第四章 非金属及其化合物(学案)

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1课时二氧化硅和硅酸

一、教学目标

【知识目标】

1、了解硅及其化合物的知识。

2、了解硅及其化合物在国民经济中的重要作用。

【能力目标】使学生进一步了解运用元素周期律知识学习同族元素性质及其递变规律的方法，并运用这些知识学习碳族元素及其化合物的知识。

3、【情感目标】通过对非金属硅性质的科学探究，发展学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘

二、重点与难点

【重点】硅和二氧化硅的性质。

【难点】硅和二氧化硅的性质。

自主学习

硅在地壳中含量26.3％，仅次于氧。以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中，占地壳质量90％以上。在无机非金属材料中，硅元素一直扮演着主角，它位于第3周期，第ⅣA族，在碳的下方。最外层有4个电子，主要形成四价的化合物。

一、二氧化硅（SiO2）和硅酸

（一）二氧化硅（SiO2）

1、存在：硅是是一种亲氧元素，以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在。天然存在的二氧化硅称为，包括和两大类。石英是常见的结晶形二氧化硅，其中无色透明的就是，具有彩色环带状或层状的是。

2、结构：二氧化硅晶体为结构，基本单元是[SiO4]，若干个四面体通过氧原子连接，即每个Si周围结合个O，每个O为个四面体所共有，即每个O与个Si相结合。实际上，SiO2晶体是由Si和O按1：2的比例所组成的结构的晶体。SiO2的结构决定了它有良好的物理和化学性质，被广泛应用。如用作饰物，制作实验室使用的，用作与信息高速公路骨架的。

3、物理性质：熔沸点、硬度、溶于水。洁净的SiO2无色透光性好。

4、化学性质：化学稳定性好、除HF外一般不与其他酸反应，可以与强碱（NaOH）反应，是酸性氧化物，在一定的条件下能与碱性氧化物反应

SiO2＋4HF = SiO2+CaO SiO2＋2NaOH =

因此，不能用瓶装HF，装碱性溶液的试剂瓶应用。

（二）硅酸（H2SiO3）

1、性质：酸性很（于碳酸）溶解度很，它不能使紫色石蕊试液变红色。

①硅酸不稳定：H2SiO3

②硅酸能与碱反应：H2SiO3+2NaOH=

③硅酸在水中易聚合形成胶体。浓度小时——硅酸溶胶，浓度大时形成软而透明的、胶冻状的。硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为。多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的剂，也可以用作催化剂的。

2、制备：由于SiO2不溶于水，硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。 Na2SiO3＋2HCl ＝

二、硅单质

1、物理性质：硅与碳相似，有和两种。晶体硅结构类似于，它是

带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高（1410℃），硬度大，有脆性，是良好的半导体。

2、化学性质：常温下化学性质不活泼。常温可与F2 、HF 、NaOH 反应，加热条件下可

与O2、Cl2等物质反应

Si+2NaOH+H2O = Si+ 2F2 = Si＋4HF =

Si+ O 2 Si+ 2Cl 2

3、制备：（1）粗硅制取：SiO2+2C2CO+Si（副反应SiO2+3C SiC+2CO↑）

（2）粗硅提纯：Si+ 2Cl 2 SiCl4

4、应用：用途广泛，常用作半导体、晶体管及芯片、光电池等材料

【例2】为确认盐酸、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的（不必选其他酸性物质）。请据此回答：

（1）锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为____________。

（2）装置B所盛的试剂是______________，其作用是

________________________。

（3）装置C所盛试剂是____________，C

_______________。

【跟踪训练2】下列关于碳酸（H2CO3）和硅酸（H2SiO3）的说法中

不正确的是（ B ）

A.两者均为弱酸

B.两者均可使紫色石蕊试液变红色

C.CO2气体通入Na2SiO3溶液中可以制得硅酸

D.两者受热时均可以分解

【例1】下列说法不正确的是（）

A.因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物

B.在反应SiO2+2C

高温

Si+2CO↑中SiO2作氧化剂

C.SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大

D.氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸

【跟踪训练1】指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A~D选项中选择正确答案填入括

号内。

①SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O （）

②Na2CO3+SiO2

高温

Na2SiO3+CO2↑（）

③SiO2+2C

高温

Si+2CO↑（）

④SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O （）

A.作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀

B.氧化性

C.酸性氧化物的通性

D.将挥发性酸酐从其盐中置换出来

课后作业

1、下面有关硅的叙述中，正确的是（）

①硅原子既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物。

②硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位。

③硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在。

④硅在电子工业中，是最重要的半导体材料。

A．①③B．②④C．①④D．①②③④

2、CO2通入下列各溶液中，不可能产生沉淀的是（）

A、水玻璃

B、石灰水

C、饱和Na2CO3

D、CaCl2

3、下列离子方程式中，书写正确的是（）

A、硅酸和氢氧化钾溶液反应：H2SiO3+2OH-=SiO32-+2H2O

B、硅和浓氢氧化钠溶液反应：Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑

C、碳酸氢钙溶液跟稀盐酸反应：Ca(HCO3)2+2H+=Ca2++2H2O+CO2↑

D、饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2：CO32-+H2O+CO2=2HCO3-

4、下列反应中，能证明SiO2是酸性氧化物的是（）

A．SiO2 + 2C ==== Si + 2CO↑ B．SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O

C．SiO2 + 4HF == SiF4↑+ 2H2O D．SiO2 + CaCO3 == CaSiO3 + CO2↑

5、下列物质的用途错误

．．的是（）A．硅是制造太阳能电池的常用材料 B．二氧化硅是制造光导纤维的材料

C．水玻璃可用作木材防火剂D．硅是制取水泥的原料

6、物质A是一种高熔点化合物，不溶于强酸中，但能与纯碱在熔融时反应生成化合物B，同时放出气体C；把气体C通入B的溶液中，得化合物D；D在干燥的空气中加热得到化合物A。

⑴A、B、C、D、的化学式是：A________B________C________D_________

⑵写出各步反应的化学方程式：

_____________________________________________________________________

________________________________________________________________-。

7.如图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。其中B是一种单质，其余物质也都是有B元素的化合物。C是一种钠盐，E是C对应的酸，B的结构类似金刚石，D为B的氧化物（其他不含B元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去），请填写空白：

（1）A、D、E的化学式分别为____________、____________

（2）A和B的互相转化在工业上有什么实际意义？

______________________________________________。

（3）写出D→C反应的化学方程式：______________

______________________________________________。

（4）写出E→D反应的化学方程式：_______________。