第4章-非金属及其化合物-必修1-人教版-化学

②化学性质：在常温下化学性质不活泼，但能与 强碱 发生反应。 氢氟酸 、__________ ____________ (4)用途 ①半导体材料，如硅芯片等。 ②新型能源，如光电池等。
第一节 │ 新课探究
【思维拓展】 1．硅酸钠可写成 Na2O·SiO2 的形式，能否说硅酸钠中含有 Na2O 和 SiO2? 2．晶体硅有哪些性质与多数金属形似？
第一节 │ 新课探究
[答案] C [解析] A 项， CO2 与水反应， 而 SiO2 不与水反应， 也不溶于水； B 项，SiO2 为酸性氧化物，能与 HF 反应，但 CO2 不与酸反应； C 项，CO2 和 SiO2 都能与 NaOH 溶液反应；D 项，水晶是纯净的 SiO2，SiC 俗称金刚砂。
[答案] 1．不能，硅酸钠是由 Na 和 SiO3 组成的，其中不含 Na2O 和 SiO2。 2．金属光泽和导电性。
＋
2－
第一节 │ 新课探究
例3 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：
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅； ℃SiHCl3＋H2； ②粗硅与干燥 HCl 气体反应制得 SiHCl3：Si＋3HCl300 ――→ ③SiHCl3 与过量 H2 在 1000～1100 ℃反应制得纯硅。 已知 SiHCl3 能与 H2O 强烈反应，在空气中易自燃。 请回答下列问题： (1)写出第①步制备粗硅的化学反应方程式： 高温 Si＋2CO↑ SiO2＋2C===== ___________________________________________________________ 。 (2)粗硅与 HCl 反应完全后，经冷凝得到的 SiHCl3(沸点 33.0 ℃)中含 有少量 SiCl4(沸点 57.6 ℃)和 HCl(沸点－84.7℃)，提纯 SiHCl3 采 分馏(或蒸馏) 。 用的方法为______________
第一节 │ 新课探究
4．CO2和SiO2的比较
CO2 熔、沸点 状态 与水反应 与酸反应 与碱性氧化 物反应 与碱反应 氧化性 低 气态 CO2＋H2O===H2CO3 不反应 CO2＋CaO===CaCO3 CO2＋2NaOH===Na2CO3 ＋ H 2O
高温 2CO CO2＋C=====
SiO2 高 无色晶体 不反应 只与氢氟酸反应：SiO2＋ 4HF===SiF4↑＋2H2O
水泥
玻璃 陶瓷
石灰石、黏土
纯碱、石灰石、 石英 黏土
水泥回转 窑
玻璃窑
第一节 │ 新课探究
(6)其他含硅的物质
物质 SiC 性质 俗称金刚砂，具有金刚石 结构，硬度很大 很高的导磁性 既耐高温，又耐低温，在 －60 ℃～250 ℃保持良好 的弹性 有均匀微孔结构 用途 砂纸、砂轮的磨料
含4%硅的硅钢
第一节 │ 三维目标
[情感、态度与价值观] 认识化学在材料科学中的重要地位，了解中华民族的传统 文化，激发学习化学的兴趣。
第一节 │ 教学重点 教学重点
硅和二氧化硅的性质和用途。
第一节 │ 教学难点 教学难点
硅和二氧化硅的性质。
第一节 │ 教学建议 教学建议
本节教材中硅和二氧化硅的性质是重难点，教学过程中 对硅和二氧化硅的结构只要求学生有感性的认识，不要对其结 构进行深入分析，因为在选修3《物质结构与性质》模块将会 深入学习；对硅和二氧化硅的性质可以引导学生从物质属类和 物质特性两个角度去学习，例如硅的性质，主要是非金属单质 的性质及与NaOH溶液、HF的反应，而二氧化硅的性质，主要 是酸性氧化物的性质及与HF的特性反应；对硅酸盐的组成， 要引导学生从氧化物组合形式去分析其组成和性质；对硅酸盐 工业，只要求学生对常识性的知识有简单了解，不要求掌握生 产工艺、化学原理等内容，即知道一些常见的硅酸盐产品及其 用途。
高温 CaSiO SiO2＋CaO===== 3
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
高温 Si＋2CO↑ 2C＋SiO2=====
第一节 │ 新课探究
【思维拓展】 实验室中为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸，盛装 NaOH 溶液 的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？
[答案] 由于玻璃的成分中含有 SiO2， 会发生反应 SiO2 ＋4HF===SiF4↑＋2H2O，所以不能用玻璃瓶盛装氢氟酸。而 由于反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O， 生成的 Na2SiO3 会将 玻璃塞与瓶口粘在一起，不易打开，故盛装 NaOH 溶液的试 剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞。
无机非金属材料的主角——硅 富集在海水中的元素——氯 硫和氮的氧化物 氨 硝酸 硫酸
本章总结提升
第四章
非金属及其化合物
第一节
无机非金属材料的 主角——硅
第一节 │ 三维目标 三维目标
[知识与技能] (1)了解硅酸、硅酸盐的组成、结构特点、主要性质和用 途。认识硅酸、硅酸盐等在生产、信息技术、材料科学等领域 的应用。 (2)掌握硅酸钠的化学性质。 [过程与方法] (1)学习用实验研究物质性质的方法。 (2)了解材料发展的历史与前景。
