必修一第四章第一节学案
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第一节 《 硅 无机非金属材料》学案
（课前预习）
一、单质硅与半导体材料
1、半导体是________________________的一类材料。最早使用的半导体材料是 现在广泛使用的是 晶体硅结构类似金刚石，硬度_____、是 色有 光泽 的固体。硅的用途非常广泛，不但用于制造 ， ，还用于制造 、 和 等。
2、硅的化学性质在常温下比较稳定，但能与几种物质反应，加热可以与某些非金属反应
与氟反应
与氢氟酸
与氢氧化钠
与氧气
与氯气
3、单质硅的制备流程： SiO2→Si（粗硅）→SiCl4→Si写出各步的化学方程式
________________________________________ __________________________________
________________________________________
二、二氧化硅与半导体材料
1、二氧化硅的化学性质
与CaO
与氢氟酸
与氢氧化钠溶液
与Na2CO3
与C
（思考）（1）CO2与 SiO2在物理性质上____________________
2、光导纤维主要由__________制备，特点_____________________________________
三、硅酸盐与无机非金属材料
硅酸分子式_________、是比碳酸还弱的酸，不溶于水的白色固体
1、硅酸盐的氧化物表示方法
例如：高岭土：Al2O3·2 SiO2·2 H2O 石棉：CaO·3MgO·4 SiO2
沸石：Na2O·AI2 O3·3SiO2·2H2O 云母：K2O·3 A12O3·6SiO2,·2H2 O
2、玻璃由_________ ________ _______为原料制备，为保证玻璃的强度，通常_______ 用量较多，因此，玻璃的成分为_______ ________ ______是（纯净物、混合物）__ __
（思考）（2）盛放NaOH溶液的试剂瓶能否用磨口玻璃塞？________________________
（3）防弹玻璃同钢化玻璃成分一样都为________________________
3、水泥是由_______ ________高温制备，成分为___________ ___________ ____ ___
具有____________, _______酸腐蚀，可由于制混凝土_____________________________
4、陶瓷是以_____________为原料在高温下制备的，对酸和碱的抗腐蚀能力_____。
几种新型的无机非金属材料：
（1）高温结构陶瓷：包括
（2）生物陶瓷：特点：
（3）压电陶瓷：具有 的陶瓷称为压电陶瓷，目前广泛应用的压电陶瓷主要成分
压电陶瓷特点： 用于
（课堂练习）
1、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
2、将足量的CO2通入下列溶液中，能产生沉淀的是（ ）
A．硅酸钠溶液 B．石灰水 C．氯化钡溶液 D．氯化钙溶液
3、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 ===Na2 SiO3+H2O
D．硅酸与烧碱溶液中和：H2SiO3 +2OH === SiO32+2H2O
4、写出下列硅酸盐的氧化物形式
硅酸钙：CaSiO3 高岭石：Al2（Si2O5）（OH）4
钠长石：NaAlSi3O8
（课后练习）
一、填空题
1、下列物质中主要成分不是二氧化硅的是 （ ）
A．石英砂 B．水晶 C．大理石 D．硅石
2、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
3、钢筋混凝土强度大，常常用来建造高楼大厦、桥梁涵洞、高速公路等，在现代社会中发挥着举足轻重的作用，下面是钢筋混凝土的主要成分的是 （ ）
A．水泥、沙子和钢筋 B．水泥、沙子、碎石和钢筋
C．水泥、碎石和钢筋 D．水泥、沙子和碎石
4、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
5、．下列物质中，没有固定熔沸点的是 （ ）
Ａ．石英 Ｂ．Na2SiO3 Ｃ．固体SO3 Ｄ．玻璃
6、 下列以制取水泥和玻璃的共同特点的叙述中，错误的是 （ ）
A．生产所用设备相同 B．反应都在高温的条件下进行
C．原料中均有石灰石 D．都发生复杂的物理、化学变化
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、下列溶液中加入氯化钡溶液生成白色沉淀，再加入稀硝酸振荡，沉淀不消失的是（ ）
Ａ．Na2SiO3 Ｂ．Na2CO3 Ｃ．Na2SO3 Ｄ．Na3PO4
9、．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
10、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
11、证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是 （ ）
A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出
B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解
C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成
D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解
12、10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂
质是 （ ）
A．KHCO3和MgCO3 B．MgCO3和SiO2
