2018高中化學(xué) 第四章 材料家族中的元素 第1節(jié) 硅 無機(jī)非金屬材料 第一課時(shí)學(xué)案魯科版必修1.doc

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第四章 材料家族中的元素 第1節(jié) 硅 無機(jī)非金屬材料 第1課時(shí) 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1、掌握硅、二氧化硅的物理化學(xué)性質(zhì)，粗硅的制法。 2、認(rèn)識(shí)硅、二氧化硅作為無機(jī)非金屬材料的特性及其用途。 學(xué)習(xí)過程： 一、半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅 1、半導(dǎo)體材料 （1）半導(dǎo)體材料的特點(diǎn)：特指導(dǎo)電能力 的一類材料。 （2）常見的半導(dǎo)體材料：最早使用的半導(dǎo)體材料是 ，現(xiàn)在最廣泛使用的半導(dǎo)體材料是 。 （3）為什么現(xiàn)在廣泛使用的半導(dǎo)體材料是硅而不是鍺？ 2、非金屬單質(zhì)的一般性質(zhì)有哪些？ 3、硅的性質(zhì) （1）硅的存在 在地殼里,硅的含量?jī)H次于 ,全部以 存在,主要存在形式為 和 。 （2）物理性質(zhì)： ①單質(zhì)硅有 和 兩種； ②晶體硅是 色、有 、 的固體； ③單質(zhì)硅的導(dǎo)電性 。 （3）硅的化學(xué)性質(zhì)： ①在常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì) ；在加熱條件下，硅能與 發(fā) 生反應(yīng)。完成下列化學(xué)反應(yīng)的方程式： 硅在氧氣中燃燒： 硅與氟氣反應(yīng)： 硅與氯氣反應(yīng)： ②粗硅的制備： ③硅與酸反應(yīng)： 硅很穩(wěn)定,不與濃硫酸、濃硝酸等強(qiáng)酸反應(yīng)，但硅能和氫氟酸反應(yīng)。方程式為： ④硅與堿反應(yīng)： 硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)： 4、硅的用途用途有哪些？ 二、二氧化硅和光導(dǎo)纖維 1、二氧化硅廣泛存在于 ，是 和 的主要成分。 2．二氧化硅的物理性質(zhì)： 當(dāng)你吃飯時(shí)不小心咬到一粒砂子，感覺如何？你能從中體會(huì)出二氧化硅的哪些物理性質(zhì)？ 3、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì) （1） 氧化物，能與堿溶液緩慢反應(yīng)生成鹽，在高溫條件下，能與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽。 ①二氧化硅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)： ；在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，盛裝強(qiáng)堿的玻璃瓶不能用玻璃塞。 ②二氧化硅和生石灰反應(yīng)： 。 （2）與氫氟酸反應(yīng) 思考：該反應(yīng)為什么可以發(fā)生？它滿足復(fù)分解反應(yīng)的哪個(gè)條件？ 盛放氫氟酸，可以用玻璃試劑瓶嗎？ （3）二氧化硅和鹽發(fā)生反應(yīng) ①二氧化硅和純堿反應(yīng) 。 ②二氧化硅和石灰石反應(yīng) 。 （4）二氧化硅和木炭粉反應(yīng)： 。 4．二氧化硅的用途： 。 反饋練習(xí)： 1、下列說法正確的是（ ） A.半導(dǎo)體材料是指在某一溫度下，電阻為零的導(dǎo)體 B.半導(dǎo)體材料是指在某某一溫度下，電阻為無窮大的導(dǎo)體 C.半導(dǎo)體材料是指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一類材料 D.使用最早、最廣泛的半導(dǎo)體材料是硅 2、下列關(guān)于硅和二氧化硅說法正確的是（ ） A.硅是一種親氧元素，在自然界中總是與氧相互化合，沒有游離態(tài) B.硅用途廣泛，常被用來制造光導(dǎo)纖維 C.二氧化硅常被用來制造石英表中的壓電材料和太陽能電池 D.硅是構(gòu)成礦物巖石的主要原料,其化合態(tài)硅幾乎全部是二氧化硅 3、下列說法正確的是（ ） A.氫氟酸能用于刻蝕玻璃，所以氫氟酸是強(qiáng)酸 B.氫氟酸與二氧化硅反應(yīng)生成硅酸 C.非金屬氧化物的熔沸點(diǎn)一般較低, SiO2的卻很高 D.二氧化硅既能與氫氟酸反應(yīng)又能和氫氧化鈉反應(yīng)，所以二氧化硅是兩性氧化物 4、下列化學(xué)反應(yīng)方程式書寫不正確的是（ ） A. SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 +H2O B. SiO2 + CaO 高溫 CaSiO3 C. SiO2 + C 高溫 Si + CO2↑ D. SiO2 + 4HF SiF4↑ + 2H2O 課時(shí)作業(yè)： 1、下面有關(guān)硅的敘述中正確的是(　) A.硅原子既不易失去電子又不易得到電子,主要形成4價(jià)的化合物,自然界中存在游離態(tài)的硅 B.硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素,硅在地殼中的含量在所有的元素中居第一位 C.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng),當(dāng)加熱到一定溫度時(shí),能與O2、Cl2等非金屬單質(zhì)反應(yīng) D.