高中化学第四章元素与材料世界第1节硅无机非金属材料学案1鲁科版必修1(2021年整理)

高中化学第四章元素与材料世界第1节硅无机非金属材料学案1 鲁科版必修1
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第1节 硅 无机非金属材料
课堂合作探究
问题导学
一、H 2SiO 3的制备
思考与交流
1
．将CO 2通入CaCl 2溶液中，是否有白色沉淀生成？ 2．能否用SiO 2和水反应来制取H 2SiO 3？
1．硅酸的性质
（1）弱酸性(比H 2CO 3的酸性弱) H 2SiO 3＋2NaOH===Na 2SiO 3＋2H
2O （2)热不稳定性
H 2SiO 3受热易分解：H 2SiO 3错误!SiO 2＋H 2O 。

2．硅酸的制备
可溶性的硅酸盐与较强的酸反应可制得硅酸,如：Na 2SiO 3＋2HCl===H 2SiO 3↓＋2NaCl 。

二、SiO 2和CO 2的性质比较 活动与探究2
（1)SiO 2和CO 2都是酸性氧化物，它们的物理性质相似吗?
(2)在一定条件下,下列物质能和SiO 2反应的是________，能和CO 2反应的是________。

①焦炭 ②纯碱 ③碳酸钙 ④氢氟酸 ⑤硝酸 ⑥氢氧化钾 ⑦氧化钙 ⑧氟气 ⑨水
迁移与应用
下列关于SiO 2和CO 2的说法中正确的是( ）
A．CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C．CO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的
活动与探究3
地震是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来，以地震波的形式向四面八方传播出去,传到地面会引起房摇地动,再引起一系列的变化从而造成破坏性的自然灾害.地球的表层大多是岩石，而大多数岩石的主要成分都是硅酸盐，下面用盐或氧化物的形式表示岩石的组成，其中不正确的是( ）
A．钙沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O表示为CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O
B．镁橄榄石Mg2SiO4可表示为2MgO·SiO2
C．北京奥运会奖牌所用玉的主要成分透闪石[Ca2Mg5Si8O22（OH)2]表示为2CaSiO3·5MgSiO3·H2O
D．高岭石Al2Si2O5(OH)4可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O
思考与交流
物质的组成可用不同形式表示：
（1)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式(改写时注意金属氧化物在前，非金属氧化物在后，低价在前，高价在后，H2O一般写在最后）。

①镁橄榄石(Mg2SiO4）____________;②高岭石[Al2Si2O5(OH)4]______________。

(2)许多含氧酸及其盐类均可以类似地改写成氧化物形式,请继续改写下列物质：
HNO3________；HCOOH________。

通过以上改写可知，HNO3的酸酐为________，HCOOH与浓硫酸反应可制________气体.
（3）已知在一定条件下，铁在氯气中燃烧可以生成Fe3Cl8，它可以看做是__________（化学式）.生成该物质的条件可能是____________。

1．硅酸盐的组成及表示方法
硅酸盐由于组成比较复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成，改写时的规律为:
（1)氧化物的排列顺序：活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。

(2)氧化物之间以“·"隔开。

(3)氧化物前的化学计量数配置原则：各元素原子总个数比符合原来的组成。

(4）化学计量数配置出现分数应化为整数，例如：钠长石NaAlSi3O8不能写成错误!Na2O·错误! Al2O3·3SiO2，应写成Na2O·Al2O3·6SiO2。

2．材料分类
材料错误!
3
1．将足量的CO2通入下列溶液中，能产生沉淀的是（)
A．硅酸钠溶液 B．石灰水
C．氯化钡溶液 D．氯化钙溶液
2．现有下列五个转化，其中不能通过一步反应实现的是( )
①SiO2―→Na2SiO3②CuSO4―→CuCl2③SiO2―→H2SiO3④CuO―→Cu（OH）2⑤Na2O2―→Na2SO4
A．①② B．③④
C．②③④ D．②③④⑤
3．生石灰中常含有杂质CaCO3和SiO2,检验它是否存在着两种杂质的最好试剂是( ）A．水 B．盐酸
C．硫酸 D．烧碱溶液
4．中国北京曙光公司研制出了第一款具有我国完全自主知识产权的高性能CPU芯片—-“龙芯”1号。

请回答以下问题:
(1）“龙芯”（芯片)的主要化学成分是__________。

（2）计算机长距离联网使用的光纤电缆，其使用的材料是__________，主要化学成分为____________。

(3)如果这种埋在地下的材料裸露在碱性土壤中，结果会断路，用离子方程式说明原因
__________________。

5．试试看，你能用化学方程式解释下列现象吗?
（1)氢氟酸可用于雕刻玻璃:_____________________________________________.
(2)氢氧化钠等碱性溶液不能存放在磨口玻璃塞的试剂瓶中：______________________。

（3）硅酸钠溶液暴露在空气中易变质:_________________________________________.
答案:
课堂·合作探究
【问题导学】
活动与探究1:溶液显红色碱变浅消失白色胶状沉淀＞白色胶状沉淀＞思考与交流：1．答案：因为盐酸的酸性比碳酸强,所以将CO2通入CaCl2溶液中，不会有CaCO3白色沉淀生成。

2．答案：SiO2不溶于水，也不与水反应，所以不能用SiO2和水反应来制取H2SiO3,制取H2SiO3的方法如下:Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓或Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。

活动与探究2：（1)答案：SiO2和CO2的结构不同,SiO2是由Si原子和O原子直接构成的空间网状结构的原子晶体，硬度大，熔沸点高;而CO2是由CO2分子构成的分子晶体,常温下为气体,所以二者的物理性质差别较大。

(2）答案：①②③④⑥⑦①②③⑥⑦⑨
迁移与应用：A 解析：CO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，故A正确，C不正确；SiO2不溶于水，也不能和水反应生成硅酸，B不正确；CO2是由分子构成的，SiO2是由Si、O原子直接构成的，故D不正确。

活动与探究3:C 解析：2CaSiO3·5MgSiO3·H2O中Ca与Si的原子个数比为2∶7，而Ca2Mg5Si8O22（OH）2中Ca与Si原子个数比为2∶8，故选C。

思考与交流：答案:（1）①2MgO·SiO2②Al2O3·2SiO2·2H2O
（2)N2O5·H2O CO·H2O N2O5CO
（3)FeCl2·2FeCl3氯气的量不足（或铁过量)
【当堂检测】
1．A 解析:因为H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强，所以将CO2通入Na2SiO3溶液中会生成H2SiO3沉淀。

2．B 解析：因为SiO2、CuO均不能溶于水，所以它们的水化物H2SiO3、Cu(OH）2均不能直接制得。

其中①可由SiO2与NaOH溶液反应实现，②可由CuSO4与BaCl2溶液反应实现,⑤Na2O2与稀硫酸反应即可。

3．B 解析：生石灰能溶于盐酸(2HCl＋CaO===CaCl2＋H2O），CaCO3溶于盐酸时产生气体，SiO2不溶于盐酸。

将生石灰放入盐酸，若观察到既有不溶物，还有气体产生，则生石灰中同时含有CaCO3和SiO2.
4．解析：芯片的主要成分是Si，光导纤维的主要成分是SiO2，二者都能与NaOH溶液反应。

答案：(1）Si （2)光导纤维SiO2（3）SiO2＋2OH－===SiO错误!＋H2O
5．答案：（1)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
（3)Na2SiO3＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋Na2CO3。