C．K2CO3和SiO2 D．无法确定
13、 在无色的强碱性溶液中，能大量共存的是 （ ）
Ａ．Na+、AI3+、NO3-、CI- Ｂ．K+、Na+、CI-、SiO32-
Ｃ．Fe2+、K+、SO42-、CI- Ｄ．Na+、HCO3-、K+、NO3-
14、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 （ ）
A．有剧毒 B．易燃、易爆 C．能导电 D．有放射性
15、纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余的固体物质质量为原试样质量一半时，碳酸氢钙的分解率是 （ ）
A．50％ B．75％ C．92.7％ D．100％
二、填空题
16、用多种方法鉴别下列两组白色粉末物质(注：①能够写化学方程式的写出化学反应方程式；②鉴别方法可以不用填满，若序号不够也可以自己再添)。
（1）Na2CO3和SiO2
①
②
（2）CaCO3和Na2SiO4
①
②
17、物质A是一种高熔点化合物，不溶于H2SO4、硝酸，却溶于氢氟 酸； C是一种气体；D是白色胶状沉淀；E是白色固体。A、B、C、D、E之间的转化如右图，试推断：
A．________；B．_______；C．_______； D．________；E．________。
18、制造普通玻璃的原料是纯碱（Na2CO3）、石灰石（CaCO3）和石英（SiO2），这种玻璃的成分可以认为是由Na2O、CaO和SiO2所组成的混合物，而钾玻璃是将原料中的Na2CO3由K2CO3替代而制得的。今测得某钾玻璃中各成分的质量分数为：18.4%的K2O、11.0%的CaO和70.6%的SiO2。求生产制取这种钾玻璃的原料的物质的量之比是多少？
答 案
（课堂练习）1、D 2、AB 3、D
4、CaO·SiO2 Al2O3·2SiO2·2H2O Na2O·Al2O3·6SiO2
（课后练习）
一、选择题
1 2 3 4 5 6 7 8
C C B C D A B AC
9 10 11 12 13 14 15
C D D B B C D
二、填空题
16、（1）①焰色反应法：焰色反应为黄色的是Na2CO3，余者为SiO2。
②酸液产气法：分别取少许待测粉末，滴加稀盐酸，能够产生气体的是Na2CO3；不反应的是SiO2。化学方程式：Na2CO3＋2HCl＝2 NaCl＋H2O＋CO2↑
（2）①焰色反应法：焰色反应为砖红色的CaCO3和，黄色的为Na2SiO4。
②酸液产气法：分别取少许待测粉末，滴加稀盐酸，能够产生气体的是CaCO3，剩余的为Na2SiO3。CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑
17、SiO2 Na2SiO3 CO2 H4SiO4 H2SiO3
18、解：根据元素守恒可知：K2O——K2CO3 ；CaO ——CaCO3 ；
所以，原料的物质的量之比就是K2O、CaO、SiO2三者物质的量之比，
故有生产这种钾玻璃的原料K2CO3、CaCO3、SiO2
物质的量之比＝ ＝1︰1︰6
（课前预习）
一、单质硅与半导体材料
1、半导体是________________________的一类材料。最早使用的半导体材料是 现在广泛使用的是 晶体硅结构类似金刚石，硬度_____、是 色有 光泽 的固体。硅的用途非常广泛，不但用于制造 ， ，还用于制造 、 和 等。
2、硅的化学性质在常温下比较稳定，但能与几种物质反应，加热可以与某些非金属反应
与氟反应
与氢氟酸
与氢氧化钠
与氧气
与氯气
3、单质硅的制备流程： SiO2→Si（粗硅）→SiCl4→Si写出各步的化学方程式
________________________________________ __________________________________
________________________________________
二、二氧化硅与半导体材料
1、二氧化硅的化学性质
与CaO
与氢氟酸
与氢氧化钠溶液
与Na2CO3
与C
（思考）（1）CO2与 SiO2在物理性质上____________________
2、光导纤维主要由__________制备，特点_____________________________________
三、硅酸盐与无机非金属材料
硅酸分子式_________、是比碳酸还弱的酸，不溶于水的白色固体
1、硅酸盐的氧化物表示方法
例如：高岭土：Al2O3·2 SiO2·2 H2O 石棉：CaO·3MgO·4 SiO2
沸石：Na2O·AI2 O3·3SiO2·2H2O 云母：K2O·3 A12O3·6SiO2,·2H2 O
2、玻璃由_________ ________ _______为原料制备，为保证玻璃的强度，通常_______ 用量较多，因此，玻璃的成分为_______ ________ ______是（纯净物、混合物）__ __
（思考）（2）盛放NaOH溶液的试剂瓶能否用磨口玻璃塞？________________________
（3）防弹玻璃同钢化玻璃成分一样都为________________________
3、水泥是由_______ ________高温制备，成分为___________ ___________ ____ ___
具有____________, _______酸腐蚀，可由于制混凝土_____________________________
4、陶瓷是以_____________为原料在高温下制备的，对酸和碱的抗腐蚀能力_____。
几种新型的无机非金属材料：
（1）高温结构陶瓷：包括
（2）生物陶瓷：特点：
（3）压电陶瓷：具有 的陶瓷称为压电陶瓷，目前广泛应用的压电陶瓷主要成分
压电陶瓷特点： 用于
（课堂练习）
1、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
2、将足量的CO2通入下列溶液中，能产生沉淀的是（ ）
