1、-1-第2课时 二氧化硅与信息材料-2-第2课时 二氧化硅与信息材料 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 情境导入课程目标 1.了解工业上高纯硅的制备方法。2.了解硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域的应用及其与人类文明发展的关系,激发学生研究、开发新材料的意识。3.了解光导纤维的组成和作用。-3-第2课时 二氧化硅与信息材料 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 一、SiO2 的物理性质和用途二氧化硅是
2、一种熔沸点很高、硬度很大的氧化物,除可用于制作光学镜片、石英坩埚外,还可用于制造光导纤维。-4-第2课时 二氧化硅与信息材料 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 二、SiO2 的化学性质二氧化硅的化学性质不活泼,不与水、酸(氢氟酸除外)发生反应,能耐高温、耐腐蚀。SiO2 是酸性氧化物,能与碱性氧化物和强碱反应。1.与碱反应在常温下,SiO2 与强碱溶液反应,生成硅酸盐。例如 SiO2 与 NaOH 溶液反应的化学方程式:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。2.与碱性氧化物反应在高温
3、下,SiO2 能与碱性氧化物反应生成盐。例如 SiO2 与 CaO 反应的化学方程式:SiO2+CaOCaSiO3。-5-第2课时 二氧化硅与信息材料 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 自主思考 1.保存 NaOH 溶液时能使用玻璃塞吗?为什么?提示:不能。因 NaOH 会与玻璃塞磨口处的 SiO2 反应,生成的 Na2SiO3会使瓶塞与瓶壁黏合在一起。-6-第2课时 二氧化硅与信息材料 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG
4、LIANXI随堂练习 一 二 三 四 三、硅的物理性质和用途硅晶体的熔点和沸点都很高,硬度很大。其导电性介于导体和绝缘体之间,是重要的半导体材料,广泛应用于电子工业的各个领域。-7-第2课时 二氧化硅与信息材料 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 四、硅的化学性质1.在常温下,单质硅的化学性质比较稳定,除氟气、氢氟酸和强碱外,硅不跟其他物质反应。(1)与氟气反应:Si+2F2SiF4。(2)与氢氟酸反应:Si+4HFSiF4+2H2。(3)与氢氧化钠溶液反应:Si+2NaOH+H2ONa2S
5、iO3+2H2。2.加热时,硅能与氧气、氯气等反应。(1)与 O2 反应:Si+O2SiO2;(2)与 Cl2 反应:Si+2Cl2SiCl4。-8-第2课时 二氧化硅与信息材料 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 自主思考 2.14 g 单质硅与过量的 HF 反应能产生几摩尔气体?提示:1.5 mol。-9-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究一 硅的制
6、备 问题导引 晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;粗硅与干燥的 HCl 气体反应制得 SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2;SiHCl3 与过量的 H2 在 1 0001 100 下反应制得纯硅。已知 SiHCl3 能与 H2O 剧烈反应,在空气中易自燃。请回答下列问题:-10-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二(1)第步制备粗硅的化学反应方程式为 。(2)粗硅与 HCl 反应完全后,经冷凝得到的 Si
7、HCl3(沸点 33.0)中含有少量 SiCl4(沸点 57.6)和 HCl(沸点-84.7),提纯 SiHCl3 采用的方法为 。(3)用 SiHCl3与过量 H2反应制备纯硅的装置如下图所示(热源及夹持装置略去):-11-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 装置 B 中的试剂是 。装置 C 中的烧瓶需要加热,其目的是。反应一段时间后,装置 D 中观察到的现象是 ,装置 D 不能采用普通玻璃管的原因是 ,装置 D 中发生反应的化学方程式为 。为保证制备纯硅实验
8、的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及 。为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是 。a.碘水b.氯水c.NaOH 溶液d.KSCN 溶液e.Na2SO3 溶液-12-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 提示:由于 SiHCl3 极易自燃、极易和水反应,因此用一般的化学方法难以提纯,又由于 SiHCl3 的沸点和所含杂质的沸点相差较大,故可以采用分馏(或蒸馏)的方法。由(3)中实验装置
9、图可以看出 A 为制取氢气的装置,B 为干燥氢气的装置。由 SiHCl3 的沸点可知其在常温下为液态,对 C 中烧瓶水浴加热可以使SiHCl3 汽化,以保证它和氢气充分接触并进入 D 中,在较高温度下反应得到单质硅。由于是对微量铁单质的检验,三价铁离子遇 KSCN 溶液变色最为灵敏,所以应把铁转变为三价铁离子。-13-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 答案:(1)SiO2+2CSi+2CO(2)分馏(或蒸馏)(3)浓硫酸 使滴入烧瓶中的 SiHCl3 汽化有固
