高中化学第4章材料家族中元素第1节硅无机非金属材料第1课时硅和二氧化硅教案化学教案

第1课时硅和二氧化硅[学习目标]1.能从资料构成角度对生活中常有的资料进行分类，能依据使用要求选择适合的资料。2.知道硅、二氧化硅的性能，主要用途。一、单质硅与半导体资料1．硅在自然界中的存在(1)硅在自然界中仅以□01化合态的形式存在，常有的化合态的硅有□0203二氧化硅和□硅酸盐等，它们宽泛存在于各样矿物和岩石中。04□晶体硅硅的同素异形体05□无定形硅非晶硅2．晶体硅的物理性质3．单质硅的化学性质常温下，硅的化学性质不开朗，它不易与H2、O2、Cl2、H2SO4、HNO3等物质发生反响，在加热或高温条件下，硅能与某些非金属单质发生反响。△如：与Cl2反响：Si＋2Cl2=====SiCl4△10与O2反响：□Si＋O2=====SiO2(加热时研细的硅能在氧气中焚烧)。4．粗硅的制备高温11□SiO2＋2C=====Si＋2CO↑5．硅的用途12(1)□高纯硅能够用来做半导体资料，超高纯度的硅芯片宽泛应用于大规模集成电路及相应的计算机技术中。(2)单质硅用于制造晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等。(3)硅合金的用途也很广，含硅□134%的钢拥有优秀的导磁性，能够用来制造□14变压器铁1515%左右的钢拥有优秀的耐酸性，能够用来制造□16耐酸设施等。芯；含硅□二、二氧化硅与光导纤维1．二氧化硅的存在水晶石英结晶形SiO2玛瑙二氧化硅沙子无定形SiO2：硅藻土2．二氧化硅的物理性质纯净的二氧化硅晶体□01020304无色，熔点□高，硬度□大，□不溶于水，不溶于其余一般溶剂。3．二氧化硅的化学性质05062除外)发生反响，能与碱溶液迟缓反响，在高温下能与□07碱性氧化物反响。与碱反响生成盐和水，如与NaOH反响：08□SiO2＋2NaOH===NaSiO3＋H2O酸性氧化(1)与碱性氧化物反响生成盐，如高温时与物的通性高温09CaO反响：□SiO2＋CaO=====CaSiO3高温10(2)弱氧化性(与碳反响)：□SiO2＋2C=====Si＋2CO↑(3)与某些盐反响：高温11SiO2＋Na2CO3=====□Na2SiO3＋CO2↑高温12SiO2＋CaCO3=====□CaSiO3＋CO2↑13(4)特征(SiO2能与氢氟酸反响)：□SiO2＋4HF===SiF↑＋2H2O4．二氧化硅的用途二氧化硅常被用来制造石英表中的压电资料。水晶常被用来制造电子零件和光学仪器等。二氧化硅常被用来制造高性能的现代通信资料——光导纤维。一、硅与半导体资料[沟通商讨]1．作为非金属单质Si与前面商讨的非金属单质O2、Cl2、S、C、N2、Br2等的性质近似吗？提示：Si

不易与金属反响而在加热条件下可与非金属如：

O2、Cl2等反响，这是

Si

与O2、Cl2、Br2等的不一样之处。2．硅能够成为一种重要的半导体资料可能由于它有什么性质？提示：拥有导电性介于导体与绝缘体之间的性质，也就是介于金属与非金属之间的性质。[点拨提高]高温1．反响SiO2＋2C=====Si＋2CO↑是氧化复原反响，二氧化硅是氧化剂，碳是复原剂；该反响的产物是CO，不是2CO。2．粗硅在加热条件下和Cl2反响生成SiCl，SiCl4的沸点较低，受热简单转变为气体，4进而达到和固体物质分别的目的，SiCl4和H2在高温条件下能够发生反响生成Si和HCl气体；这说明硅与HCl不反响，工业上就是利用这类方式由粗硅制纯硅的。知识拓展常温下，硅能与F2、HF和强碱溶液反响：Si＋2F2===SiF4Si＋4HF===SiF↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑此中

Si

与HF、Si

与强碱溶液反响产生

H2是

Si

的特征。[练习与活动]1．以下物质中，导电性介于导体和绝缘体之间的是( )①晶体硅

②金属铝

③石墨

④晶体锗

⑤金刚石A．只有①

B．只有⑤C．②和③

D．①和④答案

D分析Si、Ge导电性介于导体和绝缘体之间，可作半导体资料；Al是电的良导体；石墨也能导电，不可以作半导体资料；金刚石不导电。2．硅谷是世界上最著名的电子工业集中地，以硅芯片的设计与制造著称于世。以下有关硅的说法中正确的选项是( )A．硅既不易失掉电子又不易获得电子，因此既不可以做氧化剂，又不可以做复原剂B．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量居第一位C．硅的化学性质不开朗，在自然界中以游离态的形式存在D．在电子工业中，硅是最重要的半导体资料答案

D分析

在必定条件下，硅能够发生氧化复原反响，

A项错误；硅在地壳中的含量居第二位，B项错误；自然界中只有化合态的硅，

C项错误。二、SiO2的性质[沟通商讨]从物质的分类看SiO2属于哪一类？可能拥有什么性质？提示：SiO2属于酸性氧化物；它拥有酸性氧化物的通性——能与碱、碱性氧化物反响。[点拨提高]SiO2与CO2的比较知识拓展SiO2和H2SiO3的特征(1)SiO2是HSiO的酸酐，但它不溶于水，不可以直接用它与水反响来制取HSiO。2323非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的却很高。酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF===SiF↑＋2H2O。(4)H2CO3的酸性大于H2SiO3，因此有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下高温Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑也能发生，原由是CO2是低沸点、易挥发的气体，SiO2是高沸点、难挥发的固体。△(5)无机酸一般易溶于水，但

H2SiO3却难溶于水，且易分解：[练习与活动]

H2SiO3=====SiO2＋H2O。3．对于二氧化硅，以下表达不正确的选项是( )A．水晶的主要成分是二氧化硅B．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差异C．二氧化硅不溶于水，也不可以跟水起反响生成酸D．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸起反响答案D分析水晶的主要成分为SiO2，A项正确；CO2是由分子构成的，而SiO2是Si和O按1∶2构成的空间立体网状构造的晶体，两者物理性质差异很大，B正确；SiO2不溶于水也不与水反响，C项正确；SiO2是酸性氧化物，但SiO2能和氢氟酸反响，D项不正确。4．以下物质：①水；②氢氟酸；③烧碱溶液；④浓硫酸；⑤氧化钙；⑥浓硝酸；⑦碳酸钠固体。此中，在必定条件下能与2反响的是( )SiOA．只有②③⑤⑦B．只有①③⑤⑥C．只有①④⑥D．所有答案A分析

SiO2

不与水、浓硫酸、浓硝酸反响，与氢氟酸反响的化学方程式为

Si