高一化学无机非金属材料的主角硅教案.docx
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高一化学无机非金属材料的主角硅教案
高一化学无机非金属材料的主角——硅教案
高一化学无机非金属材料的主角——硅教案
高一化学无机非金属材料的主角——硅教案
1．了解Sio2的结构、性质和用途。
2．了解硅酸的制备和化学性质。
．了解硅酸盐的性质及组成的表示方法。
．了解硅的性质和用途。
．了解几种重要无机非金属材料的生产及用途。
二氧化硅和硅酸
[基础·初探]
教材整理1二氧化硅
．硅元素的存在2．二氧化硅
存在
Sio2的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅。
结构
Sio2晶体是由Si和o按原子数之比为1∶2的比例组成的立体网状结构的晶体。
每个硅原子周围结合4个o原子，每个o周围结合2个Si原子。
物理性质
熔点高；硬度大；溶解性：
不溶于水。
化学性质用途
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实验室中使用石英坩埚。
教材整理2硅酸
．物理性质
硅酸是一种难溶于水的白色胶状物。
2．化学性质
弱酸性
向Na2Sio3溶液中通入co2，生成白色沉淀，反应的化学方程式为Na2Sio3＋co2＋H2o===Na2co3＋H2Sio3↓。
结论：
H2Sio3酸性比H2co3酸性弱。
不稳定性
H2Sio3不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为H2Sio3△H2o＋Sio2。
．制备
Na2Sio3溶液中加入盐酸，反应的化学方程式为Na2Sio3＋2Hcl===2Nacl＋H2Sio3。
．存在及用途
浓度小且边加边振荡时，形成硅酸溶胶；浓度大时，形成硅酸凝胶。
硅胶
硅酸凝胶经干燥脱水得到的硅酸干凝胶，称为“硅胶”，具有很强的吸水性，常用作干燥剂或催化剂的载体。
[探究·升华]
[思考探究]
探究1Sio2的主要性质及应用
为什么实验室盛放NaoH溶液的试剂瓶要用橡胶塞而不能用玻璃塞？
【提示】当玻璃瓶配玻璃塞时，瓶口内壁和瓶塞外壁都进行了磨砂处理。
玻璃中含Sio2，磨砂玻璃遇到强碱如NaoH溶液时，Sio2与NaoH反应生成Na2Sio3，使试剂瓶受腐蚀。
Na2Sio3溶液有良好的黏结性，它易使瓶口与瓶塞黏在一起而难以开启。
故使用橡胶塞而不能使用玻璃塞。
实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？
为什么？
写出反应方程式。
【提示】不能。
因为氢氟酸腐蚀玻璃，和玻璃中的成分Sio2反应。
Sio2＋4HF===SiF4↑＋2H2o。
写出Sio2、co2与cao反应的化学方程式。
【提示】Sio2＋cao△caSio3、
co2＋cao===caco3。
探究2硅酸的制备实验探究
实验
操作实验
现象
滴加酚酞溶液后溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变为无色，有透明胶状物生成
结论
Na2Sio3溶液呈碱性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式为Na2Sio3＋2Hcl===2Nacl＋H2Sio3
向Na2Sio3溶液中通入co2气体，现象是__________，其离子方程式为____________，然后改加NaoH溶液，反应的离子方程式为____________。
【提示】生成白色沉淀Sio3＋co2＋H2o===H2Sio3↓＋co3
H2Sio3＋2oH－===Sio3＋2H2o
[认知升华]
升华1Sio2和co2的比较
Sio2
co2
不
同
点
熔、沸点
高
低
状态
无色晶体
气态
与水反应
不反应
co2＋H2oH2co3
与酸反应
只与氢氟酸反应
不反应
相
同
点
与碱性氧
化物反应
cao＋Sio2高温caSio3
co2＋cao===caco3
与碱反应
Sio2＋2NaoH===Na2Sio3＋H2o
co2＋2NaoH===Na2co3＋H2o
与某些
盐反应
Sio2＋Na2co3高温 Na2Sio3＋co2↑Sio2＋caco3高温caSio3＋co2↑
co2＋H2o＋Na2co3===2NaHco3 co2＋H2o＋Na2Sio3=== H2Sio3↓＋Na2co3
与碳反应
Sio2＋2c高温Si＋2co↑
co2＋c△2co
升华2硅酸的主要性质及应用
硅酸是中学化学中惟一一个不溶于水的酸，硅酸酸性很弱、不能使酸碱指示剂变色。
实验室制取硅酸的方法是可溶性硅酸盐与酸反应。
硅酸的性质：
①具有酸性，酸性比碳酸弱；②受热易分解。
硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，浓度大时可形成硅酸凝胶。
硅酸凝胶经干燥脱水得到硅胶，具有较强的吸水性，常用作干燥剂及催化剂载体。
[题组·冲关]
题组1Sio2的性质与应用
．关于二氧化硅，下列叙述不正确的是
A．水晶的主要成分是二氧化硅
B．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别
c．二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸
D．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸起反应
