1、- 1 -第 1 节 硅 无机非金属材料学习目标 重点难点1.了解硅单质的结构、组成和主要的化学性质及用途；2掌握二氧化硅和硅酸盐的主要化学性质；3了解二氧化硅、硅酸盐制品和新型无机非金属材料的应用1.掌握硅和二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用，能书写相关反应的化学方程式；2能举例说明硅在半导体工业以及二氧化硅在现代通讯业、传统的硅酸盐制品和一些新型无机非金属材料方面的主要应用一、单质硅与半导体材料1硅的分布与存在（1）分布：硅在自然界中分布广泛，在地壳中居第_位，仅次于_，是构成矿物和岩石的基本元素。（2）存在：自然界中没有_态的硅，全部以_态的形式存在。2半导体材料（1）特点：特指
2、导电能力介于_和_之间的一类材料。（2）常见的半导体材料：最早使用_，现在最广泛使用的是_。3硅单质（1）物理性质单质硅有_和_两种。晶体硅是_色、有_光泽、_的固体。导电性介于_和_之间。（2）化学性质- 2 -（3）硅的制取与提纯粗硅：_纯硅：Si2Cl 2 SiCl4 SiCl 42H 2 高温 Si4HCl（4）硅的主要用途：作半导体材料；制造太阳能电池；制造硅合金等。预习交流请同学们思考交流以下问题：（1）在 SiO22C 高温 Si2CO反应中，氧化剂是什么？还原剂是什么？（2）在 SiO23C 高温 SiC2CO反应中，氧化剂是什么？还原剂是什么？二、二氧化硅与光导纤维1存在：广
3、泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分是_。透明的石英晶体俗称_。2构成：SiO 2晶体是由_和_构成的氧化物。3性质：（1）物理性质：_于水的固体，硬度_，熔沸点_。（2）化学性质：4光导纤维（1）主要成分：_。（2）用途：用于光纤通讯、能量传输、信息处理等方面。预习交流保存氢氟酸、NaOH 溶液时应该注意什么问题？三、硅酸盐与无机非金属材料玻璃 水泥 陶瓷原料_、_、_、_- 3 -反应原理高温下发生复杂的物理、化学变化烧结时发生复杂的物理、化学变化反应条件主要成分_、_、_硅酸二钙：2CaOSiO2、硅酸三钙：3CaOSiO2、铝酸三钙：3CaOAl2O3硅酸盐特性非晶体，透明、无固定熔
4、点，可在一定温度范围内软化水硬性：无论在水中还是在空气中均能硬化（不可逆过程）耐酸碱腐蚀预习交流为什么玻璃没有固定的熔点？答案：一、1.（1）二 氧（2）游离 化合2 （1）导体 绝缘体（2）锗（Ge） 硅3 （1）晶体硅 无定形硅灰黑 金属 硬而脆导体 绝缘体（2）Si2F 2=SiF4 Si4HF= =SiF42H 2 Si2NaOHH 2O=Na2SiO32H 2 SiO 2 SiO2= = = = = （3）2CSiO 2 Si2CO= = = = =高 温 预习交流：答案：（1）在 SiO22C Si2CO反应中，SiO 2是氧化剂，C= = = = =高 温 是还原剂。（2）在 S
5、iO23C SiC2CO反应中，C 既是氧化剂又是还原剂。= = = = =高 温 二、1.SiO 2 水晶2硅原子 氧原子- 4 -3 （1）不溶 大 高（2）SiO 22NaOH= =Na2SiO3H 2O CaSiO 3 CaSiO 3CO 2 Na 2SiO3CO 2 SiO 22CSi2CO SiO 24HF= =SiF42H 2O= = = = =高 温 4 （1）SiO 2预习交流：答案：氢氟酸不能保存在玻璃瓶中，应保存在塑料瓶中。NaOH 溶液不能保存在玻璃塞的玻璃瓶中，应保存在橡胶塞的玻璃瓶中或塑料瓶中。三、纯碱 石灰石 石英 黏土 石灰石 黏土 CaCO3SiO 2 CaS
6、iO3CO 2 Na 2CO3SiO 2 Na2SiO3CO 2 高= = = = =高 温 = = = = =高 温 温 高温 高温 SiO 2 CaSiO 3 Na 2SiO3预习交流：答案：因为玻璃是混合物，所以玻璃没有固定的熔点，只是在某一温度范围内逐渐软化。 在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点 我的学疑点一、H 2SiO3的制备实验操作 实验现象 结论及化学方程式硅酸钠溶液显_性- 5 -溶液的红色逐渐直至_，有_生成酸性：盐酸_硅酸有_生成 酸性：碳酸_硅酸1将 CO2通入 CaCl2溶液中，是否有白色沉淀生成？2能否用 SiO2和水反
