高中化学第4章元素与材料世界第1节硅无机非金属材料4.1.1硅和二氧化硅课件

内容索引新知导学——新知探究

点点落实达标检测——当堂检测

巩固反馈第一页第二页，共37页。新知导学第二页第三页，共37页。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。一、单质硅与半导体材料(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。氧游离二氧化硅硅酸盐正四面体金刚石金属光泽高大导体和绝缘体半导体第三页第四页，共37页。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。不活泼第四页第五页，共37页。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：

。Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑Si＋2F2===SiF4Si＋2Cl2 SiCl4Si＋O2 SiO2第五页第六页，共37页。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)：

。SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑Si(粗)＋2Cl2SiCl4SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl第六页第七页，共37页。归纳总结1.半导体材料特指导电能力介于

之间的一类材料。硅是常温下化学性质稳定的半导体材料，广泛用于计算机技术领域，如制造晶体管、硅芯片、集成电路。2.硅还可用于制造硅整流器、太阳能电池及硅合金等。导体和绝缘体第七页第八页，共37页。1.下列关于碳和硅的叙述中，正确的是A.加热到一定温度时，其单质都能与氧气等非金属反应B.常温下，碳单质化学性质活泼，硅单质化学性质不活泼C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D.碳和硅两种元素都有能导电的单质，在自然界中均有单质硅和化合态硅√答案解析拓展延伸活学活用第八页第九页，共37页。解析碳原子和硅原子最外层电子数都是4个，不容易得到或失去电子，化学性质都不活泼，B项错误；硅在常温下能与氟气、氢氟酸、氢氧化钠溶液反应，C项错误；石墨和晶体硅都能导电，在自然界中有单质碳，也有化合态碳，但在自然界中只有化合态硅，没有硅单质，D项错误；在加热条件下碳和硅都能与氧气等非金属单质反应，A项正确。拓展延伸第九页第十页，共37页。拓展延伸碳和硅的原子最外层电子数均为4个，化学性质都不活泼，硅与其他非金属单质相比有以下特性：(1)硅的化学性质不活泼，但自然界中没有游离态的硅。(2)硅的还原性大于碳，但碳能在高温下还原出硅单质：SiO2＋2CSi＋2CO↑。(3)非金属单质与碱溶液反应一般无氢气放出，但硅能与氢氧化钠等强碱溶液反应放出氢气：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。(4)非金属单质一般不与酸反应，但硅能与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。(5)非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力。第十页第十一页，共37页。2.高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法进行制备：√答案解析易错警示下列说法不正确的是A.①②③均属于氧化还原反应B.SiHCl3(沸点31.8℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6℃)，通过蒸馏可提纯SiHCl3C.氢气和氯化氢均可循环利用D.反应①的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑第十一页第十二页，共37页。解析反应①是二氧化硅与焦炭反应生成硅和一氧化碳，反应②是硅与氯化氢反应生成三氯甲硅烷(SiHCl3)和氢气，反应③是三氯甲硅烷(SiHCl3)与氢气反应生成硅和氯化氢，三个反应中都有单质参加反应并有新单质生成，一定有元素的化合价发生变化，它们都是氧化还原反应；SiHCl3与SiCl4的沸点相差较大，所以可通过蒸馏除去SiCl4；在高纯硅的生产流程中，氢气和氯化氢可以重复利用；二氧化硅与C在高温条件下反应生成Si和CO，不是二氧化碳。

易错警示第十二页第十三页，共37页。第十三页第十四页，共37页。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：____________________________。二、二氧化硅与光导纤维较多杂质较少杂质石英坚硬固体、不溶于水、熔点高第十四页第十五页，共37页。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______________________________________________________________________气体，熔、沸点低，能溶于水CaO＋CO2===CaCO32NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O(CO2少量)固体，熔、沸点高，硬度大，不溶于水CaO＋SiO2CaSiO3SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O第十五页第十六页，共37页。与H2O反应__________________________________与酸反应____________________________________________________相同点____________________________________________CO2＋H2O

H2CO3不反应不与水反应只与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第十六页第十七页，共37页。3.问题讨论(1)根据CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑的反应，能否说明酸性H2SiO3＞H2CO3？为什么？答案不能。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。答案第十七页第十八页，共37页。(2)盛碱液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？答案由于玻璃中的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)氢氟酸为什么不能用玻璃瓶盛放？答案玻璃的成分中含有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。答案第十八页第十九页，共37页。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，坚硬难熔；作为一种酸性氧化物，但不与水反应，易与氢氟酸反应。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——光导纤维，简称“光纤”。光导纤维是一种能利用光的全反射作用来传导光线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。第十九页第二十页，共37页。CBEADA.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