10、体物质生成 在此反应温度下,普通玻璃会软化SiHCl3+H2Si+3HCl排尽装置中的空气和水蒸气 bd-14-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 名师精讲 硅单质是由其氧化物制得的,主要分为两个阶段:(1)粗硅的制取:化学方程式为 SiO2+2CSi+2CO。(2)粗硅转变为纯硅:粗硅与 Cl2 反应:Si+2Cl2SiCl4;用 H2 还原 SiCl4 得到纯硅:2H2+SiCl4Si+4HCl。-15-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NA
11、NDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二【例题 1】获取知识和信息是现代人不可缺少的素质,信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。(1)光导纤维是一种高质量传导光的玻璃纤维,利用光缆通信,能同时传输大量信息。制造光纤电缆的主要原材料的化学式是 。信息产业的核心材料是高纯度的硅,高纯度的单晶硅的生产方法之一:SiO2Si(粗硅)SiHCl3(沸点 33.0)Si超纯硅(多晶硅)单晶硅-16-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG L
12、IANXI随堂练习 探究一 探究二 近代用得较多的另一种方法(之二)是:用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用得硅烷(SiH4),再加热分解得高纯硅。单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等,硅纯度越高,大规模集成电路的性能就越好。根据上述信息回答以下问题:(2)从方法一生产单晶硅的过程看,由碳还原得到的硅为何还要进一步处理?(3)写出方法二中生产高纯硅的两个化学方程式:、。-17-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 解析:本题考查了硅、二氧化硅的性质、用途。光导
13、纤维的主要成分是SiO2。由题信息,硅是越纯越好,由碳还原得到的是粗硅,需要提纯。答案:(1)SiO2(2)由碳还原 SiO2 得到的单质硅中,杂质含量过高,将它用 HCl、Cl2 处理得到低沸点的 SiHCl3,便于蒸发提纯,然后再还原得到高纯硅。(3)Mg2Si+4HCl2MgCl2+SiH4 SiH4Si+2H2-18-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 借题发挥工业上用碳在高温下还原二氧化硅的方法,制得含有少量杂质的粗硅。将粗硅在高温下和氯气反应生成四氯
14、化硅,四氯化硅经提纯后,再用氢气还原,就可以得到高纯度的硅。反应过程中发生的反应为:粗硅的制备:SiO2+2CSi+2CO。精炼制高纯硅:Si+2Cl2SiCl4,SiCl4+2H2Si+4HCl。-19-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 变式训练1 对于化学方程式 SiO2+3CSiC+2CO,有关叙述正确的是()A.反应中 SiO2 是氧化剂,C 是还原剂B.硅元素被还原了,碳元素被氧化了C.在反应中 C 只作还原剂D.在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比
15、为 12-20-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 解析:双线桥法表示反应中电子转移的方向及数目如下:,反应中只有 C 元素化合价改变,因此 C 在反应中既是氧化剂,又是还原剂,且 n(氧化剂)n(还原剂)=12。答案:D-21-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究二 硅和二氧化硅的性质异同 问题导引 常温下单质 A 溶于强碱
16、溶液,A 燃烧生成某高熔点的氧化物 B,B 不溶于强酸而能与强碱反应。B 与纯碱在高温下反应能生成 C 和气体 D,气体 D通入 C 溶液可得白色沉淀 E,E 放在干燥空气中易失水变成 F,F 加热再失水可得 B。(1)写出分子式:A B C D E F -22-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二(2)写出下列反应的化学方程式:A 与强碱溶液的反应 _B 与纯碱共熔 _C 与 D 反应 _F 失水 _-23-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NA
17、NDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 提示:(1)Si SiO2 Na2SiO3 CO2 H4SiO4 H2SiO3(2)Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2Na2SiO3+CO2+2H2ONa2CO3+H4SiO4H2SiO3SiO2+H2O-24-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 名师精讲 1.硅的性质根据硅的化学性质,在自然
18、界中应该有游离态的硅存在。但判断某元素在自然界中存在形态并不是单纯根据其化学性质来判断,还与地壳的演变过程有关。硅在自然界中虽然分布很广,在地壳中,其含量仅次于氧,居第二位,但在自然界中没有游离态的硅,只有化合态的硅。因为硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧化合,所以自然界无游离态的硅。-25-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 2.二氧化硅和二氧化碳的比较 二氧化硅二氧化碳化学式SiO2CO2存在存在于岩石中,硅石、石英、水晶、硅藻土中都含 SiO2空气-2
