高中化学人教版高中必修1第四章非金属及其化合物-第四章第13讲硅教学设计

1、非金属及其化合物第13讲硅及无机非金属材料考纲要求1.了解Si元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。2.了解Si元素单质及其重要化合物对环境的影响。3.了解无机非金属材料的性质和用途。1硅单质2二氧化硅3硅酸4硅酸盐(1)硅酸盐是由硅、氧与其他化学元素结合而成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)硅酸钠：硅酸钠溶液俗称水玻璃，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。(3)硅酸盐组成的表示方法：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，不同氧化物间以“”隔开。各元素的化合价保持不变，且

2、满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2OSiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2OAl2O36SiO2。5无机非金属材料(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。常见硅酸盐材料比较水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2eq o(=,sup7(高温)Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2eq o(=,sup7(高温)CaSiO3CO2。(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。问题思考(1)工业

3、上可用以下流程制取高纯硅，完成各步反应的化学方程式：反应：_；反应：_；反应：_。(2)能否依据反应Na2CO3SiO2eq o(=,sup7(高温)Na2SiO3CO2说明H2SiO3的酸性比H2CO3强？ INCLUDEPICTURE D:2023化学化学 通用解题能力提升.TIF * MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE D:2023化学化学 通用解题能力提升.TIF * MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE D:2023化学化学 通用word解题能力提升.TIF * MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE D:2023化学化

4、学 通用word解题能力提升.TIF * MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE D:2023化学一轮 化学 人教 通用 老高考word解题能力提升.TIF * MERGEFORMATINET 【课堂练习】题组一硅无机非金属材料的性质及应用1(2023康定教学质量检查)“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是()A玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品B制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英C硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高D沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐2(2023宜昌模拟)下列关于

5、硅的说法不正确的是()A硅是非金属元素，它的单质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用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化D加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属单质发生反应3(2023河南期末)下列关于二氧化硅的说法正确的是()A二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸B二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆C二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应D用二氧化硅制取单质硅时，当生成 L气体(标准状况)时，得到 g硅4(2023哈师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学一模)下列说法不正确的是()ASiO

6、2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃B向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶C氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4D石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能题组二工业上制取高纯硅5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：eq x(石英砂)eq o(,sup7(焦炭),sdo5(高温)eq x(粗硅)eq o(,sup7(HCl),sdo5(573 K以上)eq x(SiHCl3粗)eq o(,sup7(精馏)eq x(SiHC

7、l3纯)eq o(,sup7(H2),sdo5(1 357 K)eq x(高纯硅)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，写出并配平该反应的化学方程式：_；H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是_。(2)化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时，从资料中查阅到下列信息：.Mg在高温条件下可与SiO2反应；.金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4；.SiH4在空气中自燃。他们根据信息进行实验，当用足量稀H2SO4溶解第步实验获得的固体产物时，发现有爆鸣声和火花；然后

8、过滤、洗涤、干燥；最后称量、计算，测得其产率只有预期值的63%左右。第步实验发生反应的化学方程式是_。用稀H2SO4溶解第步实验获得的固体产物时，产生爆鸣声和火花的原因是_。与活泼金属镁化合，产生爆鸣声和火花，说明生成气体，应为SiH4。 INCLUDEPICTURE D:2023化学化学 通用真题演练明确考向.TIF * MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE D:2023化学化学 通用真题演练明确考向.TIF * MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE D:2023化学化学 通用word真题演练明确考向.TIF * MERGEFORMATINET INC

9、LUDEPICTURE D:2023化学化学 通用word真题演练明确考向.TIF * MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE D:2023化学一轮 化学 人教 通用 老高考word真题演练明确考向.TIF * MERGEFORMATINET 【高考链接】1(2023全国卷，7)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是()A“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁B闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成C陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐D陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点2化学与

10、生活密切相关。下列叙述错误的是()A高纯硅可用于制作光感电池(2023全国卷，7A)B活性炭具有除异味和杀菌作用(2023全国卷，7C)C无水CoCl2呈蓝色，吸水会变为粉红色，可用于判断变色硅胶是否吸水(2023天津，3D)D天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅(2023浙江4月选考，8C)3下列说法正确的是()A汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土(2023天津，1C)BSiO2具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池(2023海南，5B)C12 g金刚石中含有化学键的数目为4NA(2023海南，9A)DSiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维(2023江苏，3B)4下列有关硅

11、及其化合物的叙述错误的是()ASO2通入Na2SiO3溶液产生胶状沉淀，证明酸性H2SO3H2SiO3(2023北京，10D)B可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液(2023海南，7B)CHF能与SiO2反应，可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记(2023全国卷，7D)D石英砂可用于生产单晶硅(2023海南，4C)5(2023海南，14)单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备。其中X为Z的氧化物；Y为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题：eq x(X)eq o(,sup7(Mg),sdo5(加热)eq x(Mg2Z)eq o(,sup7(盐酸)eq x(Y)eq o(,sup7(

12、加热)eq x(Z)(1)能与X发生化学反应的酸是_；由X制备Mg2Z的化学方程式为_。(2)由Mg2Z生成Y的化学方程式为_，Y分子的电子式为_。(3)Z、X中共价键的类型分别是_、_。【课后练习】1宋代五大名窑分别为：钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是()A窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化B氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料C高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物D陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸2硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是()A硅是人类将太阳能转化为电能的常

13、用材料B粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应C石英玻璃和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅3常温下，下列各组物质不发生反应的是()硅与NaOH溶液硅与盐酸硅与氢氟酸二氧化硅与碳酸钠二氧化硅与NaOH溶液二氧化硅与浓硝酸A B C D4硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是()A氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4B碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2D二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为124高纯度晶体硅

14、是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。可以按下列方法制备：SiO2eq o(,sup7(C),sdo5(高温)Si(粗)eq o(,sup7(HCl),sdo5(300 )SiHCl3eq o(,sup7(过量H2),sdo5(1 0001 100 )Si(纯)下列说法不正确的是()A步骤的化学方程式为：SiO2Ceq o(=,sup7(高温)SiCO2B步骤中每生成1 mol Si，转移4 mol电子C高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料DSiHCl3(沸点 )中含有少量的SiCl4(沸点 )，通过蒸馏(或分馏)可

15、提纯SiHCl35硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐占地壳质量的90%以上。(1)下列物质不属于硅酸盐的是_(填字母)。A陶瓷 B玻璃 C水泥 D生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_，工艺师常用_(填物质名称)来雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作_。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是_(填字母)。A普通玻璃坩埚 B石英玻璃坩埚 C氧化铝坩埚 D铁坩埚(4)工业上常利用反应：2CSiO2eq o(=,sup7(高温)Si2CO制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是_(填化学式，下同)，氧化剂是_。10硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：_。(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，已知硅的熔点是1 420 ，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：净化N2和H2时，铜屑的作用是_，硅胶的作用是_。在氮化炉中发生反应3SiO2(s)