价没变答案解析规律总结活学活用3.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。第二十页第二十一页，共37页。解析①反应生成Na2SiO3和H2O体现SiO2酸性氧化物的性质；②反应中，C作还原剂，SiO2作氧化剂，表现出弱氧化性；③反应是氧化还原反应，C既是氧化剂，又是还原剂，Si的化合价没变；④在常温下，SiO2可以和氢氟酸反应生成挥发性的SiF4，可利用此反应雕刻玻璃；⑤反应表现SiO2高沸点(难挥发)的性质。规律总结第二十一页第二十二页，共37页。规律总结二氧化硅性质概括为三方面：具有酸性氧化物性质、弱氧化性(与碳反应)、特性(与氢氟酸反应)。第二十二页第二十三页，共37页。√答案解析4.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是A.CO2和SiO2都是由相应的分子组成的B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C.SiO2能与氢氟酸反应，也能与碱反应，说明SiO2既是碱性氧化物，又是

酸性氧化物D.CO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与氢氧化钠溶液反应生成盐和水规律总结第二十三页第二十四页，共37页。解析CO2是由CO2分子构成的，而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的，SiO2中不存在分子，A项错误；

CO2可溶于水生成H2CO3，SiO2不溶于水，与水不反应，B项错误；SiO2能与碱反应生成盐和水，说明二氧化硅是酸性氧化物，但二氧化硅与氢氟酸的反应是其特性，它不与其他的酸反应，二氧化硅不是碱性氧化物，C项错误；D项正确。

规律总结第二十四页第二十五页，共37页。规律总结1.CO2与SiO2物理性质相差较大，是因为它们结构不同，化学性质相似是由于它们都是酸性氧化物，都可与碱、碱性氧化物反应；CO2和SiO2中C和Si均处于最高正价，具有弱氧化性，在高温下均可与C反应。2.SiO2还有自己的特性，如与水不反应，与HF反应。第二十五页第二十六页，共37页。学习小结硅及其化合物的相互转化第二十六页第二十七页，共37页。达标检测第二十七页第二十八页，共37页。解析硅的化学性质稳定，常温下除与氟气、氟化氢、氢氧化钠溶液反应外，不与其他物质反应，A项错误；单质硅作半导体材料，不是因为其熔点高、硬度大，B项错误；硅的化学性质不活泼，但常温下可与F2、HF和强碱等反应，C项错误；D项正确。123456√答案解析1.下列有关硅的叙述中正确的是A.硅在常温下能跟氧气发生化合反应B.因为晶体硅熔点高、硬度大，所以硅可用于制作半导体材料C.硅的化学性质不活泼，在常温下不与任何物质反应D.高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅第二十八页第二十九页，共37页。123456√答案解析2.科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作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.自然界中硅元素的含量最丰富B.自然界中存在大量单质硅C.高纯度的硅被用于制作计算机芯片D.光导纤维的主要成分是Si第二十九页第三十页，共37页。解析自然界中含量最丰富的元素是氧元素，A项错误；硅的性质虽然不活泼，但自然界不存在游离态硅，只有化合态硅，B项错误；硅是良好的半导体材料，可用于制造计算机芯片等，C项正确；光导纤维的主要成分是SiO2，不是Si，D项错误。123456第三十页第三十一页，共37页。123456解析SiO2不溶于水，也不与H2O反应，所以水溶液不显酸性。H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以B项中的反应可以发生。Na2CO3与SiO2的反应之所以能发生是因为①反应是在高温无水条件下进行的；②反应后生成的CO2脱离反应体系。SiO2虽为酸性氧化物，但是它可与HF反应。√答案解析3.下列说法中正确的是A.SiO2溶于水显酸性B.CO2通入水玻璃中可以得到硅酸C.由Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑可知硅酸的酸性比碳酸的酸性强D.SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸第三十一页第三十二页，共37页。123456解析SiO2是非电解质，在固态和液态时都不导电；SiO2属于酸性氧化物，能与强碱反应，与H2O不反应；SiO2常温下是固体，硬度大，熔、沸点高，而CO2常温下是气体，熔、沸点低，物理性质差别较大。√答案解析4.下列关于二