人教版高一化学必修一 第四章第一节：无机非金属材料的主角——硅（导学案）x

高一化学导学案：
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第四章第一节无机非金属材料的主角——硅
编制人：林春霞
审核人：许丰娟
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【学习目标】
1．了解硅在自然界的含量、存在、用途、了解硅的重要用途，了解硅单质的物理性质。
2．了解二氧化硅的物理性质和用途、掌握二氧化硅的化学性质。
3．了解硅酸的性质和制备。
4．了解硅酸盐的重要用途及组成、掌握Na2SiO3的化学性质。
【学习重点】二氧化硅的化学性质、Na2SiO3的化学性质
【自主预习】
一、硅元素在自然界中的存在
（1）含量：在地壳中的含量居第_____位，仅次于______。
（2）存在：硅是构成________与______________的基本元素，是一种亲氧元素，在自然界中都以________态存在，主要以______和___________的形式存在。
二、硅的原子结构
原子结构示意图_________________主要化合价_____________
三、硅的化合物
1．二氧化硅
（1）结构【科学视野，了解】
SiO2晶体是由硅原子和氧原子按照_______的比例所组成的________________结构的晶体，每个硅原子周围与_____个氧原子结合，每个氧原子周围与________个硅原子结合。
（2）存在形态：其存在形态有__________和__________两大类，统称硅石
石英中无色透明的晶体叫
，具有彩色环带状或层状的称
。
（3）用途_______________________________________
（4）二氧化硅的主要性质
物质
二氧化硅
二氧化碳
化学式
SiO2
CO2
物理性质
硬度_____，熔、沸点________，
_______溶于水
熔、沸点_____________________溶于水
【合作探究】
化学性质
二氧化硅
二氧化碳
与水反应
与酸反应
与碱反应
与盐反应
SiO2+Na2CO3
CO2+Na2CO3
与碱性氧化物反应
SiO2+CaO
【思考】（1）实验室在存放强碱溶液时试剂瓶塞是___________塞，为什么_______________
（2）HF酸为什么保存在塑料瓶中？____________________________________
(3)SiO2既能和NaOH溶液反应又能和HF溶液反应，一定是两性氧化物吗？
　
2．硅酸
（1）制备【实验4—1】
实验
现象
化学方程式
在试管内加入3mL
Na2SiO3溶液，滴入1~2滴酚酞溶液，观察现象；再逐滴滴入稀盐酸，边加边振荡，观察现象
（2）酸性：酸性比碳酸____，
硅酸________(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。
硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为：
_________________________________________________________________
（3）硅酸不稳定，受热易分解：__________________________________________
(4)
硅胶的用途：硅胶吸附水份能力强，常用作________。常用作实验室、
、
的
。也可做
【思考与交流】
反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，说明H2CO3的酸性强于H2SiO3。反应②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，能否说明H2SiO3的酸性强于H2CO3？
　
3．硅酸盐
（1）概念：硅酸盐是由_______、________和_________组成的化合物的总称。
（2）性质：硅酸盐是一类结构复杂的固态，大多_____溶于水，化学性质______________
（3）硅酸钠
①
溶解性：_______溶于水，水溶液俗称_____________，呈_______性。
②
用途：制备____________和木材___________等的原料。
［实验4-2］
取两张一样的滤纸，分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干（不再滴液）后，同时分别放置在酒精灯外焰处，观察现象。
实验
现象
点燃晾干蒸馏水的滤纸
点燃晾干的硅酸钠滤纸
（4）硅酸盐组成的表示：常用_____________和______________形式表示。
硅酸钠（Na2SiO3）：____________________钾长石（K2Al2Si6O16）：________________________
蛇纹石（Mg3H4Si2O9）：________________
高岭石（Al2H4Si2O9）：____________________
（5）
常见的硅酸盐产品
硅酸盐产品
原料
制造过程
玻璃
水泥
陶瓷
（6）其他含硅物质
性质
用途
SiC
俗称_______，具有_______结构，硬度________
含4%硅的硅钢
有很高的_________性
硅橡胶
具有很好的___________性和____________性
人工制造的分子筛
具有____________结构，表面积大，具有吸附性
【科学视野】新型陶瓷
材料类别
主要特性
示例
用途
高温结构陶瓷
能承受高温，强度高
氮化硅陶瓷Si3N4
汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
半导体陶瓷
具有电学特性
氧化锡陶瓷
集成电路中的半导体
光学材料
具有光学特性
光导纤维
光缆通讯、医疗、照明等
生物陶瓷
具有生物功能
氧化铝陶瓷
人造骨骼、人造关节、接骨螺钉
四、硅单质
1．硅单质的分类：分为______________和______________两种。
2．晶体硅的结构：类似于__________结构。
3．晶体硅物理性质：____________色，有_________光泽的_____体，熔点_____，硬度_____，有_________，是良好的_____________材料。
4．硅的用途（了解）____________________________________________________________
5：化学性质　　（硅最外层　　个电子，故化学稳定性很　　．）
　　（１）与强碱NaOH反应　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（２）与氢氟酸反应　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（３）加热和高温下，与一些非金属反应
　　　Si+O2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
Si+Ｆ2　　　　　　　　　　　　　　　　　　
6：硅的制备
（1）将石英砂（SiO2）和焦碳在电炉中高温反应生成粗硅和一氧化碳，化学方程式为：
　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　
（2）粗硅转变为纯硅：Si(粗)
+
2Cl2
　　　　
SiCl4
+
2H2
　　　　　　　　　　　　　　
【课后作业】
1．下列物质中主要成分不是二氧化硅的是
（
）
A．硅胶
B．水晶
　
C．玛瑙
D．硅石
2．NaOH、KOH等碱性溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中（
）
A．具有玻璃塞的细口瓶
B．具有玻璃塞的广口瓶
C．带滴管的滴瓶
D．具有橡胶塞的细口瓶
3．可以用来制取半导体材料（如大规模集成电路）的是
（
）
A．二氧化硅
B．粗硅
C．高纯硅
D．硅酸盐
4．生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2，要检验是否存在这两种杂质，最好选用
（
）
A．水
B．盐酸
C．硫酸
D．烧碱溶液
5．赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种对玻璃进行刻蚀而制成的，这种物质是
（
）
A．盐酸
B．氢氟酸
C．烧碱
D．纯碱
6．①氢氟酸；②浓H2SO4；③烧碱溶液；④Na2CO3固体；⑤氧化钙；⑥
浓HNO3，其中在一定条件下能与SiO2反应的有
（
）
A．①②⑥
B．全部
C．①③④⑤
D．②③⑥?
