新人教版高中化學必修1《無機非金屬材料的主角——硅》學案二

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1、 2019 最新新人教版高中化學必修 1《無機非金屬材料的主角——硅》學案二——硅》學案二——硅》學案二——硅 第一課時 【主干知識梳理】 一．硅 1、物理性質 : 晶體硅是 灰黑色 、有 金屬 光澤、 硬而脆 的固體。晶體硅的 熔沸點 很高 , 硬度也很大。是良好的 半導體 材料。 2、化學性質 : 硅的還原性： 與氟氣反應 : Si+2F2=SiF4 與氫氟酸反應 : Si+4HF=SiF 4↑ +2H 2O 與強堿溶液反應 : Si+2NaOH+H 2O=Na 2SiO 3+2H 2↑

2、 與氯氣反應加熱 _: Si+2Cl 2△ SiCl 4 與氧氣反應加熱 : Si+O 2△ SiO2 2 、 制 法： 高溫 SiO2+2C===Si+2CO ↑ ( 含雜質的粗硅） 高溫 Si+2Cl2==SiCl4 高溫 SiCl4 +2H2==Si+4HCl ↑ 這樣就可得到純度較高的多晶硅。 Si 與 C 的比較 有機世界的主角——碳 無機世界的主角——硅 地殼中含量僅為

3、0.027%, 主要形 地殼中含量居第二 ,自然界中只有化合態(tài)的硅 ,其氧 存 成石灰石和碳酸鹽等礦物。然而 化物及碳酸鹽占地殼質量的 90%以上 ,可以說我們 其有機化合物目前已超過 1000 萬 看到和踩著的每寸土地都有硅元素 ,是無機世界的 在 種。而不含碳的化合物只有 10 來 主角。 萬種 , 所以稱之為有機世界的主 角。 原 子

4、 結 +6 2 4 +14 2 8 4 構 晶 碳的單質有金剛石、石墨、和 ,其 結構與金剛石類似體 結構各不相同 結 構 物 金剛石的熔點、沸點高 ,堅硬 ,不溶 晶體硅：金屬光澤 ,灰黑色固體 ,熔點和沸點高 ,其導 1 / 8 理 于水 , 是絕緣體 ,石墨是電的良導 電性介于導體體之間和非導體之間 ,是良好的半導 性 體。（熔點 金剛石 ＞硅） 體。 質 化 C+O

5、2 高溫 CO2 Si+O 2△ SiO2 學 C+CO 2 高溫 CO Si+2NaOH+H 2O=Na 2SiO3+2H 2↑ 性 C+CuO △ CO+Cu Si+2F2=SiF 4 質 Si+4HF=SiF 4↑ +2H 2 O 二、二氧化硅 （刪掉） 1、物理性質 它是一種 __________ _ 固體 ,_____________ 水。 2、化學性質 SiO2 與 CO2 化學性質的比較 物 質 二氧化硅 (SiO 2) 二氧化碳 (CO2) 與水反應 與酸反應 與堿反應

6、 與堿性氧化物反 應 與碳反應 （ 1）物理性質：熔點高 ,硬度大 ,不溶于水。純凈的 SiO 2 晶體無色透明的固體。 （ 2）化學性質： ①酸性氧化物 a、在常溫下與強堿反應 ,生成鹽和水。例如： SiO 2+2NaOH=Na 2SiO 3+H 2O b、在高溫下與堿性氧化物反應生成鹽。例如： SiO 2+CaO 高溫 CaSiO3 ②弱氧化性：高溫下被焦炭還原 SiO2+2C △Si+2CO ↑ SiO 2+3C△ SiC+2CO ↑（焦炭過量） ③特殊反應： a、與 HF 反應 ： 4HF+ SiO 2=

7、 SiF 4↑ +2H 2O 氫氟酸是唯一可以與的 SiO2 反應的酸。 b、與 Na2CO3 和 CaCO3 反應： Na2CO3+SiO 2 高溫 Na2 SiO3+CO 2↑ CaCO3+SiO 2 高溫 CaSiO 3+CO 2↑ SiO 2 與 CO 2 的比較 二氧化碳 二氧化硅 類別 酸性氧化物 酸性氧化物 存在 空氣 存在于巖石、沙子、硅石、石英、水晶、硅藻土 中 化學式的意 可表示 CO2 分子的組成 不能表示 SiO2 的分子組成 ,僅表示 SiO2 中硅原子和 2 / 8