A．硅酸钠溶液 B．石灰水 C．氯化钡溶液 D．氯化钙溶液
3、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 ===Na2 SiO3+H2O
D．硅酸与烧碱溶液中和：H2SiO3 +2OH === SiO32+2H2O
4、写出下列硅酸盐的氧化物形式
硅酸钙：CaSiO3 高岭石：Al2（Si2O5）（OH）4
钠长石：NaAlSi3O8
（课后练习）
一、填空题
1、下列物质中主要成分不是二氧化硅的是 （ ）
A．石英砂 B．水晶 C．大理石 D．硅石
2、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
3、钢筋混凝土强度大，常常用来建造高楼大厦、桥梁涵洞、高速公路等，在现代社会中发挥着举足轻重的作用，下面是钢筋混凝土的主要成分的是 （ ）
A．水泥、沙子和钢筋 B．水泥、沙子、碎石和钢筋
C．水泥、碎石和钢筋 D．水泥、沙子和碎石
4、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
5、．下列物质中，没有固定熔沸点的是 （ ）
Ａ．石英 Ｂ．Na2SiO3 Ｃ．固体SO3 Ｄ．玻璃
6、 下列以制取水泥和玻璃的共同特点的叙述中，错误的是 （ ）
A．生产所用设备相同 B．反应都在高温的条件下进行
C．原料中均有石灰石 D．都发生复杂的物理、化学变化
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、下列溶液中加入氯化钡溶液生成白色沉淀，再加入稀硝酸振荡，沉淀不消失的是（ ）
Ａ．Na2SiO3 Ｂ．Na2CO3 Ｃ．Na2SO3 Ｄ．Na3PO4
9、．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
10、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
11、证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是 （ ）
A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出
B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解
C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成
D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解
12、10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂
质是 （ ）
A．KHCO3和MgCO3 B．MgCO3和SiO2
C．K2CO3和SiO2 D．无法确定
13、 在无色的强碱性溶液中，能大量共存的是 （ ）
Ａ．Na+、AI3+、NO3-、CI- Ｂ．K+、Na+、CI-、SiO32-
Ｃ．Fe2+、K+、SO42-、CI- Ｄ．Na+、HCO3-、K+、NO3-
14、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 （ ）
A．有剧毒 B．易燃、易爆 C．能导电 D．有放射性
15、纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余的固体物质质量为原试样质量一半时，碳酸氢钙的分解率是 （ ）
A．50％ B．75％ C．92.7％ D．100％
二、填空题
16、用多种方法鉴别下列两组白色粉末物质(注：①能够写化学方程式的写出化学反应方程式；②鉴别方法可以不用填满，若序号不够也可以自己再添)。
（1）Na2CO3和SiO2
①
②
（2）CaCO3和Na2SiO4
①
②
17、物质A是一种高熔点化合物，不溶于H2SO4、硝酸，却溶于氢氟 酸； C是一种气体；D是白色胶状沉淀；E是白色固体。A、B、C、D、E之间的转化如右图，试推断：
A．________；B．_______；C．_______； D．________；E．________。
18、制造普通玻璃的原料是纯碱（Na2CO3）、石灰石（CaCO3）和石英（SiO2），这种玻璃的成分可以认为是由Na2O、CaO和SiO2所组成的混合物，而钾玻璃是将原料中的Na2CO3由K2CO3替代而制得的。今测得某钾玻璃中各成分的质量分数为：18.4%的K2O、11.0%的CaO和70.6%的SiO2。求生产制取这种钾玻璃的原料的物质的量之比是多少？
答 案
（课堂练习）1、D 2、AB 3、D
4、CaO·SiO2 Al2O3·2SiO2·2H2O Na2O·Al2O3·6SiO2
（课后练习）
一、选择题
1 2 3 4 5 6 7 8
C C B C D A B AC
9 10 11 12 13 14 15
C D D B B C D
二、填空题
16、（1）①焰色反应法：焰色反应为黄色的是Na2CO3，余者为SiO2。
②酸液产气法：分别取少许待测粉末，滴加稀盐酸，能够产生气体的是Na2CO3；不反应的是SiO2。化学方程式：Na2CO3＋2HCl＝2 NaCl＋H2O＋CO2↑
（2）①焰色反应法：焰色反应为砖红色的CaCO3和，黄色的为Na2SiO4。
②酸液产气法：分别取少许待测粉末，滴加稀盐酸，能够产生气体的是CaCO3，剩余的为Na2SiO3。CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑
17、SiO2 Na2SiO3 CO2 H4SiO4 H2SiO3
18、解：根据元素守恒可知：K2O——K2CO3 ；CaO ——CaCO3 ；
所以，原料的物质的量之比就是K2O、CaO、SiO2三者物质的量之比，
故有生产这种钾玻璃的原料K2CO3、CaCO3、SiO2
物质的量之比＝ ＝1︰1︰6