最新化学必修一第四章第一节教师教案

第四章第一节 无机非金属材料的主角——硅

一、二氧化硅 1．硅元素的存在

2．二氧化硅

(1)存在:存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石，石英、水晶、玛瑙、沙子的主要成分是二氧化硅。

(2)结构：SiO 2晶体是立体空间网状结构，每个Si 周围结合4个O ，每个O 周围结合2个Si ，Si ∶O ＝1∶2。

(3)物理性质:熔点高、硬度大、不溶于水。 (4)化学性质

SiO 与CO 的比较

CO 2 SiO 2

构成 CO 2分子

硅原子和氧原子按1∶2的比例组成的立体

网状结构的晶体，无SiO 2分子 物理性质 气体，熔、沸点低，溶于水

固体，熔、沸点高，硬度大，不溶于水

(5)用途

①沙子是基本的建筑材料

②纯净的SiO 2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。 ③石英和玛瑙制作饰物和工艺品。 ④实验中使用石英坩埚。 点拨：

①虽然SiO 2既能与NaOH 溶液反应，也能与氢氟酸反应，但SiO 2却不属于两性氧化物而属于酸性氧化物。

②实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，原因是玻璃中含有SiO 2，能与碱

化 学 性 质

与碱

2NaOH ＋CO 2(少量)===Na 2CO 3＋H 2O NaOH ＋CO 2(足量)===NaHCO 3 SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O

与水 CO 2＋H 2O===H 2CO 3 不反应

与碳 C ＋CO 2=====高温

2CO 2C ＋SiO 2=====高温

Si ＋2CO ↑ 与氢氟酸 不反应

SiO 2＋4HF=== SiF 4↑＋2H 2O 与氧化钙 CO 2＋CaO=== CaCO 3

SiO 2＋CaO=====高温

CaSiO 3

与盐 Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓

CaCO 3＋CO 2＋H 2O===Ca(HCO 3)2

SiO 2＋CaCO 3=====高温

CaSiO 3＋CO 2↑ SiO 2＋Na 2CO 3=====高温

Na 2SiO 3＋CO 2↑

起反应，容易使瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。

③氢氟酸能腐蚀玻璃，故不能用玻璃瓶盛放氢氟酸，而要用塑料瓶。 二、硅酸、硅酸盐 1．硅酸 (1)物理性质

颜色：白色；状态：胶状；溶解性：难溶于水。 (2)化学性质 ①弱酸性

向Na 2SiO 3溶液中通入CO 2气体，反应的化学方程式为Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓；结论为：酸性H 2CO 3>H 2SiO 3。

②不稳定性。

H 2SiO 3不稳定，受热易分解，化学方程式为：H 2SiO 3=====△

H 2O ＋SiO 2。 实验操作

实验现象

滴加酚酞后溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变为无色，有白色胶状沉

淀生成

结论

Na 2SiO 3溶液呈碱性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式为：

Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3↓

浓度小形成硅酸溶胶，浓度大形成硅酸凝胶，其中，硅酸凝胶干燥脱水得到硅酸干凝胶，称为“硅胶”，具有强的吸水性，常用作干燥剂或催化剂的载体。

提示： 硅酸是常见酸中唯一不溶于水的酸，且不能由其对应酸酐——SiO 2和水反应制得。 2．硅酸盐

(1)概念：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。 (2)组成的表示

通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。例如：硅酸钠：Na 2O·SiO 2，长石：K 2O·Al 2O 3·6SiO 2。

(3)最简单的硅酸盐——Na 2SiO 3

①Na 2SiO 3可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。 ②与酸反应

向硅酸钠的水溶液中滴加盐酸，反应的离子方程式为：

SiO 2－3＋2H ＋

===H 2SiO 3↓。 点拨:

①因为SiO 2不溶于水，因此不能用SiO 2与水反应制备硅酸。

②制备硅酸的原理是：“强酸制弱酸”这一原理可用来设计酸性强弱比较的实验，例如证明酸性：盐酸>碳酸>硅酸。

三、硅单质 1．种类及结构

单质硅分为晶体硅和无定形硅两类，晶体硅的结构与金刚石类似。

2．性质 (1)

(2)化学性质：在常温下化学性质不活泼，但能与氢氟酸、强碱发生反应。 常温下能与氟气、氢氟酸、强碱等反应。 2F 2＋Si===SiF 4 Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑ Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑ 粗硅的制取。

2C ＋SiO 2=====高温

2CO ↑＋Si(粗硅)(注意：生成的是CO 而不是CO 2) 纯硅的制取。

Si(粗硅)＋2Cl 2=====△ SiCl 4 SiCl 4＋2H 2=====高温 Si(纯硅)＋4HCl 3．用途

(1)半导体材料，如硅芯片等。 (2)新型能源，如光电池等。 点拨:

①硅与碳相似，常温下化学性质都不活泼。

②虽然碳比硅活泼，但由于硅是亲氧元素，所以碳在自然界中有单质，而硅只能以化合态存在。

第四章第一节 无机非金属材料的主角—硅

练习题

1.下列关于硅的化学性质的化学方程式书写错误的是( ) A ．硅与氢氟酸反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑

B ．硅与烧碱溶液反应：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑

C ．硅与盐酸反应：Si ＋4HCl===SiCl 4＋2H 2↑

D ．硅在高温下被O 2氧化：Si ＋O 2=====高温

SiO 2 答案 C

解析 常温下，硅能与氢氟酸、烧碱溶液反应，但不与盐酸反应。加热或高温条件下能与C 、Cl 2、O 2等发生反应，化学方程式分别为Si ＋C=====高温SiC 、Si ＋2Cl 2=====△SiCl 4、Si ＋O 2=====△ SiO 2。

2．华裔科学家高锟因“在光学通信领域光在光导纤维中传输的研究方面所取得的开创性成就”获得了诺贝尔物理学奖。光导纤维的主要成分是( ) A ．Si B ．SiO 2 C ．Na 2SiO 3 D ．SiCl 4 答案 B

解析 光导纤维的主要成分为SiO 2。 3．下列说法正确的是( )

A ．二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应

B ．二氧化硅分子由1个硅原子和2个氧原子构成

C ．硅酸的酸性比碳酸的酸性弱，且硅酸不溶于水

D ．CO 2与SiO 2均可溶于水生成对应的酸 答案 C

解析 SiO 2可以跟氢氟酸反应，反应的化学方程式为：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O ，所以A 不正确；B 项二氧化硅中不存在SiO 2分子，错误；D 项不正确，SiO 2难溶于水，不与水反应。答案为C 。

4．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是( ) A ．CO 2是气体，SiO 2是固体 B ．二氧化硅的熔点比二氧化碳高

C ．根据反应SiO 2＋CaCO 3=====高温

CaSiO 3＋CO 2↑，可推知硅酸的酸性比碳酸的酸性强 D ．CO 2通入Na 2SiO 3稀溶液中析出硅酸沉淀，所生成的H 2SiO 3逐渐聚合而形成硅酸溶胶 答案 D

解析 酸性强弱与这种酸的氧化物的状态和物理性质无关，A 、B 均不正确；C 项反应只有在高温条件下才能进行，由于CO 2是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继续进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强；D 项属于较强的酸制取较弱的酸，能够证明硅酸的酸性弱于碳酸的酸性。

5．下列溶液中①碳酸钠溶液 ②氢氟酸 ③氢氧化钠溶液④氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是( ) A ．①③ B ．②④ C ．②③ D ．①④