2018-2019学年高一化学人教全国通用版必修1学案:第4章 第1节 无机非金属材料的主角——硅 第1课时.doc

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1、第一节 无机非金属材料的主角——硅第1课时 二氧化硅和硅酸学习目标核心素养建构1.了解硅元素的原子结构特点和存在形式。2.了解SiO2的存在形态,掌握其化学性质。3.认识硅酸的组成和性质,了解硅胶的形成和性质。[知识梳理]一、二氧化硅1.硅元素的存在及原子结构2.二氧化硅(1)存在石英、水晶、玛瑙、光导纤维、沙子的主要成分是SiO2。(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,Si∶O=1∶2。(3)物理性质熔点硬度溶解性高大不溶于水(4)化学性质(5)用途①沙子是基本的建筑材料。②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料,可

2、以制作光导纤维。③石英和玛瑙制作饰物和工艺品。④实验室使用的石英坩埚。【自主思考】1.碳与硅的最外层均为4个电子,且碳比硅活泼,但碳在自然界中有稳定的单质,硅却没有,为什么?提示 硅为亲氧元素,在自然界中不能稳定存在。2.实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡皮塞,而不用玻璃塞?提示 玻璃中含有SiO2,SiO2与NaOH反应生成有黏性的Na2SiO3,会使瓶塞与瓶口粘在一起,不易打开。二、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3.制备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

3、性;滴加稀盐酸后反应的化学方程式:Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓4.硅胶[效果自测]1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)硅元素在自然界中既有化合态,又有游离态。(  )(2)SiO2是空间正四面体网状结构晶体。(  )(3)SiO2是酸性氧化物,与任何酸都不能发生反应。(  )(4)利用石英坩埚可熔融NaOH固体。(  )(5)向Na2SiO3溶液中通入CO2,有白色胶状沉淀产生,可证明酸性:H2CO3>H2SiO3。(  )(6)氢氟酸不能用玻璃试剂瓶保存。(  )答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)√2.

4、下列关于碳和硅的比较,正确的是(  )A.碳和硅在自然界的存在形式都是既有游离态也有化合态B.碳和硅的最高正价都是+4价C.硅元素在地壳中的含量占第二位,碳占第一位D.硅与碳一样均含有两种常见价态的氧化物:SiO和SiO2答案 B3.单质Z是一种常见的半导体材料,可由X通过如下图所示的路线制备,其中X为Z的氧化物,Y为氢化物,分子结构与甲烷相似。回答下列问题:(1)能与X发生化学反应的酸是________;由X制备Mg2Z的化学方程式为_______________________________________________________________________

5、_________________________________________________________。(2)由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为____________________________________________________________________________________________。解析 单质Z为半导体材料,则Z是Si;其氧化物为二氧化硅,SiO2可与氢氟酸反应;根据反应的流程图可知,二氧化硅与Mg反应生成Mg2Si,Mg2Si与盐酸反应生成的Y为氢化物,则Y的化学式是SiH4,SiH4加热分解可得到Si单质。答案 (

6、1)氢氟酸 SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si(2)Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑探究一、SiO2与CO2的性质比较【探究讨论】1.为什么CO2和SiO2在化学性质上具有一定的相似性而物理性质差异很大?提示 SiO2和CO2均属于酸性氧化物,故化学性质相似。CO2是由分子构成的,而SiO2是空间立体网状结构,故二者物理性质差异大。2.有人说SiO2既能与NaOH反应,又能与HF反应,则SiO2属于两性氧化物,你认为呢?提示 错误,因为SiO2与HF反应是特例且没有生成盐和水,与其他的酸不反应,SiO2属于酸性氧化物。【点拨提升】1.CO2与SiO2的结构

7、与性质的异同二氧化碳二氧化硅类别均为酸性氧化物结构特点由CO2分子构成由氧原子与硅原子构成立体网状结构,无SiO2分子物理性质常温下是气体,熔、沸点低,可溶于水硬度大,熔点高的固体,不溶于水化学性质与水反应CO2+H2OH2CO3不反应与酸反应不反应只与HF反应:SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O与NaOH反应CO2(少量)+2NaOH===Na2CO3+H2OCO2(过量)+NaOH===NaHCO3SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O与CaO反应CO2+CaO===CaCO3Si

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