《无机非金属材料的主角——硅》 导学案

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1、第1节　无机非金属材料的主角——硅1.掌握二氧化硅的物理性质和化学性质。2.了解硅酸和硅酸盐的重要用途。3.了解硅的重要用途及硅单质的物理性质。　　一、二氧化硅1.存在SiO2是硅最重要的化合物,约占地壳总质量的12%;其存在形态有①结晶形和②无定形两大类,统称③硅石。2.结构(1)SiO2晶体是Si与O按④1∶2的比例组成的⑤立体网状结构的晶体。(2)石英晶体是结晶的⑥二氧化硅,石英中无色透明的晶体叫⑦水晶,具有彩色环带状或层状的称为⑧玛瑙,沙子中含有小粒的石英晶体。3.化学性质(1)不活泼性:氢氟酸是唯一可以与之反应的酸,化学方程式

2、为⑨4HF+SiO2SiF4↑+2H2O。玻璃中含SiO2,故可以用氢氟酸来雕刻玻璃,同时氢氟酸不可用玻璃瓶盛装,可用塑料瓶盛装。(2)酸性氧化物的通性:(写出下列反应的化学方程式)①与CaO反应:SiO2+CaOCaSiO3。②与NaOH溶液反应:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。4.用途(1)沙子的主要成分是SiO2,它是基本的建筑材料。(2)SiO2是现代光学和光纤制品的基本原料。(3)用石英和玛瑙制作饰物和工艺品。二、硅酸1.硅酸的性质:硅酸是一种弱(填“强”或“弱”,下同)酸,酸性比碳酸弱。2.硅酸凝胶经干燥脱水后得

3、到多孔的硅酸干凝胶,称为“硅胶”,它常用作实验室和袋装食品等的干燥剂。3.硅酸的制备:Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓(写出反应的化学方程式)。三、硅酸盐1.硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称,大多不溶于水,化学性质很稳定。2.最简单的硅酸盐是硅酸钠,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。3.三种常见的硅酸盐产品:陶瓷、玻璃、水泥。四、硅单质1.物理性质:带有金属光泽的灰黑色固体,熔点高(1410℃),硬度大、有脆性,单质硅有晶体和无定形两种,晶体硅的结构与金刚石类似,硅是良好的半导体材料

4、。2.制备:(1)石英砂(SiO2)和焦炭在电炉中高温反应生成粗硅和一氧化碳:+　　+2CO↑(2)粗硅转变为纯硅:Si(粗)+2Cl2SiCl4,SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl。1.酸性氧化物一定能与水反应生成对应的酸,这句话是否正确?2.熔融烧碱时,为什么不能使用石英坩埚?3.盛NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因是什么?(未被磨砂的玻璃在常温下不易被强碱腐蚀)探究1:考查二氧化硅、硅酸及硅酸盐的性质据报道,科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解,从中提取了一种叫作生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料,将少量的这种材料

5、掺入混凝土中,即可轻易制备出超高强度和超高耐久性的高性能混凝土。下列说法中正确的是(　　)。A.二氧化硅溶于水显酸性,所以二氧化硅属于酸性氧化物B.将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸C.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出了二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸1.盛放水玻璃的试剂瓶为什么要密封保存?可以使用玻璃塞吗?2.SiO2既能与NaOH反应,又能与HF反应,能否说明SiO2是两性氧化物?3.某和田玉的化学成分为Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2,试将其改写成氧化物的形式。　　探究2

6、:硅的制备及用途工业上冶炼高纯硅有以下几个过程:①SiO2+2CSi+2CO↑②Si+2Cl2SiCl4③SiCl4+2H2Si+4HCl请回答下列问题:(1)反应①中的氧化剂和还原剂分别是　　　　　　　和　　　　　　。 (2)反应②中Cl2的作用是　　　　,此反应中,Si还要再次生成化合态硅的原因是　　　　　　　　　　　。 (3)每生产14kg高纯硅,理论上消耗焦炭和Cl2的质量分别为　　　　kg和　　　　kg。 1.能与氢氧化钠溶液反应产生氢气的单质是否只有金属铝?试举例说明并写出化学方程式。2.写出硅的原子结构示意图,并与碳原子的

7、结构相比较,分析硅单质的化学性质。1.汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。20世纪80年代科学家进行超导材料研究时,偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡(化学式:BaCuSi2Ox,Cu为+2价),下列有关“汉紫”的说法中不正确的是(　　)。A.用盐的形式表示:BaSiO3·CuSiO3B.用氧化物形式表示:BaO·CuO·2SiO2C.易溶于强酸和强碱D.性质稳定,不易褪色2.下列关于SiO2的说法中正确的是(　　)。A.SiO2是酸性氧化物,不能跟任何酸反应B.SiO2是优良的半导体材料C.石英、水晶的主要成分均为Si

8、O2D.SiO2能跟水反应生成H2SiO33.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