8、 義 氧原子個數(shù)之比為 1： 2 物理性質 氣體 ,熔、沸點低 ,可溶 堅硬 ,不溶于水 ,熔、沸點高 于水 ,比空氣重 ,不支持 燃燒 ,不支持呼吸 與水反應 CO 2+H 2O=H 2CO3 不反應 與酸反應 不反應 除 HF 外不反應 4HF+ SiO 2= SiF 4↑ +2H 2O 與鹽反應 CO2+Na 2CO3+H 2O=2Na SiO 2+Na2CO3△ CO2↑ +Na 2SiO3 HCO 3 與堿反應 CO2+2NaOH=Na 2CO3+ SiO

9、2 +2NaOH=Na 2SiO 3+H 2O H2O 與 CaO 反應 CO2+CaO 高溫 CaCO3 SiO 2+CaO 高溫 CaSiO3 轉化 Na2SiO 3+2 H 2O+ CO 2====H 4SiO 4+ Na2CO3 H 4SiO 4===== SiO 2+2 H 2O 用途 飲料、制堿 ,做干粉 光導纖維、化學儀器、光學儀器、鐘表部件、電子元 滅火器 件等 【重點難點講練】 【要點透析】（左欄） 1、碳族元素 碳族元素在歷年高考中都占有重 要位置 , 主要考察有

10、關 CO2 的實驗題型、硅、二氧化硅的結構、組成和晶體結構和性質。 [ 例 1] 下列關于碳族元素的說法正確的是 （ ） A．單質都是無色晶體 B．單質中硅單質熔點最高 C．碳族元素形成的化合物種類最多 D．在化合物中最穩(wěn)定的化合價都是 +4 價 【分析】對選項 A：在碳族元素所形成的單質中 , 只有金剛石為無色晶體 , 故 A 是錯的。 對選項 B：在碳族元素形成的單質中 , 金剛石、晶體硅為原子晶體 , 金剛石的熔點比晶體硅高。本族單質的熔點與 鹵族元素單質熔點遞變趨勢不同 , 鹵族單質熔點從 F2→ I2 依次升高 , 碳族元素單質

11、由 C→ Pb 熔點呈降低趨勢 , 故 B 項是錯誤的。  【針對練習】（右欄） 1-1 （ 05 全國）下列說法中正確的是 A. 非金屬元素呈現(xiàn)的最高化合價不超過該元素原子的最外層電子數(shù) B. 非 金 屬元 素呈 現(xiàn)的 最低 化合價 , 其絕 對值等于該元素原子的最外層電子數(shù) C. 最外層有 2 個電子的原子都是金屬原子 D. 最外層有 5 個電子的原子都是非金屬原子 1-2 下列關于碳和硅的敘述中不正確的是（ ） A ．金剛石和晶體硅都是原子晶體 B．地殼中硅元素比碳元素含量多 C．自然界里碳元素化

12、合物比硅元素化合物種類多 D．碳和硅的氧化物都是分子晶體 1-3 構成地殼基本骨架的非金屬元素的是 （ ） A ． Al B． O C． Si D ． C 1－ 4、（ 06 年東期末試題）目前 ,科學家擬合成一 種“二重構造”的球形分子 ,即把足球型的 C60 分 子融進 Si 60 的分子中 ,外面的硅原子與里面的碳原 子 以 共 價 鍵 結 合 。 下 列 說 法 正 確 的 是 （ ） A ．它是由兩種單質組成的混合物B．它是一種硅酸鹽C．它是一種新型化合物 D．它是一種高聚物 答案： C

13、 1－ 5．（ 06 年高三第二次調研考試）澳大利亞研 究人員最近開發(fā)出被稱為第五形態(tài)的固體碳 ,這種 3 / 8 對選項 C：碳族元素位于周期表中部 , 易形成共價化合物特別是碳元素是構 成種類繁多的有機物的最重要元素。 對選項 D：Pb 的穩(wěn)定價態(tài)為 +2, 故選項D也是錯誤的。 【答案】 C 小結： 解此類題目一定要依據結構決定性質的規(guī)律來分析 , 所以要熟練了解原子的核外電子排布。 2、二氧化硅 是由 Si 原 子和 O 原子以 原子個數(shù)比為 2∶ 1 組成的空 間立體網狀