硅在電子工業(yè)中,是最重要的半導(dǎo)體材料 2、有科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”“未來的石油”的觀點(diǎn)。假如硅作為一種普遍使用的新型能源被開發(fā)利用,下列關(guān)于其有利因素的說法中,你認(rèn)為錯(cuò)誤的是(　) A.硅便于運(yùn)輸、貯存,從安全角度考慮,硅是最佳的燃料 B.自然界中存在大量單質(zhì)硅 C.硅燃燒放出的熱量大,且燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染程度低,容易有效控制 D.地殼中硅的儲(chǔ)量豐富 3、下列有關(guān)Si及SiO2的用途說法不正確的是(　　) A.SiO2用于制造光導(dǎo)纖維 B.水晶、瑪瑙和石英的主要成分都是SiO2 C.在自然界中不存在單質(zhì)硅 D.因?yàn)镾i是導(dǎo)體,所以可以用于制造集成電路 4、下列敘述錯(cuò)誤的是（ ） A．氦氣可用于填充飛艇 B．氯化鐵可用于硬水的軟化 C．石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅 D．聚四乙烯可用于廚具表面涂層 5、下列有關(guān)試劑的保存方法中錯(cuò)誤的是(　) A.氫氧化鈉溶液盛裝在用橡膠塞的試劑瓶中 B.氫氟酸盛裝在細(xì)口玻璃瓶中 C.硫酸亞鐵溶液存放在加有少量鐵粉的試劑瓶中 D.金屬鈉保存在石蠟油或煤油中 6、要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì),最適宜的試劑是(　　) A.純堿溶液 B.鹽酸 C.硫酸 D.氫氧化鈉溶液 7、有一粗硅中僅混有鐵這一種雜質(zhì),取等質(zhì)量的兩份樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中,放出等量的氫氣,則該粗硅中鐵和硅的關(guān)系正確的是() A.物質(zhì)的量之比為1∶1 B.物質(zhì)的量之比為2∶1 C.質(zhì)量之比為3∶2 D.質(zhì)量之比為2∶1 8、 在給定的條件下，下列選項(xiàng)所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實(shí)現(xiàn)的是（　 ） A． B． C． D． 9、在高溫下,碳與硅可形成SiC。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)SiO2 + 3C 高溫 SiC + 2CO2↑,有關(guān)敘述正確的是() A.反應(yīng)中SiO2是氧化劑,C是還原劑 B.硅元素被還原了,碳元素被氧化了 C.在反應(yīng)中C既是氧化劑又是還原劑 D.在反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1 10、如圖所示，A是有金屬光澤的非金屬固體單質(zhì),A、B、D、E的變化關(guān)系如下,回答下列問題:(1)寫出A、D的名稱 A:　　　　 D:　　　 　 (2)寫出B→A的化學(xué)方程式:　 D→B的化學(xué)方程式: (3)寫出下列反應(yīng)的離子方程式 E→D:　 B→E:　 11、制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷（SiHCl3）還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過程示意圖如下： (1)寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式： (2)整個(gè)制備過程過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCl3與水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式： 氫氣還原SiHCl3過程中若混入O2，可能引起的后果是： 。 12、晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下: ①高溫條件下碳還原二氧化硅制備粗硅；②粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3； ③SiHCl3與過量的H2在1000℃-1100℃下反應(yīng)的到純硅。已知SiHCl3能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中自燃。請(qǐng)回答下列問題： （1）第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為 （2）粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到SiHCl3（沸點(diǎn)33℃）中含有少量的SiCl4（沸點(diǎn)57.6℃）和HCl（沸點(diǎn)84.7℃），提純SiHCl3采用的方法為 。 （3）用SiHCl3與過量的H2反應(yīng)制備純硅的裝置圖如下（熱源和加持裝置略去）： ①裝置A中進(jìn)行的是實(shí)驗(yàn)室制備氫氣的反應(yīng)， 請(qǐng)寫出化學(xué)反應(yīng)方程式： 。 ②裝置B的作用是 ，其中盛裝的試 劑是 。 A B C D ③裝置C為SiHCl3液體的汽化裝置，裝置D為制備純硅的反應(yīng)裝置，請(qǐng)寫出裝置D中所發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式 。 ① 為保證實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查裝置的氣密性和 。