人教版高中化學(xué)教案 選修二 3.1 無機非金屬材料的主角硅 教案.doc

專題4.1 無機非金屬材料的主角-硅講案（含解析）復(fù)習(xí)目標(biāo)：1、掌握碳、硅及其化合物的性質(zhì)、轉(zhuǎn)化關(guān)系。2、了解硅酸鹽工業(yè)，新型無機非金屬材料的特性及其應(yīng)用?；A(chǔ)知識回顧：一、碳、硅元素的存在及單質(zhì)的性質(zhì)和用途1、存在形態(tài)自然界中碳元素既有游離態(tài)，又有化合態(tài)，而硅元素僅有化合態(tài)。碳單質(zhì)主要有金剛石、石墨等同素異形體，硅單質(zhì)主要有晶體硅和無定形硅兩大類。2、單質(zhì)的性質(zhì)與用途比較碳硅結(jié)構(gòu)金剛石：空間網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)石墨： 層狀結(jié)構(gòu)的晶體晶體硅：空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)金剛石熔點高、硬度大石墨熔點高、質(zhì)軟，有滑膩感晶體硅硬度大、熔點高化學(xué)性質(zhì)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)與o2反應(yīng)：co2=co2(完全燃燒),2co2=2co(不完全燃燒)與o2、cl2反應(yīng)：si+o2=sio2si+2cl2=sicl4與氧化物反應(yīng)與cuo,sio2反應(yīng)c2cuo=2cuco2c+sio2=si+2co與酸反應(yīng)與濃h2so4、濃hno3反應(yīng)：與氫氟酸的反應(yīng)：c2h2so4(濃)=co22so22h2o，c4hno3(濃)=co24no22h2osi4hf=sif42h2與堿反應(yīng)si+2oh-+h2o=sio+2h23、碳、硅元素的單質(zhì)及其化合物的特殊性一般情況，非金屬元素單質(zhì)熔沸點低，硬度小，但硅、金剛石熔沸點高，硬度大，其中金剛石為硬度最大的物質(zhì)。一般情況，非金屬元素單質(zhì)為絕緣體，但硅為半導(dǎo)體，石墨為電的良導(dǎo)體。一般情況，較強氧化劑較強還原劑=較弱氧化劑較弱還原劑，而碳卻還原出比它更強的還原劑：sio22c =si2co，feoc = feco。硅為非金屬，卻可以和強堿反應(yīng)，放出氫氣：si2naohh2o=na2sio32h2。一般情況，較活潑金屬酸=鹽氫氣，然而si是非金屬，卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)：si4hf=sif42h2。一般情況，堿性氧化物酸=鹽水，sio2是酸性氧化物，卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)：sio24hf=sif42h2o。一般情況，非常活潑金屬(na、k等)才能夠置換出h2o中的氫，但ch2o(g)=co+ h2。一般情況，非金屬氧化物與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸，如co2h2o= h2co3，但sio2不溶于水，不與水反應(yīng)。4、硅與鋁的相似性及區(qū)別（1）與強堿溶液反應(yīng)時相似 si、al均與naoh溶液反應(yīng)生成鹽和h2。 sio2、al2o3、h2sio3、h3alo3al(oh)3均與naoh溶液反應(yīng)生成鹽和水。 na2sio3、naalo2溶液通入過量co2均生成白色沉淀。（2）區(qū)別 除氫氟酸外，si、sio2、h2sio3不與其它酸反應(yīng)。 al2o3、al(oh)3屬兩性化合物。 na2sio3溶液、naalo2溶液與過量鹽酸反應(yīng)時現(xiàn)象不同?！镜湫屠}1】【2008年全國卷】對于a族元素，下列敘述中不正確的是()asio2和co2中si和o，c和o之間都是共價鍵bc、si、ge的最外層電子數(shù)都是4，次外層電子數(shù)都是8cco2和sio2都是酸性氧化物，在一定條件下都能和氧化鈣反應(yīng)d該族元素的主要化合價是4和2【遷移訓(xùn)練1】【陜西省岐山縣2013-2014學(xué)年高三第一學(xué)期期中質(zhì)量檢測試題】下列說法正確的是a高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維b化工生產(chǎn)時將氯氣通入到飽和的石灰水中可制得大量漂粉精cso2被氧氣氧化的條件一般選擇高溫、高壓、催化劑d礦青石棉的化學(xué)式為：na2fe5si8o22(oh)2改寫成氧化物的形式則為na2o3feofe2o38sio2h2o二、co2和sio2的比較物質(zhì)二氧化硅二氧化碳化學(xué)式sio2co2晶體類型原子晶體分子晶體主要物理性質(zhì)硬度大，熔、沸點高，常溫下為固體，不溶于水熔、沸點低，常溫下為氣體，微溶于水化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)不反應(yīng)co2h2o=h2co3與酸反應(yīng)sio24hf=sif42h2o不反應(yīng)與堿反應(yīng)sio22naoh=na2sio3h2o(盛堿液的試劑瓶用橡皮塞)co22naoh=na2co3h2oco2naoh=nahco3與鹽反應(yīng)sio2na2co3=na2sio3co2ca(clo)2co2h2o=caco32hcloco2na2co3h2o=2nahco3與堿性氧化物反應(yīng)sio2cao=casio3co2na2o=na2co3【典型例題2】指出下列反應(yīng)中sio2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用，在ae選項中選擇正確答案填入括號內(nèi)。