高中化学4.1.1硅和二氧化硅学案鲁科版必修1

1第1节硅无机非金属材料第1课时硅和二氧化硅学习目标定位：1.能记住硅、二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用。2.能说出硅在半导体工业，二氧化硅在现代通讯业中的重要应用。知识点一单质硅与半导体材料【探究活动】1．单质硅有晶体硅和无定形硅(非晶硅)两种，晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，单质硅的导电性介于导体和绝缘体之间。有人说：“金属单质都是电的良导体，非金属单质都是绝缘体”，你认为对吗？请分析说明。2．在前面的学习中，你已经学习过碳、硫、氮气、氧气、氢气等许多非金属单质，它们在性质上具有许多相似之处。(1)根据上述单质的性质，分析总结非金属单质有哪些通性？(2)硅作为非金属，预测硅有哪些性质？3．在常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸和强碱溶液外，不易与其他物质如氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸等反应。写出硅参与的反应的化学方程式(1)与非金属单质反应①硅与氟气反应：______________________________________________________②硅与氯气反应：_______________________________________________________③硅与氧气反应：_______________________________________________________(2)与氢氧化钠溶液反应化学方程式：_________________________________________________________________________2(3)与氢氟酸反应化学方程式：____________________________________________________________4．自然界中没有硅，硅元素全部以化合态存在，如二氧化硅、硅酸盐等。工业上怎样获取作为半导体材料的硅呢？高纯硅的制取，反应方程式分别为：制粗硅：______________________________________________________________________________提纯(与Cl2反应)：______________________________________________________________________还原(用H2还原)：_____________________________________________________________________【学以致用】1．下列关于硅的说法，不正确的是()A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色、有金属光泽的固体B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属单质发生反应2．焦炭还原SiO2可制得粗硅，提纯粗硅从而得到高纯硅的正确方法是()A．粗硅与Cl2反应的产物，分馏后再用H2还原B．粗硅与HF反应的产物，用H2还原C．粗硅与NaOH反应的产物，加热分解D．以上方法都不正确知识点二二氧化硅与光导纤维【探究活动】1．二氧化硅广泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅。根据你对沙子和石英的了解，预测二氧化硅有哪些物理性质？2．自然界中哪些常见物质的主要成分是二氧化硅？从物质分类角度来看，二氧化硅属于哪类物质？可能具有哪些性质？3．完成体现二氧化硅化学性质的化学方程式。(1)与NaOH溶液反应(盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞)________________________________________________________________________(2)与碱性氧化物反应SiO2＋CaO=====高温____________(3)SiO2的氧化性SiO2＋2C=====高温________________(4)SiO2的特性——与氢氟酸反应SiO2＋4HF===________________此反应常被用来刻蚀玻璃。4．问题讨论(1)根据CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑的反应，能否说明酸性H2SiO3＞H2CO3？为什么？3(2)盛碱液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？5．光导纤维(1)主要成分：________。(2)用途：________、能量传输、信息处理等。【学以致用】3．下列叙述正确的是()A．因为Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强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质相似C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅也能与其他酸、碱反应D．二氧化硅是硅酸的酸酐，具有弱氧化性4．地壳中含量第一和第二的两种元素形成的化合物不具有的性质是()A．熔点很高B．是酸性氧化物，与水反应生成对应的酸C．可与纯碱反应D．与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质1．硅、二氧化硅性质的特性(1)硅的还原性大于碳，但碳能在高温下还原出硅：SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑。(2)非金属单质与碱液作用一般无氢气放出，但硅能与氢氧化钠等强碱溶液反应放出氢气：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。(3)非金属单质一般不与酸作用，但硅能与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。(4)二氧化硅是硅酸的酸酐，但与水不能直接反应生成硅酸，二氧化硅却能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。2．二氧化硅和二氧化碳的比较456第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料第1课时硅和二氧化硅知识点一探究活动1．不对。金属单质大部分是电的良导体，但锗是半导体；非金属单质大部分是绝缘体，但石墨是电的良导体，硅是半导体。2．大多数非金属单质一般可与金属、氧气、氢气、碱等物质反应；硅作为非金属，预测其能与氧气、氯气、氢氧化钠溶液反应。3．(1)①Si＋2F2=====点燃SiF4②Si＋2Cl2=====高温SiCl4③Si＋O2=====△SiO2(2)Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑(3)Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑4．SiO2＋2C=====高温Si(粗)＋2CO↑Si(粗)＋2Cl2=====高温SiCl4SiCl4＋2H2=====高温Si(纯)＋4HCl学以致用1．C[本题考查了硅的化学性质及反应条件，属识记性内容的考查。]2．A[精硅提纯的反应为：Si＋2Cl2=====高温SiCl4、SiCl4＋2H2=====高温Si＋4HCl。]知识点二探究活动1．纯净的二氧化硅为无色透明的晶体，不溶于水，熔点高、硬度大。2．自然界常见的沙子、鹅卵石、石英、水晶的主要成分是二氧化硅，它属于非金属氧化物、酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。可与碱性氧化物、碱反应，还可与氢氟酸反应。3．(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(2)CaSiO3(3)Si(粗)＋2CO↑(4)SiF4↑＋2H2O4．(1)不能。较强的酸制较弱的酸是根据在溶液中进行的反应得出的结论，而该反应不是在溶液中进行的。故不能得出该结论。(2)由于玻璃中的SiO2跟碱溶液反应生成的Na2SiO3具有黏合性，会将瓶口和玻璃塞黏为一体而不易打开。5．(1)SiO2(2)通讯学以致用3．D[A项反应原理是由于SiO2是难挥发性酸酐，CO2是挥发性酸酐，并不是因为硅酸酸性强于碳酸；B项中CO2常温是气态，SiO2常温是固体，因此二者物理性质并不相似；C项中SiO2溶于氢氟酸是其特性，并不能说明SiO2也溶于其他酸；D项中由反应SiO2＋2C=====高温2CO↑＋Si可知，SiO2具有弱氧化性。]4．B[此化合物为SiO2。SiO2熔点高，硬度大，是酸性氧化物，但不与水反应生成对应的酸，可与Na2CO3反应，可与C反应制粗硅。]