高中化学 第四章 第一节无机非金属材料的主角-硅学案 新人教版必修1

1、第四章 第一节无机非金属材料的主角-硅教学目的1：1. 了解碳、硅及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。2. 知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途。教学课时：2.5课时知识体系11. 硅及其化合物碳和硅的比较碳硅位置、原子结构示意图第2周期第A族第3周期第A族原子半径相对较小相对较大成键特点难以得失电子，主要靠共价键与其它原子结合晶体硅的结构与金刚石的结构相似，具有正四面体型结构的原子晶体物理性质晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。硅和锗是重要的半导体材料化学性质在高温和点燃下有强还原性点燃 2C + O2 2CO点燃 C + O2 CO2 3C + Fe2O3 2Fe + 3CO加热条件下，能跟一些非金属单质起反应。 Si + O2 SiO2 Si + 2H2 SiH4常温下，不能强酸、强氧化性酸反应，只能与氟气、氢氟酸（HF）和烧碱等物质反应。Si + 2F2 = SiF4 Si + 4HF=SiF4 +H2Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 工业制法SiO2 + 2C Si + 2CO（焦炭在电炉中还

2、原二氧化硅得到粗硅）粗硅提纯后，可以得到可用作半导体材料的高纯硅。用途作还原剂、吸附剂作半导体材料晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等；制合金：含硅4%的钢具有良好的导磁性变压器铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性耐酸设备等。. SiO2与CO2性质的对比：SiO2 酸性氧化物CO2 酸性氧化物结 构空间网状 原子晶体分子晶体物 性熔点高，硬度大熔点低，硬度小化学性质共性与H2O反应不反应，但仍是硅酸酸酐生成H2CO3是碳酸酸酐与碱反应2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2ONaOH + CO2= NaHCO32NaOH + CO2=Na2CO3+H2O（注意：NaOH与CO2的量不同，则产物不同）与盐反应SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3+ NaHCO3与碱性氧化物反应SiO2 + CaO CaSiO3CO2 + CaO = CaC

3、O3氧化-还原性SiO2 + 2C Si + 2CO（工业制硅）C+ 2CO特性.：与酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O常温溶于HF，所以，盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，应用塑料瓶。不反应用 途水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品SiO2是制光导纤维的重要原料较纯的石英用于制造石英玻璃石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料. 硅酸和硅酸盐1 硅酸 性质：不溶于水，酸性比碳酸弱。 制备：NaSiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3 (说明碳酸酸性比硅酸酸性要强)2硅酸钠NaSiO3 俗名泡花碱，水溶液俗名水玻璃。3 硅酸盐及其工业 性质特征：性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。 主要原料：黏土（Al2O32SiO22H2O）、石英（SiO2）和长石（钾长石（KalSi3O8）K2OAl2O36SiO2或钠长石Na2OAl2O36SiO2、高岭土Al2Si2O5(OH)4 Al2O32SiO22H2O）。 主要制品：玻璃、水泥、陶瓷、砖瓦、水玻璃（Na2SiO3的水溶液）等。 水泥和玻璃的生产： 水泥玻璃（普通）原料石灰石、粘土纯碱、石灰石、石英设备水泥回转窑玻

4、璃熔炉反应复杂的物理化学变化Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2主要成分3CaOSiO22CaO SiO23CaOAl2O3Na2OCaO 6SiO2特性水硬性（加石膏调节硬化速度）玻璃态物质（在一定温度范围内软化）非晶体注意：硅在地壳中的含量排第二位，仅次于氧元素。 基础达标1 1. 光纤通信是一种现代化的通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，即信息高速公路。光纤通信所使用的光缆，其主要部件为光导纤维。下列说法正确的是制造光导纤维的主要原料是CaCO3；制造光导纤维的主要原料是SiO2；光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的全反射；光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的折射A B C D2下列各组物质间，不能发生反应的是 A二氧化硅与氧化钙（高温） B二氧化硅与氢氧化钠（常温）C二氧化硅与碳（高温） D二氧化硅与浓HNO3（常温）3在浓硝酸 水 盐酸 氢氟酸 氢氧化钾溶液中，能与二氧化硅起化学反应的有A . B. C. D. 4硅元素在自然界只以化合态的形式存在，如铁矿

