loading第4章材料家族中的元素 第1节 硅 无机非金属材料第1课
时
【学习目标】
1.能记住硅、二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用。 2.能说出硅在半导体工业，二氧化硅在现代通讯业中的重要应用。 【学习过程】
一、一、单质硅与半导体材料
1．硅在地壳中的含量仅次于______，自然界中没有______态的硅，常见化合态的硅有__________和__________等。
2．单质硅可分为晶体硅和无定形硅两种。
(1)晶体硅结构如图所示，为______________形晶体，与__________结构相似。
(2)晶体硅是一种带有____________的灰黑色固体，晶体硅熔点______、硬度______、有脆性。
(3)晶体硅的导电性介于________________之间，是良好的__________材料。
3．硅原子最外层有4个电子，得失电子都较难，化学性质__________。常温下，除与F2、HF和强碱溶液反应外，硅不与其他物质(如强酸和强氧化剂)反应。加热时，能与O2、Cl2、C发生化合反应。
4．写出硅参与反应的化学方程式。 (1)与非金属单质反应
①硅与氟气反应：____________________________________________________。 ②硅与氯气反应：_____________________________________________________。 ③硅与氧气反应：______________________________________________。 (2)与氢氧化钠溶液反应
化学方程式：_________________________________________________。 (3)与氢氟酸反应
化学方程式：______________________________________________。 5．高纯硅的制取，反应方程式分别为 制
粗
硅
：
________________________________________________________________________。
提纯(与Cl2反应)：_____________________________________________。 还原(用H2还原)：______________________________________________。
二、二氧化硅与光导纤维
1．硅的氧化物为二氧化硅，广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。沙是含______________的SiO2；石英是含____________的SiO2；水晶是透明的__________晶体；玛瑙是含有色杂质的石英晶体；硅藻土是无定形SiO2。根据日常生活中的实例描述二氧化硅的物理性质：________________________。 2．列表比较二氧化碳和二氧化硅的性质。
物理性质 与碱性氧化物反应 与碱液反应 与H2O反应 与酸反应 相同点
3．问题讨论
高温
(1)根据CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑的反应，能否说明酸性H2SiO3＞H2CO3？为什么？
(2)盛碱液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？
(3)氢氟酸为什么不能用玻璃瓶盛放？
三、硅、二氧化硅性质的特性
1.硅的还原性大于碳，但碳能在高温下还原出硅：。
CO2 SiO2 2.非金属单质与碱液作用一般无氢气放出，但硅能与氢氧化钠等强碱溶液反应放出氢气：
。
3.非金属单质一般不与酸作用，但硅能与氢氟酸反应：。
4.二氧化硅是硅酸的酸酐，但与水不能直接反应生成硅酸，二氧化硅却能与氢氟酸反应： 。
四、【归纳总结】
1.二氧化硅的特殊性：二氧化硅作为一种非金属氧化物，；作为一种酸性氧化物，但不与反应，易与反应。这些特性既是考查的重点，也是解题的依据。
2．二氧化硅用于制造高性能的现代通讯材料——，简称“”。光导纤维是一种能利用光的全反射作用来的透明度极高的细丝；具有信息容量大、抗干扰性能好、耐腐蚀等特点。
导学案参考答案
一、1．氧 游离 二氧化硅 硅酸盐
2．(1)正四面体 金刚石 (2)金属光泽 高 大 (3)导体和绝缘体 半导体 3．不活泼
高温△
4．(1)①Si＋2F2===SiF4 ②Si＋2Cl2=====SiCl4 ③Si＋O2=====SiO2 (2)Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (3)Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
高温高温
5．SiO2＋2C=====Si(粗)＋2CO↑ Si(粗)＋2Cl2=====SiCl4 高温
SiCl4＋2H2=====Si(纯)＋4HCl
二、1．较多杂质 较少杂质 石英 坚硬固体、不溶于水、熔点高
2．(从左到右，从上到下)气体，熔、沸点低，能溶于水 固体，熔、沸点高，硬度大，不高温
溶于水 CaO＋CO2===CaCO3 CaO＋SiO2=====CaSiO3 2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O(CO2少量) SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O CO2＋H2
2
CO3 不与水反应 不反应 只与HF反应SiO2
＋4HF===SiF4↑＋2H2O 都是酸性氧化物(酸酐)，与碱反应生成盐和水
3．(1)不能。强酸制较弱酸是根据在溶液中进行的反应得出的结论，而该反应不是在溶液中进行的。
(2)由于玻璃中的SiO2跟碱溶液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有黏合性，会将瓶口和玻璃塞
黏为一体而不易打开。
(3)玻璃的成分中含有SiO2，SiO2与氢氟酸反应，氢氟酸常被用来刻蚀玻璃，因而氢氟酸不能用玻璃瓶盛放，可以放在塑料瓶或铅制器皿中。 三、
高温
1. SiO2＋2C=====Si＋2CO↑ 2. Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 3. Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ 4. SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 四、
1.坚硬难熔水氢氟酸 2. 光导纤维光纤传导光线 五、检测题
1.下列关于硅的说法，不正确的是( )
A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色、有金属光泽的固体 B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
D．当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属单质发生反应 2．焦炭还原SiO2可制得粗硅，提纯粗硅从而得到高纯硅的正确方法是( )
A．粗硅与Cl2反应的产物，分馏后再用H2还原 B．粗硅与HF反应的产物，用H2还原 C．粗硅与NaOH反应的产物，加热分解 D．以上方法都不正确 3.下列叙述正确的是( )
高温
A．因为Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强 B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似
C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅也能与其他酸、碱反应 D．二氧化硅是硅酸的酸酐，具有弱氧化性
4．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是( )
A．熔点很高
B．是酸性氧化物，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
5. 下面有关硅的叙述中正确的是( )
A.硅原子既不易失去电子又不易得到电子,主要形成四价的化合物,自然界中存在游离态的硅
B.硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位 C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应,当加热到一定温度时,能与O2、Cl2
等非金属单质反应
D.硅在电子工业中,是最重要的半导体材料 6. 熔融烧碱应选用的仪器是( )
A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚 C.生铁坩埚 D.陶瓷坩埚
7. 指出下列反应中二氧化硅所表现的化学性质或作用，在A～E选项中选择正确答案填入括号内。
①2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O() 高温
②SiO2＋2C=====Si＋2CO↑() 高温
③SiO2＋3C=====SiC＋2CO↑() ④SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O() 高温
⑤SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑() A．作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被刻蚀 B．氧化性
C．酸性氧化物的通性
D．与挥发性酸性氧化物的盐反应得挥发性酸性氧化物 E．氧化还原反应中Si的化合价没变
检测题参考答案
1. 【解析】本题考查了硅的化学性质及反应条件，属识记性内容的考查。
【答案】C
高温高温
2. 【解析】[精硅提纯的反应为：Si＋2Cl2=====SiCl4、SiCl4＋2H2=====Si＋4HCl。
【答案】A
3. 【解析】A项反应原理是由于SiO2是难挥发性酸酐，CO2是挥发性酸酐，并不是因为硅酸酸性强于碳酸；B项中CO2常温是气态，SiO2常温是固体，因此二者物理性质并不相似；C高温
项中SiO2溶于氢氟酸是其特性，并不能说明SiO2也溶于其他酸；D项中由反应SiO2＋2C=====2CO↑＋Si可知，SiO2具有弱氧化性。