鲁科版高中化学必修1第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料第1课时导学案1

第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料第1课时导学案1【学习目标】1.能记住硅、二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用。2.能说出硅在半导体工业，二氧化硅在现代通讯业中的重要应用。【学习过程】一、一、单质硅与半导体材料1．硅在地壳中的含量仅次于______，自然界中没有______态的硅，常见化合态的硅有__________和__________等。2．单质硅可分为晶体硅和无定形硅两种。(1)晶体硅结构如图所示，为______________形晶体，与__________结构相似。(2)晶体硅是一种带有____________的灰黑色固体，晶体硅熔点______、硬度______、有脆性。(3)晶体硅的导电性介于________________之间，是良好的__________材料。3．硅原子最外层有4个电子，得失电子都较难，化学性质__________。常温下，除与F2、HF和强碱溶液反应外，硅不与其他物质(如强酸和强氧化剂)反应。加热时，能与O2、Cl2、C发生化合反应。4．写出硅参与反应的化学方程式。(1)与非金属单质反应①硅与氟气反应：____________________________________________________。②硅与氯气反应：_____________________________________________________。③硅与氧气反应：______________________________________________。(2)与氢氧化钠溶液反应化学方程式：_________________________________________________。(3)与氢氟酸反应化学方程式：______________________________________________。5．高纯硅的制取，反应方程式分别为制粗硅：________________________________________________________________________。提纯(与Cl2反应)：_____________________________________________。还原(用H2还原)：______________________________________________。二、二氧化硅与光导纤维1．硅的氧化物为二氧化硅，广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。沙是含______________的SiO2；石英是含____________的SiO2；水晶是透明的__________晶体；玛瑙是含有色杂质的石英晶体；硅藻土是无定形SiO2。根据日常生活中的实例描述二氧化硅的物理性质：________________________。2．列表比较二氧化碳和二氧化硅的性质。CO2SiO2物理性质与碱性氧化物反应与碱液反应与H2O反应与酸反应相同点3．问题讨论(1)根据CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑的反应，能否说明酸性H2SiO3＞H2CO3？为什么？(2)盛碱液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？(3)氢氟酸为什么不能用玻璃瓶盛放？三、硅、二氧化硅性质的特性1.硅的还原性大于碳，但碳能在高温下还原出硅：。2.非金属单质与碱液作用一般无氢气放出，但硅能与氢氧化钠等强碱溶液反应放出氢气：。3.非金属单质一般不与酸作用，但硅能与氢氟酸反应：。4.二氧化硅是硅酸的酸酐，但与水不能直接反应生成硅酸，二氧化硅却能与氢氟酸反应：。四、【归纳总结】1.二氧化硅的特殊性：二氧化硅作为一种非金属氧化物，；作为一种酸性氧化物，但不与反应，易与反应。这些特性既是考查的重点，也是解题的依据。2．二氧化硅用于制造高性能的现代通讯材料——，简称“”。光导纤维是一种能利用光的全反射作用来的透明度极高的细丝；具有信息容量大、抗干扰性能好、耐腐蚀等特点。导学案参考答案一、1．氧游离二氧化硅硅酸盐2．(1)正四面体金刚石(2)金属光泽高大(3)导体和绝缘体半导体3．不活泼4．(1)①Si＋2F2=SiF4②Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高温))SiCl4③Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△))SiO2(2)Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑(3)Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑5．SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si(粗)＋2CO↑Si(粗)＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高温))SiCl4SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si(纯)＋4HCl二、1．较多杂质较少杂质石英坚硬固体、不溶于水、熔点高2．(从左到右，从上到下)气体，熔、沸点低，能溶于水固体，熔、沸点高，硬度大，不溶于水CaO＋CO2=CaCO3CaO＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO32NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O(CO2少量)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2OCO2＋H2OH2CO3不与水反应不反应只与HF反应SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O都是酸性氧化物(酸酐)，与碱反应生成盐和水3．(1)不能。强酸制较弱酸是根据在溶液中进行的反应得出的结论，而该反应不是在溶液中进行的。(2)由于玻璃中的SiO2跟碱溶液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有黏合性，会将瓶口和玻璃塞黏为一体而不易打开。(3)玻璃的成分中含有SiO2，SiO2与氢氟酸反应，氢氟酸常被用来刻蚀玻璃，因而氢氟酸不能用玻璃瓶盛放，可以放在塑料瓶或铅制器皿中。三、1.SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑2.Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑3.Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑4.SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O四、1.坚硬难熔水氢氟酸2.光导纤维光纤传导光线五、检测题1.下列关于硅的说法，不正确的是()A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色、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．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属单质发生反应2．焦炭还原SiO2可制得粗硅，提纯粗硅从而得到高纯硅的正确方法是()A．粗硅与Cl2反应的产物，分馏后再用H2还原B．粗硅与HF反应的产物，用H2还原C．粗硅与NaOH反应的产物，加热分解D．以上方法都不正确3.下列叙述正确的是()A．因为Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅也能与其他酸、碱反应D．二氧化硅是硅酸的酸酐，具有弱氧化性4．地壳中含量第一和第二的两种元素形成的化合物不具有的性质是()A．熔点很高B．是酸性氧化物，与水反应生成对应的酸C．可与纯碱反应D．与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质5.下面有关硅的叙述中正确的是()A.硅原子既不易失去电子又不易得到电子,主要形成四价的化合物,自然界中存在游离态的硅B.硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应,当加热到一定温度时,能与O2、Cl2等非金属单质反应D.硅在电子工业中,是最重要的半导体材料6.熔融烧碱应选用的仪器是()A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚C.生铁坩埚 D.陶瓷坩埚7.指出下列反应中二氧化硅所表现的化学性质或作用，在A～E选项中选择正确答案填入括号内。①2NaOH＋SiO2=Na2SiO3＋H2O()②SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑()③SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))SiC＋2CO↑()④SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O()⑤SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑()A．作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被刻蚀B．氧化性C．酸性氧化物的通性D．与挥发性酸性氧化物的盐反应得挥发性酸性氧化物E．氧化还原反应中Si的化合价没变检测题参考答案1.【解析】本题考查了硅的化学性质及反应条件，属识记性内容的考查。【答案】C2.【解析】[精硅提纯的反应为：Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高温))SiCl4、SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋4HCl。【答案】A3.【解析】A项反应原理是由于SiO2是难挥发性酸酐，CO2是挥发性酸酐，并不是因为硅酸酸性强于碳酸；B项中CO2常温是气态，SiO2常温是固体，因此二者物理性质并不相似；C项中SiO2溶于氢氟酸是其特性，并不能说明SiO2也溶于其他酸；D项中由反应SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))2CO↑＋Si可知，SiO2具有弱氧化性。【答案】D4.【解析】此化合物为SiO2。SiO2熔点高，硬度大，是酸性氧化物，但不与水反应生成对应的酸，可与Na2CO3反应，可与C反应制粗硅。【答案】B5.【解析】硅是一种亲氧元素,在自然界中没有游离态的硅存在,A不正确;地壳中含量最多的元素是O,B不正确;常温下Si可以与F2、HF、NaOH溶液等反应,C不正确。【答案】D6.【解析】石英主要成分为SiO2,普通玻璃、陶瓷中