14、晶 體。 SiO2 晶體 與金剛石結構 相似 ,具有高硬 度、高熔沸點特征。（說明： SiO2 晶體結構：不存在單個的 SiO 2 分子 ,是由 Si 原子和 O 原子以 2： 1 組成的空間立體網狀晶體。每個 Si 原子與 4 個 O 原 子相連 ,每個 O 原子與兩個 Si 原子相連。不考慮 O 原子的存在 ,SiO2 晶體與金剛石和晶體硅結構是相似的。換句 話說 ,SiO 2 晶體相當于在晶體硅的每個 Si— Si 之間插入一個 O 原子。 SiO 2 的結構與 CO2 差別很大 ,CO2 以單個的分子形式存在 ,結構式為 O=C=O, 為線形

15、分子結構。） [ 例 2] ：用化學方程式表示二氧化硅是酸性氧化物。 【分析】 酸性氧化物 , 都與堿或堿性 氧化物反應。所以我們可以通過與與堿或堿性氧化物反應來表述出來。答案： SiO2+2NaOH=NaSiO3+H2O或 SiO2+CaO CaSiO3 【答案】略 [ 例 3] 下列說法正確的是（ ） A ． SiO2 溶于水顯酸性 B． CO2 通入水玻璃可得硅酸  新的碳結構被稱作“納米泡沫” ,它外形類似海綿 , 比重極小 ,并具有磁性。納米泡沫碳與金剛石的關 系是 A ．同系物 B ．同位素

16、 C．同素異形體 D ．同分異構體答案： C 2-1 下 列 物 質 中 主 要 成 分 不 是 二 氧 化 硅 的 是 （ ） A ．硅膠 B．水晶 C．瑪瑙 D．硅石 2-2 在 SiO2 +3C SiC+2CO↑反應中 ,氧化劑和還 原劑的質量比為 （ ） A ． 36∶30 B． 60∶ 36 C． 2∶ 1 D． 1∶ 2 2-3 二氧化硅是酸酐的原因是（ ） A ．它溶于水得相應的酸 B．它對應的水化物是可溶性強酸 C．它與強堿溶液反應只生成鹽和水 D．它是非金屬氧化物 2－ 4．（ 06 年

17、湖南聯(lián)考）將足量的 CO2 不斷通入 KOH 、 Ba(OH) 2 、 KAlO 2 的混合溶液中 ,生成沉淀 與通入 CO2 的量的關系可表示為 ( ) 答案： B 4 / 8 C． SiO 2 是酸性氧化物 ,它不 溶于任何酸 D ． SiO2 晶 體 中 不 存 在 單 個 SiO2 分子 解析： SiO2 不溶于水； SiO 2 是 Si — O 鍵結合而成的

18、空間網狀的原子晶體 ,其 中 Si、 O 原子個數(shù)比為 1∶ 2,不存在單個的“ SiO2”分子。 SiO 2 是酸性氧化物 ,但不與水和一般酸反應 , 常溫下只能 與 氫 氟 酸 反 應 。 H2CO3 的 酸 性 比 H2SiO 3 強 ,故 CO2 通入 Na2SiO 3 溶液中 可 發(fā) 生 反 應 ： CO2 ＋ Na2SiO 3 ＋ H2O Na 2CO3＋H 2SiO 3↓。 答案 B 、D 。 小結： 二氧化硅性質穩(wěn)定只和少數(shù)物 質反應 , 同學們學習過程中要對此加強 記憶。 【課時同步練習

19、】 [基礎達標 ] 1．下列說法正確的是（ ） A ． SiO2 溶于水顯酸性 B． CO2 通入水玻璃可得硅酸 C． SiO2 是酸性氧化物 ,它不溶于任何酸 D． SiO2 晶體中不存在單個 SiO2 分子 2．下列物質晶體中 ,不存在分子的是（ ） A ．二氧化硅 B ．二氧化硫 C．二氧化碳 D ．二硫化碳 3．光纖通訊是光作為信息的載體 ,讓光在光導纖維中傳輸 ,制造光導纖維的基本原料是（ ） A ．銅 B ．鋼 C ．石英 D ．鋁 4．下列關于二氧化硅的說法中 ,錯誤的是（ ） A ．二氧

