必修一第四章第一二节硅和氯的学案.docx

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必修一第四章第一二节硅和氯的学案

第一节无机非金属材料的主角——硅

第一课时二氧化硅和硅酸

【自主学习】

1.画出碳和硅的原子结构示意图..

2.完成下列化学方程式:

（1）碳在氧气中燃烧　　

（2）CO2与烧碱溶液反应　　　　　　　　　　　　　　　

3.硅是一种亲元素，主要以熔点很高的的形式存在。

而碳在地壳中主要形成等矿物。

【探求新知】

一、二氧化硅

1.存在

地球上存在的二氧化硅叫，约占地壳总质量的；其存在形态有

和　　　　两大类。

　2.结构

（1）SiO2晶体的基本结构单元呈形，每个Si原子周围结合个O，每个O

原子跟个Si相结合，Si与O原子按的比例组成的晶体。

（2）石英晶体是结晶的，石英中无色透明的晶体叫，具有彩色环带状或层状的称为，沙子中含有小粒的晶体。

　3.物理性质：

SiO2溶于水，熔点，硬度。

　4.化学性质

（1）不活泼性：

常温下，与水不反应，氢氟酸是惟一可以与之反应的酸，化学方程式：

　玻璃中含SiO2，所以可以用来雕刻玻璃，氢氟酸必须用瓶盛装。

（2）具有性氧化物的通性：

　①与生石灰反应：

　②与烧碱溶液反应：

　盛NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因：

　（3）弱氧化性：

2C+SiO2

　5.用途

（1）沙子是基本的材料。

（2）是现代光学和光纤制品的基本原料。

　（3）和制作饰物和工艺品。

【跟踪练习】

1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是（）

A.熔点很高B.与水反应生成对应的酸

C.可与烧碱反应生成盐D.坚硬

2.下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是（）

A.烧碱溶液B.浓硫酸C.氢氟酸D.碳酸钠溶液

3.要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是（）

A.纯碱溶液B.盐酸C.硫酸D.苛性钠溶液

4.下列物质中,主要成分不是SiO2的是（）

A.金刚砂B.玛瑙C.水晶D.石英

二、硅酸

实验4—1

实验操作

实验现象

结论

滴加酚酞试液后溶液呈

色,滴加稀盐酸后溶液变为无色,有

生成。

Na2SiO3溶液呈性，硅酸盐与反应可以制得硅酸。

1.硅酸的性质

（1）是一种很弱的酸,酸性:

H2SiO3（填“﹥”“﹤”）H2CO3。

（2）不稳定（比H2CO3稳定）受热易分解：

（3）硅酸在水中的溶解度。

2.硅酸的制备

（1）硅酸的酸酐为　　　　，因其不溶于水也不与水反应，所以一般不能直接用SiO2制备硅酸。

（2）可通过制得，硅酸凝胶干燥脱水——硅酸干凝胶，又称为，吸附水分能力强，常用作　　　　　　　，也用作　　　　　的载体。

Na2SiO3溶液与盐酸和反应的化学方程式：

　；

　Na2SiO3溶液与CO2反应的化学方程式：

　　；

【跟踪练习】

1.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（）

A.CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水。

B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀

C.SiO2常温下是固体，CO2常温下是气体

D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀

2.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（）

A.CO2→H2CO3B.SiO2→Na2SiO3C.Na2O2→Na2CO3D.SiO2→H2SiO3

巩固练习

1.下列物质中能与SiO2起化学反应的是（）

①浓H2SO4②H2O③盐酸④HF⑤KOH溶液⑥氧化钙

A.①②⑥B.②④C.④⑤⑥D.③④⑤⑥

2.下列除去杂质可用加热法的是（）

A.除去Na2CO3固体中的NaHCO3B.除去MnO2固体中的KMnO4

C.除去SiO2固体中的Na2SiO3　D.除去SiO2固体中的CaCO3

4.下列离子方程式，书写不正确的是（）

A.大理石与盐酸反应：

CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O

B.水玻璃中加入稀H2SO4：

Na2SiO3+2H+=H2SiO3↓+2Na+

C.硅酸酐与苛性钠溶液反应：

SiO2+2OH-=SiO32－+H2O

D.澄清石灰水中通入过量CO2的总反应：

CO2+OH-=HCO3－

5.下列溶液中，能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是（）

A.浓H2SO4B.水玻璃C.氢氟酸D.苛性钾溶液

6.工业上用碳还原SiO2制取单质硅时会发生如下副反应：

SiO2+3C

SiC+2CO该反应中氧化剂与还原剂的质量比为

A.36∶60B.60∶36C.1∶2D.1∶3

7.已知硅能与NaOH溶液反应生成硅酸钠和H2，有一铝、铁、硅组成的合金，取等量的两份合金分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，结果收集到等体积的气体，此合金中铝、铁、硅的质量比为