第一节 │ 新课导入 新课导入
[导入一] 【引入】当你拿起手机或电话机进行通话时，无论是连 接的距离、速度，还是通话语音的清晰度都令你惊讶不已。无 线电波传送信号容易受干扰，也不会有如此好的效果，那么， 这种现代化的通信方式是通过什么传递信号的呢？制备这种物 质的主要原料是什么呢？传递光信号的物理原理是什么？光导 纤维是一种能利用光的反射作用来传导光线的透明度极高的细 丝。以光导纤维为传输媒介的光纤通讯，是将要传送的语言、 图像和数据信号等转化为光信号，以光纤进行传输的通讯方式。 它克服了Байду номын сангаас音信号和图像信号在铜丝或铝丝这两种传统媒介中 传播损耗大的缺点，并节约了大量金属资源。你知道光导纤维 是什么材料制得的吗？
第一节 │ 新课探究
[答案] D [解析] SiO2 不能与水反应生成硅酸，A 错；B 中反应是利用了强 酸制弱酸的性质，B 错；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应 生成硅酸盐，C 错。
第一节 │ 新课探究
► 知识点三 硅酸盐与硅单质
1．硅酸盐 (1)概念： 硅酸盐是由硅、 氧和金属元素组成的化合物的总称。 (2)硅酸盐的性质 不 溶于水， 硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，大多________ 稳定 。 化学性质很________ (3)硅酸盐组成的表示 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。 例如： Na2O·SiO2 Na2SiO3：__________________ 。 K2O·Al2O3·6SiO2 长石(KAlSi3O8)：____________________________ 。
第一节 │ 新课探究
例 2 下列关于硅酸的说法正确的是( ) A．硅酸可以通过 SiO2 和水的化合反应直接制得 B．用反应 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)制取硅酸是利用 了可溶性酸制难溶性酸的性质 C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与 NaOH 溶液反应 D．硅胶可用作袋装食品的干燥剂
有白色沉淀生
成
碳酸的酸性强于 硅酸的酸性
第一节 │ 新课探究
2.写出上述实验中反应的化学方程式 (1)Na2SiO3 溶液与稀盐酸反应： Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) ___________________________________________________ 。 (2) 向 Na2SiO3 溶 液 中 通 入 CO2 气 体 ： Na2SiO3 ＋ CO2 ＋ H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓
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第四章
非金属及其化合物
第一节 第二节 第三节 第四节
第一节 │ 新课探究
【温馨提示】 (1)H2SiO3是常见酸中唯一不溶于水的酸。 (2)一般不存在硅酸酸式盐。
第一节 │ 新课探究
【思维拓展】 由二氧化硅制取硅酸至少由几步反应完成？
[ 答案 ] 提示：两步， SiO2 ＋ 2NaOH===Na2SiO3 ＋ H2O 、 Na2SiO3 ＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)。
变压器铁芯 制火箭、导弹、飞机 的零件和绝缘材料 作吸附剂和催化剂
硅橡胶 人工制造分子筛( 铝硅酸盐)
第一节 │ 新课探究
2.硅单质 晶体 和____________ 无定形 两类。 (1)种类：单质硅有________ (2)结构：晶体硅的结构与金刚石相似。 (3)性质 ①物理性质：
色、态 灰黑色固体 光泽 金属光泽 熔点 高 硬度 大 质地 脆 导电性 半导体
2．硅原子结构
4 硅的原子结构示意图为________，最外层有__________ 个 电子，反应中既不易失去电子也不易得到电子，主要形成 ＋4 价的化合物。 ______
第一节 │ 新课探究
3．二氧化硅的存在和结构 硅石 。________ 石英 晶体是结晶的二 天然二氧化硅称为________ 氧化硅，其中无色透明的晶体就是通常所说的________ 水晶 ，而 玛瑙 。SiO2是一种坚硬、难熔 具有彩色环带或层状的称为______ 的固体。 二氧化硅通常用SiO2表示其组成，实际上，晶体中并不 存在单个的分子，而是由Si和O按1∶2的比例所组成的 立体网状结构 __________________ 的晶体。
第一节 │ 新课探究
例 1 被誉为“光纤之父”的华人科学家高锟曾荣获诺贝尔 化学奖。下列叙述正确的是( ) A．CO2 与 SiO2 都能与 H2O 反应生成相应的酸 B．SiO2 与 CO2 都属于酸性氧化物，都不能与酸反应 C．SiO2 与 CO2(干冰)都能够与氢氧化钠溶液反应 D．水晶的主要成分是 SiC