人教版高中化学必修一第四章导学案：硅及其化合物

第一课时：硅及其化合物
1.硅元素概述
〔1〕元素周期表的位置：第三周期第IV A族
〔2〕原子结构示意图：
〔3〕主要化合价：0价，+4价
〔4〕自然界存在形式：自然界中无游离态的硅单质，在地壳中以含硅化合物的形态存在，如SiO2、硅酸盐，是地壳中含量第二的元素。

【随堂练习】
1、自然界中硅的储量丰富，可以从自然界直接获得单质硅()
2.硅单质的相关性质
2.1 单质硅的物理性质
晶体硅是灰色有金属光泽、硬而脆的固体，导电性介于导体和绝缘体之间
2.2 单质硅的化学性质
〔1〕与非金属单质反响
①加热条件下与O2反响：
①加热条件下与Cl2反响：
①与H2反响：
①与F2反响：
〔2〕与酸反响〔只与氢氟酸反响〕：
〔3〕与NaOH 溶液反响：
〔4〕与碱性氧化物反响〔如CaO 〕：
2.3 单质硅的工业制取方法
〔1〕制取粗硅——工业上，用焦炭在电炉中复原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。

反响方程式：SiO 2＋2C =====高温
Si ＋2CO ↑。

〔2〕粗硅提纯
①Si ＋2Cl 2=====高温
SiCl 4 〔得到的是液体SiCl 4〕
SiCl 4＋2H 2=====高温
Si ＋4HCl 。

①Si ＋3HCl ===========250～300 ①Cu 粉或Ag 粉
SiHCl 3＋H 2， SiHCl 3＋H 2===========1 100～1 200 ①
Si ＋3HCl 。

〔3〕注意问题
①用焦炭复原SiO 2，产物是CO 而不是CO 2。

①粗硅中含碳等杂质，与Cl 2反响生成的SiCl 4中也含CCl 4等杂质，经过分馏提纯SiCl 4后，再用H 2复原，得到高纯度硅。

2.4 单质硅的用途
做半导体材料，制造晶体管、集成电路，制硅整流器、太阳能电池，生成硅合金〔含硅4%的钢具有良好的导磁性，可用来制变压器铁芯，含15%硅的钢具有耐酸性，可用来制造耐酸设备〕
【随堂练习】
1、判断以下描述的正误(正确的打“√〞，错误的打“×〞)。

(1)高温下用焦炭复原SiO2制取粗硅。

()
(2)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。

()
(3)单质硅常用作半导体材料和光导纤维。

()
(4)硅在自然界中只以化合态的形式存在。

()
(5)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反响。

()
(6)半导体行业中有一句话：“从沙滩到用户〞，计算机芯片的材料是硅。

()
(7)硅既可以与酸反响也可以与碱反响。

()
3.硅的氧化物——二氧化硅〔SiO2〕
3.1 二氧化硅的结构以及存在
二氧化硅晶体时由Si原子和O原子构成的，沙子、石英、水晶、玛瑙的主要成分是SiO2。

3.2 二氧化硅的物理性质
硬度大，熔沸点高
3.3 二氧化硅的化学性质
〔1〕与碱溶液反响
【注意】不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放碱液，玻璃塞会被腐蚀，实验室里通常用的是橡胶塞。

〔2〕与碱性氧化物反响
〔3〕熔融状态下与碳酸盐反响〔如碳酸钠、碳酸钙〕
〔4〕与碳反响
〔5〕常温下与氢氟酸反响
【注意】氢氟酸不能用玻璃瓶盛放，要用塑料瓶盛放。