7、应来制取 H2SiO3?1.硅酸的性质（1）弱酸性（比 H2CO3的酸性弱）向 Na2SiO3溶液中通入足量的 CO2时有 H2SiO3生成：Na2SiO32CO 22H 2O=H2SiO32NaHCO 3。（2）热不稳定性H2SiO3受热易分解：H 2SiO3 SiO2H 2O。2硅酸的制备可溶性的硅酸盐与较强的酸反应可制得硅酸，如：Na 2SiO32HCl= =H2SiO32NaCl。二、SiO 2和 CO2的性质比较（1）SiO 2和 CO2都是酸性氧化物，它们的物理性质相似吗？（2）在一定条件下，下列物质能和 SiO2反应的是_，能和 CO2反应的是_。焦炭 纯碱 碳酸钙 氢氟酸 硝酸
8、 氢氧化钾 氧化钙 氟气 水下列关于 SiO2和 CO2的说法中正确的是（ ） 。ACO 2、SiO 2都能与碱及碱性氧化物反应 BCO 2和 SiO2与水反应分别生成相应的酸CCO 2是酸性氧化物，SiO 2是两性氧化物 DCO 2和 SiO2都是由相应的分子构成的二氧化碳与二氧化硅的比较CO2 SiO2- 6 -存在 空气岩石、石英、水晶、硅藻土化学式意义 表示其分子组成晶体内没有 SiO2分子，仅表示硅原子和氧原子以12 结合不同点物理性质熔沸点低，常温时是气体，可溶于水熔沸点高、硬度大的固体，不溶于水物理性质 与水反应CO2H 2O=H2CO3 与水不反应与水反应 与酸反应不反应只与氢
9、氟酸反应SiO24HF= =SiF42H 2O与碱性氧化物反应CO2CaO= =CaCO3 CaOSiO 2 高温 CaSiO3与碱反应CO22NaOH= =Na2CO3H 2OCO2NaOH= =NaHCO3SiO22NaOH= =Na2SiO3H2O与 C 反应 CO2C高温 2COSiO22C 高温 Si2CO相同点与盐反应Na2SiO3CO 2H 2O=H2SiO3Na2CO32CONa2CO3SiO 2 高温 Na2SiO3CO 2三、硅酸盐的表示方法2009 年夏天，台湾发生了强烈地震，地震是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来，以地震波的形式向四面八方传播出
10、去，传到地面会引起房摇地动，再引起一系列的变化从而造成破坏性的自然灾害。地球的表层大多是岩石，而大多数岩石的主要成分都是硅酸盐，下面用盐或氧化物的形式表示岩石的组成，其中不正确的是（ ） 。A钙沸石 Ca（Al 2Si3O10）3H 2O 表示为 CaOAl2O33SiO23H2OB镁橄榄石 Mg2SiO4可表示为 2MgOSiO2C北京奥运会奖牌所用玉的主要成分透闪石Ca 2Mg5Si8O22（OH） 2表示为2CaSiO35MgSiO3H2O- 7 -D高岭石 Al2Si2O5（OH） 4可表示为 Al2O32SiO22H2O物质的组成可用不同形式表示：（1）将下列硅酸盐改写成氧化物的形式
11、（改写时注意金属氧化物在前，非金属氧化物在后，低价在前，高价在后，H 2O 一般写在最后） 。镁橄榄石（Mg 2SiO4）_；高岭石Al 2Si2O5（OH） 4_。（2）许多含氧酸及其盐类均可以类似地改写成氧化物形式，请继续改写下列物质：HNO3_；HCOOH_。通过以上改写可知，HNO 3的酸酐为_，HCOOH 与浓硫酸反应可制_气体。（3）已知在一定条件下，铁在氯气中燃烧可以生成 Fe3Cl8，它可以看做是_（化学式） 。生成该物质的条件可能是_。硅酸盐由于组成比较复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成，改写时的规律为：（1）氧化物的排列顺序：活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物
