高中化学第4章元素与材料世界第1节硅无机非金属材料411硅和二氧化硅课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高中化学第4章元素与材料世界第1节硅无机 非金属材料411硅和二氧化硅课件
内容索引
新知导学 —— 新知探究 点点落实 达标检测 —— 当堂检测 稳固反响
新知导学
一、单质硅与半导体材料
1.硅在地壳中的含量仅次于 氧 ，自然界中没有 游离 态的硅，常见化合态 的硅有 二氧化硅 和 硅酸盐 等。 2.单质硅可分为晶体硅和无定形硅两种。 (1)晶体硅构造如下图，为 正四面体 形晶体， 与 金刚石 构造相似。 (2)晶体硅是一种带有 金属光泽 的灰黑色固体， 晶体硅熔点 高 、硬度 大 、有脆性。 (3)晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的 半导体 材料。
_＋__H_2_O__
与H2O反应 __C__O_2_＋__H_2_O_____H__2C__O_3__
__不__与__水__反__响__
与酸反应
_不__反__响__
____只__与__H__F_反__响____ ___S_iO__2_＋__4_H_F_=_=_=__S_iF_4_↑_＋__2_H__2_O__
H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以B项中的反响可以发生。Na2CO3与
SiO2的反响之所以能发生是因为①反响是在高温无水条件下进展的；②
反响后生成的CO2脱离反响体系。SiO2虽为酸性氧化物，但是它可与
HF反响1 。2 3 4 5 6
解析 答案
4.以下关于二氧化硅的表达中，不正确的选项是
①在固态和液态时，都不导电 ②能跟强碱反响，但不能与水反响
12345 6
答案
谢谢
12345 6
解析 答案
(2)B的化学式为____S_i_O_2_，B与炭反响生成A和E的化学方程式是 _S_iO__2＋__2_C__=_高=_=_温=_=__S_i_＋__2_C_O__↑_______。 (3)C的化学式为_C_a_S_i_O_3__，D的化学式为_N__a2_S_i_O_3___。
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 较多杂质 的SiO2；石英是含 较少杂质的SiO2；水晶是透明的石英 晶体；玛瑙是含有色杂质的石英晶体；硅藻土是无定形SiO2。根据日常生 活中的实例描述二氧化硅的物理性质：_坚__硬__固__体__、__不__溶__于_水__、___ _熔__点__高__。
12345 6
解析 答案
5.制备硅单质时，主要化学反响如下：
①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)=高==温== Si(粗硅)＋2CO↑； ②Si(粗硅)＋2Cl2
高温 =====
SiCl4；③SiCl4＋=2高=H=温2==
Si(纯硅)＋4HCl。以下对上述
三个反响的表达中，不正确的选项是
A.①③为置换反响 B.①②③均为氧化复原反响 C.②为化合反响
相同点
___都__是__酸__性__氧__化__物__(酸__酐__)_，__与__碱__反__响__生__成__盐__和__水____
3.问题讨论 (1)根据CaCO3＋SiO2=高==温== ＞H2CO3？为什么？
CaSiO3＋CO2↑的反响，能否说明酸性H2SiO3
答案 不能。强酸制较弱酸是根据在溶液中进展的反响得出的结论，而该 反响不是在溶液中进展的。
活学活用 1.以下关于碳和硅的表达中，正确的选项是
√A.加热到一定温度时，其单质都能与氧气等非金属反响
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响 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
拓展延伸 属材料，它可以按以下方法进展制备： SiO2―高①――温C→Si(粗)3―②0―0H―→℃ClSiHCl31――0―0③―0～―过―1量―1―H0―02―→℃Si(纯)
_C_a_O_＋__S_i_O_2__=高_=_=温_=_=_C__aS__iO__3
与碱液 _2_N_a_O__H_＋__C_O__2=__=_=_N_a_2_C_O__3＋__H__2O_ S_i_O_2_＋__2_N__aO__H_=_=__=_N_a_2_S_iO__3
反应 _(C__O_2_少__量__)_____
Si＋2Cl2
高温 =====
S。iCl4
△
③硅与氧气反响： Si＋O2 ===== Si。O2
(2)与氢氧化钠溶液反响 化学方程式： Si＋2NaOH＋H2O===N。a2SiO3＋2H2↑
(3)与氢氟酸反响 化学方程式： Si＋4HF===SiF4↑＋。2H2↑
5.高纯硅的制取，反响方程式分别为
D.与挥发性酸性氧化物的盐 反响得挥发性酸性氧化物
E.氧化复原反响中Si的化合
⑤SiO2＋Na2CO3=高==温==Na2SiO3＋CO2↑( D ) 价没变
规律总结 解析 答案
4.以下关于SiO2和CO2的说法中正确的选项是 A.CO2和SiO2都是由相应的分子组成的 B.CO2和SiO2与水反响分别生成相应的酸 C.SiO2能与氢氟酸反响，也能与碱反响，说明SiO2既是碱性氧化物，又 是
