高中化学必修1课件411单质硅与二氧化硅

第4章

第1节

硅无机非金属材料第1课时单质硅与二氧化硅1.了解硅和二氧化硅的结构性质和用途。2.了解二氧化硅与二氧化碳有关性质的对比。目标导航基础知识导学重点难点探究随堂达标检测栏目索引一、单质硅与半导体材料基础知识导学答案1.半导体材料(1)特点：特指导电能力介于

和

之间的一类材料。(2)实例：最早使用的半导体材料是

，现在最广泛使用的半导体材料是

。2.硅的存在地壳中硅的含量仅次于

，硅全部以

态存在，主要存在形式为

__________和

。导体绝缘体锗(Ge)硅氧化合二氧化硅硅酸盐3.单质硅(1)单质硅有

和无定形硅(非晶硅)两种。

(2)晶体硅的物理性质答案晶体硅状态颜色光泽熔点质地导电性固体_____色有____光泽_________________和__________灰黑金属很高硬而脆导体绝缘体之间(3)化学性质①常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、氢氟酸HF、强碱(如NaOH)溶液反应。Si＋

F2===______，Si＋

HF===

，

Si＋2NaOH＋H2O===

。②加热条件下和某些非金属单质(如O2、Cl2)发生反应。答案SiO22SiF44SiF4↑＋2H2↑Na2SiO3＋2H2↑(4)用途用于制造晶体管、

电路、硅整流器和太阳能电池等，其合金用于制造变压器铁芯和耐酸设备等。(5)硅的工业制备①制粗硅用焦炭在高温下还原二氧化硅可得粗硅，化学方程式为_____________________。②粗硅精炼粗硅在高温下与氯气反应生成四氯化硅(液体)，四氯化硅经蒸馏提纯后，再用H2还原，制得高纯度的硅，化学方程式为_____________________，________________________。答案集成二、二氧化硅与光导纤维1.二氧化硅(1)存在：SiO2广泛存在于自然界中，是沙子、石英的主要成分。纯净的SiO2又称

。(2)物理性质答案状态颜色熔点硬度水溶性晶体_________________水晶无色高大不溶(3)化学性质①具有酸性氧化物的通性：a.常温下SiO2与强碱溶液反应生成盐和水：SiO2＋2NaOH===________________；b.高温下SiO2与碱性氧化物反应生成盐：SiO2＋CaO

。②弱氧化性：SiO2＋2C

。③特性：与氢氟酸(HF)反应：SiO2＋

HF===_____________。此反应常被用来刻蚀_____。答案Si(粗)＋2CO↑Na2SiO3＋H2OCaSiO34SiF4↑＋2H2O玻璃2.光导纤维(1)主要成分：

。(2)用途：用于

、能量传输、

处理，遥测遥控和医疗器械制造等。答案SiO2通讯信息答案练一练1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)因为硅的化学性质不活泼，所以在自然界中有游离态的硅存在(

)(2)SiO2是酸性氧化物，所以SiO2能与H2O反应生成硅酸(

)(3)因为SiO2能导电，所以SiO2能用于制造光导纤维(

)(4)熔融NaOH可用石英坩埚盛放(

)(5)SiO2晶体是由SiO2分子直接组成的(

)(6)光导纤维在强碱条件下易发生“断路”(

)×××××√2.下列关于硅及二氧化硅的化学性质的化学方程式书写错误的是(

)A.硅与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑B.硅与烧碱溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑C.硅与盐酸反应：Si＋4HCl===SiCl4＋2H2↑D.二氧化硅在高温下被C还原：SiO2＋2C

Si＋2CO↑C返回解析答案一、硅及其化合物的特性1.硅的特性(1)一般情况，非金属单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅熔、沸点高，硬度大；非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力。(2)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si却能与HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。重点难点探究(4)非金属单质跟碱液的作用一般既做氧化剂又做还原剂，且无H2放出，但Si与碱液(如NaOH溶液)反应只做还原剂，且放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。2.硅的化合物的特性(1)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接用它与水反应来制取H2SiO3。(2)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的却很高。(3)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。(4)H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生，原因是CO2是低沸点、易挥发的气体，SiO2是高沸点、难挥发的固体。例1

关于硅的化学性质的叙述中，不正确的是(

)A.在常温下，不与任何酸反应B.在常温下，可与强碱溶液反应C.在加热条件下，能与氧气、氯气反应D.硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体解析答案解析A项，在常温下，Si能与氢氟酸反应，不正确；Si在常温下能与强碱溶液反应，加热条件下也能与Cl2、O2等反应，B、C正确；单质硅有晶体硅和无定形硅两种，D正确。