7．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（
　）
A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水
B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
8．二氧化硅属于酸性氧化物，理由是
（
）
A．Si是非金属元素
B．SiO2对应的水化物是可溶性弱酸
C．SiO2与强碱反应生成盐和水
D．SiO2不能与酸反应
9．下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（
）
A．CO2→H2CO3
B．SiO2→Na2SiO3
C．Na2O2→Na2CO3
D．SiO2→H2SiO3
11.熔融烧碱应选用的器皿是(
)
A.石英坩埚　
B.生铁坩埚　　C.普通玻璃坩埚　　
D.陶瓷坩埚
12.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是(　
　)
①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素　
②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品　
③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维　
④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
A．①②
B．②③
C．①④
D．③④
13．下列关于硅的说法中，不正确的是(　
　)
A．硅是非金属元素，晶体硅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起反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
14．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是(　
　)
材料
主要化学成分
A
刚玉、金刚石
三氧化二铝
B
大理石、石灰石
碳酸钙
C
普通水泥、普通玻璃
硅酸盐
D
沙子、石英
二氧化硅
答案：
1-5A
D
A
B
B
6-10
C
B
C
D
B
11-14
B
C
C
A
第四章第一节无机非金属材料的主角——硅（答案）
【自主预习】
一、（1）2
氧
（2）岩石；矿物；化合；氧化物和硅酸盐
二、
+4
三、1.（1）1：2
立体网状；4；2（2）晶体；无定形；水晶；玛瑙
（3）建筑材料，光导纤维，工艺品等。（4）大、高、难；低、可
【合作探究】
二氧化硅
二氧化碳
难溶于水，不与水反应
CO2+
H2O==H2CO3
SiO2
+
4HF
=
SiF4
+
2H2O
不反应
SiO2+2NaOH
=
Na2SiO3
+
H2O
CO2+2NaOH
=
Na2CO3
+
H2O
高温SiO2+Na2CO3
=
=
Na2SiO3+CO2
CO2+Na2CO3+H2O==2
NaHCO3
高温SiO2+CaO==
CaSiO3
CaO+CO2=CaCO3
思考：（1）橡皮塞；
防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。
（2）HF可与玻璃中的SiO2反应（3）不是
【实验4-1】滴入酚酞溶液呈红色，后来滴入盐酸，溶液红色变浅并接近消失时有透明的硅酸凝胶产生；
Na2SiO3+2HCl
=
H2SiO3（胶体）)+2NaCl
（2）弱；不能；H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O（3）H2SiO3=SiO2+H2O
（4）干燥剂；袋装食品、瓶装药品、干燥剂；催化剂的载体
不能。复分解反应强酸制弱酸规律仅适用于溶液，不能套用于固体高温条件下的反应。
3.硅酸盐
（1）硅、氧、金属等（2）不；稳定。
（3）能；水玻璃；碱；硅胶、防火剂的原料
实验4-2水份蒸发后燃烧；水份蒸发后不燃烧
（4）二氧化硅和金属氧化物（5）纯碱、石灰石、石英砂；玻璃熔炉煅烧； 粘土、石灰石、石膏 ；回转窑煅烧；粘土；高温烧。
（6）金刚砂；金刚石；很大；导磁；耐高温；耐低温；均匀微孔
四、硅单质
1.晶体和无定形2.结构类似金刚石，3.灰黑色；有金属光泽，固体，熔点高，硬度大，导电性，半导体4.硅芯片，太阳能电池
5.
（1）Si+
2KOH
+
H2O
=
K2SiO3
+
2H2↑（2）Si+4HF=SiF4
↑+2H2↑
（3）Si+O2==SiO2
Si+2F2=SiF4
6.
高温
SiO2+2C===Si+2CO
加热
加热
Si+2Cl2===SiCl4
SiCl4+2H2===Si+4HCl