高中化學(xué)第四章非金屬及其化合物41無機非金屬材料的主角硅學(xué)案4新人教必修1

1、第四章非金屬及其化合物第一節(jié)無機非金屬材料的主角硅第1課時二氧化硅和硅酸一、硅元素的存在硅在地殼中的含量僅次于_，硅的_和_約占地殼質(zhì)量的90%以上；硅原子最外層有_個電子，主要形成_價的化合物。二、二氧化硅1SiO2的存在形式SiO22SiO2的結(jié)構(gòu)每個Si原子與周圍的_個O原子相結(jié)合，每個O原子與_個Si原子相結(jié)合。實際上，二氧化硅晶體是由Si原子和O原子按_的比例所組成的_結(jié)構(gòu)的晶體，我們通常用“SiO2”表示二氧化硅的組成。3物理性質(zhì)二氧化硅是_的固體，_于水。4化學(xué)性質(zhì)(1)與氫氟酸(HF)反應(yīng)HF是惟一可以與之發(fā)生反應(yīng)的酸_(可用來雕刻玻璃)。(2)SiO2作為酸性氧化物可以和_、

2、_反應(yīng)，但與水_。和堿反應(yīng)：_；和堿性氧化物反應(yīng)：_。5二氧化硅的用途(1)以SiO2為主要成分的沙子仍然是基本的建筑材料；(2)電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器；(3)是信息高速公路的骨架_的主要成分；(4)用石英、瑪瑙制作_。三、硅酸1硅酸是一種很弱的酸，其酸性比碳酸的還_，溶解度很_。硅酸容易聚合形成硅酸_，硅酸濃度較大時，則形成軟而透明的、膠凍狀的_。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干凝膠，稱為“_”。硅膠常用作食品等的_，也可用作催化劑的_。2SiO2不溶于水，所以硅酸只能通過_與其他酸反應(yīng)制得。實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論及反應(yīng)方程式在飽和Na2SiO3溶液中，滴加酚酞溶液呈_色。逐滴加入稀鹽

3、酸，有透明的凝膠產(chǎn)生，溶液紅色逐漸_，最后_Na2SiO3溶液顯堿性，與稀鹽酸反應(yīng)生成_，化學(xué)方程式為_知識點1硅元素在自然界中的存在1硅在自然界中儲量豐富，含量僅次于氧元素，硅存在于地殼的各種礦物和巖石中的形式是()A單晶硅 B二氧化硅C硅酸 D無定形硅知識點2二氧化硅的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2關(guān)于二氧化硅，下列敘述不正確的是()A水晶的成分是二氧化硅B二氧化硅晶體中不存在單個SiO2分子C二氧化硅溶于水且顯酸性D二氧化硅和二氧化碳在物理性質(zhì)上有很大差別3在一定條件下，下列不能與二氧化硅反應(yīng)的物質(zhì)是()焦炭純堿碳酸鈣氫氟酸硝酸氫氧化鉀氧化鈣A只有 B只有C只有 D只有知識點3硅酸的性質(zhì)4下列離子方程式書

4、寫不正確的是()A二氧化硅與NaOH溶液反應(yīng)：SiO22OH=SiOH2OB碳酸鋇溶于稀鹽酸：CO2H=CO2H2OC二氧化碳與足量NaOH溶液反應(yīng)：CO22OH=COH2OD把水玻璃滴入鹽酸中：SiO2H=H2SiO35下列關(guān)于硅酸的敘述，錯誤的是()A硅酸是一種很弱的酸B硅酸可由二氧化硅與水反應(yīng)制得C硅酸不穩(wěn)定，加熱脫水會生成二氧化硅D硅酸可由可溶性硅酸鹽和鹽酸反應(yīng)制得練基礎(chǔ)落實1在一定條件下，不能既與二氧化碳反應(yīng)，又與二氧化硅反應(yīng)的是()ANa2CO3溶液 BCaOCNaOH溶液 D木炭2光導(dǎo)纖維被認(rèn)為是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，它使信息科學(xué)迅猛發(fā)展。光導(dǎo)纖維的主要成分是()ACaCO3