【解析】水晶的主要成分为Sio2，A项正确；co2是由分子构成的，而Sio2是Si和o按1∶2组成的空间立体网状结构的晶体，二者物理性质差别较大，B项正确；Sio2不溶于水也不与水反应，c项正确；Sio2可以与氢氟酸反应，D项错误。
【答案】D
2．下列说法不正确的是
A．因Sio2不溶于水，故Sio2不是酸性氧化物
B．在反应Sio2＋2c高温Si＋2co↑中Sio2作氧化剂
c．Sio2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大
D．氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
【解析】A项，Sio2不溶于水，但它能与碱反应生成硅酸盐和水，是酸性氧化物，错误；B项，在该反应中Sio2被c还原为Si，Sio2作氧化剂，正确；c项，由于Sio2是一种空间立体网状结构的物质，故熔点高，硬度大，正确；D项，Sio2能与氢氟酸反应，故常用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸，正确。
【答案】A
题组2H2Sio3的性质、制备与应用
．下列关于硅酸的说法正确的是
A．硅酸可以通过Sio2和水的化合反应直接制得
B．用反应Na2Sio3＋2Hcl===2Nacl＋H2Sio3↓制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质
c．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaoH溶液反应
D．硅胶可用作袋装食品的干燥剂
【解析】Sio2不能与水反应生成硅酸，A错误；B中反应是利用了强酸制弱酸的性质，B错误；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐，c错误。
【答案】D
．碳酸的酸性比硅酸强，某化学课外小组搜集了大量的证据证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性。
其中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．高温下Sio2与碳酸钙、碳酸钠等固体反应生成co2
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
【解析】根据强酸制弱酸的原理，co2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀，此项实验事实可证明碳酸的酸性比硅酸强。
【答案】B
．为了进一步确认Hcl、H2co3、H2Sio3的酸性强弱，有人设计用下图所示装置进行一次实验即可达到目的。
请回答：
A中的化学反应方程式可能为__________________________________。
B装置的作用是_____________________________________________。
c中的现象有_____________，反应离子方程式为__________________。
根据实验，三种酸的强弱顺序为_____________，其依据为__________
______________________________________________________________。
【答案】caco3＋2Hcl===cacl2＋co2↑＋H2o
除去co2中的Hcl，防止Hcl与Na2Sio3反应
产生白色胶状沉淀co2＋H2o＋Sio3===H2Sio3＋co3
Hcl>H2co3>H2Sio3强酸制弱酸硅酸盐和硅单质
[基础·初探]
教材整理1硅酸盐
．硅酸盐的组成与表示
定义：
由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
性质：
结构复杂，大多不溶于水，化学性质稳定。
表示：
通常以二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。
例如。
①Na2Sio3：
Na2o·Sio2。
②长石：
2o·Al2o3·6Sio2。
③镁橄榄石：
2go·Sio2。
【特别提醒】以氧化物形式表示硅酸盐组成的方法
方法：
找出组成元素；写出氧化物的形式；注意原子守恒；检查有无遗漏。
氧化物的顺序：
活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。
氧化物前化学计量数配置原则：
除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置化学计量数，如果出现分数，扩大倍数化为整数。
氧化物之间用“·”隔开。
2．最简单的硅酸盐——Na2Sio3
．三种常见的硅酸盐产品——无机非金属材料
产品
原料
主要设备
主要成分
水泥
石灰石、黏土
水泥
回转窑
硅酸二钙2cao·Sio2
硅酸三钙3cao·Sio2
铝酸三钙3cao·Al2o3
玻璃
纯碱、石灰
石和石英砂
玻璃窑
Na2o·cao·6Sio2
陶瓷
黏土
—
—
．其他含硅物质
Sic：
俗称金刚砂，类似金刚石的结构和性能。
含4%硅的硅钢具有导磁性，用作变压器铁芯。
硅橡胶：
耐高温又耐低温。
人造分子筛：
作吸附剂和催化剂。
教材整理2硅单质
．种类及结构
单质硅分为晶体和无定形两种，晶体硅的结构与金刚石类似。
2．性质
物理性质
色、态
光泽
熔点
硬度
质地
导电性