12、二氧化硅 水。（2）氧化物之间以“”隔开。（3）氧化物前的化学计量数配置原则：各元素原子总个数比符合原来的组成。（4）化学计量数配置出现分数应化为整数，例如：钠长石 NaAlSi3O8不能写成Na2O Al2O33SiO2，应写成 Na2OAl2O36SiO2。12 12答案：活动与探究 1：溶液显红色 碱 变浅 消失 白色胶状沉淀 白色胶状沉淀 思考与交流：1.答案：因为盐酸的酸性比碳酸强，所以将 CO2通入 CaCl2溶液中，不会有CaCO3白色沉淀生成。2答案：SiO 2不溶于水，也不与水反应，所以不能用 SiO2和水反应来制取 H2SiO3，制取H2SiO3的方法如下：Na 2SiO3
13、2HCl= =2NaClH 2SiO3或Na2SiO3CO 2H 2O=Na2CO3 H2SiO3。活动与探究 2：（1）答案：SiO 2和 CO2的结构不同，SiO 2是由 Si 原子和 O 原子直接构成的空间网状结构的原子晶体，硬度大，熔沸点高；而 CO2是由 CO2分子构成的分子晶体，常温下为气体，所以二者的物理性质差别较大。（2）答案： 迁移与应用：A 解析：CO 2、SiO 2都是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，故 A 正确，C 不正确；SiO 2不溶于水，也不能和水反应生成硅酸，B 不正确；CO 2是由分子构成的，SiO 2是由 Si、O 原子直接构成的，故 D 不正确。-
14、8 -活动与探究 3：C 解析：2CaSiO 35MgSiO3H2O 中 Ca 与 Si 的原子个数比为 27，而Ca2Mg5Si8O22（OH） 2中 Ca 与 Si 原子个数比为 28，故选 C。思考与交流：答案：（1）2MgOSiO 2 Al 2O32SiO22H2O（2）N 2O5H2O COH 2O N 2O5 CO（3）FeCl 22FeCl3 氯气的量不足（或铁过量）1 （2012 黑龙江庆安三中高一期末）将足量的 CO2通入下列溶液中，能产生沉淀的是（ ） 。A硅酸钠溶液 B石灰水 C氯化钡溶液 D氯化钙溶液2 （2012 黑龙江庆安三中高一期末）现有下列五个转化，其中不能通过
15、一步反应实现的是（ ） 。SiO 2 Na 2SiO3 CuSO 4 CuCl 2 SiO 2 H 2SiO3 CuO Cu（OH） 2 Na 2O2 Na 2SO4A B C D3生石灰中常含有杂质 CaCO3和 SiO2，检验它是否存在着两种杂质的最好试剂是（ ） 。A水 B盐酸 C硫酸 D烧碱溶液4中国北京曙光公司研制出了第一款具有我国完全自主知识产权的高性能 CPU 芯片“龙芯”1 号。请回答以下问题：（1） “龙芯” （芯片）的主要化学成分是_。（2）计算机长距离联网使用的光纤电缆，其使用的材料是_，主要化学成分为_。（3）如果这种埋在地下的材料裸露在碱性土壤中，结果会断路，用离子方
16、程式说明原因_。5试试看，你能用化学方程式解释下列现象吗？（1）氢氟酸可用于雕刻玻璃：_。（2）氢氧化钠等碱性溶液不能存放在磨口玻璃塞的试剂瓶中：_。（3）硅酸钠溶液暴露在空气中易变质：_。答案：1A 解析：因为 H2CO3的酸性比 H2SiO3的酸性强，所以将 CO2通入 Na2SiO3溶液中会生成 H2SiO3沉淀。2B 解析：因为 SiO2、CuO 均不能溶于水，所以它们的水化物 H2SiO3、Cu（OH） 2均不能直接制得。其中可由 SiO2与 NaOH 溶液反应实现，可由 CuSO4与 BaCl2溶液反应实现，Na 2O2与稀硫酸反应即可。- 9 -3B 解析：生石灰能溶于盐酸（2H
17、ClCaO= =CaCl2H 2O） ，CaCO 3溶于盐酸时产生气体，SiO2不溶于盐酸。将生石灰放入盐酸，若观察到既有不溶物，还有气体产生，则生石灰中同时含有 CaCO3和 SiO2。4答案：（1）Si（2）光导纤维 SiO 2（3）SiO 22OH =SiO H 2O23解析：芯片的主要成分是 Si，光导纤维的主要成分是 SiO2，二者都能与 NaOH 溶液反应。5答案：（1）SiO 24HF= =SiF42H 2O（2）SiO 22NaOH= =Na2SiO3H 2O（3）Na 2SiO3H 2OCO 2=H2SiO3Na 2CO3提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。知识精华 技能要领