5、 BSiO2CNa2SiO3 DCaSiO33能證明碳酸的酸性比硅酸強的事實是()ACO2溶于水生成碳酸，SiO2不溶于水也不能與水直接反應(yīng)生成硅酸B在高溫下，SiO2和Na2CO3能發(fā)生反應(yīng)：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2CSiO2熔點比CO2高DCO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色膠狀沉淀4SiO2屬于酸性氧化物的主要理由是()A硅是非金屬元素BSiO2對應(yīng)的水化物是可溶性酸CSiO2與強堿反應(yīng)生成鹽和水DSiO2不能與酸反應(yīng)練方法技巧560 g石灰石在高溫下與23 g石英反應(yīng)產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是()A5.6 L B11.2 LC13.44 L D6.72 L6.

6、化合物A、D、F是中學(xué)化學(xué)中常見的物質(zhì)，化合物B、C、E中含有兩種相同的元素。這些化合物之間存在下列關(guān)系。其中A和B的反應(yīng)是一種重要的化工生產(chǎn)中的主要反應(yīng)之一。(1)在A、C、F中含有的相同元素是_。(2)化合物C的化學(xué)式是_，化合物A的水溶液顯_性(填“酸”、“堿”或“中”)。(3)C的水溶液和D能否發(fā)生反應(yīng)_(填“能”或“否”)，理由是_。練綜合拓展7獲取知識和信息是現(xiàn)代人不可缺少的素質(zhì)，信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展離不開材料科學(xué)的推動。(1)光導(dǎo)纖維是一種能高質(zhì)量傳導(dǎo)光的玻璃纖維，利用光纜通訊能同時傳輸大量信息。制造光纖電纜的主要原材料的化學(xué)式是_，它屬于_材料。(2)信息產(chǎn)業(yè)的核心材料是高純度的

7、硅，高純度的單晶硅生產(chǎn)方法之一是：用金屬硅化物(Mg2Si)與HCl作用得硅烷(SiH4)，再加熱分解硅烷可得高純硅。單晶硅可用來制作大規(guī)模集成電路、整流器等，硅純度越高，大規(guī)模集成電路的性能就越好。寫出上述方法中，生產(chǎn)高純硅的兩個化學(xué)方程式：_，_。8把河沙(主要成分是SiO2)跟鎂粉按一定質(zhì)量比(質(zhì)量比約大于1524)混合均勻，裝入試管中加熱大約一分鐘后發(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燃的硅的氣態(tài)氫化物。(1)寫出河沙與鎂粉在加熱時反應(yīng)的化學(xué)方程式：_，該反應(yīng)是_(填“放熱”

8、或“吸熱”)反應(yīng)。(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)寫出產(chǎn)生“爆炸聲”的化學(xué)方程式：_。第四章非金屬及其化合物第一節(jié)無機非金屬材料的主角硅第1課時二氧化硅和硅酸參考答案基礎(chǔ)落實一、氧氧化物硅酸鹽44二、1.硅石：天然石英：結(jié)晶水晶瑪瑙沙子：小粒2.4212立體網(wǎng)狀3.堅硬難熔不溶4.(1)SiO24HF=SiF42H2O(2)堿堿性氧化物不反應(yīng)SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO2CaOCaSiO35.(3)光導(dǎo)纖維(4)首飾三、1.弱小溶膠硅酸凝膠硅膠干燥劑載體2.可溶性硅酸鹽溶液從上至下，從左至右：紅變淺消失硅酸凝膠Na2SiO32HCl=2NaC

