金識(shí)源專(zhuān)版高中化學(xué) 專(zhuān)題三 從礦物到基礎(chǔ)材料 第三單元 含硅礦物與信息材料（第2課時(shí)）學(xué)案 蘇教版必修1.doc

第三單元 含硅礦物與信息材料（第2課時(shí)）二氧化硅與信息材料【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道二氧化硅的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。了解二氧化硅制品在高科技信息產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。2.認(rèn)識(shí)單晶硅的使用給人類(lèi)文明進(jìn)程所帶來(lái)的重大影響。【學(xué)習(xí)過(guò)程】一、硅1.物理性質(zhì)：晶體硅是 色、有金屬光澤、硬而脆的固體，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都很 ，硬度也很大（因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)類(lèi)似于金剛石），是良好的 材料，廣泛應(yīng)用于電子的各個(gè)領(lǐng)域。2.化學(xué)性質(zhì)：很穩(wěn)定（1）常溫下不與o2、cl2、h2、濃h2so4、濃hno3等反應(yīng)。（2）加熱或高溫時(shí)有強(qiáng)還原性： si o2 si c si cl2（3）常溫下能與氟氣（f2）、氫氟酸（hf）反應(yīng)： si十 f2 si十 hf3. 硅的制備工業(yè)上用炭自在高溫下還原二氧化硅的方法，制得含有少量雜質(zhì)的粗硅。將粗硅在高溫下跟氯氣氣反應(yīng)生成四氯化硅，四氯化硅經(jīng)提純后，再用氫氣還原，就可以得到高純度的硅。高溫工業(yè)制法：二氧化硅粗硅四氯化硅精硅（寫(xiě)出化學(xué)方程式）（1） sio2 c （制粗硅）（2） si cl2 （分餾、提純）（3） sicl4 h2 （制純硅）二、二氧化硅（sio2）1.存在：二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石。天然二氧化硅的礦物有：硅石、水晶、石英、瑪瑙、石英砂等。2.物理性質(zhì)：狀態(tài)：；熔.沸：；硬度：；水溶性。3.化學(xué)性質(zhì)：（1）結(jié)構(gòu)：二氧化硅晶體與金剛石結(jié)構(gòu)相似，具有高硬度、高熔沸點(diǎn)特征。（2）具有酸性氧化物的通性；二氧化硅與氧化鈣（高溫）： sio2 cao 二氧化硅與氫氧化鈉溶液： sio2 naoh 思考實(shí)驗(yàn)室盛放堿液的試劑瓶常用 塞，不用 塞，就是為了防止玻璃受堿液腐蝕生成na2sio3而使瓶口和塞子粘在一起。寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式： 。二氧化硅與碳酸鈉（高溫）： sio2 na2co3 （3）不跟酸（除 外）反應(yīng)： sio2 hf （雕刻玻璃、腐蝕玻璃）（4）與c反應(yīng)（高溫）： sio2 c sio2 c 4. 用途：即為硅石、水晶、石英、瑪瑙、石英砂等的用途。用于制造光導(dǎo)纖維、石英玻璃、電子光學(xué)儀器、精密儀器軸承、耐磨器皿等。【知識(shí)梳理】一、硅單質(zhì)1硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)：正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。與金剛石類(lèi)似。2性質(zhì)：（1）物理性質(zhì)：晶體硅是灰黑色有金屬光澤，硬而脆的固體；導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料，熔沸點(diǎn)高，硬度大，難溶于溶劑。（2）化學(xué)性質(zhì)：常溫只與單質(zhì)氟、氫氟酸和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。性質(zhì)穩(wěn)定。si +2f2 = sif4（氣態(tài)）, si + 4hf = sif4 +2 h2,4e-si +2naoh + h2o = na2sio3 +2h2, （si +2naoh + 4h2o = na2sio3 +2h2+ 3h2o.）加熱高溫：si + o2 sio2 , si + 2cl2 sicl4 （液態(tài)）， si +2h2 sih4（氣態(tài)）3.硅的用途：（1）用于制造硅芯片、集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件；（2）制造太陽(yáng)能；（3）制造合金，如含硅4（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的鋼導(dǎo)磁性好制造變壓器的鐵芯；含硅15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的鋼有良好的耐酸性等。4工業(yè)生產(chǎn)硅：制粗硅：sio2 + 2c si + 2co制純硅：si + 2cl2 sicl4(液態(tài))sicl4 + 2h2 si + 4hcl 二、二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：1sio2的結(jié)構(gòu)：正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。