第四章 学案18 无机非金属材料的主角硅2.docx

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第四章学案18无机非金属材料的主角硅2

第四章　常见的非金属及其化合物

学案18　无机非金属材料的主角——硅

[考纲要求]　1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。

2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。

3.以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。

知识点一　碳、硅

1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途

（1）碳在自然界既有________态又有________态。

碳的同素异形体有__________、________、无定形碳、______等。

（2）硅在地壳中的含量占第____位，仅次于____，全部以________态存在，是一种亲____元素，单质硅有________和________形两种。

晶体硅是良好的________材料，在计算机等电子工业，可用作__________、大规模________等。

硅是人类将________能转化为____能的常用材料，所以硅还用于制造________。

2．C、Si的化学性质

（1）碳单质的化学性质

常温下____（填“不”或“很”）活泼，在高温条件下有强________性。

①可燃性：

2C＋O22CO、C＋O2CO2。

②还原性

a．与CO2反应的化学方程式：

C＋CO22CO；

b．与水蒸气反应的化学方程式：

________________________________________________________________________；

c．与浓H2SO4反应的化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）硅单质的化学性质

常温下化学性质不活泼，但能与________、________、________反应。

①与烧碱反应的离子方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②加热时与O2、Cl2等非金属单质反应，其化学方程式为

________________________________________________________________________。

问题思考

1．哪些反应体现了单质硅具有一定的金属性？

知识点二　碳、硅的氧化物

1．碳的氧化物比较

2.二氧化硅与二氧化碳的性质比较

二氧化碳和二氧化硅都是酸性氧化物，其结构和主要性质可比较如下：

问题思考

2．为什么不能用带玻璃塞的试剂瓶盛放碱液？

3．SiO2既能和NaOH溶液反应又能和HF溶液反应，一定是两性氧化物吗？

知识点三　硅酸、硅酸盐

1．硅酸

硅酸____溶于水，其酸性比碳酸____，硅酸________（填“能”或“不能”）使紫色石蕊试液变红色。

（1）硅酸不稳定，受热易分解：

_______________________________________________。

（2）硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为：

________________________________________________________________________。

（3）硅酸在水中易聚合形成胶体。

硅胶吸附水份能力强，常用作________。

2．硅酸钠

（1）物理性质

白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称________，有黏性。

（2）化学性质

①水解显____性。

②与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为：

与盐酸反应：

____________________________________________________________。

与CO2水溶液反应：

______________________________________________________。

（3）用途：

黏合剂（矿物胶），耐火阻燃材料。

问题思考

4．反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，说明H2CO3的酸性强于H2SiO3。

反应②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，能否说明H2SiO3的酸性强于H2CO3？

3．硅酸盐

（1）概念：

__________________________的总称，是构成地壳岩石的主要成分。

（2）表示方法：

硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠（Na2SiO3）写成________，钾云母（KH2Al3Si3O12）写成_______________________________。

问题思考

5．硅酸盐是否以氧化物的形式存在？

4．传统无机非金属材料

（1）普通玻璃

①主要原料：

____________________________________________________________。

②生产中主要化学方程式：

________________________________________________

________________________________________________________________________。

③主要成分：

________、________、________。

（2）普通硅酸盐水泥

①主要原料：

________、________。

②主要成分（写出名称和化学式）：

__________________________________________

________________________________________________________________________。

一、碳、硅及其化合物的特性

物质

一般规律

硅及其化合物特性

Si

硅还原性大于碳

非金属单质与强碱溶液一般不产生H2

非金属一般不与非氧化性酸反应

一般非金属单质为绝缘体

SiO2

酸性氧化物一般与水反应生成相应酸

酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应

“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一个规律，H2CO3酸性大于H2SiO3

H2SiO3

无机酸一般易溶于水

硅酸盐

大多数硅酸盐难溶于水

典例导悟1　下列叙述正确的是（　　）

A．因为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强

B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似

C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物

D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸

听课记录：

二、无机非金属材料的使用

无机非金属材料在日常生活中有广泛的用途，这些知识大多数属于识记知识。

除了解前面所讲的传统无机非金属材料外，还应了解新型无机非金属材料的种类和用途。

材料类别

主要特性

示例

用途

高温结

构陶瓷

能承受高温，强度高

氮化硅陶瓷

汽轮机叶片、轴承、永久性模具等

半导体

陶瓷

具有电学

特性

氧化锡陶瓷

集成电路中的半导体

光学材料

具有光学

特性

光导纤维

光缆通讯、医疗、照明等

生物陶瓷

具有生物

功能

氧化铝陶瓷

人造骨骼、人造关节、接骨螺钉

典例导悟2　下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是（　　）

A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料

B．新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差

C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点

D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同

听课记录：

题组一　碳及其化合物

1．（2010·全国理综Ⅱ，29）请设计CO2在高温下与木炭反应生成CO的实验。

（1）在下面方框中，A表示由长颈漏斗和锥形瓶组成的气体发生器，请在A后完成该反应的实验装置示意图（夹持装置，连接胶管及尾气处理部分不必画出，需要加热的仪器下方用△标出），按气流方向在每件仪器下方标出字母B、C……；其他可选用的仪器（数量不限）简易表示如下：

导管：

试管：

反应管：

胶塞：

（插入导管表示已开孔）

（2）根据方框中的装置图，填写下表

仪器标

仪器中所加物质

作用

A

石灰石、稀盐酸

石灰石与盐酸作用

产生CO2

（3）有人对气体发生器作如下改进：

在锥形瓶中放入一小试管，将长颈漏斗下端插入小试管中。

改进后的优点是________________________________________________________

________________________________________________________________________；

（4）验证CO的方法是_____________________________________________________。

题组二　硅及其化合物

2．判断下列说法是否正确：

（1）SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应（　　）

（2010·山东理综－13A）

（2）A.二氧化硅是生产光纤制品的基本原料（　　）

B．水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂（　　）

（2010·江苏－4A、B）

（3）可以用Si3N4、Al2O3制作高温结构陶瓷制品（　　）

（2010·天津理综－2B）

（4）二氧化硅的分子式是SiO2（　　）

（2010·上海－2B）

3．（2009·广东理基，22）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（　　）

①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素　②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品　

③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维　④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料

A．①②B．②③C．①④D．③④

4．（2010·上海，23改编）胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁（Mg2Si3O8·nH2O）等化合物。

（1）三硅酸镁的氧化物形式为____________。

（2）某元素与铝元素同周期且原子半径比镁原子半径大，该元素离子半径比铝离子半径________（填“大”或“小”），该元素和铝元素的最高价氧化物的水化物之间发生反应的离子方程式为______________________________________________________________。

（3）Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是

________________________________________________________________________。

a．Al2O3、MgO和SiO2都不溶于水

b．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固体

c．Al2O3、MgO和SiO2都是氧化物

d．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点

题组一　碳族元素性质的相似性和递变性

1．根据碳族元素的相似性与递变性、一般性与特殊性的知识，判断下列说法正确的是（　　）