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SiO 2、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）与非金属单质反应
①加热条件下与O 2反应：
①加热条件下与Cl 2反应：
①与H 2反应：
①与F 2反应：
（2）与酸反应（只与氢氟酸反应）：
（3）与NaOH 溶液反应：
（4）与碱性氧化物反应（如CaO ）：
2.3 单质硅的工业制取方法
（1）制取粗硅——工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。

反应方程式：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用焦炭还原SiO 2，产物是CO 而不是CO 2。

①粗硅中含碳等杂质，与Cl 2反应生成的SiCl 4中也含CCl 4等杂质，经过分馏提纯SiCl 4后，再用H 2还原，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、判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)高温下用焦炭还原SiO 2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应。

( )
(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)硅既可以与酸反应也可以与碱反应。

( )
3.硅的氧化物——二氧化硅（SiO 2）
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SiO 2。

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）与碱溶液反应
【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）与碱性氧化物反应
（3）熔融状态下与碳酸盐反应（如碳酸钠、碳酸钙）
（4）与碳反应
（5）常温下与氢氟酸反应
【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、判断下列描述的正误(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应也可以与碱反应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 ，硅被还原，所以碳的还原性强于硅的还原性。

( )
(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与氢氧化钠溶液反应，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、指出下列反应中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 ．雕刻玻璃的反应
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、下列关于SiO 2和CO 2的叙述中不正确的是( )
A ．都是共价化合物
B ．SiO 2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应生成相应的酸
D ．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应
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：H 2SiO 3难溶于水，其酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色，能与强
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、判断下列描述的正误(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、下列有关硅及其化合物的说法中正确的是()
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．反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2=====
高温Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，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。