO2：2AlOCO23H2O=2Al(OH)3CO() (3)Si和烧碱溶液反应，改变反应物用量，都可用同一离子方程式表示 () (4)将足量CO2通入含K、SiO、Cl、NO溶液中，离子将不能大量共存 () (5)H、I、NO、SiO不能大量共存 () (6)SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应 () (7)二氧化硅是生产光纤制品的基本原料 ()(

13、8)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 () (9)可以用Si3N4、Al2O3制作高温结构陶瓷制品 () (10)二氧化硅的分子式是SiO2()2从光合作用的反应原理6CO26H2OC6H12O66O2可知碳是农作物生长的必需元素之一。关于用二氧化碳生产肥料的评价正确的是A缓解地球温室效应，抑制农作物营养平衡 B加剧地球温室效应，促进农作物营养平衡C缓解地球温室效应，促进农作物营养平衡 D加剧地球温室效应，抑制农作物营养平衡3对于A族元素，下列叙述中不正确的是ASiO2和CO2中，Si和O，C和O之间都是共价键BC、Si和Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8CCO2和SiO2都是酸性氧化

14、物，在一定条件下都能和氧化钙反应D该族元素的主要化合价是4和24某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素A在自然界中只以化合态的形式存在 B单质常用作半导体材料和光导纤维C最高价氧化物不与酸反应 D气态氢化物比甲烷稳定5.“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其基本过程如下图所示（部分条件及物质未标出）。下列有关该方法的叙述中正确的是A能耗大是该方法的一大缺点 B整个过程中，只有一种物质可以循环利用C“反应分离”环节中，分离物质的基本操作是蒸发结晶、过滤D该方法可减少碳排放，捕捉到的CO2还可用

15、来制备甲醇等产品6 赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种对玻璃进行刻蚀而制成的。这种物质是 A盐酸B氢氟酸 C烧碱 D纯碱7坩埚是实验室用于灼烧或熔融固体物质的常用仪器，材质种类很多，实验时应根据物质的性质加以选择。熔融烧碱时，应选用下列哪种材质的坩埚A玻璃坩埚 B石英坩埚 C陶瓷坩埚 D铁坩埚8有一粗硅，含杂质铁，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的H2，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是(提示：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2)A物质的量之比为11 B物质的量之比为12 C质量之比为41 D质量之比为219下列关于碳族元素的叙述中错误的是A与其他元

16、素化合时易形成共价化合物，难形成离子化合物B碳族元素形成化合物时的最高价均为4价C碳的氧化物(CO2)和硅的氧化物(SiO2)都是酸性氧化物，均不能与酸反应D碳族元素是形成化合物最多的一族元素10. 以氮化硅(Si3N4)和氧化铝(Al2O3)为原料，采用高压烧结或热压工艺制备赛伦。赛伦的化学通式为：Si6xAlxOxN8x，以耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等性能为主要特 征，因此，在冶金、机械、光学、医学等领域有重要应用。它属于A金属材料 B有机高分子材料 C新型无机非金属材料 D无机高分子材料11、二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质）。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：（1）洗涤滤渣A的目的是为了去除 （填离子符号），检验该离子是否洗涤的方法是 。（2）第步反应的离子方程式是 ，滤渣B的主要成分是 。（3）萃取是分离稀土元素的常用方法，已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP （填“能”或“不能”）