重庆市人教版高中化学必修一学案-4.1无机非金属材料的主角——硅

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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
第一课时
【考纲要求】1．知道硅在自然界的含量、存在和用途。
2．用二氧化硅的物理、化学性质和用途解决问题。并会书写对应的化学方程式。
【自主学习】
一、硅在自然界中的存在：
（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，在自然界中都以________态存在，主要以______和___________的形式存在。www-2-1-cnjy-com【来源：21·世纪·教育·网】
二、硅的原子结构
思考：试根据硅的原子结构示意图分析硅的化学性质及主要化合物。
三、硅的化合物[]
1．二氧化硅
（1）存在形态_____________________________________________________________
（2）用途_________________________________________________________________
（3）结构
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，其基本结构单元为____________，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。二氧化硅晶体中____________单个的SiO2分子。
思考：结合生活实际，根据SiO2的存在和应用，分析SiO2的物理性质及化学稳定性。
（4）物理性质
熔点_______、硬度________、________导电、_______溶于水。
（5）化学性质：
与氢氟酸的反应：
与碱性氧化物的反应：
与强碱的反应：
思考：1、实验室如何保存氢氟酸？
2、
实验室在存放强碱溶液时要注意什么？[]
类比SiO2与CO2的性质比较:
名称
CO2
SiO2[]
结构特点
物理性质
颜色、状态[][]
[]
熔沸点
[]
硬度
溶解性
[]
化学性]质
物质类别
与NaOH反应
与碱性氧化物反应
与水反应
与某些盐反应
与氢氟酸反应
【考点突破】例1：如图所示：A是一种固体单质，B的晶体是一种立体网状结构，E是一种白色沉淀，请回答：【来源：21cnj
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(1)B的化学式：__________________。
(2)C→E的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(3)B与a溶液反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
解析：根据A＋O2→B，且B具有立体网状结构，推知B为SiO2，则A为Si；根据Si(或SiO2)＋a溶液得
C＋过量盐酸得白色沉淀，推知a溶液为可溶性强碱溶液，如NaOH溶液，则C溶液可为Na2SiO3溶液等，E为H2SiO3，进一步推知D为H2O，F为H2。
答案：(1)SiO2　(2)SiO＋2H＋===H2SiO3↓(3)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
例2．(双选题)在一定条件下，既能跟二氧化碳反应，又能跟二氧化硅反应的是(　　)
A．Na2CO3溶液
B．浓H2SO4
C．NaOH溶液
D．木炭
答案:CD
反馈训练：
1．下列关于硅的说法不正确的是(
)
A．硅是非金属元素，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．加热到一定温度时硅能与H2、O2等非金属反应
2．下列关于二氧化硅的说法，错误的是(　　)
A．二氧化硅也叫硅石
B．二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成
C．石英(SiO2)可用来制作工艺品
D．二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与烧碱反应，但它不是两性氧化物
3．下列反应中，能说明SiO2
是酸性氧化物的是(　　)
①SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
　②SiO2＋CaOCaSiO3　
③SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
④SiO2＋2CSi＋2CO↑
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
4．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
【考点巩固】
1．光纤通信是一种现代化的通信手段，制造光导纤维的主要原料是(　　)
A．CaCO3
B．SiO2
C．Si
D．Na2CO3
2．下列离子方程式书写不正确的是(　　)
A．大理石与盐酸反应：CaCO3
＋
2H＋===Ca2＋
＋
H2O
＋
CO2↑
B．水玻璃中加入硫酸：Na2SiO3＋
2H＋===H2SiO3↓＋
2Na＋
C．二氧化硅与苛性钠反应：SiO2＋2OH－
===SiO＋
H2O
D．将二氧化碳通入过量的澄清石灰水中：CO2＋Ca2＋
＋2OH－===CaCO3
↓＋
H2O
3．在下列所示的转化关系中：X
氧化物氧化物，X可能是(　　)
A．Al
B．Si
C．Mg
D．C
4．和空气接触可发生非氧化还原反应的物质组合是(　　)
①Na　②Na2SiO3溶液　③Na2O2固体　④烧碱溶液　⑤石灰水　⑥Fe(OH)2
A．①③④
B．②④⑤
C．②③⑥
D．①④⑤
5．下列变化不能一步实现的是(　　)
A．Na2SiO3→H2SiO3
B．H2SiO3→SiO2
C．SiO2→H2SiO3
D．SiO2→Na2SiO3
6．下列各实验操作中，能证明生石灰中可能既混有石英，又混有石灰石的是(　　)
A．加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出
B．加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解
C．加热至高温，观察是否有气泡冒出、有硅酸钙生成
D．先加过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到NaOH溶液中看其是否溶解21·cn·jy·com21·cn·jy·com
7．在SiO2＋3CSiC＋2CO↑反应中，氧化剂和还原剂的质量比为(　　)
A．36?30
B．60?36
C．2?1
D．1?2
8．要除去下表中各粉末状混合物中的杂质（括号内为杂质），填写所用试剂和操作：
样品
所加试剂
主要操作
化学方程式
