1、第1课时 硅和二氧化硅第4章 第1节 硅 无机非金属材料 学习目标定位 1.能记住硅、二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用。2.能说出硅在半导体工业，二氧化硅在现代通讯业中的重要应用。内容索引 新知导学 新知探究 点点落实达标检测 当堂检测 巩固反馈新知导学 1.硅在地壳中的含量仅次于，自然界中没有态的硅，常见化合态的硅有和等。2.单质硅可分为晶体硅和无定形硅两种。一、单质硅与半导体材料(1)晶体硅结构如图所示，为形晶体，与结构相似。(2)晶体硅是一种带有的灰黑色固体，晶体硅熔点、硬度、有脆性。(3)晶体硅的导电性介于之间，是良好的材料。氧游离二氧化硅硅酸盐正四面体金刚石金属光泽高大导体
2、和绝缘体半导体3.硅原子最外层有4个电子，得失电子都较难，化学性质。常温下，除与F2、HF和强碱溶液反应外，硅不与其他物质(如强酸和强氧化剂)反应。加热时，能与O2、Cl2、C发生化合反应。不活泼4.写出硅参与反应的化学方程式。(1)与非金属单质反应 硅与氟气反应：。硅与氯气反应：。硅与氧气反应：。(2)与氢氧化钠溶液反应 化学方程式：。(3)与氢氟酸反应 化学方程式：。Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2Si4HF=SiF42H2Si2F2=SiF4Si2Cl2SiCl4SiO2SiO2=高温=5.高纯硅的制取，反应方程式分别为 制粗硅：。提纯(与Cl2反应)：。还原(用H2还原)：。
3、SiO22C Si(粗)2COSi(粗)2Cl2 SiCl4SiCl42H2 Si(纯)4HCl=高温=高温=高温归纳总结 1.半导体材料特指导电能力介于之间的一类材料。硅是常温下化学性质稳定的半导体材料，广泛用于计算机技术领域，如制造晶体管、硅芯片、集成电路。2.硅还可用于制造硅整流器、太阳能电池及硅合金等。导体和绝缘体1.下列关于碳和硅的叙述中，正确的是 A.加热到一定温度时，其单质都能与氧气等非金属反应 B.常温下，碳单质化学性质活泼，硅单质化学性质不活泼 C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D.碳和硅两种元素都有能导电的单质，在自然界中均有单质硅和化合态硅 答案 解析 拓展
4、延伸 活学活用 2.高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法进行制备：答案 解析 易错警示 SiO2C高温 Si(粗)HCl300 SiHCl3过量H21 0001 100 Si(纯)下列说法不正确的是 A.均属于氧化还原反应 B.SiHCl3(沸点31.8)中含有少量的SiCl4(沸点57.6)，通过蒸馏可提纯SiHCl3 C.氢气和氯化氢均可循环利用 D.反应的化学方程式为SiO2C SiCO2=高温1.硅的氧化物为二氧化硅，广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。沙是含的SiO2；石英是含的SiO2；水晶是透明的晶体；玛瑙是含有色杂质的石英晶体；硅藻土是无定形SiO2。
5、根据日常生活中的实例描述二氧化硅的物理性质：_。二、二氧化硅与光导纤维 较多杂质较少杂质石英坚硬固体、不溶于水、熔点高2.列表比较二氧化碳和二氧化硅的性质。CO2 SiO2 物理性质 _ _ 与碱性氧化物反应 _ _ 与碱液反应 _ _ 气体，熔、沸点低，能溶于水CaOCO2=CaCO32NaOHCO2=Na2CO3H2O(CO2少量)固体，熔、沸点高，硬度大，不溶于水CaOSiO2 CaSiO3=高温SiO22NaOH=Na2SiO3H2O与H2O反应 _ _ 与酸反应 _ _ 相同点 _ CO2H2OH2CO3不反应不与水反应只与HF反应 SiO24HF=SiF42H2O都是酸性氧化物(酸
6、酐)，与碱反应生成盐和水3.问题讨论(1)根据CaCO3SiO2CaSiO3CO2的反应，能否说明酸性H2SiO3H2CO3？为什么？=高温答案 不能。强酸制较弱酸是根据在溶液中进行的反应得出的结论，而该反应不是在溶液中进行的。答案(2)盛碱液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？答案 由于玻璃中的SiO2跟碱溶液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有黏合性，会将瓶口和玻璃塞黏为一体而不易打开。(3)氢氟酸为什么不能用玻璃瓶盛放？答案 玻璃的成分中含有SiO2，SiO2与氢氟酸反应，氢氟酸常被用来刻蚀玻璃，因而氢氟酸不能用玻璃瓶盛放，可以放在塑料瓶或铅制器皿中。答案 归纳总结 1.二氧化硅的
7、特殊性：二氧化硅作为一种非金属氧化物，坚硬难熔；作为一种酸性氧化物，但不与水反应，易与氢氟酸反应。这些特性既是考查的重点，也是解题的依据。2.二氧化硅用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维，简称“光纤”。光导纤维是一种能利用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的细丝；具有信息容量大、抗干扰性能好、耐腐蚀等特点。2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O()SiO22C=高温 Si2CO()SiO23C=高温 SiC2CO()SiO24HF=SiF42H2O()SiO2Na2CO3=高温 Na2SiO3CO2()CBEADA.作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被刻蚀 B.氧化性 C.酸性氧化物的通性 D.
