辽宁凌海市职业教育中心化学鲁科必修1学案：第4章第1节硅无机非金属材料

1、第1节硅无机非金属材料课前覆再导学KEQI网NYUXJDAnXl.E导航：学习目标重点难点了解硅单质的结构、组成和主要的化学性质及用途；掌握二氧化硅和硅酸盐的主要化学性质；了解二氧化硅、硅酸盐制品和新型无机非金属材料的应用.掌握硅和二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用，能书写相关反应的化学方程式；.能举例说明硅在半导体工业以及二氧化硅在现代通讯业、传统的硅酸盐制品和一些新型无机非金属材料方面的主要应用导弓I一、单质硅与半导体材料1.硅的分布与存在(1)分布：硅在自然界中分布广泛，在地壳中居第位，仅次于,是构成矿物和岩石的基本元素。(2)存在：自然界中没有态的硅，全部以态的形式存在。.半导

2、体材料(1)特点：特指导电能力介于和之间的一类材料。(2)常见的半导体材料：最早使用,现在最广泛使用的是。.硅单质(1)物理性质单质硅有和两种。日ET体硅色、有光泽、的固体。导电性介于_和之间。(2)化学性质L与5、。2、&$04尸村口等不反应常温r*F3：,能与Fa、氢氟，*HF，硅一酸和强碱反汇nhOH,一加趣与02：(3)硅的制取与提纯粗硅：纯硅：Si+2C12_SiCl4SiCl4+2代高温Si+4HC1(4)硅的主要用途：作半导体材料；制造太阳能电池；制造硅合金等。预习交流请同学们思考交流以下问题：(1)在SiO2+2C高温Si+2COT反应中，氧化剂是什么？还原剂是什么？(2)在S

3、iO2*3C高温SiC+2COt反应中，氧化剂是什么？还原剂是什么？二、二氧化硅与光导纤维.存在：广泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分是。透明的石英晶体俗称.构成：SiO2晶体是由和构成的氧化物。.性质:(1)物理性质：于水的固体，硬度,熔沸点。(2)化学性质：酸性轼化厂与NaCJH溶液反应：产迪f与碱性氧化物反应:SiO24CaO二在高温下与碳酸盐反应:CaCO/SiO二警Naico1+sio2Br与C反应:I特性与氢氟酸反应:.光导纤维(1)主要成分：。(2)用途：用于光纤通讯、能量传输、信息处理等方面。预习交流保存氢氟酸、NaOH液时应该注意什么问题？三、硅酸盐与无机非金属材料玻璃水

4、泥陶瓷原料、反应原理高温下发生复杂的物理、化学变化烧结时发生复杂的物理、化学变化反应条件主要成分、硅酸二钙：2CaOSiO2、硅酸三钙：3CaOSiO2、铝酸三钙:3CaO-Al2O硅酸盐特性非晶体，透明、无固定熔点，可在一定温度范围内软化水硬性：无论在水中还是在空气中均能硬化(/、可逆过程)耐酸碱腐蚀预习交流为什么玻璃没有固定的熔点？答案：一、1.(1)二氧(2)游离化合(1)导体绝缘体(2)错(GR硅(1)晶体硅无定形硅灰黑金属硬而脆导体绝缘体Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4T+2H4Si+2NaOHFH2O=N2SiO3+2H4Si+八Q=SiO22C+SiO2=Si+2CO

5、T.高潟.预习交流：答案：(1)在S0+2C=Si+2COT反应中，SQ是氧化剂，C是还原剂。(2)在SiO2+3C=SiC+2C0T反应中，C既是氧化剂又是还原剂。二、1.SiO2水晶硅原子氧原子(1)不溶大高.高温SiO2+2NaOH=NSiO3+HbOCaSQCaSQ+COTNa2SiO3+COTSiOz+2C=Si+2COTSiO2+4HF=SiF4T+2H2O(1)SiO2预习交流：答案：氢氟酸不能保存在玻璃瓶中，应保存在塑料瓶中。NaOH液不能保存在玻璃塞的玻璃瓶中，应保存在橡胶塞的玻璃瓶中或塑料瓶中。高温三、纯碱石灰石石英黏土石灰石黏土CaCO+SiO2=aSiC3+COTNaC