19、6-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 续表 二氧化硅二氧化碳色态无色晶体无色气体熔沸点很高很低硬度大水溶性不溶于水微溶于水-27-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 与水反应不反应CO2+H2OH2CO3与NaOH溶液反应SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2OCO2+2NaOHNa2CO3+H2OCO2+NaOHNaHCO3
20、与 CaO反应SiO2+CaOCaSiO3CO2+CaOCaCO3与某些盐反应SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2CO2+Na2CO3+H2O2NaHCO3CO2+Na2SiO3+H2OH2SiO3+Na2CO3与氢氟酸反应SiO2+4HFSiF4+2H2O不反应氧化性SiO2+2CSi+2COCO2+C2CO对应酸的酸性强弱H2SiO3酸性比 H2CO3弱-28-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二【例题 2】有些
21、科学家提出硅是“21 世纪的能源”,这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法不正确的是()A.高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片B.硅可由二氧化硅还原制得C.常温时硅与水、空气和酸不反应,但能与氢氟酸反应D.自然界硅元素的贮量丰富,并存在大量的单质硅解析:硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧化合,所以自然界中无单质硅存在。答案:D-29-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 易混点拨常温下,硅化学性质不活泼,除氟气、氢
22、氟酸和强碱外,硅不跟其他物质(如氧气、氯气、硫酸、硝酸等)起反应。加热条件下,能跟一些非金属反应。-30-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 变式训练 2 关于地壳中含量占第一位与第二位的元素之间形成的化合物,下列说法正确的是()A.可溶于水,显酸性B.它的化学性质不活泼C.是酸性氧化物,不溶于任何酸D.它的熔、沸点较低,物理性质类似于 CO2-31-第2课时 二氧化硅与信息材料 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知
23、识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 解析:地壳中含量居第一位、第二位的分别是 O、Si,它们形成的化合物是 SiO2,SiO2 不溶于水,不和水反应,熔、沸点较高,硬度较大,物理性质和CO2 的差异很大,故 A、D 均不正确。SiO2 虽是酸性氧化物,和很多酸不反应,但能和氢氟酸反应:SiO2+4HFSiF4+2H2O,故 C 不正确。SiO2 的化学性质比较稳定,B 正确。答案:B-32-第2课时 二氧化硅与信息材料 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 4 1.下列关于
24、SiO2 和 CO2 的说法中正确的是()A.CO2、SiO2 分别是碳酸和硅酸的酸酐B.CO2 和 SiO2 与水反应分别生成相应的酸C.CO2 是酸性氧化物,SiO2 是两性氧化物D.CO2 和 SiO2 都是由相应的分子组成的解析:虽然 SiO2 是 H2SiO3 的酸酐,但 SiO2 却不能溶于水生成 H2SiO3,B 错误;SiO2 与 CO2 都是酸酐,都是酸性氧化物,A 正确,C 错误;CO2 是由 CO2 分子构成的,而 SiO2则是由硅原子和氧原子构成的,SiO2中不存在分子,D 错误。答案:A-33-第2课时 二氧化硅与信息材料 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页
25、 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 42.现有下列五个转化,其中不可能通过一步反应实现的是()SiO2Na2SiO3 CuSO4CuCl2 SiO2H2SiO3 CuOCu(OH)2 Na2O2NaOHA.B.C.D.解析:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O;CuSO4+BaCl2BaSO4+CuCl2;2Na2O2+2H2O4NaOH+O2,SiO2 和 CuO 均不溶于水,因此 SiO2、CuO 不可能通过一步反应分别生成 H2SiO3、Cu(OH)2。答案:B-34-第2课时 二氧化硅与信息材料 SUITANG LIANXI
26、随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 4 3.熔融烧碱应选用的器皿是()A.石英坩埚B.普通玻璃坩埚C.生铁坩埚D.陶瓷坩埚解析:石英、普通玻璃、陶瓷中均含有 SiO2,高温下,烧碱能与 SiO2 反应而使坩埚腐蚀,铁在高温下不与 NaOH 反应,故应选用生铁坩埚。答案:C-35-第2课时 二氧化硅与信息材料 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 4 4.除去括号中的杂质,将操作方法和化学方程式填入表中空格。操作方法化学方程式SiO2(CaCO3)SiO2(CaO)SiO2(Fe2O3)解析:SiO2 不溶于盐酸,CaCO3、CaO、Fe2O3 都能溶于盐酸,所以都可以加入盐酸,然后过滤。答案:加盐酸、过滤 CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O加盐酸,过滤 CaO+2HClCaCl2+H2O加盐酸,过滤 Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O