A.27∶56∶28B.3∶4∶1C.1∶2∶1D.27∶4∶1

8.下列说法正确的是（）

A.SiO2是硅酸的酸酐，SiO2溶于水显酸性，将SiO2固体溶于水即得硅酸胶体

B..碳酸的酸性弱于硅酸的酸性，CO2通入Na2SiO3溶液中可得硅酸

C.已知高温下CaCO3+SiO2

CaSiO3+CO2↑,故硅酸的酸性比碳酸强

D.CO2是碳酸的酸酐，将CO2气体溶于水即是碳酸溶液

9.除去下列粉末中的杂质（括号内为杂质）。

填上选用的试剂和操作方法：

试剂：

A盐酸　B.烧碱溶液　C.氧气　D.水　E.CO2　　F.不用任何试剂

操作：

①加热燃烧②加热熔化③高温灼烧④过滤⑤干馏⑥结晶

粉末

试剂

操作

SiO2（CaO）

Al2O3（SiO2）

NaCl（H2SiO3）

10．（实验题）为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，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）由此可得出的结论是：

酸性________>__________>________。

11.A是一种天然透明晶体，B是一种常见的无色无味的气体，可使澄清石灰水变浑浊。

A虽不能溶于强酸，但却能溶于氢氟酸，并生成气体C，A和烧碱溶液反应生成D的水溶液，

当气体B通入D的水溶液中，能生成白色胶状沉淀E，E加热后重新生成A。

（1）写出化学式A、B、C、D、E。

（2）写出有关反应的化学方程式。

第二课时硅酸盐和硅单质

【自主学习】

一、硅酸盐

1、硅酸盐的概念和性质

（1）概念：

硅酸盐是有、和组成的化合物。

（2）性质：

是一类结构复杂的固态物质，大多于水，化学性质很。

2、硅酸盐的表示方法

组成简单的硅酸盐可用化学式法表示，如：

硅酸钠、硅酸钙。

3、硅酸钠

实验4-2

放入蒸馏水

放入Na2SiO3饱和溶液

现象

结论

（1）物理性质：

Na2SiO3是色固体，溶于水，水溶液俗称。

（2）化学性质：

化学性质相对稳定，不能燃烧，不易腐蚀，热稳定性强，Na2SiO3（aq）中滴加酚酞试液呈红色。

Na2SiO3+CO2+H2O=

Na2SiO3+HCl=

（3）用途：

作填料、木材剂、剂。

4.常见的硅酸盐产品——无机非金属材料

硅酸盐产品

原料

主要设备

水泥

黏土和石灰石、少量石膏

水泥回转窑

玻璃

玻璃窑

陶瓷

黏土

5．特殊功能的含硅物质

（1）金刚砂（SiC）具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮磨料。

（2）硅钢（含Si4%）具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯。

（3）硅橡胶，既耐高温又耐低温，用于制造火箭、导弹的零件。

（4）人工制造的分子筛（具有均匀微孔结构的铝硅酸盐），主要用作吸附剂和催化剂。

【跟踪练习】

1.下列能用于鉴别Na2CO3、Na2SiO3、Na2SO4三种溶液的一种试剂是（）

A.CaCl2溶液B.Ba（OH）2溶液C.NaOH溶液D.稀盐酸

2.硅酸钠的水溶液俗称水玻璃。

下列关于水玻璃的说法正确的是（）

A.水玻璃是一种纯净物

B.水玻璃可作木材防火剂

C.水玻璃跟盐酸反应所得的白色胶状沉淀是二氧化硅

D.滴有酚酞试液的水玻璃呈红色，说明水玻璃与食盐水一样呈中性

3.久置在空气里不易变质的物质是（）

A.纯碱B.烧碱C.水玻璃D.金属钠

4.水泥的成分主要有Ca2SiOx、Ca3SiOy、Ca3Al2Oz，则x=，y=,z=。

【探究新知】

二、硅单质

1、单质硅有和两种，晶体硅结构类似，是带有的

固体，熔点，硬度，有性，常温下化学性质。

2、硅元素在周期表中处于位置，其单质导电性介于和之间，是良好的材料。

3、化学性质：

（1）常温下，Si化学性质稳定，但可发生下列反应：

Si+2NaOH+H2O=　　　　　　　　　。

（2）加热和高温下，Si能与一些非金属反应，与C相似：

Si+O2

4、硅的制法

（1）粗硅的制取方法是将石英砂（SiO2）和焦碳在电炉中高温反应生成粗硅和一氧化碳，化学方程式为：

（2）粗硅转变为纯硅：

Si（粗）+2Cl2

SiCl4+2H2

5、硅的用途

（1）材料，如硅芯片等。

（2）新型，硅是人类将太阳能转化为能的材料，如制成。

【跟踪练习】

1.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.硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料

C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应

D.当加热到一定温度时，硅能与氧气等非金属反应

2.碳和硅的比较，正确的是（）

A.碳是非金属，而硅是金属

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.碳和硅在自然界存在形式都是既有游离态也有化合态

3.下列物质中，导电性介于导体和绝缘体之间的是①晶体硅②金属铝③石墨④金刚石

A.只有①B.只有④C.②和③D.①和④

4.下列变化需加入氧化剂才能实现的是（）

A.SiO2→SiO32－B.Si→SiO32－C.SiO2→SiD.SiCl4→Si

5.下列反应中，硅元素被氧化的反应是（）

A.Si+O2=SiO2B.SiO2+CaO=CaSiO3

C.SiO2+2C=Si+2CO↑D.SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

[小结]