20、化硅也叫硅酐 5 / 8 B．二氧化硅分子由一個硅原子和兩個氧原子構成 C．不能用二氧化硅跟水直接作用制取硅酸 D．二氧化硅既能與氫氟酸反應 ,又能與燒堿反應 ,所以它是兩性氧化物 5、純凈的碳酸氫鈣試樣在高溫下分解 ,當剩余的固體物質質量為原試樣質量一半時 ,碳酸 氫鈣的分解率是（ ） A ． 50％ B ． 75％ C． 92.7％ D． 100％ 6．下列變化中 ,不可能通過一步反應實現(xiàn)的是（ ） A ． SiO2→ Na2SiO3 B ． SiO 2→ H2S

21、iO3 C．CuSO4→ CuCl 2 D ．Cu(OH) 2→ Cu 7．現(xiàn)有硅酸鈉、石灰石、二氧化硅三種白色粉末 ,只用一種試劑就可以將它們鑒別開 ,該試 劑是（ ） A ．純水 B．鹽酸 C．硝酸銀溶液 D ．碳酸鈉溶液 8．下列離子在水溶液中能大量共存的是（ ） A ． H+、 K +、 HCO 3-、 Ca2+ B ．OH- 、Na+、 Mg 2+、 HCO 3 - C．Na +、H + 、Cl -、 NO3 - D ．

22、Na+、 SiO3 2-、 H+ 、 Cl - 9． NaOH 、 KOH 等堿性溶液可以貯存在下列哪種試劑瓶中 （ ） A ．具有玻璃塞的細口瓶 B．具有玻璃塞的廣口瓶 C．帶滴管的滴瓶 D．具有橡膠塞的細口瓶 10、用地殼中某主要元素生產的多種產品在現(xiàn)代高科技中占有重要位置 ,足見化學對現(xiàn)代物 質文明的重要作用。例如： （ 1）計算機芯片的主要成分是 ； （ 2）光導纖維的主要成分是 ： （ 3）目前應用最多的太陽能

23、電池的光電轉化材料是 ； （ 4 ）用作吸附劑、干燥劑、催化劑或催化劑載體的人造分子篩大多是一類稱為 的化合物 ； [能力提高 ] 1、下列反應能說明 SiO2 是酸性氧化物的是（ ） A、 SiO2+2C 高溫 Si+2CO↑ B 、 SiO2+2NaOH=NaSiO3+H2O C、 SiO2+4HF ==SiF 4↑ +2 H 2O D 、 SiO2+CaCO3高溫 CaSiO3+CO2↑ 2、（ 02 理綜）以下說法正確的是 A 納米材料是指一種稱為“納米”的新物質制成的材料

24、 B 綠色食品是指不含任何化學物質的食品 C 生物固氮是指植物通過葉面直接吸收空氣中的氮氣 6 / 8 D 光導纖維是指二氧化硅為主要原料制成的 3．10g 含有雜質的 CaCO3 和足量的鹽酸反應是（ ） A ．KHCO 3 和 MgCO 3 C． K 2CO3 和 SiO2  ,產生 CO20.1mol, 則此樣品中可能含有的雜質 B． SiO 2 和 MgCO 3 D．無法確定 高溫 4、工業(yè)上制取金剛砂的化學反應方程式如下： S

25、iO 2 3C SiC 2CO 。在這個 氧化還原反應中 ,氧化劑和還原劑物質的量之比為（ ） A ． 1： 2 B ．2： 1 C． 5：3 D ． 3：5 5、下列離子方程式不正確是（ ） A ．石英與燒堿溶液反應 SiO 2 2OH SiO 32 H 2O B．向澄清的石灰水中通入過量的 CO2 CO 2 OH HCO 3 C．向小蘇打溶液中加入過量的石灰水 2 HCO 3 Ca

26、2 2OH CaCO 3 2 H 2 O CO 32 D．向水玻璃中加入過量鹽酸 2H SiO32 H 2 O H 4 SiO4 6、下列說法摘自某科普雜志 ,你認為無科學性錯誤的是（ ） A ．鉛筆芯的原料是重金屬鉛 ,兒童在使用時不可能用嘴吮咬鉛筆 ,以免引起鉛中毒 B．一氧化碳有毒 ,生有煤爐的居室 ,可放置數(shù)盆清水 ,這樣可有效地吸收一氧化碳 ,防止 煤氣中毒 C．“汽水”澆灌植物有一定的道理 ,其中二氧化碳的緩釋 ,有利于作物的光合作用 D．硅的