SiO2(CaCO3)
CaCO3(SiO2)
Fe(Si)
SiO2(H2SiO3)[]
9．根据如图所示变化关系（1）写出A、B、C、D各物质的化学式：[]　
A
___
____
B
____
_
C
___
____
D
___
（2）写出D→A的化学方程式：
__________________________________________
（3）写出下列变化的离子方程式：
　
B→C：________________________________________
D→B：__________________________________________
第二课时
【考纲要求】
1．能指出硅酸的性质和制备。
2．掌握硅酸盐的性质。
【自主学习】
1．硅酸
（1）物质类别：______________________________________
（2）制备：______________________________________________________
（3）在水中溶解度_________，易聚合形成___________________________
思考：什么是硅胶？硅胶有哪些用途？
（4）不稳定性，受热分解:________________________________________________
2．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）最简单的硅酸盐是__________。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。
（4）硅酸盐组成的表示：
通常用_________________________________________的形式表示。
如硅酸钠（Na2SiO3）：______________钾长石（K2Al2Si6O16）：____________
蛇纹石（Mg3H4Si2O9）：_________________
高岭石（Al2H4Si2O9）：___________________21cnjy.com21世纪教育网版权所有
（5）常见的硅酸盐产品
硅酸盐产品
原料
成份
玻璃
纯碱、石灰石、石英
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
水泥
石灰石、黏土
陶瓷
黏土
（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
四、硅单质
1．硅单质的分类：分为______________和______________两种。
2．晶体硅的结构：类似于金刚石，具有____________________结构。
3．晶体硅物理性质：____________色，有_________光泽的_____体，熔点_____，硬度_____，有_________，常温下化学性质不活泼，是良好的_____________材料。
[来源:
4.粗硅的制取和提纯
5．硅的用途
【考点突破】
例1．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
答案：B
例2.有10
g不纯CaCO3样品与足量盐酸作用后生成4.4
g
CO2，且溶液中残留难溶物质。则对于此样品中是否存在①MgCO3
②K2CO3
③SiO2杂质的判断正确的是(
)
A.肯定含①③，不含②
B.肯定含①③，可能含②
C.肯定含②③，不含①
D.肯定含②③，可能含①
答案：B
反馈训练
1．从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：
①SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑
②Si(粗)＋2Cl2SiCl4
③SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl
关于上述反应的分析不正确的是(　　)
A．①、③是置换反应，②是化合反应
B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅
C．任一反应中，每消耗或生成28
g硅，均转移4
mol电子
D．高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅
2．产自青海的昆仑玉是制工艺品的原料，昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为(　　)21教育网21教育网
A．CaO·MgO·SiO2·H2O
B．2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
C．2CaO·MgO·SiO2·2H2O
D．5CaO·2MgO·8SiO2·H2O
3．(双选题)下列反应的离子方程式中，正确的是(　　)
A．二氧化硅跟氢氟酸反应：SiO2＋4H＋===Si4＋＋2H2O
B．二氧化硅跟氢氧化钾溶液反应：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
C．硅酸钠溶液中滴入盐酸：SiO＋2H＋===H2SiO3↓
D．碳酸钡中滴加稀硝酸：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
4．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是(　　)
A．这是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀
B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料
C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
5．随着人们生活节奏的加快，方便的小包装食品已被广泛接受。为了防止食品受潮及氧化变质，在包装内放置的起保护作用的小纸袋中应放入的化学物质是(
)。
A．无水硫酸铜、蔗糖
B．硅胶、硫酸亚铁
C．食盐、硫酸亚铁
D．生石灰、食盐
6．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
7．把7.4g
Na2CO3·10H2O和NaHCO3
组成的混合物溶于水，配成100mL溶液，其中
c（Na+）=0.6mol/L
，若把等质量的混合物加热到恒重时，残留物的质量是（
）
　　A．5.28g
B．4.22g
C．3.18g
D．2.12g
8．(双选)下列离子方程式，正确的是
（
）
A．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2+
+2OH
+CO2
=CaCO3↓+H2O
B．碳酸钠溶液中加入二氧化硅：CO32
+SiO2=SiO32
+CO2↑
C．二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2