（1）sio22naoh=na2sio3h2o()（2）sio2na2co3na2sio3co2()（3）sio22csi2co()（4）sio23csic2co()來源:學(xué)&科&網(wǎng)（5）sio24hf=sif42h2o()a作為玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蝕b氧化性c酸性氧化物的通性d將揮發(fā)性的酸酐從其鹽中置換出來e未參加氧化還原反應(yīng)【遷移訓(xùn)練2】下列關(guān)于sio2和co2的敘述中不正確的是()a都是共價化合物b都是酸性氧化物，都能與強堿溶液反應(yīng)c都能溶于水且與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸dsio2可用于制光導(dǎo)纖維，干冰可用于人工降雨三、硅酸和硅酸鹽、傳統(tǒng)無機非金屬材料1、硅酸（1）溶解性：溶解度很小。來源:學(xué)&科&網(wǎng)（2）化學(xué)性質(zhì)弱酸性：酸性比碳酸還弱。na2sio3co2+h2o=na2co3h2sio3 。（3）制備：可用硅酸鈉與鹽酸反應(yīng)制得：na2sio32hcl=2naclh2sio32、硅酸鹽（1）硅酸鹽：是由 硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的重要成分。（2）硅酸鈉：硅酸鈉的水溶液俗稱 水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原料。（3）硅酸鹽組成的表示通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成：如硅酸鈉(na2sio3)可表示為 na2osio2，長石(kalsi3o8)可表示為：k2oal2o36sio2 。注意事項：氧化物的順序：活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水。氧化物前系數(shù)配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則配置系數(shù)。氧化物之間以“”隔開；系數(shù)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)應(yīng)化為整數(shù)。例如：長石：kalsi3o8不能寫成 k2oal2o33sio2，應(yīng)寫成k2oal2o36sio2。3、傳統(tǒng)無機非金屬材料（1）普通玻璃 主要原料： 純堿、石灰石、石英。 主要成分： na2sio3 、casio3 、 sio2 。（2）普通硅酸鹽水泥主要原料： 石灰石 、 黏土 。主要成分（寫出名稱和化學(xué)式）： 硅酸三鈣(3caosio2)、硅酸二鈣(2caosio2)、鋁酸三鈣(3caoal2o3)【典型例題3】世界著名的科技史專家、英國劍橋大學(xué)的李約瑟博士考證說：“中國至少在距今3 000年以前，就已經(jīng)使用玻璃了?！毕铝杏嘘P(guān)玻璃的說法不正確的是()a制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土b玻璃在加熱熔化時沒有固定的熔點c普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅d盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起【遷移訓(xùn)練3】【貴州省銅仁市第一中學(xué)2014屆高三第四次月考】用4種溶液進行實驗，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應(yīng)關(guān)系錯誤的是（ ）來源:學(xué)*科*網(wǎng)z*x*x*k選項操作及現(xiàn)象溶液a通入co2，溶液變渾濁。再升高至65以上，溶液變澄清。c6h5ona溶液b通入co2，溶液變渾濁。繼續(xù)通co2至過量，渾濁消失。na2sio3溶液c通入co2，溶液變渾濁。再加入品紅溶液，紅色褪去。ca(clo)2溶液d通入co2，溶液變渾濁。繼續(xù)通co2至過量，渾濁消失,再加入足量naoh溶液，又變渾濁。ca(oh)2溶液考點詳析：考點一：硅的性質(zhì)及高純硅的制備方法1、硅的性質(zhì) 硅的性質(zhì)在考查要注意的是其性質(zhì)穩(wěn)定，但能與發(fā)生一些比較特別的反應(yīng)，如si2、高純硅在信息產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，故其制取也就成了熱點題型。