（可以理解為在晶體硅的結(jié)構(gòu)中兩個(gè)硅原子中間插入一個(gè)氧原子。）2sio2在自然界中有較純的水晶、含有少量雜質(zhì)的石英和普遍存在的沙。自然界的二氧化硅又稱(chēng)硅石。3sio2物理性質(zhì)：硬度大，熔點(diǎn)高，難溶于溶劑的固體。4sio2化學(xué)性質(zhì)：常溫下，性質(zhì)穩(wěn)定，只與單質(zhì)氟、氫氟酸和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。sio2 + 2f2 = sif4 + o2 , sio2 + 4hf = sif4 + 2h2o （雕刻玻璃的反應(yīng)), sio2 + 2naoh = na2sio3 + h2o （實(shí)驗(yàn)室裝堿試劑瓶不能用玻璃塞的原因）.加熱高溫：sio2 + 2c si +2 co, sio2 + na2co3 na2sio3 + co2sio2 + caco3 casio3 + co2，sio2 + cao casio3 .5sio2的用途：制石英玻璃，是光導(dǎo)纖維的主要原料；制鐘表部件；可制耐磨材料；用于玻璃的生產(chǎn)；在光學(xué)儀器、電子工業(yè)等方面廣泛應(yīng)用?！镜漕}解悟】【例1】下列關(guān)于硅和二氧化硅的敘述不正確的是( d )a. 晶體硅和二氧化硅的結(jié)構(gòu)都類(lèi)似與金剛石b. 晶體硅和二氧化硅晶體都常用來(lái)制造電子部件c. 硅和二氧化硅都不與酸（氫氟酸除外）d. 硅和二氧化硅都廣泛存在于自然界中，天然單質(zhì)硅叫硅石點(diǎn)評(píng)：此題考查了硅與二氧化硅的性質(zhì)及它們的區(qū)別。自然界的二氧化硅又稱(chēng)硅石。所以此題選d?！纠?】硅單質(zhì)和碳單質(zhì)及相應(yīng)氧化物、氫化物、鹽在性質(zhì)上有很多相似的地方。如它們的最高價(jià)氧化物都是酸性氧化物，都能與堿反應(yīng)生成鹽和水，都能和堿性氧化物（如cao）反應(yīng)生成鹽等；它們的氫化物都能燃燒生成對(duì)應(yīng)的氧化物和水。把河沙（主要成分是sio2）跟鎂粉按一定質(zhì)量比（稍大于15：24）混合均勻，裝入試管中加入大約1分鐘后發(fā)生劇烈反應(yīng)，生成一種白色固體化合物和一種硅化物。待生成的混合物冷卻后放入盛有稀硫酸的燒杯中，立即產(chǎn)生氣泡并伴有爆炸聲，產(chǎn)生的氣體是一種能在空氣中自然地氣態(tài)氫化物。（1）寫(xiě)出河沙與鎂粉在加熱條件下的化學(xué)方程式_該反應(yīng)是_反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）（2）生成的混合物放入稀硫酸中，產(chǎn)生的氣體是_ (填化學(xué)式)。（3）寫(xiě)出產(chǎn)生爆炸聲的化學(xué)方程式_解析：m(sio2):m(mg)15:24,則n(sio2):n(mg) 1:4. sio2與mg反應(yīng)生成的硅化物必定是mg2si，則還要生成mgo。sio2 與mg的混合物僅被加熱1分鐘后就劇烈反應(yīng)，這說(shuō)明反應(yīng)放熱。mgo 與mg2si的混合物中加入稀硫酸后生成的氣態(tài)氫化物是sih4, sih4在空氣中自燃的產(chǎn)物是sio2和h2o 答案：（1）sio2+4mg = mg2si+2mgo;放熱 （2）sih4 (3) sih4+2o2=sio2+2h2o【當(dāng)堂檢測(cè)】一、選擇題(每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意) 1.科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”，這主要是由于作為半導(dǎo)體材料的硅在太陽(yáng)能發(fā)電過(guò)程中具有重要的作用。下列關(guān)于硅的說(shuō)法中正確的是 ( )a.自然界硅的貯量豐富 b自然界中存在大量單質(zhì)硅c高純度的二氧化硅被用于制作計(jì)算機(jī)芯片 d光導(dǎo)纖維的主要成分是si2.二氧化硅是一種熔沸點(diǎn)很高的、硬度很大的氧化物，下列有關(guān)二氧化硅用途的說(shuō)法不正確的是( ) a.用于制作光學(xué)鏡片 b制造光導(dǎo)纖維 c制石英坩堝 d與水直接反應(yīng)制硅酸3.玻璃的主要成分之一是二氧化硅，常溫下，能跟二氧化硅反應(yīng)的物質(zhì)是( )a純堿溶液 b濃硫酸 c氫氟酸 d濃硝酸 4.下列反應(yīng)中屬于氧化還原反應(yīng)的是 ( )a.si+2naoh+h2o=na2sio3+2h2 bpbo+h2so4=pbso4+h2ocna2sio3+6hf=na2sif6+3h2o dsio2+4hf=sif4+2 h2o5.下列物質(zhì)的主要成分不是sio2的是 a、水晶 b、石英 c、沙子 d、干冰6.制備硅單質(zhì)時(shí)，主要化學(xué)反應(yīng)如下：（1）sio22csi2co (2)si2cl2sicl4 （3）sicl42h2si4hcl 下列對(duì)上述三個(gè)反應(yīng)的敘述中，不正確的是 （ ）a.（1）（3）為置換反應(yīng) b.（1）（2）（3）均為氧化還原反應(yīng)c.（2）為化合反應(yīng) d.三個(gè)反應(yīng)