第1節(jié) 無機非金屬材料的主角-硅 學(xué)案

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第四章第一節(jié) 硅 課前預(yù)習(xí)學(xué)案 一、預(yù)習(xí)目標(biāo) 預(yù)習(xí)：學(xué)生通過填寫學(xué)案初步了解本節(jié)要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。并學(xué)會學(xué)習(xí)本節(jié)課的方法。 二、預(yù)習(xí)內(nèi)容 【知識要點】一：硅 １：物理性質(zhì)　　硅是良好的　　　　　材料 ２：化學(xué)性質(zhì)　?。ü枳钔鈱印　€電子，故化學(xué)穩(wěn)定性很　?。? 　?。ǎ保┡c強堿NaOH反應(yīng)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （２）與氫氟酸反應(yīng)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （３）加熱和高溫下，與一些非金屬反應(yīng) 　　　Si+O2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Si+Ｆ2　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ３：硅的制備 　?。?）將石英砂（SiO2）和焦碳在電爐中高溫反應(yīng)生成粗硅和一氧化碳，化學(xué)方程式為： 　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 （2）粗硅轉(zhuǎn)變?yōu)榧児瑁篠i(粗)+2Cl2 　　　　 （３）SiCl4+2H2 　　　　　　　　　　　　　　 4、硅的用途　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【知識要點】二：二氧化硅 　?。⊿i與O按 的比例組成的 狀原子晶體。） １：物理性質(zhì)　　SiO2 溶于水，熔點 ，硬度 。 ２：化學(xué)性質(zhì)?。ɑ瘜W(xué)穩(wěn)定性很　　，與水不反應(yīng)。） 　?。ǎ保┡c氫氟酸反應(yīng)　　　　　　　　　　　　?。ǖ窨滩ＡВ　　九c其它酸不反應(yīng)】 ★氫氟酸如何盛裝？★ （２）具有 性氧化物的通性： 　　　 ?、倥c生石灰反應(yīng)： ②與燒堿溶液反應(yīng)： 　　　　　　　　　　　 ★盛NaOH溶液的試劑瓶用橡膠塞而不用玻璃塞★原因　　　　　　　　　　　　　 ３：用途　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【知識要點】三：硅酸 1：硅酸的性質(zhì) 硅酸在水中的溶解度 ，酸性 H2CO3。 2：硅酸的制備 可溶性硅酸鹽＋酸：如Na2SiO3+HCl=　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　Na2SiO3+CO2+H2O=　　　　　　　　　　　　 ★ 用二氧化硅和水行嗎？★ ３：用途：“硅膠”干燥劑，催化劑載體等 【知識要點】四：硅酸鹽　　?。ù蠖唷　∪苡谒?，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。） １：硅酸鈉　　溶于水，俗稱　　　和　　　　。用于制備硅酸和作　　　和　　　　。 ２：硅酸鹽組成的表示：（二氧化硅和氧化物的組合）　　 【氧化物的書寫順序】：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水 　　如：Na2SiO3表示為　　　　　　　　　　長石：　　　　　　　　　　　　 ３：用途：（陶瓷，玻璃，水泥等）　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ４：制取水泥、玻璃的原料及反應(yīng) 課內(nèi)探究學(xué)案 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.認(rèn)識硅及其重要化合物的性質(zhì)和用途。 2.記住硅和二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)以及重要化學(xué)性質(zhì)。 3.能說出水泥、玻璃的主要成分和簡單生產(chǎn)原理。 