化学必修一第四章第一节教师教案

1、化学必修一第四章第一节教师教案第四章第一节 无机非金属材料的主角硅一、二氧化硅1硅元素的存在2二氧化硅(1)存在:存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石，石英、水晶、玛瑙、沙子的主要成分是二氧化硅。(2)结构：SiO2晶体是立体空间网状结构，每个Si周围结合4个O，每个O周围结合2个Si，SiO12。(3)物理性质:熔点高、硬度大、不溶于水。(4)化学性质SiO2与CO2的比较CO2SiO2构成CO2分子硅原子和氧原子按12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2NaOHCO2(少量)=Na2CO3H2O

2、NaOHCO2(足量)=NaHCO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2O与水CO2H2O=H2CO3不反应与碳CCO22CO2CSiO2Si2CO与氢氟酸不反应SiO24HF= SiF42H2O与氧化钙CO2CaO= CaCO3SiO2CaO CaSiO3与盐Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2SiO2CaCO3CaSiO3CO2SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2(5)用途沙子是基本的建筑材料纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。石英和玛瑙制作饰物和工艺品。实验中使用石英坩埚。点拨：虽然SiO2既能与

3、NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应，但SiO2却不属于两性氧化物而属于酸性氧化物。实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，原因是玻璃中含有SiO2，能与碱起反应，容易使瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。氢氟酸能腐蚀玻璃，故不能用玻璃瓶盛放氢氟酸，而要用塑料瓶。二、硅酸、硅酸盐1硅酸(1)物理性质颜色：白色；状态：胶状；溶解性：难溶于水。(2)化学性质弱酸性向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，反应的化学方程式为Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3；结论为：酸性H2CO3H2SiO3。不稳定性。H2SiO3不稳定，受热易分解，化学方程式为：H2SiO3H2OSiO2。(3)制备

4、实验操作实验现象滴加酚酞后溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变为无色，有白色胶状沉淀生成结论Na2SiO3溶液呈碱性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式为：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3(4)存在及用途浓度小形成硅酸溶胶，浓度大形成硅酸凝胶，其中，硅酸凝胶干燥脱水得到硅酸干凝胶，称为“硅胶”，具有强的吸水性，常用作干燥剂或催化剂的载体。提示：硅酸是常见酸中唯一不溶于水的酸，且不能由其对应酸酐SiO2和水反应制得。2硅酸盐(1)概念：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。(2)组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。例如：硅酸钠：Na2OSiO2，长石：K2OAl2O3

5、6SiO2。(3)最简单的硅酸盐Na2SiO3Na2SiO3可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。与酸反应向硅酸钠的水溶液中滴加盐酸，反应的离子方程式为：SiO2H=H2SiO3。点拨:因为SiO2不溶于水，因此不能用SiO2与水反应制备硅酸。制备硅酸的原理是：“强酸制弱酸”这一原理可用来设计酸性强弱比较的实验，例如证明酸性：盐酸碳酸硅酸。三、硅单质1种类及结构单质硅分为晶体硅和无定形硅两类，晶体硅的结构与金刚石类似。2性质(1)物理性质色、态光泽熔点硬度质地导电性灰黑色固体金属光泽高大脆良好半导体(2)化学性质：在常温下化学性质不活泼，但能与氢氟酸、强碱发生反应。 常

6、温下能与氟气、氢氟酸、强碱等反应。2F2Si=SiF4Si4HF=SiF42H2Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2粗硅的制取。2CSiO22COSi(粗硅)(注意：生成的是CO而不是CO2)纯硅的制取。Si(粗硅)2Cl2SiCl4SiCl42H2Si(纯硅)4HCl3用途(1)半导体材料，如硅芯片等。(2)新型能源，如光电池等。点拨:硅与碳相似，常温下化学性质都不活泼。虽然碳比硅活泼，但由于硅是亲氧元素，所以碳在自然界中有单质，而硅只能以化合态存在。第四章第一节 无机非金属材料的主角硅练习题1.下列关于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：Si4HF=SiF42H

