高中化学必修一学案：二氧化硅与信息材料

专题3 从矿物到基础材料

第二单元含硅矿物与信息材料

二氧化硅与信息材料

班级学号姓名

【学习目标】

1.知道二氧化硅的物理性质和化学性质，了解二氧化硅制品在高科技信息产业中的应用。

2.认识单晶硅的使用给人类文明进程所带来的重大影响。

【知识梳理】

1．晶体硅是色、有金属光泽、硬而脆的固体，导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的材料，熔点和沸点都很，硬度也很大（因为它的结构类似于金刚石），是良好的材料，广泛应用于电子的各个领域。硅单质化学性质在常温下较不与等反应。

2.工业上用在高温下还原可制得含有少量杂质的，将粗硅在高温下与反应生成，四氯化硅经提纯后再用氢气还原，就可以得到高纯度的硅（硅含量可达 %以上）。涉及到的方程式：、

、。

3.硅的用途：（1）用于制造硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件；

（2）制造太阳能；（3）制造合金，如含硅4％（质量分数）的钢导磁性好制造变压器的

铁芯；含硅15%(质量分数)的钢有良好的耐酸性等。

4.二氧化硅是一种熔沸点很，硬度很大（因为它的结构类似于金刚石）的氧化物，难溶于水。广泛存在于自然界中（天然二氧化硅的矿物有硅石、水晶、石英、玛

瑙、石英砂等），可用于制玻璃、钟表部件、耐磨材料，是光导纤维的主要原料，在光学

仪器、电子工业等方面广泛应用。二氧化硅化学性质，常温下性质稳定不与

水、酸（氢氟酸除外）发生反应，只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应。

5．SiO2的用途：制石英玻璃，是光导纤维的主要原料；制钟表部件；可制耐磨材料；

用于玻璃的生产；在光学仪器、电子工业等方面广泛应用。

【典例分析】

1.地壳中含量第一和第二的两种元素形成的化合物,不具有的性质 ( )

A.熔点很高

B.能与水反应生成对应的酸

C.可与纯碱反应

D.与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质

2.二氧化硅是酸性氧化物，酸性氧化物具有哪些主要的化学性质？实验室能否用带玻璃塞的玻璃瓶盛放氢氧化钠溶液？

3.实验室能否用玻璃瓶盛放HF溶液？在玻璃上雕花用氢氧化钠溶液好还是用氢氟酸好？

4.将30gSiO2和足量的碳在高温下发生反应SiO2+2C ==Si+2CO↑，下列叙述中正确的是

( )

A.有0.5molSiO2参加反应

B.反应中有12g碳被还原

C.反应中生成了2.24LCO(标准状况)

D.反应中有0.5×6.02×1023个电子发生转移

5.有A、B、C、D、E五种都含硅元素的物质，它们能发生如下变化：（1）C受热后失水生成D；（2）A溶液与钙盐溶液反应生成白色沉淀E；（3）D与烧碱反应生成A和水；（4）B在空气中燃烧生成D；（5）D在高温下与碳酸钙反应生成E和一种气体；（6）A溶液与盐酸反应可生成白色胶状沉淀；（7）D在高温下与碳反应生成单质B。试推测A、B、C、D、E 各为何物？并写出（1）－（7）各个变化的化学方程式。

【思维训练】

1.下列关于硅和二氧化硅的叙述不正确的是 ( )

A.晶体硅和二氧化硅的结构相似

B.晶体硅和二氧化硅晶体都常用来制造电子部件

C.硅和二氧化硅都不与酸（氢氟酸除外）反应

D.硅和二氧化硅都广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石

2.玻璃的主要成分之一是二氧化硅，常温下，能跟二氧化硅反应的物质是 ( )

A．纯碱溶液 B．浓硫酸 C．氢氟酸 D．浓硝酸

3.生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2，要检验是否存在这两种杂质，最好选用( )

A．水 B.盐酸 C.硫酸 D.烧碱

4.二氧化硅是一种熔沸点很高的、硬度很大的氧化物，下列有关二氧化硅用途的说法不正

确的是 ( )

A.用于制作光学镜片 B．制造光导纤维 C．制石英坩埚 D．与水直接反应制硅酸

5.A是一种高熔点的化合物，不溶于盐酸、硝酸中，A与纯碱在高温下反应生成化合物B

和气体C；将C通入到B的溶液中得到化合物D，D在干燥的空气中又转变成化合物E，将E加热时又生成A。则各物质的分子式为A 、B 、C 、

D 、

E 。

【课后巩固】

1.科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法中正确的是 ( )

A.自然界硅的贮量丰富 B．自然界中存在大量单质硅

C．高纯度的二氧化硅被用于制作计算机芯 D．光导纤维的主要成分是Si

2.下列离子方程式书写不正确的是

（）

A．石英与烧碱反应：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O

B．往烧碱溶液中通入CO2：CO2+ 2OH-= H2O+ CO32-

C．向小苏打溶液中加入过量的石灰水：2HCO3-+Ca2++2OH-=CaCO3↓+H2O+ CO32-

D．往水玻璃中加入盐酸：2H++SiO32-+H2O=H4SiO4↓

3.下列反应中属于氧化还原反应的是 ( )

A.Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ B．PbO+H2SO4=PbSO4+H2O

C．Na2SiO3+6HF=Na2SiF6+3H2O D．SiO2+4HF=SiF4+2H2O

4.下列物质的主要成分不是SiO2的是（）

A.水晶

B.石英

C.沙子

D.干冰

5.制备硅单质时，主要化学反应如下：

高温高温高温

（1）SiO2＋2C Si＋2CO↑ (2)Si＋2Cl2SiCl4（3）SiCl4＋2H2Si＋4HCl 下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是

（）

A.（1）（3）为置换反应

B.（1）（2）（3）均为氧化还原反应

C.（2）为化合反应

D.三个反应的反应物中硅元素均被还原

6.将22.5g石英与60g石灰石在高温下反应，产生的气体在标况下的体积为 ( )

A．5.6L B．11.2L C．13.44L D．6.72L

7.下列关于硅和二氧化硅的说法中不正确的是（）

A. 二氧化硅可用于制造晶体管、集成电路

B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体

C．二氧化硅可用于制造石英钟表的电压材料和光导纤维

D．加热到一定温度时硅能与氯气、氧气等非金属反应

8.下列说法正确的是（）

A．硅材料广泛应用于光纤通讯

B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品

C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品

D. 粗硅制备单质硅不涉及氧化还原反应

9.高岭土（主要成分是Al2O3.2SiO2.2H2O,还含有少量CuO、Fe2O3）可用来制取新型净水

剂（铝的化合物），其步骤如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔

块过滤，弃去残渣，滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即净水剂。（1）写出熔融时主要成分与纯碱反应方程式（Al2O3与纯碱反应和SiO2与纯碱的反应类似）：

（2）最后沉淀物是；生成该沉淀的离子方程式

为；

（3 ）实验室常用的坩埚有瓷坩埚、氧化铝坩埚、和铁坩埚，本实验在熔融土样时应选