活学活用
3.指出以下反响中二氧化硅所表现的化学性质或作用，在A～E选项中选
择正确答案填入括号内。
A.作为玻璃的成分被消耗而
①2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O( C ) ②SiO2＋2C=高==温==Si＋2CO↑( B )
使玻璃被刻蚀 B.氧化性 C.酸性氧化物的通性
③SiO2＋3C=高==温==SiC＋2CO↑( E ) ④SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O( A )
③SiO2的物理性质与CO2类似 ④既是酸性氧化物，又是碱性氧化物
A.只有④
B.②④
√C.③④
D.①②③
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，能与强碱反响，与H2O不反响；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，物理性质差异较大。
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跟碱溶液反响生成Na2SiO3，Na2SiO3具有黏合 性，会将瓶口和玻璃塞黏为一体而不易翻开。 (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与氢氟酸反响，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。
√D.三个反响的反响物中硅元素均被复原
解析 在反响②中Si元素化合价升高，被氧化。
12345 6
解析 答案
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 下图。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体构造与金刚 石相似。
请答复以下问题： (1)形成单质A的原子的构造示意图为________，它的最高化合价为＋_4_价___ 。
√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
12345 6
解析 答案
3.以下说法中正确的选项是
A.SiO2溶于水显酸性
√B.CO2通入水玻璃中可以得到硅酸
C.由Na2CO3＋SiO2=高==温==
Na2SiO3＋CO2↑可知硅酸的酸性比碳酸的酸
性强
D解.S析iO2是S i酸O性2 不氧溶化物于，水它，不也溶不于与任H何2酸O 反 响 ， 所 以 水 溶 液 不 显 酸 性 。
2.列表比较二氧化碳和二氧化硅的性质。
CO2
SiO2
固__体__，__熔__、__沸__点__高__，__硬__度__ 物理性质 _气__体__，__熔__、__沸__点__低__，__能__溶__于__水__
大__，__不__溶__于__水___
与碱性氧 化物反应
_C__a_O_＋__C_O__2_=_=_=_C_a_C_O__3_
以下说法不正确的选项是 A.①②③均属于氧化复原反响 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.反响①的化学方程式为SiO2＋C=高==温== Si＋CO2↑
易错警示 解析 答案
二、二氧化硅与光导纤维
3.硅原子最外层有4个电子，得失电子都较难，化学性质 不活泼 。常温下 ，除与F2、HF和强碱溶液反响外，硅不与其他物质(如强酸和强氧化剂)反 响。加热时，能与O2、Cl2、C发生化合反响。
4.写出硅参与反响的化学方程式。
(1)与非金属单质反响
①硅与氟气反响： Si＋2F2===。SiF4
②硅与氯气反响：
制粗硅：
SiO2＋2C
高温 =====
Si(粗。)＋2CO↑
提纯(与Cl2反响)：
Si(粗)＋2Cl2
。高温 =====
SiCl4
复原(用H2复原)：
高温
。
SiCl4＋2H2 ===== Si(纯)＋4HCl
归纳总结
1.半导体材料特指导电能力介于 导体和绝缘体 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。
答案
归纳总结
1.二氧化硅的特殊性：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，但不与水反响，易与氢氟酸反响。这些特性既是考察的 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。
√D.高温下用焦炭复原SiO2制取粗硅
解析 硅的化学性质稳定，常温下除与氟气、氟化氢、氢氧化钠溶液反
响外，不与其他物质反响，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和强碱等反响，C项错误；
D项正确。
12345 6
解析 答案
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。以下关于硅的说法中正确的选项 是 A.自然界中硅元素的含量最丰富
√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响生成盐和水
规律总结 解析 答案
硅及其化合物的相互转化
学习小结
达标检测
1.以下有关硅的表达中正确的选项是
A.硅在常温下能跟氧气发生化合反响