6、O+SiO2=NaSiO3+COT局温图温图温SiO2CaSiQNa2SiO3预习交流：答案：因为玻璃是混合物，所以玻璃没有固定的熔点，只是在某一温度范围内逐渐软化。GX方感悟:：在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在卜列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点课堂合作探究KUTANGHKZiOTANJIH年颊导学一、HbSiO3的制备活初与探究实验操作实验现象结论及化学方程式2滴陶电区液n/Nsiojiss)：硅酸钠溶液显性1悔Na潜溶液/和酚酰试瞪溶液的红色逐渐直至,有生成酸性：盐酸_硅酸通人足玷的0N1_,Na若0溶耗9有生成酸性：碳酸_硅酸.将CO通入CaCl2溶液中，是否有白

7、色沉淀生成？.能否用SiO2和水反应来制取HbSiO3?电师点津一.硅酸的性质(1)弱酸性(比HbCO的酸性弱)向Na2SiO3溶液中通入足量的CO时有HSiO3生成：NaSiO3+2CO+2HzO=HSiO3J+2NaHCO(2)热不稳定性H2SiO3受热易分解：H2SQ3SiO2+HQ.硅酸的制备可溶性的硅酸盐与较强的酸反应可制得硅酸，如：N&SiO3+2HCl=HSQJ+2NaCl。二、SiO2和CO的性质比较活站探究SiO2和CO都是酸性氧化物，它们的物理性质相似吗？(2)在一定条件下，下列物质能和SiO2反应白是,能和CO反应的是焦炭纯碱碳酸钙氢氟酸工迁移应用下列关于SiO2和CO的

8、说法中正确的是(A. CO、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应C. CO是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物师点津二氧化碳与二氧化硅的比较硝酸氢氧化钾氧化钙氟气水)。B . CO和SiO2与水反应分别生成相应的酸D . CO和SiO2都是由相应的分子构成的COSiO2存在空气岩石、石英、水晶、硅藻土化学式意义表小其分子组成晶体内没有SiO2分子，仅表示硅原子和氧原子以1：2结合不同占八、物理性质熔沸点低，常温时是气体，可溶于水熔沸点高、硬度大的固体，不溶于水物理性质与水反应CO+H2O=bCO与水不反应与水反应与酸反应不反应只与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4T+2H2O与碱性氧化物反应CO+

9、CaO=CaCOCaSiO0高温CaSiO3相同占八、与碱反应CO+2NaOH=NCO+H2OCO+NaOH=NaHCOSiO2+2NaOH=NSiO3+H2O与C反应CO+C高温2COSiO2*2c高温Si+2COT与盐反应Na2SiO3+CO+H2O=HSiO3J+Na2CO2CONa2CO+SiO2高温NaSid+COT三、硅酸盐的表示方法*活观与探究2009年夏天，台湾发生了强烈地震，地震是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来，以地震波的形式向四面八方传播出去，传到地面会引起房摇地动，再引起一系列的变化从而造成破坏性的自然灾害。地球的表层大多是岩石，而大多数岩石的

10、主要成分都是硅酸盐，下面用盐或氧化物的形式表示岩石的组成，其中不正确的是（）。A.钙?U石Ca（Al2Si3O。）3H2O表示为CaQ-Al2Q3SiO23H2OB.镁橄榄石Mg2SiO4可表示为2MgOSiO2C.北京奥运会奖牌所用玉的主要成分透闪石CazMgSi8Q2（OH）2表示为2CaSiO3-5MgSiQ-HQD.高山I石Al2Si2O5（OH4可表示为Al2O-2SiO2-2H2O思考卷交流物质的组成可用不同形式表示：（1）将下列硅酸盐改写成氧化物的形式（改写时注意金属氧化物在前，非金属氧化物在后，低价在前，Wj价在后，H2O一般写在最后）。镁橄榄石（MgSiO，）;高岭石Al$2

