2019-2020年新人教版高中化学必修1《无机非金属材料的主角——硅》word学案二.doc

无机非金属材料的主角硅第一课时【主干知识梳理】一 硅1、物理性质: 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。晶体硅的熔沸点很高，硬度也很大。是良好的半导体材料。2、化学性质:硅的还原性：与氟气反应: Si+2F2=SiF4与氢氟酸反应: Si+4HF=SiF4+2H2O与强碱溶液反应: Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2与氯气反应加热_: Si+2Cl2SiCl4 与氧气反应加热: Si+O2SiO22 、 制 法： 高温 SiO2+2C=Si+2CO (含杂质的粗硅）高温 Si+2Cl2=SiCl4 高温 SiCl4 +2H2=Si+4HCl 这样就可得到纯度较高的多晶硅。2019-2020年新人教版高中化学必修1无机非金属材料的主角硅word学案二有机世界的主角碳无机世界的主角硅存在地壳中含量仅为0.027%，主要形成石灰石和碳酸盐等矿物。然而其有机化合物目前已超过1000万种。而不含碳的化合物只有10来万种，所以称之为有机世界的主角。地壳中含量居第二，自然界中只有化合态的硅，其氧化物及碳酸盐占地壳质量的90%以上，可以说我们看到和踩着的每寸土地都有硅元素，是无机世界的主角。原子结构+642+14824晶体结构碳的单质有金刚石、石墨、和，其结构各不相同结构与金刚石类似物理性质金刚石的熔点、沸点高，坚硬，不溶于水，是绝缘体，石墨是电的良导体。（熔点 金刚石 硅）晶体硅：金属光泽，灰黑色固体，熔点和沸点高，其导电性介于导体体之间和非导体之间，是良好的半导体。化学性质C+O2高温CO2C+CO2高温COC+CuOCO+CuSi+O2SiO2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2O二、二氧化硅（删掉）1、物理性质它是一种_ _ 固体，_水。2、化学性质SiO2与CO2化学性质的比较物 质二氧化硅(SiO2)二氧化碳(CO2)与水反应与酸反应与碱反应与碱性氧化物反应与碳反应（1）物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。纯净的SiO2晶体无色透明的固体。（2）化学性质： 酸性氧化物a、在常温下与强碱反应，生成盐和水。例如：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2Ob、在高温下与碱性氧化物反应生成盐。例如：SiO2+CaO高温CaSiO3弱氧化性：高温下被焦炭还原SiO2+2CSi+2COSiO2+3CSiC+2CO（焦炭过量）特殊反应：a、与HF反应 ：4HF+ SiO2= SiF4+2H2O氢氟酸是唯一可以与的SiO2反应的酸。b、与Na2CO3 和CaCO3反应：Na2CO3+SiO2高温Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2高温CaSiO3+CO2SiO2与CO2的比较二氧化碳二氧化硅类别酸性氧化物酸性氧化物存在空气存在于岩石、沙子、硅石、石英、水晶、硅藻土中化学式的意义可表示CO2分子的组成不能表示SiO2的分子组成，仅表示SiO2中硅原子和氧原子个数之比为1：2物理性质气体，熔、沸点低，可溶于水，比空气重，不支持燃烧，不支持呼吸坚硬，不溶于水，熔、沸点高与水反应CO2+H2O=H2CO3不反应与酸反应不反应除HF外不反应4HF+ SiO2= SiF4+2H2O与盐反应CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3SiO2+Na2CO3CO2+Na2SiO3与碱反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与CaO反应CO2+CaO高温CaCO3SiO2+CaO高温CaSiO3转化Na2SiO3+2 H2O+ CO2=H4SiO4+ Na2CO3H4SiO4= SiO2+2 H2O用途饮料、制碱，做干粉灭火器光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表部件、电子元件等 【重点难点讲练】【要点透析】（左栏） 1、碳族元素碳族元素在历年高考中都占有重要位置，主要考察有关CO2的实验题型、硅、二氧化硅的结构、组成和晶体结构和性质。例1 下列关于碳族元素的说法正确的是 （ ）A单质都是无色晶体 B单质中硅单质熔点最高C碳族元素形成的化合物种类最多 D在化合物中最稳定的化合价都是+4价【分析】对选项A：在碳族元素所形成的单质中，只有金刚石为无色晶体，故A是错的。对选项B：在碳族元素形成的单质中，金刚石、晶体硅为原子晶体，金刚石的熔点比晶体硅高。本族单质的熔点与卤族元素单质熔点递变趋势不同，卤族单质熔点从F2I2依次升高，碳族元素单质由CPb熔点呈降低趋势，故B项是错误的。对选项C：碳族元素位于周期表中部，易形成共价化合物特别是碳元素是构成种类繁多的有机物的最重要元素。对选项D：Pb的稳定价态为+2，故选项D也是错误的。