9、lH2SiO3(膠體)對點訓(xùn)練1B2CCO2通常狀況下為氣體，與SiO2物理性質(zhì)相差很大；SiO2晶體不溶于水，也不能與水反應(yīng)生成H2SiO3；SiO2晶體是由Si和O按12的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，不存在單個SiO2分子。3D4.B5.B課后作業(yè)1A2B光導(dǎo)纖維可以用SiO2來制造。3DB項是在固體反應(yīng)中難揮發(fā)性物質(zhì)制取易揮發(fā)性物質(zhì)，是利用兩者共熔時，生成易揮發(fā)的CO2使反應(yīng)能夠發(fā)生；D項中是較強的酸與較弱的酸的鹽溶液反應(yīng)生成較強酸的鹽和較弱酸的復(fù)分解反應(yīng)，這是該類復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件。4C5C石灰石在高溫下，即使不與SiO2反應(yīng)，也可完全把CO2釋放出來，故存在CaCO3CO2。6

10、(1)Na(2)Na2SiO3堿(3)能硅酸的鹽能在水溶液中與CO2反應(yīng)生成比碳酸酸性更弱的硅酸解析此題突破點為ABCD，A、D是常見物質(zhì)且該反應(yīng)為一種重要的化工生產(chǎn)的主要反應(yīng)之一，即Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，然后再根據(jù)其他關(guān)系推出。7(1)SiO2新型無機非金屬(2)Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4SiH4Si2H28(1)SiO24Mg2MgOMg2Si放熱(2)SiH4(3)SiH42O2=SiO22H2O解析在做此題時首先應(yīng)注意河沙和鎂粉的質(zhì)量比和物質(zhì)的量之比的關(guān)系以及按此物質(zhì)的量比例應(yīng)發(fā)生何種反應(yīng)。其次應(yīng)注意，一些反應(yīng)產(chǎn)物的信息，如在空氣中能自燃的硅的氣態(tài)氫化

11、物等信息。另外要注意對實驗的一些現(xiàn)象描述的特殊含義，如爆炸聲應(yīng)為劇烈的放熱反應(yīng)。(1)河沙和鎂粉的質(zhì)量比約大于1524時，因河沙中還含有除SiO2之外的物質(zhì)，故此時SiO2和Mg的質(zhì)量比約為1524，則二者的物質(zhì)的量之比為14，即在反應(yīng)中SiO2和Mg應(yīng)按14的物質(zhì)的量之比進行反應(yīng)，故方程式為：SiO24Mg2MgOMg2Si，因為加熱一分鐘后即發(fā)生劇烈反應(yīng)，故此反應(yīng)應(yīng)為放熱反應(yīng)。(2)MgO和稀H2SO4反應(yīng)：MgOH2SO4=MgSO4H2O，此反應(yīng)為堿性氧化物和強酸的反應(yīng)，不劇烈，不可能產(chǎn)生爆炸聲。所以應(yīng)是Mg2Si和H2SO4反應(yīng)的結(jié)果，結(jié)合題意，再根據(jù)Mg2Si中各元素的化合價可推測

12、反應(yīng)產(chǎn)物為MgSO4和SiH4，SiH4在空氣中自燃發(fā)出爆炸聲。第2課時硅酸鹽和硅單質(zhì)一、硅酸鹽1概念硅酸鹽是由_組成的化合物的總稱。2硅酸鹽的性質(zhì)硅酸鹽是一大類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固態(tài)物質(zhì)，大多_于水，化學(xué)性質(zhì)很_。3硅酸鹽組成的表示通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成。例如：Na2SiO3：_；長石KAlSi3O8：_。4最常見的硅酸鹽Na2SiO3Na2SiO3的水溶液俗稱_，能制備_和_。5三種常見的硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽產(chǎn)品原料主要設(shè)備主要成分水泥石灰石、黏土水泥回轉(zhuǎn)窯硅酸二鈣 2CaOSiO2硅酸三鈣 3CaOSiO2鋁酸三鈣 3CaOAl2O3玻璃純堿、石灰石、石英玻璃窯Na2OCaO