8、与挥发性酸性氧化物的盐反应得挥发性酸性氧化物 E.氧化还原反应中Si的化合价没变 答案 解析 规律总结 活学活用 3.指出下列反应中二氧化硅所表现的化学性质或作用，在AE选项中选择正确答案填入括号内。答案 解析 4.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是 A.CO2和SiO2都是由相应的分子组成的 B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸 C.SiO2能与氢氟酸反应，也能与碱反应，说明SiO2既是碱性氧化物，又是酸性氧化物 D.CO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与氢氧化钠溶液反应生成盐和水 规律总结 学习小结 硅及其化合物的相互转化 达标检测 解析 硅的化学性质稳定，常温下除与氟气、氟
9、化氢、氢氧化钠溶液反应外，不与其他物质反应，A项错误；单质硅作半导体材料，不是因为其熔点高、硬度大，B项错误；硅的化学性质不活泼，但常温下可与F2、HF和强碱等反应，C项错误；D项正确。123456 答案 解析 1.下列有关硅的叙述中正确的是 A.硅在常温下能跟氧气发生化合反应 B.因为晶体硅熔点高、硬度大，所以硅可用于制作半导体材料 C.硅的化学性质不活泼，在常温下不与任何物质反应 D.高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅 123456 答案 解析 2.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。下列关于硅的说法中正确的是 A.自然界中硅元素
10、的含量最丰富 B.自然界中存在大量单质硅 C.高纯度的硅被用于制作计算机芯片 D.光导纤维的主要成分是Si 123456解析 SiO2不溶于水，也不与H2O反应，所以水溶液不显酸性。H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以B项中的反应可以发生。Na2CO3与SiO2的反应之所以能发生是因为反应是在高温无水条件下进行的；反应后生成的CO2脱离反应体系。SiO2虽为酸性氧化物，但是它可与HF反应。答案 解析=高温3.下列说法中正确的是 A.SiO2溶于水显酸性 B.CO2通入水玻璃中可以得到硅酸 C.由Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2可知硅酸的酸性比碳酸的酸性强 D.SiO2是酸性氧化物，它
11、不溶于任何酸 123456解析 SiO2是非电解质，在固态和液态时都不导电；SiO2属于酸性氧化物，能与强碱反应，与H2O不反应；SiO2常温下是固体，硬度大，熔、沸点高，而CO2常温下是气体，熔、沸点低，物理性质差别较大。答案 解析 4.下列关于二氧化硅的叙述中，不正确的是 在固态和液态时，都不导电 能跟强碱反应，但不能与水反应 SiO2的物理性质与CO2类似 既是酸性氧化物，又是碱性氧化物 A.只有B.C.D.123456=高温=高温=高温解析 在反应中Si元素化合价升高，被氧化。答案 解析 5.制备硅单质时，主要化学反应如下：SiO2(石英砂)2C(焦炭)Si(粗硅)2CO；Si(粗硅)
12、2Cl2SiCl4；SiCl42H2 Si(纯硅)4HCl。下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是 A.为置换反应 B.均为氧化还原反应 C.为化合反应 D.三个反应的反应物中硅元素均被还原 请回答下列问题：(1)形成单质A的原子的结构示意图为_，它的最高化合价为_。123456答案 解析 4价6.A、B、C、D、E分别代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。(2)B 的 化 学 式 为 _，B 与 炭 反 应 生 成 A 和 E 的 化 学 方 程 式 是_。(3)C的化学式为_，D的化学式为_。123456答案 SiO2SiO22C Si2CO=高温CaSiO3Na2SiO3本课结束