7、2B硅与烧碱溶液反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2C硅与盐酸反应：Si4HCl=SiCl42H2D硅在高温下被O2氧化：SiO2SiO2答案C解析常温下，硅能与氢氟酸、烧碱溶液反应，但不与盐酸反应。加热或高温条件下能与C、Cl2、O2等发生反应，化学方程式分别为SiCSiC、Si2Cl2SiCl4、SiO2SiO2。2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()ASi BSiO2 CNa2SiO3 DSiCl4答案B解析光导纤维的主要成分为SiO2。3下列说法正确的是()A二氧化硅是酸性氧化物，它可

8、以跟碱反应，但不能与任何酸反应B二氧化硅分子由1个硅原子和2个氧原子构成C硅酸的酸性比碳酸的酸性弱，且硅酸不溶于水DCO2与SiO2均可溶于水生成对应的酸答案C解析SiO2可以跟氢氟酸反应，反应的化学方程式为：SiO24HF=SiF42H2O，所以A不正确；B项二氧化硅中不存在SiO2分子，错误；D项不正确，SiO2难溶于水，不与水反应。答案为C。4能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是()ACO2是气体，SiO2是固体B二氧化硅的熔点比二氧化碳高C根据反应SiO2CaCO3CaSiO3CO2，可推知硅酸的酸性比碳酸的酸性强DCO2通入Na2SiO3稀溶液中析出硅酸沉淀，所生成的H2SiO3

9、逐渐聚合而形成硅酸溶胶答案D解析酸性强弱与这种酸的氧化物的状态和物理性质无关，A、B均不正确；C项反应只有在高温条件下才能进行，由于CO2是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继续进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强；D项属于较强的酸制取较弱的酸，能够证明硅酸的酸性弱于碳酸的酸性。5下列溶液中碳酸钠溶液氢氟酸氢氧化钠溶液氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是()A B C D答案A解析、项中溶液呈碱性，不能与光滑的玻璃反应，但能与磨口玻璃裸露的SiO2反应，生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶，具有良好的黏结性，易使瓶塞与瓶壁粘在一起而难以开启。氢氟酸能腐蚀玻璃, 不能放在玻璃

10、瓶中，所以放在塑料的瓶子中，塞子用橡胶（绝对不能用玻璃）。6下图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是()ASiO2属于两性氧化物B酸性：H2SiO3H2CO3C硅胶吸水后可重复再生D图中所示转化反应都是氧化还原反应答案C解析SiO2是酸性氧化物；酸性：H2CO3H2SiO3；图中有的转化反应不是氧化还原反应，如SiO2与NaOH溶液的反应。7硅胶和石英的主要成分都是SiO2，前者是结构疏松的SiO2，后者是结构致密的SiO2。二者成分相同，结构不同，化学性质相同，物理性质上表现出差别，具有不同的用途。由石英制取硅胶，经历以下三步，试写出每步反应的化学方程式(是离子反应的，写出

11、离子方程式)。(1)用NaOH(aq)溶解石英：_。(2)过滤，向滤液中加入盐酸，至沉淀不再产生：_。 (3)微热，浓缩硅酸溶液，加热蒸干溶液，并使固体完全分解：_。写出硅胶的一种用途：_。答案(1)2OHSiO2=SiOH2O(2)SiO2H=H2SiO3(3)H2SiO3H2OSiO2干燥剂(或“催化剂载体”)解析(1)石英的主要成分是酸性氧化物SiO2，与碱反应生成盐和水：2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O。(2)过滤，除去石英中的杂质，得滤液为Na2SiO3(aq)，硅酸是弱酸，Na2SiO3与盐酸发生复分解反应：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。(3)微热，H2S

12、iO3(aq)浓缩，H2SiO3聚合为胶体，加热硅酸溶胶脱水，生成多孔硅胶：H2SiO3H2OSiO2。硅胶的制备过程：石英(SiO2)Na2SiO3H2SiO3硅胶(SiO2)。硅胶的主要用途有两种：作干燥剂或作催化剂的载体。8实验室配制好的硅酸钠溶液保存过程中变质的主要原因是_，变质现象是_，相应化学方程式是_。答案空气中的CO2与Na2SiO3水溶液发生了反应生成白色胶状沉淀物Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3解析由于H2SiO3的酸性比碳酸的酸性弱，故Na2SiO3在空气中将会与空气中的CO2及溶液中的水发生反应而变质：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2C

