2014高中化學(xué) 4.1.1 硅和二氧化硅學(xué)案 魯科版必修1

第1節(jié)硅無(wú)機(jī)非金屬材料第1課時(shí)硅和二氧化硅學(xué)習(xí)目標(biāo)定位：1.能記住硅、二氧化硅的主要性質(zhì)及這些性質(zhì)在材料中的應(yīng)用。2.能說(shuō)出硅在半導(dǎo)體工業(yè)，二氧化硅在現(xiàn)代通訊業(yè)中的重要應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)一單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料【探究活動(dòng)】1．單質(zhì)硅有晶體硅和無(wú)定形硅(非晶硅)兩種，晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，單質(zhì)硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。有人說(shuō)：“金屬單質(zhì)都是電的良導(dǎo)體，非金屬單質(zhì)都是絕緣體”，你認(rèn)為對(duì)嗎？請(qǐng)分析說(shuō)明。2．在前面的學(xué)習(xí)中，你已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)碳、硫、氮?dú)狻⒀鯕?、氫氣等許多非金屬單質(zhì)，它們?cè)谛再|(zhì)上具有許多相似之處。(1)根據(jù)上述單質(zhì)的性質(zhì)，分析總結(jié)非金屬單質(zhì)有哪些通性？(2)硅作為非金屬，預(yù)測(cè)硅有哪些性質(zhì)？3．在常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，除氫氟酸和強(qiáng)堿溶液外，不易與其他物質(zhì)如氫氣、氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等反應(yīng)。寫出硅參與的反應(yīng)的化學(xué)方程式(1)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)①硅與氟氣反應(yīng)：______________________________________________________②硅與氯氣反應(yīng)：_______________________________________________________③硅與氧氣反應(yīng)：_______________________________________________________(2)與氫氧化鈉溶液反應(yīng)化學(xué)方程式：_________________________________________________________________________(3)與氫氟酸反應(yīng)化學(xué)方程式：____________________________________________________________4．自然界中沒(méi)有硅，硅元素全部以化合態(tài)存在，如二氧化硅、硅酸鹽等。工業(yè)上怎樣獲取作為半導(dǎo)體材料的硅呢？高純硅的制取，反應(yīng)方程式分別為：制粗硅：______________________________________________________________________________提純(與Cl2反應(yīng))：______________________________________________________________________還原(用H2還原)：_____________________________________________________________________【學(xué)以致用】1．下列關(guān)于硅的說(shuō)法，不正確的是()A．硅是非金屬元素，但它的單質(zhì)是灰黑色、有金屬光澤的固體B．硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料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)D．當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氧氣、氫氣等非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)2．焦炭還原SiO2可制得粗硅，提純粗硅從而得到高純硅的正確方法是()A．粗硅與Cl2反應(yīng)的產(chǎn)物，分餾后再用H2還原B．粗硅與HF反應(yīng)的產(chǎn)物，用H2還原C．粗硅與NaOH反應(yīng)的產(chǎn)物，加熱分解D．以上方法都不正確知識(shí)點(diǎn)二二氧化硅與光導(dǎo)纖維【探究活動(dòng)】1．二氧化硅廣泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅。根據(jù)你對(duì)沙子和石英的了解，預(yù)測(cè)二氧化硅有哪些物理性質(zhì)？2．自然界中哪些常見(jiàn)物質(zhì)的主要成分是二氧化硅？從物質(zhì)分類角度來(lái)看，二氧化硅屬于哪類物質(zhì)？可能具有哪些性質(zhì)？3．完成體現(xiàn)二氧化硅化學(xué)性質(zhì)的化學(xué)方程式。(1)與NaOH溶液反應(yīng)(盛放堿性溶液的試劑瓶不能用玻璃塞)________________________________________________________________________(2)與堿性氧化物反應(yīng)SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高溫))____________(3)SiO2的氧化性SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))________________(4)SiO2的特性——與氫氟酸反應(yīng)SiO2＋4HF=________________此反應(yīng)常被用來(lái)刻蝕玻璃。