學(xué)習(xí)重難點：二氧化硅及硅酸鹽的化學(xué)性質(zhì)。 二、學(xué)習(xí)過程 [導(dǎo)課]問題： 1、結(jié)合元素周期表回答：非金屬元素種類？在周期表中的位置? 2、地殼中氧和硅的含量？ 3、影響大氣質(zhì)量的氣態(tài)氧化物主要有哪些？ 硅在地殼中的含量僅次于 ，為 ，硅的 和 構(gòu)成了地殼中大部分的 、 和 。 約占地殼質(zhì)量的 以上。硅在元素周期表第 族，原子結(jié) 構(gòu)示意圖為 。在化學(xué)反應(yīng)中原子既不易 又不易 電子，主要形成 化合物。 碳和硅的比較 碳 硅 原子結(jié)構(gòu)示意圖 主要化合價 一：二氧化硅和硅酸 硅是一種 元素，主要以 及 形式存在。 1：二氧化硅 (1)：SiO2是硅最重要的 ，天然二氧化硅稱為 ，約占地殼的 ，存在狀態(tài)有 和 。 二氧化硅的結(jié)構(gòu)（代表硅原子；代表氧原子） (2)：SiO2是原子晶體。1個Si原子與周圍的4個O原子形成4個共價鍵，每1個O原子與兩個Si原子相結(jié)合。實際上，二氧化硅晶體是由硅原子和氧原子按1：2的比率所組成的立體網(wǎng)狀原子晶體，我們通常用“SiO2”的式子表示二氧化硅的組成。 (3)：石英晶體是結(jié)晶的 ，具有不同的 和 。 石英中無色透明的晶體叫 ，具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹姆Q 。SiO2是原子晶體，是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 二氧化硅可用來做光導(dǎo)纖維；石英可用來做石英鐘、石英表，耐高溫的石英玻璃；水晶可以用來制造電子工業(yè)中的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品、眼鏡片等，含有有色雜質(zhì)的石英，還可用于制造精密儀器軸承，耐磨器皿和裝飾品等。 (4) SiO2的物理性質(zhì)是是一種堅硬難熔的固體，不溶于水。 氧化硅能與 成相應(yīng)的鹽和水，是一種 氧化物，它不能溶于水得到相應(yīng)的酸——硅酸。 酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而二氧化硅卻能與 發(fā)生反應(yīng)，這也是工業(yè)上用 雕刻玻璃的反應(yīng)原理。 二氧化硅的主要化學(xué)性質(zhì)： 不溶于水的 性氧化物，能與 反應(yīng) 1、酸性氧化物 SiO2+2NaOH= SiO2+CaO=== 2、特殊性：SiO2＋ HF＝ ［思考］已知玻璃中含有SiO2，而硅酸鈉又是一種粘合劑，回答為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ 2：硅酸 (1)：硅酸是一種比碳酸還要 的酸，溶解度 ，硅酸是通過可溶性 與其他酸反應(yīng)制得，Na2SiO3＋H2SO4— 。生成的H2SiO3形成 (2)：硅膠 ，吸附 能力強。常用作實驗室、 、 的 。也可做 。 (3)：實瞼4—1 實驗 現(xiàn)象 化學(xué)方程式 在滴入酚酞的飽和硅酸鈉溶液中逐滴滴入稀鹽酸 ［演示實驗］取兩根一樣的干燥布條(其中一根在硅酸鈉溶液中浸過)在火焰上燃燒。 實驗 現(xiàn)象 點燃晾干蒸餾水的布條 點燃晾干的硅酸鈉布條 兩根布條燃燒的情況一樣嗎？現(xiàn)象有何不同？ 二：硅酸鹽 1：硅酸鹽是由硅、氧和 組成的 的總稱。一般不溶于 ，穩(wěn)定性 。 2：常用的硅酸鹽是 ，其水溶液稱為 ，可用作 、 及 。 3：硅酸鹽巖石長期在 的侵蝕下，風(fēng)化為 ，形成的 一般帶 電，能吸收 、 等營養(yǎng)離子而保證了 。 4：硅酸鹽主要產(chǎn)品 、 、 。 5：SiC(俗稱金剛砂)，具有 的結(jié)構(gòu)， 很大，可用作 、 的磨料， ［例題］Na2SiO3可以寫成Na2O SiO2 ［練習(xí)］如何用氧化物的形式表示下列硅酸鹽 高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4 以氧化物形式表示為（ ） 鈉長石：NaAlSi3Oa a為（ ），若以氧化物形式表示為（ ） ［閱讀］新型陶瓷：結(jié)構(gòu)陶瓷、超導(dǎo)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、生物陶瓷。 三：硅單質(zhì) 1：硅單質(zhì)有 和 兩種。晶體硅的結(jié)構(gòu)類似 是帶有 的 固體。 