山东滕州2015鲁科版化学必修1高三复习评比优秀教案--第4章第1节 硅 无机非金属材料
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- 资料类型：教(学)案
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3.能举例说明硅在半导体工业以及二氧化硅在现代通讯业,传统无机非金属材料和新型无机非金属材料在生活、生产中的应用。
高考热点预测：
以新材料、新技术为背景考查硅元素及其重要化合物的性质及在材料中的应用。
教学过程：
环节 教师活动
导学诱思
【感悟高考】判断正误：
1.(2013广东理综) SiO2可与HF反应，因此HF不能保存在玻璃瓶中。
2.(2012新课标全国理综) 单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。
3.(2012新课标全国理综)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料。
4．(2012广东理综改编)因为SiO2有导电性，故SiO2可用于制备光导纤维。
5.(2012山东理综)盛放NaOH溶液时，使用带玻璃塞的磨口瓶。
6.(2012江苏化学改编)向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体，出现白色沉淀，H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强。
7.(2012福建理综改编)二氧化硅与水作用形成的溶液能与NH4Cl反应生成NH3。
答案：1-2对 3-7错自主复习
一、硅与半导体材料
1．硅元素
(1)存在
硅元素在地壳中的含量居第__ __位，仅次于__ __，且自然界中没有游离态的硅，全部以__ __态存在，常见的化合态的硅有二氧化硅和硅酸盐等。
(2)硅在元素周期表中的位置
硅元素位于周期表的第3周期第ⅣA族，其原子结构示意图为__________。位于金属和非金属的交界线上。
2．单质硅
单质硅有________和________(非晶硅)两种，其晶体结构与________类似。
(1)物理性质
晶体硅是______的固体，有金属光泽，硬度大，熔点和沸点____，导电性介于_ ___和___ ___之间。源:学科网]
(2)化学性质[来源:Z.xx.k.Com]
①常温下化学性质不活泼，但能与烧碱溶液反应，其离子方程式为：_____________________ ______。
②加热时与O2 、Cl2等非金属单质反应，其化学方程式为
__________________________、__________ _________。
(3)工业制法
粗硅的制备：用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅，反应的化学方程式为_________________ _______。
制高纯硅：Si（粗硅）+ 2Cl2 SiCl4 SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl
(4)用途
①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______。[来
② 生产硅合金。交流研讨
1. 哪些反应体现了单质硅具有一定的金属性？
2. 中学化学中，与强碱反应放出H2的固体单质有 ？能够置换出H2O中氢的非金属单质为 。注意这些特征反应在推断题中的应用。
3. 2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑该置换反应能否说明碳比硅非金属性强？为什么？即时巩固
1．(2012山东青岛高三模拟)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由 于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是( )。
A．高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片
B．硅可由二氧化硅还原制得
C．低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应
D．自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅
2.下列说法都正确的是.（ ）
① 合金材料中可能含有非金属元素
② 四川灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金
③ “钡餐”中使用的硫酸钡是弱电解质
④ 太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属与非金属的交界位置
⑤ 人造纤维，合成纤维和光导纤维都是有机高分子化合物
⑥ 水陆两用公共汽车中，用于密封的橡胶材料是高分子化合物
A. ①②③④ B. ①②④⑥ C. ①②⑤⑥ D. ③④⑤⑥
自主复习 二、二氧化硅与光导纤维
1．二氧化硅(SiO2)
(1)自然界中的存在
SiO2主要存在于：___ __、___ __等物质中。
(2)SiO2的组成特点：SiO2直接由原子构成，不存在单个SiO2分子。
(3)化学性质：
①酸性氧化物的性质：能与强碱溶液反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应。
②氧化性：高温下被C还原。
③特性：与氢氟酸反应，高温下与Na2CO3、CaCO3反应制玻璃
2．二氧化硅的用途
(1)石英可用于制作石英表和石英玻璃。
(2)水晶常用来制造电子部件、光学仪器、工艺品和眼镜片等。
(3)SiO2被用于制造高性能的现代通信材料——光导纤维。交流研讨 1. 为什么不能用带玻璃塞的试剂瓶盛放碱液？
答：磨口玻璃塞中的SiO2与碱液反应生成的硅酸钠具有黏性，将瓶塞和试剂瓶黏在一起，所以应用橡胶塞。
2．SiO2既能和NaOH溶液反应又能和HF溶液反应，所以可以看作两性氧化物吗？
3. CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑能否说明H2CO3的酸性比H2SiO3的弱？
答:不能，因为该反应条件是高温而不是在溶液中进行的复分解反应，主要是利用了CO2与SiO2熔、沸点不同，生成的CO2脱离反应体系，致使反应向右进行。
4.能否用SiO2一步反应制得硅酸？
答：SiO2不溶于水，也不与水反应，所以不能通过SiO2与H2O反应的方法来制取其对应的水化物——硅酸(H2SiO3)。制取H2SiO3的方法如下：Na2SiO3+2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓或Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓
5．雕刻玻璃用氢氟酸而不用强碱溶液的原因？
答：氢氟酸与玻璃中的SiO2反应生成的SiF4易挥发，而强碱与SiO2反应生成的Na2SiO3具有黏性。
6.SiO2与CO2的比较
(1)相似点：均是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应、都能与CaO反应，只是反应条件不同。都有氧化性能与单质C反应，但产物不相似(一是置换反应、一是化合反应)。
(2)不同点：
CO2 SiO2
存在 空气中 岩石中，硅石、石英、水晶、硅藻土中都含SiO2
物理性质 熔、沸点低，常温时是气体，能溶于水 坚硬难熔的固体，不溶于水
与碱性氧
化物反应 CaO＋CO2===CaCO3 CaO＋SiO2=====高温CaSiO3与碱液
的反应 2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
与盐反应 Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓
Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO SiO2＋CaCO3=====高温CaSiO3＋CO2↑
SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑
与碳反应 C＋CO2=====高温2CO
2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑与H2O作用 CO2＋H2O H2CO3 不与水化合
与酸反应 不反应 只与HF反应
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
用途 饮料、制碱 光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表、电子部件
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