13、O3，故应密封保存。9下列叙述中，正确的是()A自然界中存在大量的单质硅B石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应D自然界中二氧化硅都存在于石英中答案B解析自然界中硅元素含量很高，但都以化合态形式存在，硅元素是亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，A项错误；二氧化硅的性质稳定，C项错误。石英是二氧化硅的一种D项错误；10用胶头滴管向用石蜡围成的“Spark”凹槽内注入某溶液，即可在玻璃上刻蚀出“Spark”的字样，则该溶液是 ()A盐酸 B氢氟酸C烧碱溶液 D饱和食盐水答案B解析能腐蚀玻璃的是氢氟酸。11下列关于SiO2的说法，正确的是()

14、ASiO2是制造光导纤维的重要材料BSiO2溶于水生成硅酸CSiO2对应水化物酸性比碳酸强DSiO2是酸性氧化物，不跟任何酸反应答案A解析SiO2不溶于水；硅酸酸性比碳酸弱；SiO2是酸性氧化物，但可与氢氟酸反应。12下列有关硅及其化合物的说法正确的是()A晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料B常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在CSiO2是一种酸性氧化物，能够与水反应生成相应的酸D除去SiO2中混有的CaCO3可加入适量的稀盐酸，然后再过滤答案DA项，晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于非金属单质；其导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。B项，虽然常温下硅

15、的化学性质稳定，但自然界中没有游离态的硅，它主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在；C项，SiO2不同于其他酸性氧化物，它不溶于水也不与水反应。D项，SiO2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的CaCO3，化学方程式为CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O，然后再过滤。13制备硅单质时，主要化学反应如下：SiO2(石英砂)2C(焦炭)Si(粗硅)2CO；Si(粗硅)2Cl2SiCl4；SiCl42H2Si(纯硅)4HCl，下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是( )A为置换反应B均为氧化还原反应C为化合反应D三个反应的反应物中硅元素均被还原答案D解析在反应中Si元素化合价升高，被氧化。14下

16、列叙述正确的是()ANa2SiO3是硅酸盐，所以不溶于水B电影银幕用水玻璃浸泡，主要是了为防腐C建筑工业常用水玻璃作黏合剂D用水玻璃浸泡铁道的木制枕木，主要是为了防火答案C解析Na2SiO3既是硅酸盐，又是钠盐，硅酸盐大多难溶于水，而钠盐均易溶于水；浸泡银幕主要是为了防火，而浸泡枕木主要是为了防腐；水玻璃有黏合作用，常作黏合剂。15下列变化不能一步实现的是()ANa2SiO3H2SiO3 BH2SiO3SiO2CSiO2H2SiO3 DSiO2Na2SiO3答案C解析Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl；H2SiO3SiO2H2O；SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。16将过量

17、的CO2分别通入：CaCl2溶液浓Na2SiO3溶液Ca(OH)2溶液饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是()A B C D答案B解析CO2溶于水：CO2H2O=H2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸强。根据酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液无明显现象（弱酸不能制强酸，无法形成碳酸，就没有碳酸钙沉淀）；过量的CO2通入浓 Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至过量，Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O，CaCO3H2OCO2=Ca(HCO3)2，最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na

18、2CO3H2OCO2=2NaHCO3，生成的 NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而结晶析出，故选B。17下表中括号内物质是杂质，试将除杂试剂及分离方法填入表内。混合物SiO2(Si)CO2(SO2)NaHCO3(Na2SiO3)SiO2(NaCl)除杂试剂除杂方法答案混合物SiO2(Si)CO2(SO2)NaHCO3(Na2SiO3)SiO2(NaCl)除杂试剂氧气饱和NaHCO3溶液通入足量CO2水除杂方法加热洗气过滤过滤解析SiO2(Si)：Si与O2在加热条件下生成SiO2而除去Si；CO2(SO2)：可通入饱和NaHCO3溶液，SO2+H2O=H2SO3，H2SO3+2NaHCO3=Na2SO3+H2O+CO2生成Na2SO3；NaHCO3(Na2SiO3)：通入足量CO2气体；SiO2(NaCl )：溶于水过滤。18为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如下图所示的实验装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答：(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为_。(2)装置B所盛的试剂是_，其作用是_。(3)装置C所盛试剂是_，C中反应的离子方程式是_。(4)由此得到的结论是：酸性_。答案(1)盐酸(2)饱和NaHCO3溶液吸收HCl气体(3)Na2