、 、 常溫下化學(xué)性質(zhì) 。 2：硅在元素周期表中處于 與 的 ，是一種 ，是良好的 材料。 3：20世紀(jì)中葉開始，硅成了信息技術(shù)的 ，半導(dǎo)體晶體管及芯片的出現(xiàn)， 促成了 的革命。 4：利用高純硅的半導(dǎo)體性能，可以制成 ，將光能轉(zhuǎn)換為 。 光電池可作 、 、 、 。等動力。 (四)當(dāng)堂檢測 1.熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是 A.石英坩堝　 B.生鐵坩堝　　C.普通玻璃坩堝　　 D.陶瓷坩堝 2.下列說法正確的是 A.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在自然界中可以以游離態(tài)存在 B.二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸 C.二氧化硅溶于水顯酸性 D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 3.下列物質(zhì)中屬于純凈物的是 A.Na2CO310H2O　 B.水泥　　　　C.純凈的鹽酸　　　D.普通玻璃 4.下列敘述正確的是 A.酸均不能與酸性氧化物反應(yīng) B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能貯存氫氟酸 C.石灰抹墻、水泥砌墻過程的硬化原理相同 D.石灰窯、玻璃熔爐出來的氣體主要成分相同 5.礦泉水一般是由巖石風(fēng)化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。此處的風(fēng)化作用是說礦物與H2O和CO2同時作用的過程。例如鉀長石(KAlSi3O8)風(fēng)化生成高嶺土［Al2Si2O5(OH)4］，此反應(yīng)的離子方程式是：2KASi3O8+11H2O+2CO2＝2K++2HCO3-+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4這個反應(yīng)能發(fā)生的原因是 。Al2Si2O5(OH)4改寫成氧化物的形式為________________。 課后練習(xí)與提高 1．下列物質(zhì)中主要成分不是二氧化硅的是 （ ） A．硅膠 B．水晶 　 C．瑪瑙 　 D．硅石 2．下列不屬于傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品的是 （ ） A．玻璃 B．水泥 C．光導(dǎo)纖維 D．陶瓷 3．NaOH、KOH等堿性溶液可以貯存在下列哪種試劑瓶中 （ ） A．具有玻璃塞的細(xì)口瓶 B．具有玻璃塞的廣口瓶 C．帶滴管的滴瓶 D．具有橡膠塞的細(xì)口瓶 4．可以用來制取半導(dǎo)體材料（如大規(guī)模集成電路）的是 （ ） A．二氧化硅 B．粗硅 C．高純硅 D．硅酸鹽 5．能證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實驗事實是 （ ?。? A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2難溶于水 B．CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀 C．高溫下SiO2與碳酸鹽反應(yīng)生成CO2 D．氯化氫通入可溶性碳酸鹽溶液中放出氣體，通入可溶性硅酸鹽溶液中生成沉淀 6．下列物質(zhì)的變化，不能通過一步化學(xué)反應(yīng)完成的是 （ ） A．CO2→H2CO3 B．SiO2→Na2SiO3 C．Na2O2→Na2CO3 D．SiO2→H2SiO3 7．在SiO2+3CSiC+2CO↑反應(yīng)中，氧化劑和還原劑的質(zhì)量比為 （ ） A．36∶30 B．60∶36 C．2∶1 D．1∶2 8．用地殼中某主要元素生產(chǎn)的多種產(chǎn)品在現(xiàn)代高科技中占有重要位置，足見化學(xué)對現(xiàn)代物質(zhì)文明的重要作用。例如： （1）計算機芯片的主要成分是 ； （2）光導(dǎo)纖維的主要成分是 ： （3）目前應(yīng)用最多的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化材料是 ； （4）用作吸附劑、干燥劑、催化劑或催化劑載體的人造分子篩大多是一類稱為 的化合物 ； 7