《整合》魯科版高中化學(xué)必修1第4章材料家族中的元素第1節(jié)硅無(wú)機(jī)非金屬材料第1課時(shí)導(dǎo)學(xué)案1

第4章材料家族中的元素第1節(jié)硅無(wú)機(jī)非金屬材料第1課時(shí)導(dǎo)學(xué)案1【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能記住硅、二氧化硅的主要性質(zhì)及這些性質(zhì)在材料中的應(yīng)用。2.能說(shuō)出硅在半導(dǎo)體工業(yè)，二氧化硅在現(xiàn)代通訊業(yè)中的重要應(yīng)用?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】一、一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料1．硅在地殼中的含量?jī)H次于______，自然界中沒(méi)有______態(tài)的硅，常見(jiàn)化合態(tài)的硅有__________和__________等。2．單質(zhì)硅可分為晶體硅和無(wú)定形硅兩種。(1)晶體硅結(jié)構(gòu)如圖所示，為_(kāi)_____________形晶體，與__________結(jié)構(gòu)相似。(2)晶體硅是一種帶有____________的灰黑色固體，晶體硅熔點(diǎn)______、硬度______、有脆性。(3)晶體硅的導(dǎo)電性介于________________之間，是良好的__________材料。3．硅原子最外層有4個(gè)電子，得失電子都較難，化學(xué)性質(zhì)__________。常溫下，除與F2、HF和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)外，硅不與其他物質(zhì)(如強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化劑)反應(yīng)。加熱時(shí)，能與O2、Cl2、C發(fā)生化合反應(yīng)。4．寫(xiě)出硅參與反應(yīng)的化學(xué)方程式。(1)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)①硅與氟氣反應(yīng)：____________________________________________________。②硅與氯氣反應(yīng)：_____________________________________________________。③硅與氧氣反應(yīng)：______________________________________________。(2)與氫氧化鈉溶液反應(yīng)化學(xué)方程式：_________________________________________________。(3)與氫氟酸反應(yīng)化學(xué)方程式：______________________________________________。5．高純硅的制取，反應(yīng)方程式分別為制粗硅：________________________________________________________________________。提純(與Cl2反應(yīng))：_____________________________________________。還原(用H2還原)：______________________________________________。二、二氧化硅與光導(dǎo)纖維1．硅的氧化物為二氧化硅，廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石。沙是含______________的SiO2；石英是含____________的SiO2；水晶是透明的__________晶體；瑪瑙是含有色雜質(zhì)的石英晶體；硅藻土是無(wú)定形SiO2。根據(jù)日常生活中的實(shí)例描述二氧化硅的物理性質(zhì)：________________________。2．列表比較二氧化碳和二氧化硅的性質(zhì)。CO2SiO2物理性質(zhì)與堿性氧化物反應(yīng)與堿液反應(yīng)與H2O反應(yīng)與酸反應(yīng)相同點(diǎn)3．問(wèn)題討論(1)根據(jù)CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑的反應(yīng)，能否說(shuō)明酸性H2SiO3＞H2CO3？為什么？(2)盛堿液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？(3)氫氟酸為什么不能用玻璃瓶盛放？三、硅、二氧化硅性質(zhì)的特性1.硅的還原性大于碳，但碳能在高溫下還原出硅：。2.非金屬單質(zhì)與堿液作用一般無(wú)氫氣放出，但硅能與氫氧化鈉等強(qiáng)堿溶液反應(yīng)放出氫氣：。3.非金屬單質(zhì)一般不與酸作用，但硅能與氫氟酸反應(yīng)：。4.二氧化硅是硅酸的酸酐，但與水不能直接反應(yīng)生成硅酸，二氧化硅卻能與氫氟酸反應(yīng)：。四、【歸納總結(jié)】1.二氧化硅的特殊性：二氧化硅作為一種非金屬氧化物，；作為一種酸性氧化物，但不與反應(yīng)，易與反應(yīng)。這些特性既是考查的重點(diǎn)，也是解題的依據(jù)。2．二氧化硅用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——，簡(jiǎn)稱(chēng)“”。光導(dǎo)纖維是一種能利用光的全反射作用來(lái)的透明度極高的細(xì)絲；具有信息容量大、抗干擾性能好、耐腐蝕等特點(diǎn)。導(dǎo)學(xué)案參考答案一、1．氧游離二氧化硅硅酸鹽2．(1)正四面體金剛石(2)金屬光澤高大(3)導(dǎo)體和絕緣體半導(dǎo)體3．不活潑4．(1)①Si＋2F2=SiF4②Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiCl4③Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△))SiO2(2)Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑(3)Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑5．SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si(粗)＋2CO↑Si(粗)＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiCl4SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(純)＋4HCl二、1．較多雜質(zhì)較少雜質(zhì)石英堅(jiān)硬固體、不溶于水、熔點(diǎn)高2．