第一节无机非金属材料的主角—硅

一：

选择题

1．下列不是水玻璃用途的是（）

A．肥皂填料B．木材防火剂C．纸板黏胶剂D．建筑装饰材料

2．下列不属于传统硅酸盐产品的是（）

A．玻璃B．水泥C．光导纤维D．陶瓷

3：

下列属于同种物质的是（）

A．干冰和冰　　　B．石英和水晶C．玻璃与二氧化硅D．水玻璃和玻璃

4：

根据下列事实：

（1）在醋酸钠中加入磷酸溶液有醋酸气味产生

（2）在无水碳酸钠固体上滴上醋酸会出现气泡

（3）硅酸钠溶液通入CO2气体有白色胶状沉淀产生.判断四种酸的酸性由强到弱的顺序是

5.下列物质中属于纯净物的是

A.Na2CO3·10H2O　B.水泥　　　　C.纯净的盐酸　　　D.普通玻璃

6.在无色的强酸性溶液中，能大量共存的是（）

A.Na+、Al3+、NO3－、Cl－　　　　　　B.K+、Na+、Cl－、SiO32－

C.Fe2+、K+、SO42－、Cl－　　　　　　　　　　　D.Na+、HCO3－、K+、NO3－

7.下列离子方程式不正确的是（）

A.石英与烧碱溶液反应：

SiO2+2OH－=SiO32－+H2O

B.向小苏打溶液中加入过量的澄清石灰水：

Ca2++OH＋+HCO3－=CaCO3↓+H2O

C.向氢氧化钠溶液中通入过量CO2：

CO2+2OH－=CO32-+H2O

D.晶体硅与NaOH溶液反应：

Si+2OH－+H2O=SiO32－+2H2↑

8．某无色溶液中加入过量盐酸有沉淀产生，过滤后向滤液中加入过量氨水又有沉淀产生，下列溶液中符合此条件的是（）

A．Ag+、Al3+、K+B．SiO32、AlO2、K+

C．Ag+、Cu2+、Na+D．Ag+、Ba2+、Na+

9．下列离子方程式，正确的是（）

A．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：

Ca2++2OH+CO2===CaCO3↓+H2O

B．碳酸钠溶液中加入二氧化硅：

CO32+SiO2==SiO32+CO2↑

C．二氧化硅与烧碱溶液反应：

SiO2+2OH===SiO32+H2O↑

D．硅酸与烧碱溶液中和：

H2SiO3+2OH===SiO32+2H2O

10．下列说法中，错误的是（）

A．硅酸是不挥发性酸，它与食盐反应生成氯化氢

B．氢氟酸能和玻璃发生化学反应，所以氢氟酸要存放在塑料瓶中

C．水玻璃有粘性，所以要存放在带橡胶塞的试剂瓶中

D．烧碱液能腐蚀玻璃并生成硅酸钠，所以烧碱液要存放在带橡胶塞的玻璃瓶中

11．下列离子反应方程式书写正确的是（）

B．往硅酸钠水溶液中滴加稀盐酸：

D．往碳酸氢钠溶液中加硫酸氢钠溶液：

12．A、B、C、D、E五种物质的关系如表

试回答：

1．写出A～E五种物质的化学式：

A______，B______，C______，D______，E_______。

2．写出有关反应的化学方程式。

创新提升

13.有一天然透明晶体A是高熔点，高硬度的物质，A在纯氧中不能燃烧，但在高温时既能和石灰石，又能和纯碱反应都放出气体B，A虽不能溶于强酸，但却能溶于氢氟酸，并生成气体C，A和烧碱溶液反应生成D的水溶液，当气体B通入溶液中去，能生成不稳定的白色胶状沉淀E，在干燥的空气中，E失去部分水，得到白色粉末F，F加热后重新生成A。

（1）试推断出A、B、C、D、E、F各是什么物质？

写出其化学式。

（2）写出有关反应的化学方程式。

14.有可能含有Na2CO3、CuCl2、Na2SiO3、NaCl中某几种物质的混合物，混合物能溶于水并得无色透明溶液。

向溶液中加入过量盐酸，产生无色气体和沉淀。

再加入过量的NaOH溶液，沉淀全部消失。