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响
内容索引
新知导学 —— 新知探究 点点落实 达标检测 —— 当堂检测 稳固反响
新知导学
一、单质硅与半导体材料
1.硅在地壳中的含量仅次于 氧 ，自然界中没有 游离 态的硅，常见化合态 的硅有 二氧化硅 和 硅酸盐 等。 2.单质硅可分为晶体硅和无定形硅两种。 (1)晶体硅构造如下图，为 正四面体 形晶体， 与 金刚石 构造相似。 (2)晶体硅是一种带有 金属光泽 的灰黑色固体， 晶体硅熔点 高 、硬度 大 、有脆性。 (3)晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的 半导体 材料。
_＋__H_2_O__
与H2O反应 __C__O_2_＋__H_2_O_____H__2C__O_3__
__不__与__水__反__响__
与酸反应
_不__反__响__
____只__与__H__F_反__响____ ___S_iO__2_＋__4_H_F_=_=_=__S_iF_4_↑_＋__2_H__2_O__
H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以B项中的反响可以发生。Na2CO3与
SiO2的反响之所以能发生是因为①反响是在高温无水条件下进展的；②
反响后生成的CO2脱离反响体系。SiO2虽为酸性氧化物，但是它可与
HF反响1 。2 3 4 5 6
解析 答案
4.以下关于二氧化硅的表达中，不正确的选项是
①在固态和液态时，都不导电 ②能跟强碱反响，但不能与水反响
12345 6
答案
谢谢
12345 6
解析 答案
(2)B的化学式为____S_i_O_2_，B与炭反响生成A和E的化学方程式是 _S_iO__2＋__2_C__=_高=_=_温=_=__S_i_＋__2_C_O__↑_______。 (3)C的化学式为_C_a_S_i_O_3__，D的化学式为_N__a2_S_i_O_3___。
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 较多杂质 的SiO2；石英是含 较少杂质的SiO2；水晶是透明的石英 晶体；玛瑙是含有色杂质的石英晶体；硅藻土是无定形SiO2。根据日常生 活中的实例描述二氧化硅的物理性质：_坚__硬__固__体__、__不__溶__于_水__、___ _熔__点__高__。
12345 6
解析 答案
5.制备硅单质时，主要化学反响如下：
①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)=高==温== Si(粗硅)＋2CO↑； ②Si(粗硅)＋2Cl2
高温 =====
SiCl4；③SiCl4＋=2高=H=温2==
Si(纯硅)＋4HCl。以下对上述
三个反响的表达中，不正确的选项是
A.①③为置换反响 B.①②③均为氧化复原反响 C.②为化合反响
相同点
___都__是__酸__性__氧__化__物__(酸__酐__)_，__与__碱__反__响__生__成__盐__和__水____
3.问题讨论 (1)根据CaCO3＋SiO2=高==温== ＞H2CO3？为什么？
CaSiO3＋CO2↑的反响，能否说明酸性H2SiO3
答案 不能。强酸制较弱酸是根据在溶液中进展的反响得出的结论，而该 反响不是在溶液中进展的。
活学活用 1.以下关于碳和硅的表达中，正确的选项是
√A.加热到一定温度时，其单质都能与氧气等非金属反响
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响 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
拓展延伸 属材料，它可以按以下方法进展制备： SiO2―高①――温C→Si(粗)3―②0―0H―→℃ClSiHCl31――0―0③―0～―过―1量―1―H0―02―→℃Si(纯)
_C_a_O_＋__S_i_O_2__=高_=_=温_=_=_C__aS__iO__3
与碱液 _2_N_a_O__H_＋__C_O__2=__=_=_N_a_2_C_O__3＋__H__2O_ S_i_O_2_＋__2_N__aO__H_=_=__=_N_a_2_S_iO__3
反应 _(C__O_2_少__量__)_____
Si＋2Cl2
高温 =====
S。iCl4
△
③硅与氧气反响： Si＋O2 ===== Si。O2
(2)与氢氧化钠溶液反响 化学方程式： Si＋2NaOH＋H2O===N。a2SiO3＋2H2↑
(3)与氢氟酸反响 化学方程式： Si＋4HF===SiF4↑＋。2H2↑
5.高纯硅的制取，反响方程式分别为
D.与挥发性酸性氧化物的盐 反响得挥发性酸性氧化物
E.氧化复原反响中Si的化合
⑤SiO2＋Na2CO3=高==温==Na2SiO3＋CO2↑( D ) 价没变
规律总结 解析 答案
4.以下关于SiO2和CO2的说法中正确的选项是 A.CO2和SiO2都是由相应的分子组成的 B.CO2和SiO2与水反响分别生成相应的酸 C.SiO2能与氢氟酸反响，也能与碱反响，说明SiO2既是碱性氧化物，又 是
活学活用
3.指出以下反响中二氧化硅所表现的化学性质或作用，在A～E选项中选
择正确答案填入括号内。
A.作为玻璃的成分被消耗而