11、。（OH4。（2）许多含氧酸及其盐类均可以类似地改写成氧化物形式，请继续改写下列物质：HNO;HCOOH通过以上改写可知，HNO的酸酎为,HCOOHf浓硫酸反应可制气体。(3)已知在一定条件下，铁在氯气中燃烧可以生成Fe3c18,它可以看做是(化学式)。生成该物质的条件可能是。师点津.一硅酸盐由于组成比较复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成，改写时的规律为：(1)氧化物的排列顺序：活泼金属氧化物一较活泼金属氧化物一二氧化硅一水。(2)氧化物之间以“”隔开。(3)氧化物前的化学计量数配置原则：各元素原子总个数比符合原来的组成。八11(4)化学计量数配置出现分数应化为整数，例如：钠长石

12、NaAlSi3O8不能写成2NS2O-工Al2033SiO2,应写成NaOAl2Q6SQ2。答案：活动与探究1:溶液显红色碱变浅消失白色胶状沉淀白色胶状沉淀思考与交流：1.答案：因为盐酸的酸性比碳酸强，所以将C0通入CaC12溶液中，不会有CaCO白色沉淀生成。2.答案：Si02不溶于水，也不与水反应，所以不能用Si02和水反应来制取H2SiO3,制取H2SiO3的方法如下：NaSiO3+2HC1=2NaC1+HbSiO3J或NaSiOs+CO+H20=NaCQ+HSQJ。活动与探究2：(1)答案：SiO2和CO的结构不同，Si02是由Si原子和0原子直接构成的空间网状结构的原子晶体，硬度大，

13、熔沸点高；而CO是由CO分子构成的分子晶体，常温下为气体，所以二者的物理性质差别较大。(2)答案：迁移与应用：A解析：COkSiO2都是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，故A正确，C不正确；SiO2不溶于水，也不能和水反应生成硅酸，B不正确；CO是由分子构成的，SiO2是由Si、O原子直接构成的，故D不正确。活动与探究3:C解析：2CaSiO35MgSiO3H2O中Ca与Si的原子个数比为2：7,而CaMgSi8Q2(OH2中Ca与Si原子个数比为2：8,故选Co思考与交流：答案：(1)2MgOSiO2AI2Q-2SiO2-2H2ON2QH2OCOH2ON2QCOFeC122FeC13氯气

14、的量不足(或铁过量).(2012黑龙江庆安三中高一期末)将足量的CO通入下列溶液中，能产生沉淀的是()。A.硅酸钠溶液B.石灰水C.氯化钢溶液D.氯化钙溶液.(2012黑龙江庆安三中高一期末)现有下列五个转化，其中不能通过一步反应实现的是()。SiO2Na2SiO3CuSOCuCl2SiO2H2SiO3CuO-Cu(OH2NaQNazSOA.B.C.D.生石灰中常含有杂质CaCO和SiO2,检验它是否存在着两种杂质的最好试剂是()。A.水B.盐酸C.硫酸D.烧碱溶液.中国北京曙光公司研制出了第一款具有我国完全自主知识产权的高性能CPU片一一“龙芯”1号。请回答以下问题：“龙芯”(芯片)的主要化

15、学成分是。(2)计算机长距离联网使用的光纤电缆，其使用的材料是,主要化学成分为(3)如果这种埋在地下的材料裸露在碱性土壤中，结果会断路，用离子方程式说明原因.试试看，你能用化学方程式解释下列现象吗？(1)氢氟酸可用于雕刻玻璃：。(2)氢氧化钠等碱性溶液不能存放在磨口玻璃塞的试剂瓶中：。(3)硅酸钠溶液暴露在空气中易变质：。答案：1.A解析：因为H2CO的酸性比H2SiO3的酸性强，所以将CO通入N&SiO3溶液中会生成HkSiO3沉淀。B解析：因为Si&、CuO均不能溶于水，所以它们的水化物HbSiO3、Cu(OH2均不能直接制得。其中可由SiO2与NaO哈液反应实现，可由CuSO与BaCL溶液反应实现，NazQ与稀硫酸反应即可。B解析：生石灰能溶于盐酸(2HCl+CaO=CaC%HkQ,CaCO于盐酸时产生气体，SiO2不溶于盐酸。将生石灰放入盐酸，若观