3.4 二氧化硅的用途
制造光学仪器、石英玻璃，水晶可以作饰品，可以用来制造通讯材料光导纤维。

【随堂练习】
1、判断以下描述的正误(正确的打“√〞，错误的打“×〞)。

(1)氢氟酸具有弱酸性，可用氢氟酸雕刻玻璃。

( )
(2)玻璃容器可长期盛放各种酸。

( )
(3)氢氟酸刻蚀玻璃的过程不涉及化学变化。

( )
(4)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料。

( )
(5)二氧化硅既可以与酸反响也可以与碱反响所以它是两性氧化物。

( )
(6)在粗硅的制取中发生2C ＋SiO 2=====高温
2CO ↑＋Si ，硅被复原，所以碳的复原性强于硅的复原性。

( )
(7)盛放NaOH 溶液时，使用带玻璃塞的磨口瓶。

( )
(8)用SiO 2制取硅酸，应先使SiO 2与氢氧化钠溶液反响，然后再通入CO 2。

( )
(9)由Na 2CO 3＋SiO 2=====高温
Na 2SiO 3＋CO 2↑可知，硅酸的酸性强于碳酸。

( ) 2、指出以下反响中SiO 2所表现的化学性质或作用，在A ～C 选项中选择正确答案填入括号内。

①SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O( )
②SiO 2＋2C =====高温
Si ＋2CO ↑( ) ③SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O( )
A ．氧化性
B．酸性氧化物的通性
C．雕刻玻璃的反响
3、熔融苛性钠应选用的器皿是〔〕
A.陶瓷坩埚
B.石英坩埚
C.氧化铝坩埚
D.铁坩埚
4、以下关于SiO2和CO2的表达中不正确的选项是()
A．都是共价化合物
B．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨
C．都能溶于水且与水反响生成相应的酸
D．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反响
4.硅酸
4.1 硅酸的物理性质
不溶于水的白色胶状固体
4.2 硅酸的化学性质
〔1〕弱酸性：H2SiO3难溶于水，其酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色，能与强碱〔如NaOH〕反响。

与NaOH溶液反响
〔2〕稳定性：不稳定，受热易分解成氧化物和水
4.3 硅酸的制备及硅胶
〔1〕制备原理：可溶性硅酸盐〔如Na2SiO3〕与其他酸〔如盐酸〕反响。

化学方程式：
〔2〕硅胶：硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经枯燥脱水后即得硅胶，常用作枯燥剂和催化剂的载体。

4.4 硅酸的用途
硅酸在水中易形成胶体，硅胶具有很强的吸水能力，常做食品枯燥剂。

【随堂练习】
1、CO2通入以下各溶液中，不可能产生沉淀的是〔〕
A.水玻璃
B.石灰水
C.饱和Na2CO3
D.CaCl2
5.硅酸盐
5.1 硅酸钠
〔1〕白色、可溶于水的粉末状固体，Na2SiO3水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，具有弱碱性〔不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放〕、黏合性，常用作粘合剂防腐剂和耐火材料。

〔2〕与酸性较硅酸强的酸反响
①与盐酸反响的化学方程式
②与CO2水溶液反响的化学方程式：
另一种写法：CO2+H2O+Na2SiO3 === H2SiO3(胶体)+Na2CO3〔溶液空气中易变质的原因〕
〔3〕用途：黏合剂〔矿物胶〕，耐火阻燃材料。

5.2 硅酸盐组成的表示方法
硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。

硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用SiO2和金属氧化物的组合形式其表示，其主要有以下几条原那么：
①各元素化合价不变。

②金属氧化物在前：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。

对于变价金属来说化合价高的在前。

③氧化物前计量数的配置原那么：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原那么配置计量数，且不同氧化物间以“·〞隔开。

④当计量数配置出现分数时应化为整数。

如正长石：KAlSi3O8不能写成1
2K2O·
1
2
Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。

【注意】这种表示方法不表示结构，不能认为硅酸盐由氧化物混合而成。

例如：硅酸钠〔Na2O·SiO2〕
石棉〔CaO·3MgO·4SiO2〕长石〔K2O·Al2O3·6SiO2〕普通玻璃的大致组成〔Na2O·CaO·6SiO2〕水泥的主要成分〔3CaO·SiO2，2CaO·SiO2，3CaO·Al2O3〕
黏土的主要成分〔Al2O3·2SiO2·2H2O〕。

【随堂练习】
1、判断以下描述的正误(正确的打“√〞，错误的打“×〞)。

(1)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂。

()
(2)氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料。

()
(3)水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品。

()
2、以下有关硅及其化合物的说法中正确的选项是()
A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中
B．反响①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反响②Na2CO3＋SiO2=====
高温
Na2SiO3＋CO2↑，两反响是相互矛盾的，不可能都能发生
C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料
D．祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2。