13、6SiO2陶瓷黏土6.新型含硅物質(zhì)主要包括：(1)具有金剛石結(jié)構(gòu)的碳化硅(SiC，俗稱_)；(2)具有很高_(dá)的硅鋼；(3)既耐高溫又耐_的硅橡膠；(4)人工制造的_主要用作吸附劑和催化劑等。二、硅單質(zhì)1種類單質(zhì)硅有_和_兩類。2結(jié)構(gòu)晶體硅的結(jié)構(gòu)與_相似。3性質(zhì)(1)物理性質(zhì)色、態(tài)光澤熔點硬度質(zhì)地導(dǎo)電性灰黑色固體金屬光澤高大脆半導(dǎo)體(2)化學(xué)性質(zhì)：在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，但能與_、_發(fā)生反應(yīng)。4用途(1)_，如硅芯片等。(2)_，如光電池等。知識點1硅酸鹽的表示方法1用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，不正確的是()A鈣沸石Ca(Al2Si3O103H2O)CaOAl2O33SiO23

14、H2OB鎂橄欖石(Mg2SiO4)2MgOSiO2C長石(KAlSi3O8)K2OAl2O33SiO2D高嶺石Al2Si2O5(OH)4Al2O32SiO22H2O2高嶺土的組成可表示為Al2Si2Ox(OH)y，其中x、y的數(shù)值分別是()A7、2 B5、4 C6、3 D3、6知識點2硅的性質(zhì)及用途3硅和碳的比較，正確的是()A都是非金屬，而硅的非金屬性較強B硅和碳的最高正價都是4價C硅元素在地殼中的含量占第二位，碳占第一位D硅和碳在自然界中的存在形式都是既有游離態(tài)也有化合態(tài)4下列關(guān)于硅的說法中，不正確的是()A硅是非金屬元素，但它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體B硅的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之

15、間，是良好的半導(dǎo)體材料C硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)起反應(yīng)D當(dāng)加熱到一定溫度時，硅能與氧氣等非金屬反應(yīng)知識點3新型無機非金屬材料5據(jù)報道我國科學(xué)家研制出一種新型的“連續(xù)纖維增韌”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的。下列相關(guān)敘述不正確的是()A它耐高溫，抗氧化B它比鋼鐵輕、硬，但質(zhì)地較脆C它沒有固定的熔點D它是一種新型無機非金屬材料6氮化硅(N顯3價，Si顯4價)是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用純硅與純N2在1 300時反應(yīng)獲得。(1)畫出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖_，氮化硅的化學(xué)式為_。(2)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強，除氫氟酸外，它不與其

16、他無機酸反應(yīng)。試推測該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式：_。(3)現(xiàn)用四氯化硅與氮氣在氫氣氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應(yīng)，可得到較高純度的氮化硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。練基礎(chǔ)落實1下列關(guān)于水玻璃的性質(zhì)和用途的敘述中不正確的是()A水玻璃是一種礦物膠，既不燃燒也不受腐蝕B在建筑工業(yè)上可以作黏合劑、耐酸水泥摻料C木材、織物浸過水玻璃后，具有防腐蝕性能且不易燃燒D水玻璃的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不易變質(zhì)2下列對晶體硅的有關(guān)敘述正確的是()A晶體硅和金剛石的物理性質(zhì)相似B硅在地殼中含量居第二位，可以以游離態(tài)存在于自然界中C晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，但它的提煉工藝復(fù)雜，價格昂貴D晶體硅具有金屬光澤，故它屬于金

17、屬材料，可以導(dǎo)電3材料與化學(xué)密切相關(guān)，下表中對應(yīng)關(guān)系錯誤的是()材料主要化學(xué)成分A剛玉、金剛石三氧化二鋁B大理石、石灰石碳酸鈣C普通水泥、普通玻璃硅酸鹽D沙子、石英二氧化硅4.光纖通信是以光作為信息的載體，讓光在光導(dǎo)纖維中傳播，制造光導(dǎo)纖維的基本原料是()A氧化鈣 B銅C石英砂 D硅5下列變化，不能一步實現(xiàn)的是()ANa2SiO3H2SiO3 BH2SiO3SiO2CSiO2H2SiO3 DSiO2Na2SiO3練方法技巧6月球上有豐富的綠柱石(綠寶石)礦藏，其主要化學(xué)成分為BenAl2Si6O18。也可用氧化物形式表示為nBeOAl2O36SiO2，其n值為()A1 B2 C3 D4規(guī)律將硅

