高中化学必修一第四章硅教案

一、硅(silicon)单质1、存在形态：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体2、晶体结构：正四面体形3、物理性质：灰黑色具有金属光泽的固体、熔点高、硬度大、质脆、导电性介于导体和绝缘体之间，是好的半导体材料。4、化学性质(1)常温下的反应：非金属单质：Si+2F2==SiF4酸：Si+4HF==SiF4↑+2H2↑碱：Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑(2)高温下的反应：Si+O2高温SiO2Si+2Cl2高温SiCl45、硅的制备(1)工业上制粗硅SiO2+2C高温Si+2CO↑石英砂焦炭电炉中粗硅(2)由粗硅制纯硅Si+2Cl2高温SiCl4SiCl4+2H2高温Si+4HCl［思考］常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有，说明了什么？单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。二、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅(SiO2)(1)存在SiO2是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12％，其存在形态有结晶形和无定形两大类，通称硅石。(2)用途结晶型：石英玛瑙水晶。无定形：硅藻土①、制光导纤维②、石英玻璃制化学仪器③、石英表、石英钟④、水晶制光学仪器和工艺品⑤、玛瑙制精密轴承和装饰品(3)物理性质：熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的SiO2晶体无色透明［思考］为什么SiO2与CO2的性质上有着这么大的差别呢？［讲］主要取决于结构的不同。CO2是C与O通过化学键所连接的分子结构，而SiO2是Si—O四面体结构(4)结构：空间网状结构(5)化学性质：稳定，不活泼○1具有酸性氧化物的性质：(不溶于水且不和水反应)与强碱反应：SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O与碱性氧化物反应：SiO2+CaO高温CaSiO3［讲］SiO2除了具有酸性氧化物的通用性之外，还具有特性。比如酸性氧化物一般不与酸反应，而SiO2却能与HF反应，这也是工业上雕刻玻璃的反应原理○2与HF的反应：SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O［讲］除此之外，SiO2在制水泥、玻璃、纯硅时，还有一些特殊反应○3弱氧化性：SiO2+2C高温Si+2CO↑(工业上制粗硅)○4与某些盐反应：Na2CO3+SiO2高温Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2高温CaSiO3+CO2↑(工业上制玻璃的主要反应)［思考与交流］1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。2、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。SiO2与CO2化学性质的比较性质二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)与水反应CO2+H2O=H2CO3不反应与碱反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+NaOH=NaHCO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与碱性氧化物反应CO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO高温CaSiO3与酸反应不反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O与碳反应CO2+C高温2COSiO2+2C高温Si+2CO2、硅酸(H2SiO3)硅酸是一种比碳酸还要弱的弱酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。A)制备CO2是利用碳酸盐与强酸反应，是强酸制弱酸的原理。H2SiO3也是一种很弱的酸，我们也可以用硅酸盐来制备硅酸。Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+H2SO4==Na2SO4+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓（酸性H2SiO3H2CO3）所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体－硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。B)如果对硅酸加热，其可以分解生成SiO2H2SiO3△H2O+SiO2三、硅酸盐(silicate)1、定义：硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，性质很稳定。最简单的硅酸盐是硅酸钠。2、硅酸钠(1)物理性质：白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃或泡花碱。(2)化学性质：相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强3、表示方法：原则：金属氧化物（较活泼------较不活泼）方法：○1找组成元素○2写成氧化物的形式○3原子个数比不变○4检查有无遗漏硅酸钠：Na2O·SiO2石棉：3MgO·CaO·4SiO2长石：K2O·Al2O3·6SiO2普通玻璃：CaO·Na2O·6SiO2黏土：Al2O3·2SiO2·2H2O4传统硅酸盐材料，具有特殊功能的含硅物质，简要了解。水泥黏土石灰石水泥回转窖玻璃纯碱石灰石石英玻璃窑陶瓷黏土