4．問(wèn)題討論(1)根據(jù)CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑的反應(yīng)，能否說(shuō)明酸性H2SiO3＞H2CO3？為什么？(2)盛堿液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？5．光導(dǎo)纖維(1)主要成分：________。(2)用途：________、能量傳輸、信息處理等?！緦W(xué)以致用】3．下列敘述正確的是()A．因?yàn)镹a2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性質(zhì)相似C．二氧化硅既溶于氫氧化鈉溶液又溶于氫氟酸，所以二氧化硅也能與其他酸、堿反應(yīng)D．二氧化硅是硅酸的酸酐，具有弱氧化性4．地殼中含量第一和第二的兩種元素形成的化合物不具有的性質(zhì)是()A．熔點(diǎn)很高B．是酸性氧化物，與水反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的酸C．可與純堿反應(yīng)D．與碳在高溫下反應(yīng)可制取兩元素中的一種單質(zhì)1．硅、二氧化硅性質(zhì)的特性(1)硅的還原性大于碳，但碳能在高溫下還原出硅：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑。(2)非金屬單質(zhì)與堿液作用一般無(wú)氫氣放出，但硅能與氫氧化鈉等強(qiáng)堿溶液反應(yīng)放出氫氣：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。(3)非金屬單質(zhì)一般不與酸作用，但硅能與氫氟酸反應(yīng)：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。(4)二氧化硅是硅酸的酸酐，但與水不能直接反應(yīng)生成硅酸，二氧化硅卻能與氫氟酸反應(yīng)：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。2．二氧化硅和二氧化碳的比較第4章材料家族中的元素第1節(jié)硅無(wú)機(jī)非金屬材料第1課時(shí)硅和二氧化硅知識(shí)點(diǎn)一探究活動(dòng)1．不對(duì)。金屬單質(zhì)大部分是電的良導(dǎo)體，但鍺是半導(dǎo)體；非金屬單質(zhì)大部分是絕緣體，但石墨是電的良導(dǎo)體，硅是半導(dǎo)體。2．大多數(shù)非金屬單質(zhì)一般可與金屬、氧氣、氫氣、堿等物質(zhì)反應(yīng)；硅作為非金屬，預(yù)測(cè)其能與氧氣、氯氣、氫氧化鈉溶液反應(yīng)。3．(1)①Si＋2F2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))SiF4②Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiCl4③Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△))SiO2(2)Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑(3)Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑4．SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si(粗)＋2CO↑Si(粗)＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiCl4SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(純)＋4HCl學(xué)以致用1．C[本題考查了硅的化學(xué)性質(zhì)及反應(yīng)條件，屬識(shí)記性內(nèi)容的考查。]2．A[精硅提純的反應(yīng)為：Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiCl4、SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋4HCl。]知識(shí)點(diǎn)二探究活動(dòng)1．純凈的二氧化硅為無(wú)色透明的晶體，不溶于水，熔點(diǎn)高、硬度大。2．自然界常見(jiàn)的沙子、鵝卵石、石英、水晶的主要成分是二氧化硅，它屬于非金屬氧化物、酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。可與堿性氧化物、堿反應(yīng)，還可與氫氟酸反應(yīng)。3．(1)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(2)CaSiO3(3)Si(粗)＋2CO↑(4)SiF4↑＋2H2O4．(1)不能。較強(qiáng)的酸制較弱的酸是根據(jù)在溶液中進(jìn)行的反應(yīng)得出的結(jié)論，而該反應(yīng)不是在溶液中進(jìn)行的。故不能得出該結(jié)論。(2)由于玻璃中的SiO2跟堿溶液反應(yīng)生成的Na2SiO3具有黏合性，會(huì)將瓶口和玻璃塞黏為一體而不易打開(kāi)。5．(1)SiO2(2)通訊學(xué)以致用3．D[A項(xiàng)反應(yīng)原理是由于SiO2是難揮發(fā)性酸酐，CO2是揮發(fā)性酸酐，并不是因?yàn)楣杷崴嵝詮?qiáng)于碳酸；B項(xiàng)中CO2常溫是氣態(tài)，SiO2