其制取過程一般為：sio2粗硅sicl4高純硅【典型例題4】（2009浙江理綜）單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅（含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì)），粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度為450500)，四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實驗室制備四氯化硅的裝置圖：相關(guān)信息如下：四氯化硅遇水極易水解硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：來源:z。xx。k.com物質(zhì)sicl4bcl3alcl3fecl3pcl5沸點/57.712.8315熔點/-70.0-107.2升華溫度/180300162請回答下列問題：（1）裝置a中g(shù)管的作用是 ；裝置c中的試劑是 。（2）甲方案：f接裝置；乙方案：f接裝置。但是裝置、都有不足之處，請你評價后填寫下表。方案優(yōu)點缺點甲乙（3）在上述（2）的評價基礎(chǔ)上，請你設(shè)計一個合理方案并用文字表述： 。（4）sicl4與h2反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ?！敬鸢浮浚?）平衡壓強，使液體從分液漏斗中順利流下濃硫酸（2）方案優(yōu)點缺點甲收集產(chǎn)品的導(dǎo)管粗，不會堵塞導(dǎo)管冷凝產(chǎn)品，減少產(chǎn)品損失空氣中的水蒸氣進入產(chǎn)品收集裝置，使sicl4水解尾氣沒有處理，污染環(huán)境來源:zxxk.com乙有尾氣處理裝置，注重環(huán)保來源:學(xué),科,網(wǎng)避免空氣中的水蒸氣進入裝置產(chǎn)品易堵塞導(dǎo)管沒有冷凝裝置，產(chǎn)品易損失（3）在裝置的i處接干燥管j（4）sicl4+2h2=si+4hcl【遷移訓(xùn)練4】有些科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”，這主要是由于作為半導(dǎo)體材料的硅在太陽能發(fā)電過程中具有重要的作用。下列有關(guān)硅的說法中，不正確的是()a高純度的硅廣泛用于制作計算機芯片b硅可由二氧化硅還原制得c低溫時，硅與水、空氣和酸不反應(yīng)，但能與氫氟酸反應(yīng)d自然界中硅的儲量豐富，自然界中存在大量的單質(zhì)硅考點二：co2的相關(guān)性質(zhì)1、二氧化碳與弱酸鹽溶液反應(yīng)（強酸制弱酸）碳酸酸性比硅酸、次氯酸、苯酚、偏鋁酸等強，將co2氣體通入na2sio3、naclo、naalo2鹽溶液中，均能發(fā)生反應(yīng)而生成相應(yīng)的弱酸和碳酸(氫)鹽，這是“強酸制弱酸”原理的應(yīng)用。如：co2co2na2sio3h2o=na2co3h2sio3(或co2na2sio32h2o=h4sio4na2co3)co2ca(clo)2h2o=caco32hcloco2h2onahco3co2(過量)naalo22h2o=al(oh)3nahco3co2(少量)2naalo23h2o=2al(oh)3na2co3易錯警示：co2通入cacl2或bacl2溶液不會產(chǎn)生白色沉淀，因為碳酸的酸性弱于鹽酸。2、二氧化碳反應(yīng)先后關(guān)系當(dāng)有多種組分與一種物質(zhì)反應(yīng)時，判斷反應(yīng)順序的方法：先假設(shè)與其中的一種組分反應(yīng)，若產(chǎn)物還能與另一種組分反應(yīng)，則假設(shè)錯誤。如將co2通入koh、ba(oh)2混合溶液中，假設(shè)co2先與koh反應(yīng)，則生成的k2co3會與ba(oh)2繼續(xù)反應(yīng)生成baco3，故假設(shè)錯誤，應(yīng)該是co2先與ba(oh)2反應(yīng)。3、co2與堿反應(yīng)產(chǎn)物的定量判斷co2通入naoh、ca(oh)2等強堿溶液的反應(yīng)與co2氣體的通入量有關(guān)，當(dāng)co2通入少量時生成碳酸鹽，當(dāng)co2通入過量時生成碳酸氫鹽；當(dāng)co2的通入量介于兩者之間時，既有正鹽又有酸式鹽生成，因此推斷時一定要注意co2與堿之間量的關(guān)系。以co2與naoh溶液反應(yīng)為例：co22naoh=na2co3h2oco2naoh=nahco3當(dāng)n(oh)n(co2)的值不同時產(chǎn)物如下：【典型例題5】【湖南長沙雅禮中學(xué)2014第二次月考】在下列各溶液中通入足量co2氣體，最終有渾濁產(chǎn)生的（ ）飽和na2co3溶液 澄清石灰水 ca(clo)2溶液 cacl2溶液na2sio3溶液 naalo2溶液a全部 b除外 c除外 d除外【遷移訓(xùn)練5】向含有0.2 mol naoh和0.1 mol ba(oh)2的溶液中持續(xù)穩(wěn)定地通入co2氣體，當(dāng)通入氣體為8.96 l(0 ，1.01105 pa)時立即停止，則這一過程中，溶液中離子的物質(zhì)的量與通入co2氣體的體積關(guān)系圖像正確的是(氣體的溶解和離子的水解忽略不計)()考點三：碳、硅及其化合物之間綜合轉(zhuǎn)化關(guān)系1、知識網(wǎng)絡(luò)2、推斷中常用題眼解答硅及其化合物的推斷題，高溫反應(yīng)條件