5、石中的硅主要以脉石（SiO2）的形式存在。炼铁时为了除去脉石，向炼铁高炉中加入石灰石。该过程可能涉及的化学反应是A. CaCO3 CaO + CO2 B. 2FeO + Si 2Fe + SiO2 C. SiO2 + 3C SiC + 2CO D. CaO + SiO2 CaSiO3 5下列盛放试剂的方法正确的是A氢氟酸或浓硝酸存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中B汽油或煤油放存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中C碳酸钠溶液或氢氧化钙溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中D氯水或硝酸银溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中6生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2，检验它是否存在着两种杂质的最好试剂是A.水 B.盐酸 C.硫酸 D.烧碱溶液7熔化烧碱应选用的坩埚应该是A.铁坩埚 B.玻璃坩埚 C.石英坩埚 D.瓷坩埚8接触法制硫酸是重要的化工原理：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2。现有1g含脉石（SiO2）的黄铁矿（FeS2）样品，将其在氧气流中充分灼烧，反应完全后得0.78g残渣，则此黄铁矿的纯度是 A.33% B.66% C.78% D.88%9向下列溶液中，通过量的CO2 ，溶液出现浑浊的是

6、 A澄清石灰水 BCaCl2溶液 C NaAlO2溶液 D NaHCO3溶液10下列物质有固定熔点的是A钢化玻璃 B过磷酸钙 C消石灰 D水玻璃11有一类物质可表示为Al2O32SiO22H2O，这类物质是一种A.混合物 B.含氧酸 C.硅酸盐 D.铝酸盐12过量的泥沙、纯碱和生石灰熔化后生成水泥、玻璃、瓷器、混凝土、一种硅酸盐产品。A. B. C. D.132MgOSiO2中的酸根离子是A.SiO32- B.Si2O64- C.SiO44- D.SiO22- 14下列说法正确的是A.我国从唐代时期就能生产陶瓷 B.化学实验的坩埚、蒸发皿是陶瓷制品C.水泥、陶瓷的生产过程都需要混合、成型、干燥、冷却D.敲打一块石英之后，使之失去天然面而变成没有规则几何外型，但它仍是晶体15关于硅及其化合物的叙述中，不正确的是A.水玻璃可作粘合剂及耐火材料 B.硅可做半导体材料C.二氧化硅是光导纤维的原料 D.氮化硅陶瓷是做电子元件的材料16人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料。它类似于人骨和天然牙的性质和结构。人造骨可以依靠从人体液中补充某些离子形成新骨。可在骨骼接合界面产生分解、吸收、析出等

7、反应，实现与骨骼牢固结合。人遗骨植入人体内需要吸收人体中（ ）离子形成新骨。 A. Ca2 B. Cl C. Na D. Cl17普通玻璃中Na2O占13%，CaO占11.7%，SiO275.3%用氧化物的形式表示普通玻璃的是A.Na2O2CaO6SiO2 B.2Na2OCaO6SiO2C.Na2OCaO6SiO2 D.2Na2O3CaO6SiO218下列说法摘自某科普杂志，你认为无科学性错误的是（ ）A铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可能用嘴吮咬铅笔，以免引起铅中毒B一氧化碳有毒，生有煤炉的居室，可放置数盆清水，这样可有效地吸收一氧化碳，防止煤气中毒C“汽水”浇灌植物有一定的道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用D硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”19纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余固体质量为原试样质量的一半时，碳酸氢钙的分解率是 A50% B75% C92.7% D100%20工业上制取金刚砂的化学反应方程式如下：SiO2+3CSiC+2CO。在这个氧化还原反应中，氧化剂和还原剂物质的量之比为A1：2 B2：1 C5：3 D3：521. 新型无机材料碳化钛（TiC）、碳化硼（B4C）、氮化硅（Si3N4）等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温下进行，在合成工艺中必须注意 A. 通入充足的氧气 B. 避免与氧气接触C可在氮气气氛中合成 D通入少量氧气

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