单质硅与二氧化硅-鲁科版高中化学必修1教案设计

课时1 单质硅与二氧化硅

目标与素养：1.掌握Si 、SiO 2的性质。(宏观辨识)2.认识Si 和SiO 2在生产中的应用。(社会责任)

一、单质硅与半导体材料 1．半导体材料

特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料，最早使用的半导体材料是锗，现在使用最广泛的半导体材料是硅。

2．硅元素的存在

在地壳里，硅的含量仅次于氧，全部以化合态存在，主要存在形式为二氧化硅和硅酸盐。 3．单质硅

(1)硅的同素异形体有：晶体硅和无定形硅。

(2)物理性质：晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。 (3)化学性质：加热条件下与O 2反应的化学方程式为Si ＋O 2=====△

SiO 2。 (4)制备：用焦炭还原SiO 2的化学方程式为2C ＋SiO 2=====高温

Si ＋2CO↑。 (5)用途

①硅：制造晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等。 ②硅合金：

a ．含硅4%的钢可制造变压器铁芯。

b ．含硅15%左右的钢具有耐酸性，可制造耐酸设备。

碳在自然界中有稳定的单质，硅却没有，能否说明硅的化学性质比碳活泼？

【提示】 不能。对比硅和碳的化学性质可知硅的活泼性不如碳的活泼性强。 二、二氧化硅与光导纤维 1．二氧化硅(SiO 2)

(1)存在：沙子、石英的主要成分，透明的石英晶体俗称水晶。 (2)结构：由硅原子和氧原子构成。 (3)物理性质：熔点高、硬度大、不溶于水。 (4)化学性质(用化学方程式填空)

微点拨：(1)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO 2的熔、沸点很高。 (2)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO 2能跟氢氟酸反应。 2．光导纤维 (1)主要成分：SiO 2。

(2)用途：光纤通讯、能量传输、信息处理。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)硅在自然界中以游离态和化合态形式存在。

( )

(2)地壳中含量第一和第二的两种元素的单质在加热条件下可以反应，故该反应吸热。

( ) (3)工业制粗硅的反应为SiO 2＋C=====高温

Si ＋CO 2。 ( ) (4)1 mol SiO 2中含有6.02×1023

个SiO 2分子。

( ) (5)SiO 2与NaOH 溶液反应的离子方程式为SiO 2＋2OH －

===SiO 2－

3＋H 2O 。

( )

[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ 2．下列物质属于半导体材料的是( ) A ．金刚石 B ．晶体硅 C ．石墨 D ．铁丝

[答案] B

3．石英、光导纤维的主要成分是( ) A ．Si B ．SiC C ．SiO 2 D ．Na 2SiO 3 [答案] C

单质硅的特点

2．非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。

3．Si的还原性强于C，但C能在高温下还原出Si：SiO2＋2C=====

高温

Si＋2CO↑。

4．非金属单质跟强碱溶液作用一般无H2放出，但Si能与强碱溶液反应放出H2：Si＋2NaOH ＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。

5．非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。

【典例1】下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是( )

A．氧化物都能与碱溶液反应

B．单质在加热时都能与氧气反应

C．碳和硅两种元素都有能导电的单质

D．常温下，碳和硅的单质化学性质都不活泼

A[碳的氧化物有CO和CO2，CO不能与碱溶液反应。]

1．下列物质中不能与硅发生化学反应的是( )

A．NaOH溶液B．F2

C．O2D．浓硝酸

[答案] D

2．工业上用焦炭与SiO2反应可制得粗硅，反应的化学方程式为____________________________________________________。

要用粗硅制备纯硅原理：在高温下让粗硅与Cl2反应，其产物在高温下被氢气还原，请写出上述过程中有关反应的化学方程式________________________，

____________________________________________________。

[答案]2C＋SiO2=====

高温

Si＋2CO↑

Si＋2Cl2=====

高温

SiCl4

SiCl4＋2H2=====

高温

Si＋4HCl

CO2、SiO2的性质比较

CO2SiO2

不

同

点

熔沸点低高

状态气态无色晶体

与水反应CO2＋H2O H2CO3不反应

与酸反应不反应

只与氢氟酸反应

SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2

O

相

同

点

与碱性氧化

物反应

CO2＋CaO=== CaCO3CaO＋SiO

2=====

高温

CaSiO3

与碱反应CO2＋2NaOH=== Na2CO3＋H2O SiO2＋2NaOH=== Na2SiO3＋H2O

氧化性CO

2＋C=====

高温

2CO SiO2＋2C=====

高温

Si＋2CO↑

A．SiO2和CO2均由分子直接构成

B．CO2、SiO2都是酸性氧化物，不与任何酸反应

C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应

D．CO2、SiO2都属于酸性氧化物，因而均可由CO2、SiO2与水反应制得相应的酸

C[SiO2直接由硅原子、氧原子构成，CO2是由CO2分子构成，A错；SiO2能与氢氟酸反应，B错；CO2、SiO2与CaO反应分别生成CaCO3和CaSiO3，C对；SiO2不溶于水，不能与水反应生成H2SiO3，D错。]

(1)SiO2不溶于水，也不与水反应，不能直接将其与水反应来制取H2SiO3。

(2)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的熔、沸点很高。

(3)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟氢氟酸反应。

1．下列关于SiO2和CO2的说法中，不正确的是( )

A．SiO2的沸点比CO2高

B．CO2与SiO2化学式虽然相似，但CO2与SiO2的物理性质有很大区别

C．CO2和SiO2均能和水反应生成相应的酸

D．CO2和SiO2均能与氢氧化钠溶液反应生成相应的盐和水

[答案] C

2．下列化学或离子方程式的书写不正确的是( )

A．向氢氧化钠溶液中通入过量二氧化碳：CO2＋OH－===HCO－3