灰黑色固体光泽
金属
高
大
脆
半导体
化学性质
在常温下化学性质不活泼，但能与氟气、HF、NaoH溶液发生反应。
．用途
半导体材料，如硅芯片等。
新型能源，如光电池等。
【特别提醒】硅单质性质的特殊性
一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅和金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。
一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。
Si的还原性大于c，但单质c在高温下能从Sio2中还原出Si：
Sio2＋2c高温Si＋2co↑。
非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与碱溶液反应只作还原剂，且反应能放出氢气：
Si＋2NaoH＋H2o===Na2Sio3＋2H2↑。
非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能与氢氟酸反应：
Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
[题组·冲关]
题组1硅酸盐的组成、性质和应用
．下列关于硅酸盐的说法中正确的是
A．硅酸盐都难溶于水
B．Na2Sio3是一种最简单的硅酸盐，其水溶液可用作黏合剂
c．硅酸盐通常可用氧化物的形式表示，说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的
D．硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅
【解析】A项，Na2Sio3可溶于水，错误；c项，硅酸盐可用氧化物的形式表示，但不是由各种氧化物组成，错误；D项，所用原料可能不含硅，错误。
【答案】B
2．用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是
A．钙沸石[ca·3H2o]，表示为Al2o3·cao·3Sio2·3H2o
B．镁橄榄石，表示为go·2Sio2
c．钾云母，表示为2o·2H2o·3Al2o3·6Sio2
D．高岭石[Al24]，表示为Al2o3·2Sio2·2H2o
【解析】A项，ca·3H2o应表示为cao·Al2o3·3Sio2·3H2o；B项，g2Sio4应表示为2go·Sio2；c项，2Al6Si6H4o24应表示为2o·3Al2o3·6Sio2·2H2o。
【答案】D
．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中正确的是
A．它是一种纯净物，既不燃烧也不易腐蚀
B．水玻璃是生产玻璃的主要原料之一
c．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
【解析】水玻璃是硅酸钠的水溶液，A错误；水玻璃易与空气中的二氧化碳反应，D错误。
【答案】c
题组2硅单质及其化合物的性质及综合应用
．硅及其化合物的应用范围很广。
下列说法正确的是
A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料
B．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
c．反应：
Si＋2NaoH＋H2o===Na2Sio3＋2H2↑中，Si为还原剂，NaoH和H2o为氧化剂
D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
【解析】c项只有H2o是氧化剂；D项盐酸与Si不反应，氢氟酸才可。
【答案】A
．下图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。
其中，B是一种单质，其余物质也都是含B元素的化合物。
c是一种钠盐，E是c对应的酸，B的结构类似金刚石，D为B的氧化物。
请填写空白：
A、D、E的化学式分别为________、________、________。
A和B的相互转化在工业上有什么实际意义？
__________________________________________________________。
写出D→c反应的化学方程式：
___________________________________
______________________________________________________________。
写出E→D反应的化学方程式：
_______________________________
___________________________________________________________。
【解析】本题的突破口是：
“B是一种单质”，“B的结构类似金刚石”。
据此，容易推断出B是晶体硅。
硅与氯气在加热条件下生成Sicl4，因此，A为Sicl4，Sicl4可以被氢气还原得纯净的硅。
根据D为B的氧化物且能转化成B，可知D为Sio2，由此可知其他答案。
【答案】Sicl4Sio2H2Sio3
粗硅提纯
Sio2＋2NaoH===Na2Sio3＋H2o
H2Sio3△Sio2＋H2o
【题后归纳】Si的制备与提纯
Sio2c粗Sicl2Sicl4H2Si
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