(從左到右，從上到下)氣體，熔、沸點(diǎn)低，能溶于水固體，熔、沸點(diǎn)高，硬度大，不溶于水CaO＋CO2=CaCO3CaO＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO32NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O(CO2少量)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2OCO2＋H2OH2CO3不與水反應(yīng)不反應(yīng)只與HF反應(yīng)SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O都是酸性氧化物(酸酐)，與堿反應(yīng)生成鹽和水3．(1)不能。強(qiáng)酸制較弱酸是根據(jù)在溶液中進(jìn)行的反應(yīng)得出的結(jié)論，而該反應(yīng)不是在溶液中進(jìn)行的。(2)由于玻璃中的SiO2跟堿溶液反應(yīng)生成Na2SiO3，Na2SiO3具有黏合性，會(huì)將瓶口和玻璃塞黏為一體而不易打開(kāi)。(3)玻璃的成分中含有SiO2，SiO2與氫氟酸反應(yīng)，氫氟酸常被用來(lái)刻蝕玻璃，因而氫氟酸不能用玻璃瓶盛放，可以放在塑料瓶或鉛制器皿中。三、1.SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑2.Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑3.Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑4.SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O四、1.堅(jiān)硬難熔水氫氟酸2.光導(dǎo)纖維光纖傳導(dǎo)光線(xiàn)五、檢測(cè)題1.下列關(guān)于硅的說(shuō)法，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)電性能介于金屬和絕緣體之間，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)反應(yīng)D．當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氧氣、氫氣等非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)2．焦炭還原SiO2可制得粗硅，提純粗硅從而得到高純硅的正確方法是()A．粗硅與Cl2反應(yīng)的產(chǎn)物，分餾后再用H2還原B．粗硅與HF反應(yīng)的產(chǎn)物，用H2還原C．粗硅與NaOH反應(yīng)的產(chǎn)物，加熱分解D．以上方法都不正確3.下列敘述正確的是()A．因?yàn)镹a2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性質(zhì)相似C．二氧化硅既溶于氫氧化鈉溶液又溶于氫氟酸，所以二氧化硅也能與其他酸、堿反應(yīng)D．二氧化硅是硅酸的酸酐，具有弱氧化性4．地殼中含量第一和第二的兩種元素形成的化合物不具有的性質(zhì)是()A．熔點(diǎn)很高B．是酸性氧化物，與水反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的酸C．可與純堿反應(yīng)D．與碳在高溫下反應(yīng)可制取兩元素中的一種單質(zhì)5.下面有關(guān)硅的敘述中正確的是()A.硅原子既不易失去電子又不易得到電子,主要形成四價(jià)的化合物,自然界中存在游離態(tài)的硅B.硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素,硅在地殼中的含量在所有的元素中居第一位C.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng),當(dāng)加熱到一定溫度時(shí),能與O2、Cl2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)D.硅在電子工業(yè)中,是最重要的半導(dǎo)體材料6.熔融燒堿應(yīng)選用的儀器是()A.石英坩堝 B.普通玻璃坩堝C.生鐵坩堝 D.陶瓷坩堝7.指出下列反應(yīng)中二氧化硅所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用，在A(yíng)～E選項(xiàng)中選擇正確答案填入括號(hào)內(nèi)。①2NaOH＋SiO2=Na2SiO3＋H2O()②SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑()③SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑()④SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O()⑤SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑()A．作為玻璃的成分被消耗而使玻璃被刻蝕B．氧化性C．酸性氧化物的通性D．與揮發(fā)性酸性氧化物的鹽反應(yīng)得揮發(fā)性酸性氧化物E．氧化還原反應(yīng)中Si的化合價(jià)沒(méi)變檢測(cè)題參考答案1.【解析】本題考查了硅的化學(xué)性質(zhì)及反應(yīng)條件，屬識(shí)記性?xún)?nèi)容的考查?！敬鸢浮緾2.【解析】[精硅提純的反應(yīng)為：Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiCl4、SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋4HCl。【答案】A3.【解析】A項(xiàng)反應(yīng)原理是由于SiO2是難揮發(fā)性酸酐，CO2是揮發(fā)性酸酐，并不是因?yàn)楣杷崴嵝詮?qiáng)于碳酸；B項(xiàng)中CO2常溫是氣態(tài)，SiO2常溫是固體，因此二者物理性質(zhì)并不相似；C項(xiàng)中SiO2溶于氫氟酸是其特性，并不能說(shuō)明SiO2也溶于其他酸；D項(xiàng)中由反應(yīng)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO↑＋Si可知，SiO2具有弱氧化性。【答案】D4.【解析】此化合物為SiO2。SiO2熔點(diǎn)高，硬度大，是酸性氧化物，但不與水反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的酸，可與Na2CO3反應(yīng)，可與C反應(yīng)制粗硅。【答案】B5.【解析】硅是一種親氧元素,在自然界中沒(méi)有游離態(tài)的硅存在,A不正確;地殼中含量最多的元素是O,B不正確;常溫下Si可以與F2、HF、NaOH溶液等反應(yīng),C不正確。【答案】D6.【解析】石英主要成分為SiO2,普通玻璃、陶瓷中