《單質(zhì)硅與二氧化硅》名師學案

1、PAGE8第1節(jié)硅元素及其物質(zhì)家族課前預習區(qū)1請同學們查看元素周期表，硅元素是多少號元素畫出硅元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖，并據(jù)此判斷硅元素的最高正價與最低負價分別是多少。2簡述元素的化合價與氧化還原性之間有著怎樣的關系。3回憶酸性氧化物的通性，以CO2為例寫出相應的化學方程式課前預習區(qū)_例：_例：_例：_4通過閱讀教材以及在互聯(lián)網(wǎng)上搜索信息，盡可能多地寫出晶體硅、二氧化硅和硅酸在生活中的應用。課堂互動區(qū)課堂互動區(qū)單質(zhì)硅Si【悅讀】閱讀材料，提取信息，完成表1。計算機與晶體硅單質(zhì)硅分為晶體硅與無定型硅。晶體硅是一種灰黑色有金屬光澤的晶體，硬而脆。高純度的晶體硅是很好的半導體材料，用于制作計算機CPU的

2、芯片。單晶硅太陽能電池的性能穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換效率高，體積小，質(zhì)量輕，很適合作太空航天器上的電源。在常溫下，晶體硅的化學性質(zhì)穩(wěn)定，一般只與氧化性極強的氟氣、強堿溶液、HF-HNO3混合溶液反應。但在加熱條件下，晶體硅的化學性質(zhì)變得活潑起來，可以與氧氣，鹵素單質(zhì)等多種物質(zhì)反應。表1晶體硅性質(zhì)總結(jié)物理性質(zhì)化學性質(zhì)常溫，化學性質(zhì)（）加熱，化學性質(zhì)（）反應實例用途【學而思之】（1）為什么在常溫下晶體硅的化學性質(zhì)比較穩(wěn)定？（2）晶體硅作為非金屬單質(zhì)，為什么能夠表現(xiàn)出一些金屬單質(zhì)的特點？【悅讀】閱讀材料，提取信息，完成小組討論。工業(yè)制粗硅計算機的芯片需要高純硅，自然界中沒有游離態(tài)的硅，工業(yè)上為了獲得高純硅，一般是

3、先制粗硅，再將粗硅提煉成高純硅。工業(yè)制粗硅是在電爐中，用過量的焦炭在高溫下還原二氧化硅制得。反應的化學方程式為：【小組討論】（1）在工業(yè)制粗硅的反應中，SiO2和C分別表現(xiàn)出怎樣的化學性質(zhì)從化合價角度分析，SiO2為什么會表現(xiàn)出這一化學性質(zhì)？（2）工業(yè)制粗硅的反應產(chǎn)物為什么是CO而不是CO2？二、二氧化硅SiO2【悅讀】閱讀材料，提取信息，完成表2。多姿多彩的SiO2地球上存在的天然SiO2約占地殼質(zhì)量的12%，有晶體型和無定型兩類。晶體型SiO2主要存在于石英和瑪瑙中。石英是主要造巖礦物之一，又叫硅石。純凈的石英無色透明，屬于原子晶體，熔點1650、莫氏硬度7、難溶于水。希臘人將無色、透明的

4、石英稱為“潔白的冰”，即我們通常所說的水晶。石英常因含有少量雜質(zhì)而變?yōu)榘胪该骰虿煌该鲙в忻利愵伾木w，如紫水晶、薔薇水晶、煙水晶等。純度低的石英就是通常所說的沙子。無定型SiO2主要指硅藻土，它是海洋微生物硅藻的遺體堆積形成的沉積物。在傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品如玻璃、陶瓷、水泥中，也含有SiO2。高純度的SiO2是制備光導纖維的重要材料。表2SiO2與CO2物理性質(zhì)的比較SiO2CO2常溫常壓狀態(tài)熔點硬度水溶性晶體類別【學而思之】為什么SiO2與CO2的物理性質(zhì)差別這么大呢？【悅讀】閱讀材料，提取信息，類比CO2，預測SiO2具有怎樣的化學性質(zhì)，小組合作，完成表3。SiO2的化學性質(zhì)SiO2除了具有氧

5、化性外，還具有什么化學性質(zhì)呢SiO2屬于酸性氧化物，是硅酸H2SiO3的酸酐，但由于SiO2難溶于水，所以不能與水直接反應生成對應的硅酸。酸性氧化物一般不與酸發(fā)生反應，但是SiO2卻有著自己特殊的性質(zhì)，在常溫下可與氫氟酸反應：SiO24HF=SiF42H2O生活中利用該反應雕刻出各種帶有美麗花紋的玻璃。表3SiO2與CO2化學性質(zhì)的比較化學性質(zhì)SiO2CO2物質(zhì)類別與NaOH與H2O與CaO與HF【學而時習之】總結(jié)SiO2的化學性質(zhì)。三、硅酸H2SiO3【悅讀】閱讀材料，提取信息，完成表4。硅酸硅酸是一種難溶于水的白色固體，加熱可以分解成SiO2與H2O。硅酸是一種很弱的酸，可以與強堿發(fā)生中和

6、反應。在水中，硅酸分子容易逐漸聚合而形成硅酸溶膠，當硅酸濃度較大時，則形成軟而透明、呈膠凍狀的硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后，就成為了疏松多孔的硅酸干凝聚，即硅膠。硅膠具有很強的吸附作用，是很好的干燥劑、吸附劑、催化劑載體。表4硅酸性質(zhì)的總結(jié)物理性質(zhì)化學性質(zhì)制備硅酸制備原理反應實例【動手實驗】制備硅酸干凝膠。向剛才滴有酚酞的Na2SiO3溶液中，逐滴加入鹽酸，邊加邊振蕩，等待硅酸凝膠的產(chǎn)生?！緪傋x】硅橡膠硅橡膠是由一類含硅的有機物聚合形成的，具有鏈狀結(jié)構(gòu)的有機高分子化合物。硅橡膠在彈性、可塑性等方面具有與普通橡膠一樣的特點，同時它無味、無毒、既耐高溫又耐嚴寒，在300和-90時均不失原有的強度和彈性，廣泛應用于各種日用品外殼美容矯形手術(shù)（最常見的有隆鼻、隆胸術(shù)等）。課后鞏固區(qū)1下列物品或設備中，不含二氧化硅的是課后鞏固區(qū)A石英光導纖維B計算機芯片C門窗玻璃D瑪瑙手鐲2能在玻璃上進行刻蝕，將其制成毛玻璃和雕花玻璃的物質(zhì)是A燒堿B純堿C氫氟酸D鹽酸3下列試劑可用帶玻璃塞的玻璃瓶保存的是A硅酸鈉溶液B鹽酸C氫氟酸D氫氧化鈉溶液4下列各組離子中能大量存在的