【答案】C小结：解此类题目一定要依据结构决定性质的规律来分析，所以要熟练了解原子的核外电子排布。2、二氧化硅是由Si原子和O原子以原子个数比为21组成的空间立体网状晶体。SiO2晶体与金刚石结构相似，具有高硬度、高熔沸点特征。（说明：SiO2晶体结构：不存在单个的SiO2分子，是由Si原子和O原子以2：1组成的空间立体网状晶体。每个Si原子与4个O原子相连，每个O原子与两个Si原子相连。不考虑O原子的存在，SiO2晶体与金刚石和晶体硅结构是相似的。换句话说，SiO2晶体相当于在晶体硅的每个SiSi之间插入一个O原子。SiO2的结构与CO2差别很大，CO2以单个的分子形式存在，结构式为O=C=O，为线形分子结构。）例2：用化学方程式表示二氧化硅是酸性氧化物。【分析】酸性氧化物，都与碱或碱性氧化物反应。所以我们可以通过与与碱或碱性氧化物反应来表述出来。答案：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O或SiO2+CaOCaSiO3【答案】略例3下列说法正确的是（）ASiO2溶于水显酸性BCO2通入水玻璃可得硅酸CSiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸DSiO2晶体中不存在单个SiO2分子解析：SiO2不溶于水；SiO2是SiO键结合而成的空间网状的原子晶体，其中Si、O原子个数比为12，不存在单个的“SiO2”分子。SiO2是酸性氧化物，但不与水和一般酸反应，常温下只能与氢氟酸反应。H2CO3的酸性比H2SiO3强，故CO2通入Na2SiO3溶液中可发生反应：CO2Na2SiO3H2ONa2CO3H2SiO3。答案B、D。小结：二氧化硅性质稳定只和少数物质反应，同学们学习过程中要对此加强记忆。【针对练习】（右栏）1-1（05全国）下列说法中正确的是A.非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素原子的最外层电子数B.非金属元素呈现的最低化合价，其绝对值等于该元素原子的最外层电子数C.最外层有2个电子的原子都是金属原子D.最外层有5个电子的原子都是非金属原子1-2下列关于碳和硅的叙述中不正确的是（）A金刚石和晶体硅都是原子晶体B地壳中硅元素比碳元素含量多C自然界里碳元素化合物比硅元素化合物种类多D碳和硅的氧化物都是分子晶体1-3构成地壳基本骨架的非金属元素的是 （ ）AAl BO C Si DC14、（06年东城区期末试题）目前，科学家拟合成一种“二重构造”的球形分子，即把足球型的C60分子融进Si60的分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列说法正确的是（ ）A它是由两种单质组成的混合物B它是一种硅酸盐C它是一种新型化合物D它是一种高聚物答案：C15（06年连云港市高三第二次调研考试）澳大利亚研究人员最近开发出被称为第五形态的固体碳，这种新的碳结构被称作“纳米泡沫”，它外形类似海绵，比重极小，并具有磁性。纳米泡沫碳与金刚石的关系是A同系物 B同位素 C同素异形体 D同分异构体答案：C2-1下列物质中主要成分不是二氧化硅的是 （ ）A硅胶 B水晶 C玛瑙 D硅石2-2在SiO2+3CSiC+2CO反应中，氧化剂和还原剂的质量比为 （ ）A3630 B6036 C21 D122-3二氧化硅是酸酐的原因是（）A它溶于水得相应的酸B它对应的水化物是可溶性强酸C它与强碱溶液反应只生成盐和水D它是非金属氧化物24（06年湖南联考）将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为( )答案：B【课时同步练习】基础达标 1下列说法正确的是（）ASiO2溶于水显酸性BCO2通入水玻璃可得硅酸CSiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸DSiO2晶体中不存在单个SiO2分子2下列物质晶体中，不存在分子的是（ ）A二氧化硅 B二氧化硫C二氧化碳 D二硫化碳3光纤通讯是光作为信息的载体，让光在光导纤维中传输，制造光导纤维的基本原料是（ ）A铜 B钢 C石英 D铝4下列关于二氧化硅的说法中，错误的是（）A二氧化硅也叫硅酐B二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成C不能用二氧化硅跟水直接作用制取硅酸D二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与烧碱反应，所以它是两性氧化物5、纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余的固体物质质量为原试样质量一半时，碳酸氢钙的分解率是（）A50B75C92.7D1006下列变化中，不可能通过一步反应实现的是（ ）ASiO2Na2SiO3 BSiO2H2SiO3CCuSO4CuCl2 DCu(OH)2Cu7现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末，只用一种试剂就可以将它们鉴别开，该试剂是（ ）A纯水 B盐酸 C硝酸银溶液 D碳酸钠溶液8下列离子在水溶液中能大量共存的是（ ）AH+、K+、HCO3-、Ca2+ BOH-、Na+、Mg2+、HCO3-CNa+、H+、Cl-、NO3- DNa+、SiO32-、H+、Cl-9NaOH、KOH等碱性溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中（ ）A具有玻璃塞的细口瓶 B具有玻璃塞的广口瓶C带滴管的滴瓶 D具有橡胶塞的细口瓶10、用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：（1）计算机芯片的主要成分是 ；（2）光导纤维的主要成分是 ：（3）目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 ；（4）用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为 的化合物 ；能力提高1、下列反应能说明SiO2是酸性氧化物的是（ ）A、SiO2+2C 高温Si+2CO B、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OC、SiO2+4HF =SiF4+2 H2O D、SiO2+CaCO3 高温CaSiO3+CO22、（02理综）以下说法正确的是 A. 纳米材料是指一种称为“纳米”的新物质制成的材料B. 绿色食品是指不含任何化学物质的食品C. 生物固氮是指植物通过叶面直接吸收空气中的氮气D. 光导纤维是指二氧化硅为主要原料制成的310g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂质是（ ）AKHCO3和MgCO3BSiO2和MgCO3CK2CO3和SiO2D无法确定4、工业上制取金刚砂的化学反应方程式如下：。在这个氧化还原反应中，氧化剂和还原剂物质的量之比为（ ）A1：2 B2：1 C5：3 D3：55、下列离子方程式不正确是（ ）A石英与烧碱溶液反应B向澄清的石灰水中通入过量的C向小苏打溶液中加入过量的石灰水D向水玻璃中加入过量盐酸6、下列说法摘自某科普杂志，你认为无科学性错误的是（ ）A铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可能用嘴吮咬铅笔，以免引起铅中毒B一氧化碳有毒，生有煤炉的居室，可放置数盆清水，这样可有效地吸收一氧化碳，防止煤气中毒C“汽水”浇灌植物有一定的道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用D硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”7、在SiO2晶体结构中最小的环是几元环？_。每个Si原子与几个O原子成键？_。8将26g含SiO2和CaCO3固体在高温下加热至质量不再改变，冷却后称重为17.2g。求：（1） 生成的二氧化碳气体在标准状况下的体积是多少升？（2） 原混合物中含有二氧化硅的质量是多少克？第一课时：针对练习1-1 A 1-2 D1-3BC 2-1 A2-2 D2-3 C解析：SiO2是酸酐的原因应当是它与强碱溶液反应只生成盐和水，它不溶于水，对应的酸H2SiO3也不是强酸，故应选C。基础达标：1BD解析：SiO2不溶于水；SiO2是SiO键结合而成的空间网状的原子晶体，其中Si、O原子个数比为12，不存在单个的“SiO2”分子。SiO2是酸性氧化物，但不与水和一般酸反应，常温下只能与氢氟酸反应。H2CO3的酸性比H2SiO3强，故CO2通入Na2SiO3溶液中可发生反应：CO2Na2SiO3H2ONa2CO3H2SiO3。正确选项为B、D。 2A 3C 4BD解析：酸酐与对应的酸中心元素化合价相同，SiO2和H2SiO3的化合价相同，所以SiO2尽管难溶于水，但它仍是硅酸的酸酐，A正确；SiO2为原子晶体，故SiO2不能表示其分子组成，即二氧化硅中并不存在SiO2分子，B错误；二氧化硅难溶于水，且不与水反应，无法直接与水反应制取硅酸，C正确；SiO2与HF酸反应的方程式为：SiO24HFSiF4十2H2O，SiF4不是盐，SiO2与HF酸反应只是一种特殊情况，所以不能说SiO2是两性氧化物，D错误。 5D 解析：Ca（HCO3）2CaCO3CaOCO2由可知当Ca（HCO3）2全部分解后，剩余固体质量大于一半，所以只有也发生反应才有可能使质量减少一半。又因为Ca（HCO3）2稍加热就分解，而CaCO3必须在高温下才分解。即当CaCO3发生分解时，Ca（HCO3）2已全部分解完毕。 6BD 7B 8C 9、D10、硅（或Si或单晶硅）(2)二氧化硅（或SiO2）(3)硅（或Si）(4)铝硅酸盐（或硅铝酸盐）能力提升：1、B2、D 纳米（nm）是一长度单位；污染少或无污染的食品称绿色食品；生物固氮通过根瘤菌进行。3、B4、A 在中，2C原子被氧化作还原剂，一个C原子被还原作氧化剂。5、C （少定）、（多变），中和一个只需一个。6、CD 铅笔芯的原料是石墨；水不能吸收CO（CO不溶于水，常温下也不与水反应）。7、六元环，4个84.48L 6g