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：