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1、第四章 非金属及其化合物第一节 无机非金属材料的主角硅第 1 课时 二氧化硅和硅酸一、教学目标【知识目标】1、了解硅及其化合物的知识。2、了解硅及其化合物在国民经济中的重要作用。【能力目标】使学生进一步了解运用元素周期律知识学习同族元素性质及其递变规律的方法，并运用这些知识学习碳族元素及其化合物的知识。3、 【情感目标】通过对非金属硅性质的科学探究，发展学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘二、重点与难点【重点】硅和二氧化硅的性质。【难点】硅和二氧化硅的性质。硅在地壳中含量 26.3，仅次于氧。以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中，占地壳质量 90以上。在无机非金属材料中，硅
2、元素一直扮演着主角，它位于第 3 周期，第A 族，在碳的下方。最外层有 4 个电子，主要形成四价的化合物。自主学习一、二氧化硅（SiO 2）和硅酸（一）二氧化硅（SiO 2）1、存在：硅是是一种亲氧元素，以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在。天然存在的二氧化硅称为硅石，包括结晶形和无定形两大类。石英是常见的结晶形二氧化硅，其中无色透明的就是水晶，具有彩色环带状或层状的是玛瑙。2、结构：二氧化硅晶体为立体网状结构，基本单元是SiO 4，若干个四面体通过氧原子连接，即每个 Si 周围结合 4 个 O，每个 O 为两个四面体所共有，即每个 O 与 2 个 Si 相结合。实际上，SiO 2晶体是由 Si
3、 和 O 按 1：2 的比例所组成的立体网状结构的晶体。SiO 2的立体网状结构决定了它有良好的物理和化学性质，被广泛应用。如用作玛瑙饰物，制作实验室使用的石英坩埚，用作与信息高速公路骨架的光导纤维。3、物理性质：熔沸点高、硬度大、不溶于水。洁净的 SiO2无色透光性好。4、化学性质：化学稳定性好、除 HF 外一般不与其他酸反应，可以与强碱（NaOH）反应，是酸性氧化物，在一定的条件下能与碱性氧化物反应SiO24HF = SiF 4 2H 2O SiO2+CaO CaSiO3 SiO22NaOH = Na 2SiO3H 2O因此，不能用玻璃瓶装 HF，装碱性溶液的试剂瓶应用木塞或胶塞。（二）硅
4、酸（H 2SiO3）1、性质：酸性很弱（弱于碳酸）溶解度很小，它不能使紫色石蕊试液变红色。硅酸不稳定：H 2SiO3 SiO2+H2O 硅酸能与碱反应：H 2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O硅酸在水中易聚合形成胶体。浓度小时硅酸溶胶，浓度大时形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶” 。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。2、制备：由于 SiO2不溶于水，硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。 Na 2SiO32HCl H 2SiO32NaCl二、硅单质1、物理性
5、质：硅与碳相似，有晶体和无定形两种。晶体硅结构类似于金刚石，它是带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高（1410） ，硬度大，有脆性，是良好的半导体。2、化学性质：常温下化学性质不活泼。常温可与 F2 、HF 、NaOH 反应，加热条件下可与 O2、Cl 2 等物质反应Si+2NaOH+H2O =NaSiO3+2H2 Si+ 2F2 = SiF4 Si4HF = SiF42H 2Si+ O2 SiO2 Si+ 2Cl2 SiCl43、制备：（1）粗硅制取：SiO 2+2C 2CO+Si（副反应SiO2+3C SiC+2CO ）（2）粗硅提纯：Si+ 2Cl 2 SiCl44、应用：用途广泛，常用作半
6、导体、晶体管及芯片、光电池等材料【例 2】 为确认盐酸、H 2CO3、H 2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的（不必选其他酸性物质） 。请据此回答：【 例 1】 下 列 说 法 不 正 确 的 是 （ ） A.因 SiO2不 溶 于 水 ， 故 SiO2不 是 酸 性 氧 化 物 B.在 反 应 SiO2+2C温Si+2CO中 SiO2作 氧 化 剂 C.SiO2是 一 种 空 间 立 体 网 状 结 构 的 晶 体 ， 熔 点 高 、 硬 度 大 D.氢 氟 酸 能 够 刻 蚀 玻 璃 ， 故 不 能 用 玻 璃 瓶 来 盛 装 氢 氟 酸 【 跟 踪 训
7、练 1】 指 出 下 列 反 应 中 SiO2所 表 现 的 化 学 性 质 或 作 用 ， 在 AD选 项 中 选 择 正 确 答 案 填 入 括号 内 。 SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O （ ） Na2CO3+SiO2温Na2SiO3+CO2 （ ） SiO2+2C Si+2CO （ ） SiO2+4HFSiF4+2H2O （ ） A.作 为 玻 璃 的 成 分 被 消 耗 而 使 玻 璃 被 腐 蚀 B.氧 化 性 C.酸 性 氧 化 物 的 通 性 D.将 挥 发 性 酸 酐 从 其 盐 中 置 换 出 来 （1）锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为_。（2）装