18、酸鹽改寫時，各氧化物按如下順序書寫：按金屬的活潑性順序?qū)懗龈餮趸锒趸鐷2O；改寫過程中應(yīng)遵守元素守恒。練綜合拓展7有三種透明、不溶于水的堅硬固體，A固體在氧氣中完全燃燒只得到一種無色氣體，此氣體能使澄清石灰水變渾濁，標(biāo)準(zhǔn)狀況下測得此氣體的密度為氧氣密度的1.375倍。B固體可溶于熱的苛性鈉溶液，再往該溶液中加入過量酸時，析出白色膠狀沉淀，此沉淀干燥后，為不溶于水的白色粉末，它是一種比碳酸還弱的酸。將B與石灰石、純堿按比例混合加熱后得到C，C在高溫時軟化，無固定熔點。(1)A為_，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式_；(2)B為_，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式_；(3)C為_。8某科研小組，用含有少量的CaO和

19、Fe2O3的高嶺土(主要成分：Al2O32SiO22H2O)試驗新型的凈水劑。試驗程序如下：已知：Al2O3與純堿反應(yīng)的產(chǎn)物是NaAlO2和CO2。試回答下列問題：(1)寫出混合物A、B、濾液C、沉淀D的主要成分：A_；B._；C._；D._。(2)寫出高嶺土與純堿熔融的兩個化學(xué)方程式_，_。(3)生成D沉淀的離子方程式為_。(4)該試驗中，熔融高嶺土可以選用的坩堝有_。A玻璃坩堝 B瓷坩堝C氧化鋁坩堝 D鐵坩堝第2課時硅酸鹽和硅單質(zhì)參考答案基礎(chǔ)落實一、1.硅、氧和金屬2.不溶穩(wěn)定3.Na2OSiO2K2OAl2O36SiO24.水玻璃硅膠木材防火劑6(1)金剛砂(2)導(dǎo)磁性(3)低溫(4)分

20、子篩二、1.晶體無定形2.金剛石3.(2)強堿氫氟酸4(1)半導(dǎo)體材料(2)新能源對點訓(xùn)練1C2B依據(jù)在化合物中正、負(fù)化合價的代數(shù)和為零，代入數(shù)值驗證即可。3B4.C5B對新情境、新材料的信息題，關(guān)鍵是對信息的解讀，弄清材料的性質(zhì)、特點，再結(jié)合所學(xué)知識解答。航空材料的特點是輕質(zhì)、高強度、高可靠性，故A正確，B錯；復(fù)合材料屬于混合物，沒有固定的熔點，碳化硅陶瓷、碳纖維復(fù)合而成的材料屬于新型無機非金屬材料，C、D正確。6(1)Si3N4(2)Si3N412HF=3SiF44NH3(3)3SiCl42N26H2Si3N412HCl解析由N顯3價，Si顯4價，可寫出氮化硅的化學(xué)式為Si3N4；聯(lián)想SiO2與HF的反應(yīng)，可知該陶瓷與HF反應(yīng)可生成SiF4，另外H和N結(jié)合成NH3。SiCl4和N2在H2氣氛中反應(yīng)，除生成Si3N4外還有HCl。課后作業(yè)1DNa2SiO3的水溶液叫水玻璃，是一種礦物膠，通常用作耐火材料，硅酸的酸性比碳酸弱，所以在空氣中易變質(zhì)生成硅酸：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，故D不正確。2A晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以物理性質(zhì)相似；硅在地殼中含量居第二位，但在自然界中沒有游離態(tài)的硅存在，主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在；晶體硅是一種良好的