高中化学 第四章 非金属及其化合物 4.1 无机非金属材料的主角—硅学案3 新人教版必修1-新人教版高一必修1化学学案VIP免费

第1节无机非金属材料的主角——硅【学习目标】1、掌握硅、二氧化硅的物理、化学性质，粗硅的制法；2、认识硅酸盐作为无机非金属材料的特性及其用途。【要点梳理】要点一、二氧化硅1．二氧化碳与二氧化硅性质比较CO2SiO2存在空气硅石、石英、水晶、玛瑙、沙子等物理性质熔、沸点低，溶于水熔点高，硬度大，不溶于水类别酸性氧化物酸性氧化物化学性质与水反应CO2+H2O=H2CO3不反应与NaOH反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与CaO反应CO2+CaO=CaCO3SiO2+CaOCaSiO3与酸反应不反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O（二氧化硅的特性）弱氧化性C+CO22COSiO2+2CSi+2CO↑与某些盐Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑（工业制玻璃）用途人工降雨①水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品②SiO2是制光导纤维的重要原料③较纯的石英用于制造石英玻璃④石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料要点诠释：（1）由于玻璃的成分中含有SiO2，故实验室盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。（2）未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀的。（3）因为氢氟酸腐蚀玻璃，与玻璃中的SiO2反应，所以氢氟酸不能用玻璃瓶保存，而应保存在塑料瓶或铅皿中。2．二氧化硅的用途常被用作石英表中的压电材料，高性能的现代通讯材料——光导纤维。要点二、硅酸（H2SiO3）1．硅酸的性质硅酸是一种白色胶状物质，不溶于水，能形成胶体。硅酸经干燥脱水形成硅酸干凝胶——“硅胶”。硅酸的酸性很弱，比碳酸的酸性还弱，在与碱反应时只能与强碱反应。如：H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O。硅酸的热稳定性很差，受热分解为SiO2和H2O。2．硅酸的制取由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得的。Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl，Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3（证明酸性：H2CO3＞H2SiO3）。要点三、硅酸盐1．硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。一般不溶于水，稳定性高。它是构成岩石和土壤的主要成分，硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常用氧化物的形式来表示其组成。例如：硅酸钠Na2SiO3（Na2O·SiO2），高岭石Al2Si2O5(OH)4（Al2O3·2SiO2·2H2O）。书写顺序为：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。注意事项：（1）氧化物之间以“·”隔开；（2）计量数配置出现分数应化为整数。例如：钾长石KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。2．常用的硅酸盐是硅酸钠，其水溶液俗称水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。3．无机非金属材料。（1）传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥。（2）新型无机非金属材料：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。要点四、硅的单质1．硅的化学性质。在常温下，硅的化学性质不活泼。不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等反应。但可与氟气、氢氟酸和强碱反应。（1）硅和氟气反应：Si+2F2==SiF4。（2）硅和氢氟酸反应：Si+4HF==SiF4↑+2H2↑。（3）硅和氢氧化钠溶液反应：Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑。（4）硅在氧气中加热：Si+O2SiO2。规律总结：硅与烧碱溶液反应的实质是：Si+3H2OH2SiO3+2H2↑，H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O。从分步反应看，起氧化作用的只是H2O，而NaOH既不是氧化剂又不是还原剂，仅为反应物。其电子转移情况为：2．硅的工业制法。3．晶体硅的用途。用来制造半导体器件，制成太阳能电池、芯片和耐酸设备等。【典型例题】类型一、SiO2的性质和用途例1、在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（）①炭②纯碱③碳酸钙④氢氟酸⑤浓硝酸⑥烧碱溶液⑦氧化钙⑧氮气A．③⑤⑦⑧B．⑤⑦⑧C．⑤⑧D．⑤【答案】C【解析】SiO2作为酸性氧化物，可与强碱和碱性氧化物反应，在常温下SiO2可与氢氟酸反应，在加热时SiO2可被焦炭还原，可与碳酸钙、纯碱反应。【总结升华】二氧化硅的化学性质很稳定，常温下只与氢氟酸、强碱溶液反应，在加热条件下可体现二氧化硅酸性氧化物的通性。【变式1】不能用磨口玻璃塞的试剂瓶贮存的一组物质是（）A．溴水、氯水、碘水B．氢溴酸、盐酸、氢硫酸C．浓硝酸、浓硫酸、高氯酸D．NaOH溶液、KOH溶液、Na2SiO3溶液【答案...