8、置 B 所盛的试剂是_，其作用是_。（3）装置 C 所盛试剂是_，C 中反应的离子方程式是_。【跟踪训练 2】 下列关于碳酸（H 2CO3）和硅酸（H 2SiO3）的说法中不正确的是（ B ）A.两者均为弱酸 B.两者均可使紫色石蕊试液变红色C.CO2 气体通入 Na2SiO3 溶液中可以制得硅酸 D.两者受热时均可以分解 课后作业1、下面有关硅的叙述中，正确的是 （ ）硅原子既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物。硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位。硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在。硅在电子工业中，是最重要的半导体材料。A B C
9、D 2、CO 2通入下列各溶液中，不可能产生沉淀的是 （ ）A、水玻璃 B、石灰水 C、饱和 Na2CO3 D、CaCl 23、下列离子方程式中，书写正确的是（ ）A、硅酸和氢氧化钾溶液反应：H 2SiO3+2OH-=SiO32-+2H2OB、硅和浓氢氧化钠溶液反应：Si+2OH -+H2O=SiO32-+2H2C、碳酸氢钙溶液跟稀盐酸反应：Ca(HCO 3)2+2H+=Ca2+2H2O+CO2D、饱和碳酸钠溶液中通入过量的 CO2：CO 32-+H2O+CO2=2HCO3-4、下列反应中，能证明 SiO2是酸性氧化物的是 （ ）ASiO 2 + 2C = Si + 2CO BSiO 2 +
10、2NaOH = Na2SiO3 + H2OCSiO 2 + 4HF = SiF4+ 2H 2O DSiO 2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2 5、下列物质的用途错误的是 （ ）A硅是制造太阳能电池的常用材料 B二氧化硅是制造光导纤维的材料C水玻璃可用作木材防火剂 D硅是制取水泥的原料6、物质 A 是一种高熔点化合物，不溶于强酸中，但能与纯碱在熔融时反应生成化合物 B，同时放出气体 C；把气体 C 通入 B 的溶液中，得化合物 D；D 在干燥的空气中加热得到化合物 A。A、B、C、D、的化学式是：A_B_C_D_写出各步反应的化学方程式：_-。7.如图中的每一方格表示相关的一种反应
11、物或生成物。其中 B 是一种单质，其余物质也都是有 B 元素的化合物。C 是一种钠盐，E 是 C 对应的酸，B 的结构类似金刚石，D 为 B 的氧化物（其他不含 B 元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去） ，请填写空白：（1）A、D、E 的化学式分别为_、_、_。（2）A 和 B 的互相转化在工业上有什么实际意义？_。（3）写出 DC 反应的化学方程式：_ _。（4）写出 ED 反应的化学方程式：_。参考答案：1、C 2、D 3、AB 4.B 5.D 6、A:SiO 2 B:Na2SiO3 C:CO2 D:H2SiO3 7. 答 案 ： （ 1） SiCl4 SiO2 H
12、2SiO3 （ 2） 粗 硅 提 纯 （ 3） SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O （ 4） H2SiO3 SiO2+H2O 无机非金属材料的主角硅（第二课时）一、教学目标【知识目标】1、了解硅酸盐工业及一些产品。2、了解一些重要的新型无机非金属材料。【能力目标】了解硅酸盐工业及一些产品【道德情感目标】激发学生学习化学的兴趣，使学生对化学与生产、生活实际的联系有进一步的认识。二、重点与难点【重点】硅酸盐的丰富性和复杂性、硅酸盐的用途，新型无机非金属材料的特性。【难点】硅酸盐的用途及性质。新型无机非金属材料的特性。自主学习二、硅酸盐的氧化物形式的改写一 、 硅 酸 盐 1.概 念 硅 酸
13、 盐 是 由 硅 、 氧 和 金 属 组 成 的 化 合 物 的 总 称 。 2.硅 酸 盐 的 性 质 硅 酸 盐 是 一 类 结 构 复 杂 的 固 态 物 质 ， 大 多 不 溶 于 水 ， 化 学 性 质 很 稳 定 。 3.硅 酸 盐 组 成 的 表 示 通 常 用 二 氧 化 硅 和 金 属 氧 化 物 的 组 合 形 式 表 示 其 组 成 。 例 如 ： Na2SiO3： Na2OSiO2 红 柱 石 Al2SiO5： Al2O3SiO2 4.最 常 见 的 硅 酸 盐 Na2SiO3 5.常 见 的 硅 酸 盐 产 品 产 品 原 料 主 要 设 备 主 要 成 分 水 泥 石 灰 石 、 黏 土 水 泥 回 转 窑 硅 酸 二 钙 2CaOSiO2 硅 酸 三 钙 3CaOSiO2 铝 酸 三 钙 3CaOAl2O3 玻 璃 纯 碱 、 石 灰石 和 石 英 玻 璃 窑 Na2OCaO6SiO2 陶 瓷 黏 土 硅酸盐由于组成比较复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成，改写时的规律：三、新型无机非金属材料的特性。 无机非金属材料： 硅酸盐材料：水泥、玻璃、陶瓷等 新型无机非金属材料：高温结构陶瓷、光导纤维等 传统
