人教版高中化学必修一第四章第一节无机非金属材料的主角硅教案

第四章非金属及其化合物

教学目的1：

1. 了解碳、硅及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。

2. 知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途。

教学课时：

2.5课时

知识体系1

1. 硅及其化合物

⑴碳和硅的比较

碳硅

位置、原子

结构示意图

第2周期第AⅣ族第3周期第AⅣ族

原子半径相对较小相对较大

成键特点难以得失电子，主要靠共价键

与其它原子结合晶体硅的结构与金刚石的结构相似，具有正四面体型结构的原子晶体

物理性质晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。

硅和锗是重要的半导体材料

化学性质

在高温和点燃下有强还原性

2C + O22CO

C + O2CO2

3C + Fe2O32Fe + 3CO↑①加热条件下，能跟一些非金属单质起反应。

Si + O2 SiO2

Si + 2H2SiH4

②常温下，不能强酸、强氧化性酸反应，只能与氟气、氢氟酸（HF）和烧碱等物质反应。Si + 2F2 == SiF4

Si + 4HF==SiF4 +H2↑

Si + 2NaOH + H2O == Na2SiO3 + 2H2↑

工业制法SiO2 + 2C Si + 2CO↑

（焦炭在电炉中还原二氧化硅得到粗硅）粗硅提纯

后，可以得到可用作半导体材料的高纯硅。

用途作还原剂、吸附剂①作半导体材料晶体管、集成电路、硅整流器和太阳

能电池等；

②制合金：含硅4%的钢具有良好的导磁性——变压

器铁芯；

含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性——耐酸设备

等。

22

SiO2 酸性氧化物CO2 酸性氧化物结构空间网状原子晶体分子晶体

物性熔点高，硬度大熔点低，硬度小

化学与H2O反

应

不反应，但仍是硅酸酸酐生成H2CO3是碳酸酸酐

与碱反应2NaOH+SiO2===Na2SiO3+H2O NaOH + CO2=== NaHCO3

2NaOH + CO2===Na2CO3+H2O（注意：

NaOH与CO2的量不同，则产物不同）点燃

点燃

性质共

性

与盐反应SiO

2

+ Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑

CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2↑

Na2CO3 + CO2 + H2O == 2NaHCO3

Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓

NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3↓+

NaHCO3与碱性氧

化物反应

SiO2 + CaO CaSiO3CO2 + CaO == CaCO3

氧化-还原性SiO2 + 2C Si + 2CO↑（工业制硅）

C+

4

2

+

CO2CO

特性.：与酸

反应

SiO2+4HF=SiF4+2H2O

常温溶于HF，所以，盛放氢氟酸不能

用玻璃瓶，应用塑料瓶。

不反应

用途

①水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工

艺品

②SiO2是制光导纤维的重要原料

③较纯的石英用于制造石英玻璃

④石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料

〖1〗硅酸

①性质：不溶于水，酸性比碳酸弱。

②制备：NaSiO3 + CO2 + H2O == Na2CO3 + H2SiO3 (说明碳酸酸性比硅酸酸性要强)

〖2〗硅酸钠NaSiO3

俗名泡花碱，水溶液俗名水玻璃。

〖3〗硅酸盐及其工业

①性质特征：性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。

②主要原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O）、石英（SiO2）和长石（钾长石（KalSi3O8）K2O·Al2O3·6SiO2或钠长石Na2O·Al2O3·6SiO2、高岭土[Al2Si2O5(OH)4] Al2O3·2SiO2·2H2O）。

③主要制品：玻璃、水泥、陶瓷、砖瓦、水玻璃（Na2SiO3的水溶液）等。

水泥玻璃（普通）原料石灰石、粘土纯碱、石灰石、石英

设备水泥回转窑玻璃熔炉

反应复杂的物理化学变化Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑

主要成分3CaO·SiO2

2CaO· SiO2

3CaO·Al2O3

Na2O·CaO· 6SiO2

特性

水硬性

（加石膏调节硬化速度）

玻璃态物质（在一定温度范围内软化）

非晶体

注意：硅在地壳中的含量排第二位，仅次于氧元素。

[基础达标1]

1. 光纤通信是一种现代化的通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，即信息高速公路。光纤通信所使用的光缆，其主要部件为光导纤维。下列说法正确的是

①制造光导纤维的主要原料是CaCO3；②制造光导纤维的主要原料是SiO2；③光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的全反射；④光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的折射

A．①④B．②③C．①③D．②④

2．下列各组物质间，不能发生反应的是

A．二氧化硅与氧化钙（高温）B．二氧化硅与氢氧化钠（常温）

C．二氧化硅与碳（高温）D．二氧化硅与浓HNO3（常温）

3．在①浓硝酸②水③盐酸④氢氟酸⑤氢氧化钾溶液中，能与二氧化硅起化学反应的有

A .①② B. ②④ C. ④⑤ D. ③④

4．硅元素在自然界只以化合态的形式存在，如铁矿石中的硅主要以脉石（SiO2）的形式存在。炼铁时为了除去脉石，向炼铁高炉中加入石灰石。该过程可能涉及的化学反应是

A. CaCO3CaO + CO2↑

B. 2FeO + Si 2Fe + SiO2

C. SiO2 + 3C SiC + 2CO

D. CaO + SiO2CaSiO3

5．下列盛放试剂的方法正确的是

A．氢氟酸或浓硝酸存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中

B．汽油或煤油放存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中

C．碳酸钠溶液或氢氧化钙溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中

D．氯水或硝酸银溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中

6．生石灰中往往含有杂质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

7．熔化烧碱应选用的坩埚应该是

A.铁坩埚

B.玻璃坩埚

C.石英坩埚

D.瓷坩埚

8．接触法制硫酸是重要的化工原理：4FeS2+11O2==2Fe2O3+8SO2。现有1g含脉石（SiO2）的黄铁矿（FeS2）样品，将其在氧气流中充分灼烧，反应完全后得0.78g残渣，则此黄铁矿的纯度是

A.33%

B.66%

C.78%

D.88%

9．向下列溶液中，通过量的CO2，溶液出现浑浊的是

A．澄清石灰水B．CaCl2溶液C．NaAlO2溶液D．NaHCO3溶液

10．下列物质有固定熔点的是

A．钢化玻璃B．过磷酸钙C．消石灰D．水玻璃

11．有一类物质可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，这类物质是一种

A.混合物

B.含氧酸

C.硅酸盐

D.铝酸盐

12．过量的泥沙、纯碱和生石灰熔化后生成

①水泥、②玻璃、③瓷器、④混凝土、⑤一种硅酸盐产品。

A.①④

B.②⑤

C.③

D.②

13．2MgO·SiO2中的酸根离子是

A.SiO32-

B.Si2O64-

C.SiO44-

D.SiO22-

14．下列说法正确的是

A.我国从唐代时期就能生产陶瓷

B.化学实验的坩埚、蒸发皿是陶瓷制品

C.水泥、陶瓷的生产过程都需要混合、成型、干燥、冷却

D.敲打一块石英之后，使之失去天然面而变成没有规则几何外型，但它仍是晶体

15．关于硅及其化合物的叙述中，不正确的是

A.水玻璃可作粘合剂及耐火材料

B.硅可做半导体材料

C.二氧化硅是光导纤维的原料

D.氮化硅陶瓷是做电子元件的材料

16．人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料。它类似于人骨和天然牙的性质和结构。人造骨可以依靠从人体液中补充某些离子形成新骨。可在骨骼接合界面产生分解、吸收、