试判断原混合物中肯定有______；肯定无______；可能有______。

15．（热点题）氮化硅高温陶瓷材料是现代重要的结构陶瓷，因其有硬度大、熔点高、化学性质稳定等特点而受到广泛关注。

工业上普遍用下列流程进行生产：

（1）SiO2和C反应除了得到粗硅外，还有可能得到一种硬度也很大的物质，是生成粗硅还是生成该物质主要是由________决定的。

（2）反应①的条件是___________________________________________________。

（3）写出反应②的化学方程式：

_____________________________________________。

（4）A中可能的杂质有_____________________________________________________。

（5）现在是用四氯化硅、氮气、氢气在稀有气体保护下加强热，得到纯度较高的氮化硅，其反应化学方程式为______________________________________________________

________________________________________________________________________。

16．（12分）根据下图A、B、D、E的转化关系，回答下列问题：

（1）写出A、D的名称：

A________，D________。

（2）写出B→A的化学方程式：

__________________________________________。

（3）写出下列反应的离子方程式：

A→E：

________________________；E→D：

________________________。

第二节富集在海水中的元素——氯

第一课时氯气

一、复习巩固：

完成下列化学方程式，指出氧化剂、氧化产物和还原剂、还原产物：

（1）Na在Cl2中燃烧：

　　.

（2）氯水滴入FeCl2（aq）中：

.

二、探求新知

知识点一：

氯的存在和结构

1.氯元素主要以Cl－的形式存在于海水中

（1）自然界中，只有的氯，没有的氯

（2）盐类很多，但人类必须加补食用的只有.

2.氯原子的结构

氯原子的原子结构示意图:

。

氯原子最外层有个电子，很容易获得个电子变为.氯元素是典型的元素.

知识点二：

氯气的物理性质

实验步骤

实验现象

结论及解释

展示

集气瓶口向放置，气体呈色.

氯气的密度空气

嗅闻气体

有性气味

水溶性实验，加水震荡

集气瓶内气体颜色，水变为色液体.

氯气溶于水

另外：

氯气有，易化.

知识点三：

化学性质

（1）与金属反应

氯气是活泼的非金属单质，具有很强的性.能与大多数金属化合，生成金属氯化物。

如：

（2）与非金属反应

实验：

H2在Cl2中燃烧

实验操作

实验现象

化学方程式

H2在Cl2中燃烧

H2在Cl2中安静的燃烧，发出色火焰，集气瓶口有产生

H2和Cl2的混合气体光照

燃烧产物HCl气体易溶于水，溶于水得到的溶液即为.

[思考与交流]

通过H2在Cl2中燃烧的实验，你对燃烧的条件及其本质有什么新的认识？

（3）.与水的反应

实验：

氯水的漂白作用

实验操作

实验现象

结论

有色布条、氯水

有色布条

氯水有作用

有色布条、干燥的氯气

有色布条

干燥的氯气漂白作用

①.Cl2的水溶液叫，该水溶液的颜色为，这说明其中含有

②写除Cl2与水的反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目:

该反应中,氧化剂是,还原剂是,该反应的离子方程式

③氯水中含有的粒子主要有,其中包括种分子,种离子

④次氯酸的性质

A.弱酸性：

HClO的酸性比碳酸的酸性，

B.不稳定性：

不稳定,在光照下分解,化学方程式

离子方程式

C.强氧化性：

（1）漂白性：

实验操作

实验现象

结论

有色布条

干燥的Cl2漂白作用

有色布条

氯水有漂白作用，起漂白作用的是

（2）杀菌、消毒。

三、知识拓展：

1．氯水的成分

（1）氯水中的化学反应及物质的电离：

Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO，

2HClO

2HCl＋O2↑。

（2）氯水的成分：

①三分子：

Cl2、HClO、H2O；

②四离子：

H＋、Cl－、ClO－、OH－。

2．氯水的性质

氯水成分的多样性决定了其性质的多重性：

练一练：

1.下列叙述中不正确的是（）

A.氯气的化学性质很活泼，它是一种活泼的非金属单质

B.任何发光发热的剧烈的化学反应都可以叫做燃烧

C.CuCl2溶解在水里，浓溶液呈现绿色，稀溶液呈现蓝色

D.Cl－和Cl2都易与金属单质反应

2.下列氯化物中，不能直接用金属与氯气反应制得的是（）

A．CuCl2B．MgCl2C．FeCl2D．NaCl

3下列含氯元素的物质中属于纯净物的是（）

A.液氯B.氯水C.盐酸D.海水

巩固提高

1.下列关于氯水的说法正确的是（）

A.氯水中只含Cl2和H2O分子

B.光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2

C.新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色

D.氯水久置数天后溶液酸性增强

2.0.1mol某元素的单质与Cl2反应后,质量增加7.1g,这种元素是（）

A．NaB．MgC．FeD．Cu

3.现有盐酸、氯化钠、氢氧化钠和氯水四种溶液，可用来鉴别它们的剂是（）

A.AgNO3B.酚酞试液C.紫色石蕊试液D.饱和食盐水

4.下列说法正确的是（）

A.Cl－和Cl2都为黄绿色B.Cl－和Cl2均有毒　

C.Cl－和Cl2都有氧化性D.Cl－比Cl2稳定

5.自来水可用氯气消毒，某学生用这种自来水配制下列物质的溶液，不产生明显变质的是（）

A．NaHCO3B．AgNO3C．FeCl2D．AlCl3

6.下列说法正确的是（）

A.氯化氢是纯净物，盐酸是混合物

B.氯化氢和盐酸都导电

C.液态氯化氢的成分与盐酸相同

D.打开盛浓盐酸的细口瓶，在瓶口上方看到的白雾是氯化氢

7.下列有关氯气的叙述错误的是（）

A.氯气与液氯的组成相同

B.Cl2与H2O反应生成的HClO具有强氧化性，可杀灭水中的细菌，所以Cl2常用来消毒生活用水

C.点燃是使Cl2跟H2化合的唯一条件　

D.Cl2跟变价金属反应生成高价金属氯化物

8.为了防止贮存氯气的钢筒被腐蚀，钢筒在装氯气之前必须（）

A.清洗干净B.充入惰性气体C.除去铁锈D.彻底干燥

9.下列对氯气的描述中，不正确的是（）

A.在标准状况下，氯气的密度为3.17g/L

B.实验室不能用排水法收集氯气

C.液氯不导电是非电解质，氯水能导电是强电解质

D.只有湿润的氯气才显示其漂白性

10.下列物质间的反应不能称为燃烧的是（）

A.铁丝在纯氧中加热B.将氢气在空气中点燃后伸入氯气中

C.金属钠露置在空气中D.将铜丝在空气中加热后伸入氯气中

11.下列氯化物既可由金属和氯气直接反应制得，也可由金属和盐酸反应制得的是（）

A.CuCl2B.FeCl3C.FeCl2D.AlCl3

12.检验氯化氢气体中是否混有Cl2,可采用的方法是（）

A.用干燥的蓝色石蕊试纸B.用干燥的有色布条

C.将气体通入硝酸银溶液D.用湿润的有色布条

13.下列物质中同时含有氯分子和氯离子的是（）

A.液氯B.新制氯水C.次氯酸D.CaCl2溶液

14.根据下列要求各写一个化学方程式：

（1）反应中氯元素被还原：

。

（2）反应中氯元素既被氧化，又被还原：

。

（3）反应中氯元素既不被氧化，又不被还原。

15.将氯水分别加到下列溶液中：

A.紫色石蕊试液；B.FeCl2溶液；C.Na2CO3溶液；

D.AgNO3溶液。

观察有何现象？

写出有关的离子方程式

A：

；；

B：