A(1)自然界中存在游离态的碳，却不存在游离态的硅。(2)二氧化硅与焦炭在隔绝空气的条件下制取粗硅时，生成的是CO而不是CO2。(3)硅是唯一一种能与NaOH溶液反应生成氢气的非金属单质。(4)SiO2虽然既能与某些酸反应又能与某些碱反应，但是SiO2是酸性氧化物，不是两性氧化物。SiO2只与HF反应，与其他的酸不反应，这是SiO2的特性。解题反思变式训练1科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于做为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法中正确的是(

)A.硅的化学性质很稳定，常温下不能与其他物质发生反应B.硅在自然界中的含量很大，自然界中存在大量的单质硅C.高纯度的硅被用于制做计算机芯片D.高纯度的硅常被用来制造光导纤维C解析答案解析硅的化学性质很稳定，但在常温下能与强碱溶液、HF、F2等反应，A不正确；自然界中硅以化合态形式存在，没有单质硅，B不正确；SiO2用于制造光导纤维，而不是Si，D不正确。二、SiO2与CO2的比较化学式CO2SiO2构成CO2分子硅原子和氧原子按1∶2的比例组成的立体网状结构的晶体，无SiO2分子物理性质气体，熔、沸点低，溶于水固体，熔、沸点高，硬度大，不溶于水

化学性质与碱溶液2NaOH＋CO2(少量)===Na2CO3＋H2O、NaOH＋CO2(足量)===NaHCO3SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O与水CO2＋H2O===H2CO3不反应与碳C＋CO22CO2C＋SiO2Si＋2CO↑与酸不反应只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O

化学性质与碱性氧化物CO2＋CaO===CaCO3SiO2＋CaOCaSiO3与盐Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑用途干冰用于人工降雨，合成肥料制饰品、制实验室里的坩埚、制光导纤维(1)SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应，但SiO2不属于两性氧化物而属于酸性氧化物。(2)SiO2和CO2的物理性质差别很大，是由于二者结构上的差别造成的，SiO2是立体网状结构的晶体，不存在SiO2分子，而CO2是由碳、氧原子结合成的分子，微粒间的作用力远小于SiO2。特别提醒例2下列叙述正确的是(

)A.CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似B.因为CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强C.CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂D.SiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以二氧化硅属于两性氧化物解析答案解析CO2和SiO2都是酸性氧化物，和其物理性质无因果关系，CO2熔、沸点低，硬度小，微溶于水，SiO2的熔、沸点高，硬度大，不溶于水。CO2和SiO2的物理性质相差较大，A项不正确；CO2和SiO2都与碳反应，碳作还原剂，CO2和SiO2作氧化剂，C正确；SiO2与HF反应是HF的特性，SiO2不与其他酸反应，故SiO2不属于两性氧化物，D项不正确。答案C

(1)酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸，SiO2不溶于水，不与水反应。(2)酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应，但SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。(3)“较强酸制较弱酸”是复分解反应的规律之一，Na2SiO3溶液中通CO2，反应为Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但SiO2在高温下能发生如下反应：解题反思变式训练2下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是(

)A.CO2、SiO2都能与碱性氧化物反应B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C.SiO2可用来制作干燥剂，因SiO2可与水反应D.CO2和SiO2都是由相应的分子构成的答案返回A随堂达标检测解析答案1.华裔科学家高锟因“在光学通信领域光在光导纤维中传输的研究方面所取得的开创性成就”获得了诺贝尔物理学奖。光导纤维的主要成分是(

)A.Si B.SiO2C.Na2SiO3

D.SiCl4123456解析光导纤维的主要成分为SiO2。B2.下列说法中正确的是(

)A.SiO2溶于水显酸性B.SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大C.光导纤维导电能力很强，是一种很好的通信材料D.SiO2是一种酸性氧化物，它可以与NaOH溶液反应，但不与任何酸反应解析答案123456解析SiO2不溶于水也不与水反应，A项错误；B正确；光导纤维不导电，C项错误；SiO2是酸性氧化物，能与强碱反应，能与氢氟酸反应，D项错误。

B解析答案123456解析BaCO3不能在酸性环境中存在，即CO2与Ba(NO3)2溶液不反应。D4.下列说法中，正确的是(

)A.CO2和SiO2都是由相应的分子构成的B.CO2、SiO2都是酸性氧化物，不与任何酸反应C.CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和CaO反应D.CO2、SiO2分别是H2CO3、H2SiO3的酸酐，因而均可与水反应生成相

应的酸

解析答案123456解析SiO2直接由硅原子、氧原子构成，CO2是由CO2分子构成，A错；