①2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O( C ) ②SiO2＋2C=高==温==Si＋2CO↑( B )
使玻璃被刻蚀 B.氧化性 C.酸性氧化物的通性
③SiO2＋3C=高==温==SiC＋2CO↑( E ) ④SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O( A )
③SiO2的物理性质与CO2类似 ④既是酸性氧化物，又是碱性氧化物
A.只有④
B.②④
√C.③④
D.①②③
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，能与强碱反响，与H2O不反响；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，物理性质差异较大。
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跟碱溶液反响生成Na2SiO3，Na2SiO3具有黏合 性，会将瓶口和玻璃塞黏为一体而不易翻开。 (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与氢氟酸反响，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。
√D.三个反响的反响物中硅元素均被复原
解析 在反响②中Si元素化合价升高，被氧化。
12345 6
解析 答案
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 下图。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体构造与金刚 石相似。
请答复以下问题： (1)形成单质A的原子的构造示意图为________，它的最高化合价为＋_4_价___ 。
√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
12345 6
解析 答案
3.以下说法中正确的选项是
A.SiO2溶于水显酸性
√B.CO2通入水玻璃中可以得到硅酸
C.由Na2CO3＋SiO2=高==温==
Na2SiO3＋CO2↑可知硅酸的酸性比碳酸的酸
性强
D解.S析iO2是S i酸O性2 不氧溶化物于，水它，不也溶不于与任H何2酸O 反 响 ， 所 以 水 溶 液 不 显 酸 性 。
2.列表比较二氧化碳和二氧化硅的性质。
CO2
SiO2
固__体__，__熔__、__沸__点__高__，__硬__度__ 物理性质 _气__体__，__熔__、__沸__点__低__，__能__溶__于__水__
大__，__不__溶__于__水___
与碱性氧 化物反应
_C__a_O_＋__C_O__2_=_=_=_C_a_C_O__3_
以下说法不正确的选项是 A.①②③均属于氧化复原反响 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.反响①的化学方程式为SiO2＋C=高==温== Si＋CO2↑
易错警示 解析 答案
二、二氧化硅与光导纤维
3.硅原子最外层有4个电子，得失电子都较难，化学性质 不活泼 。常温下 ，除与F2、HF和强碱溶液反响外，硅不与其他物质(如强酸和强氧化剂)反 响。加热时，能与O2、Cl2、C发生化合反响。
4.写出硅参与反响的化学方程式。
(1)与非金属单质反响
①硅与氟气反响： Si＋2F2===。SiF4
②硅与氯气反响：
制粗硅：
SiO2＋2C
高温 =====
Si(粗。)＋2CO↑
提纯(与Cl2反响)：
Si(粗)＋2Cl2
。高温 =====
SiCl4
复原(用H2复原)：
高温
。
SiCl4＋2H2 ===== Si(纯)＋4HCl
归纳总结
1.半导体材料特指导电能力介于 导体和绝缘体 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。
答案
归纳总结
1.二氧化硅的特殊性：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，但不与水反响，易与氢氟酸反响。这些特性既是考察的 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。
√D.高温下用焦炭复原SiO2制取粗硅
解析 硅的化学性质稳定，常温下除与氟气、氟化氢、氢氧化钠溶液反
响外，不与其他物质反响，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和强碱等反响，C项错误；
D项正确。
12345 6
解析 答案
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。以下关于硅的说法中正确的选项 是 A.自然界中硅元素的含量最丰富
√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响生成盐和水
规律总结 解析 答案
硅及其化合物的相互转化
学习小结
达标检测
1.以下有关硅的表达中正确的选项是
A.硅在常温下能跟氧气发生化合反响
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响