27、提純與應用 ,促進了半導體元件與集成芯片業(yè)的發(fā)展 ,可以說“硅是信息技術革命的催化劑” 7、在 SiO2 晶體結構中最小的環(huán)是幾元環(huán)？ _____ 。每個 Si 原子與幾個 O 原子成鍵？ ___。 8．將 26g含SiO 2和 CaCO3固體在高溫下加熱至質量不再改變 ,冷卻后稱重為 17.2g。求： （ 1） 生成的二氧化碳氣體在標準狀況下的體積是多少升？ （ 2） 原混合物中含有二氧化硅的質量是多少克？ 第一課時：針對練習 1-1 A 1-2 D1-3BC 2-1 A2-2 D2-3 C 解析： SiO 2 是酸酐的原因應當

28、是它 與強堿溶液反應只生成鹽和水 ,它不溶于水 ,對應的酸 H 2SiO3 也不是強酸 ,故應選 C。 基礎達標： 1． BD 解析： SiO 2 不溶于水； SiO 2 是 Si— O 鍵結合而成的空間網狀的原子晶體 , 其中 Si、 O 原子個數(shù)比為 1∶ 2,不存在單個的“ SiO2”分子。 SiO 2 是酸性氧化物 ,但不與水 和一般酸反應 ,常溫下只能與氫氟酸反應。 H 2CO3 的酸性比 H 2SiO 3 強 ,故 CO2 通入 Na2SiO 3 溶液中可發(fā)生反應： CO2＋ Na2SiO3 ＋H 2O Na2CO3＋ H

29、2SiO 3↓。正確選項為 B、 D 。 7 / 8 2． A 3 ． C 4 ． BD 解析： 酸酐與對應的酸中心元素化合價相同 ,SiO2 和 H2SiO3 的化合價 相同 ,所以 SiO2 盡管難溶于水 ,但它仍是硅酸的酸酐 ,A 正確； SiO2 為原子晶體 ,故 SiO2 不能表 示其分子組成 ,即二氧化硅中并不存在 SiO2 分子 ,B 錯誤；二氧化硅難溶于水 ,且不與水反應 , 無法直接與水反應制取硅酸 ,C 正確； SiO2 與 HF 酸反應的方程式為： SiO2＋ 4H

30、FSiF4 ↑十 2H 2O,SiF 4 不是鹽 ,SiO2 與 HF 酸反應只是一種特殊情況 ,所以不能說 SiO2 是兩性氧化 物,D 錯誤。 5． D 解析： Ca（ HCO 3） 2 CaCO 3 ＋ H 2 O ＋ CO 2 ↑① 100 62 CaCO3 CaO＋ CO2↑② 由①可知當 Ca（ HCO 3） 2全部分解后 ,剩余固體質量大于一半 ,所以只有②也發(fā)生反應 才有可能使質量減少一半。又因為 Ca（HCO 3） 2 稍

31、加熱就分解 ,而 CaCO3必須在高溫下才 分解。即當 CaCO3發(fā)生分解時 ,Ca（ HCO 3） 2已全部分解完畢。 6． BD 7 ． B 8 ． C 9 、 D 10、硅（或 Si 或單晶硅） (2) 二氧化硅（或 SiO 2） (3)硅（或 Si ） (4)鋁硅酸鹽（或硅鋁酸鹽） 能力提升： 1、 B2、 D 納米（ nm）是一長度單位；污染少或無污染的食品稱綠色食品；生物固氮通過根瘤菌進行。 3、 B4 、 A 在 中 ,2C 原子被氧化作還原劑 ,一個 C 原子被還原作氧化劑。 5、 C HCO3 （少定）、 Ca(OH )2 （多變） ,中和一個 HCO 3 只需一個 OH 。 6、 CD 鉛筆芯的原料是石墨；水不能吸收 CO（ CO 不溶于水 ,常溫下也不與水反 應）。 7、六元環(huán) ,4個 8．⑴ 4.48L ⑵ 6g 8 / 8