+2OH
=
SiO32+H2O
D．硅酸与烧碱溶液中和：H2SiO3
+2OH
=
SiO32+2H2O21世纪教育网版权所有
9．(双选)构成地壳基本骨架的非金属元素的是
（
）
A．Al
B．O
C．
Si
D．C
10．二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
12．(双选)下列物质中，能够与NaOH溶液反应的是
（
）
A．碳酸钠
B．硅酸钠
C．二氧化硅
D．氢氧化铝
13．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
14、下列不属于传统硅酸盐产品的是（
）
A．玻璃
B．水泥
C．光导纤维
D．陶瓷
15．(双选)下列说法正确的是（　　）
　　A．SiO2溶于水显酸性　　　
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晶体中不存在单个SiO2分子
16．石墨炸弹爆炸时，能在方圆几百米范围内撒下大量的石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏。这是由于石墨（　　）2·1·c·n·j·y21cnjy.com
　　A．有剧毒　　　B．易燃、易爆　　C．能导电　　　D．有放射性
17．下列离子在水溶液中能大量共存的是（
）
A．H+、K+、HCO3-、Ca2+
B．OH-、Na+、Mg2+、HCO3-
C．Na+、H+、Cl-、NO3-
D．Na+、SiO32-、H+、Cl-
【考点巩固】
1．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
2．(双选)制造太阳能电池需要高纯度的硅，工业上制高纯硅常用以下反应实现
①Si(s)＋3HCl(ｇ)
SiHCl3(ｇ)＋H2(ｇ)
②SiHCl3＋H2
Si＋3HCl
对上述两个反应的下列叙述中，错误的是(
)
A.两个反应都是置换反应
B.反应②不是置换反应
C．由于反应②放热，则反应①一定吸热
D.两个反应都是氧化还原反应
3．下列不是水玻璃用途的是（
）
A．制玻璃
B．木材防火剂
C．纸板黏胶剂
D．制硅胶
4．(双选)下面有关硅的叙述中，正确的是(
)
A.
光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的
B.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
C.硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在
D.硅在电子工业中，是最重要的半导体材料
5．下列说法中，错误的是(
)
A．硅酸是不挥发性酸，它与食盐反应生成氯化氢
B．氢氟酸能和玻璃发生化学反应，所以氢氟酸要存放在塑料瓶中
C．水玻璃有粘性，所以要存放在带橡胶塞的试剂瓶中
D．烧碱液能腐蚀玻璃并生成硅酸钠，所以烧碱液要存放在带橡胶塞的玻璃瓶中
6．某无色混合气体可能含有CO2、CO、H2O（水蒸气）、H2中的一种或几种，依次进行如下处理（假设每次处理均反应完全）：①通过碱石灰，气体体积变小；②通过赤热的氧化铜时，固体变为红色；③通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色；④通过澄清石灰水时，溶液变得浑浊。由此可以确定混合气体中（
）【来源：21·世纪·教育·网】
A．一定有CO2、H2O
，可能有H2、CO　
B．一定有H2O
、CO
，
H2、CO2至少有一种
C．一定有CO、CO2
，可能有H2O、H2　
D．一定有CO、H2
，CO2、H2O
至少有一种
7．现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末，只用一种试剂就可以将它们鉴别开，该试剂是（
）
21·世纪
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A．纯水
B．盐酸
C．硝酸银溶液
D．碳酸钠溶液
8.
氮化硅(氮显－3价，硅显＋4价)是一种高温结构陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1
300
℃时反应获得。
(1)氮元素的原子结构示意图为____________，氮化硅的化学式：________。
(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除HF外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被HF腐蚀的化学方程式：__________________________________。2-1-c-n-j-y
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为：________________________________。21
cnjy
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第一节
无机非金属材料的主角——硅
第一课时
反馈训练：1.C
2.B
3.B
4.C
【考点巩固】1.B
2.B
3.D
4.B
5.C
6.D
7.D
8.
样品
所加试剂
主要操作
化学方程式
SiO2(CaCO3)
盐酸
过滤
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
CaCO3(SiO2)
NaOH溶液
过滤
2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O
Fe(Si)
NaOH溶液
过滤
2NaOH+H2O+SiO2=Na2SiO3+2H2↑
SiO2(H2SiO3)
/
加热灼烧
H2SiO3=SiO2+H2O[]
9．(1)A:Si（Al）B:
Na2SiO3
(NaAlO2)
C:
H2SiO3
(Al(OH)3)
D:
SiO2
(Al2O3)
(2)
SiO2+2C
Si+2CO
(3)
SiO32-+2H+=
H2SiO3
SiO2+2OH-=
SiO32-+H2O
第二课时
反馈训练：1.D
2.B
3.BC
4.D
5.B
6.A
7.C
8.CD
9.BC
10.C
11.C
12.CD
13.D
14.C
15.BD
16.C
【考点巩固】1.C
2.BC
3.A
4.AD
5.A
6.D
7.B
8.(1)　Si3N4
(2)Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4
NH3↑
(3)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HClwww.21-cn-jy.com2·1·c·n·j·y
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