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1、4.1 硅 无机非金属材料 第1课时 硅和二氧化硅 学案 学习目标 ：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。学习重难点:硅及二氧化硅的主要性质预习案1无机非金属材料包括 、 、 等，这类材料一般具有 、 、 的性质，有些材料还有独特的 。2半导体材料特指导电能力介于 和 之间的一类材料。最早使用的半导体材料是 ，现在广泛使用的半导体材料是 ，该材料的化学性质在常温下稳定。3硅的存在：自然界中 （有或无）游离态的硅，常见的化合态的硅有 和 等。单质硅有 和 两种。4晶体硅是 色、有 光泽、 的固体。单质硅的导电性介于
2、 和 之间。5硅的用途非常广泛，不但用于制造 、 ，还用于制造 和 等。探究一单质硅与半导体材料活动设计1单质硅有晶体硅和无定形硅(非晶硅)两种，晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，单质硅的导电性介于导体和绝缘体之间。有人说：“金属单质都是电的良导体，非金属单质都是绝缘体”，你认为对吗？请分析说明。2在前面的学习中，你已经学习过碳、硫、氮气、氧气、氢气等许多非金属单质，它们在性质上具有许多相似之处。(1)根据上述单质的性质，分析总结非金属单质有哪些通性？(2)硅作为非金属，预测硅有哪些性质？3在常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸和强碱溶液外，不易与其他物质如氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸
3、等反应。写出硅参与的反应的化学方程式(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：_4自然界中没有硅，硅元素全部以化合态存在，如二氧化硅、硅酸盐等。工业上怎样获取作为半导体材料的硅呢？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)：_探究二二氧化硅与光导纤维活动设计1二氧化硅广泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅。根据你对沙子和石英的了解，预测二氧化硅有哪些物理性质？2自然界中哪些常见物质的主要成分是二氧化硅？从物质分类角度来看，二氧化硅属于哪类物质？
4、可能具有哪些性质？3完成体现二氧化硅化学性质的化学方程式。(1)与NaOH溶液反应(盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞)_(2)与碱性氧化物反应SiO2CaO_(3)SiO2的氧化性SiO22C_(4)SiO2的特性与氢氟酸反应SiO24HF=_此反应常被用来刻蚀玻璃。(5)CO2与SiO2的比较化学式CO2SiO2分类 物理性质 化学性质(1)酸性氧化物 (2)弱氧化性 (3)与盐反应(在溶液中) (4)不与酸反应(1)酸性氧化物(2)弱氧化性(3)与盐反应(固体)(4)与氢氟酸反应4问题讨论(1)根据CaCO3SiO2CaSiO3CO2的反应，能否说明酸性H2SiO3H2CO3？为什么？(2
5、)盛碱液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？5光导纤维(1)主要成分：_。(2)用途：_、能量传输、信息处理等。【核心总结】1硅及其化合物的相互转化2硅、二氧化硅性质的特性(1)硅的还原性大于碳，但碳能在高温下还原出硅：SiO22CSi2CO。(2)非金属单质与碱液作用一般无氢气放出，但硅能与氢氧化钠等强碱溶液反应放出氢气：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(3)非金属单质一般不与酸作用，但硅能与氢氟酸反应：Si4HF=SiF42H2。(4)二氧化硅是硅酸的酸酐，但与水不能直接反应生成硅酸，二氧化硅却能与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O。训练案 1下列关于硅的说法，不正确
6、的是()A硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色、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当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属单质发生反应2焦炭还原SiO2可制得粗硅，提纯粗硅从而得到高纯硅的正确方法是()A粗硅与Cl2反应的产物，分馏后再用H2还原B粗硅与HF反应的产物，用H2还原C粗硅与NaOH反应的产物，加热分解D以上方法都不正确3下列叙述正确的是()A因为Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强B碳和硅都是A族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又
7、溶于氢氟酸，所以二氧化硅也能与其他酸、碱反应D二氧化硅是硅酸的酸酐，具有弱氧化性4地壳中含量第一和第二的两种元素形成的化合物不具有的性质是()A熔点很高B是酸性氧化物，与水反应生成对应的酸C可与纯碱反应D与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质5下列有关硅的说法不正确的是（ ）。A.硅是非金属元素，但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起反应D.当加热到一定温度时，硅能与氧气、6工业上由粗硅制取高纯硅有如下反应：950Si(s) + 3HCl(g) SiHCl3(g) + H2(g)(放热381kj)
8、SiHCl3(g) + H2(g) =Si(s) + 3HCl(g) 对上述反应的说法，正确的是（ ）。A.均为置换反应和氧化还原反应B.反应实际上互为可逆反应C.由于反应防热，则反应一定吸热D.提高SiHCl3产率，应采用加压和升温的方法7.判断正误：（1）硅广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石。 （ ）（2）晶体硅的结构类似于金刚石，硬度也很大。 （ ）（3）晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，能导电。 （ ）（4）含硅的钢具有良好的导磁性和耐酸性。 （ ）（5）硅是一种非金属元素，其单质却能与氢氟酸反应。 （ ）（6）硅常温时可和强碱溶液反应，硅高温时和氧气反应。 （ ）（7）硅的化学
9、性质不活泼，在自然界中以游离态存在。 （ ）参考答案学习活动探究探究一探究活动1不对。金属单质大部分是电的良导体，但锗是半导体；非金属单质大部分是绝缘体，但石墨是电的良导体，硅是半导体。2大多数非金属单质一般可与金属、氧气、氢气、碱等物质反应；硅作为非金属，预测其能与氧气、氯气、氢氧化钠溶液反应。3(1)Si2F2SiF4Si2Cl2SiCl4SiO2SiO2(2)Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2(3)Si4HF=SiF42H24SiO22CSi(粗)2COSi(粗)2Cl2SiCl4SiCl42H2Si(纯)4HCl探究二探究活动1纯净的二氧化硅为无色透明的晶体，不溶于水，熔点高、
10、硬度大。2自然界常见的沙子、鹅卵石、石英、水晶的主要成分是二氧化硅，它属于非金属氧化物、酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。可与碱性氧化物、碱反应，还可与氢氟酸反应。3(1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(2)CaSiO3(3)Si(粗)2CO(4)SiF42H2O4(1)不能。较强的酸制较弱的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。故不能得出该结论。(2)由于玻璃中的SiO2跟碱溶液反应生成的Na2SiO3具有黏合性，会将瓶口和玻璃塞黏为一体而不易打开。5(1)SiO2(2)通讯训练案1C本题考查了硅的化学性质及反应条件，属识记性内容的考查。2A精硅提纯的反应为：Si2Cl2SiCl4、SiCl42H2Si4HCl。3DA项反应原理是由于SiO2是难挥发性酸酐，CO2是挥发性酸酐，并不是因为硅酸酸性强于碳酸；B项中CO2常温是气态，SiO2常温是固体，因此二者物理性质并不相似；C项中SiO2溶于氢氟酸是其特性，并不能说明SiO2也溶于其他酸；D项中由反应SiO22C2COSi可知，SiO2具有弱氧化性。4B此化合物为SiO2。SiO2熔点高，硬度大，是酸性氧化物，但不与水反应生成对应的酸，可与Na2CO3反应，可与C反应制粗硅。第 5 页 共 5 页