无机非金属材料的主角——硅学案2 人教课标版(实用教案)

第四章非金属及其化合物

第一节无机非金属材料的主角——硅

【本节学习要点】

．了解硅在自然界中的存在，主要物理性质、用途

．了解二氧化硅的存在，知道石英、水晶、硅石、玛瑙与的关系，了解的网状结构，掌握的化学性质。．了解硅酸的性质和制备

．了解常见硅酸盐的性质和主要用途

【重难点讲解】

重难点一、二氧化硅和硅酸

与的比较

物质

晶体微粒原子和原

子(不存在分子)

分子

物理性质熔点高(℃) 低(－℃) 沸点高(℃) 低(－℃)

硬度大小

溶解性不溶于水常温微溶于水与水反应不反应＋ (可逆)

化学性质与酸反应＋↑＋不反应

与溶液＋＋

＋

或＋＋

与盐反应＋高温

＋↑

＋高温＋↑(制玻璃)

＋＋↓＋

＋＋

与碱性氧化物反

应

＋高温

＋

＋

与反应＋高温＋↑

＋△

相同点①都是酸性氧化物、都能与强碱、碱性氧化物反应。②都有弱氧化性特别提醒

()中硅元素为＋价，是元素的最高价态，具有较弱的氧化性能与在高温下反应。

()是酸性氧化物与水不反应，只能用相应的可溶性硅酸盐与酸反应制得。

()实验室中，盛放溶液、溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，要用橡胶塞。原因是玻璃中含有，与溶液反应生成，溶液有很强的黏合性，能将玻璃塞和玻璃瓶黏合在一起，久之不能打开。

()溶液易与空气中的反应生成，故应密封保存。

()因能腐蚀玻璃，所以实验室不能用玻璃瓶保存氢氟酸，也不能用玻璃塞。氢氟酸可用于雕刻玻璃。

重难点、酸盐和硅单质

．硅的化学性质与制备

()硅的化学性质

①常温下，除与、酸、强碱反应外，硅不与、、、等其他物质反应

与反应：＋

与氢氟酸反应：＋↑＋↑

与溶液反应：＋＋＋↑

②加热时，能与、等反应

＋高温

＋高温

()硅的制备

①制取粗硅

＋高温＋↑

②粗硅的提纯：＋

＋高温，＋高温＋

特别提醒

与反应，产物为，而不是，粗硅先与反应，生成挥发性的，挥发出来的再与反应生成和。

．硅及其化合物的“特性”小结

()硅的“特性”

①非金属单质一般为非导体(石墨能导电)，硅的晶体是良好的半导体材料。

②的还原性大于，但能在高温下还原出：(石英砂)＋(焦炭)高温(粗硅)＋↑。

③非金属单质跟碱作用一般无放出，但能跟强碱溶液作用放出：＋＋＋↑。

金属＋,单质一般不跟非氧化性酸作用，但能跟作用：＋↑＋↑。,()硅的化合物“特性”,①酸性氧化物一般不与酸作用，但能与作用。＋↑＋,②是的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备。,③无机酸一般易溶于水，但难溶于水。,④硅酸钠水溶液称泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液，并不是碱。,⑤的酸性强于，所以有＋＋↓＋，但高温下，＋高温＋↑也能发生。.硅酸盐的表示方法,方法和步骤,()将硅酸盐中所有元素都写成氧化物,较活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→

水,()在各氧化物前添上未知数、、等,()依据原子守恒列出等式，求出、、等,()、、的具体数值写在氧化物前面,()氧化物之间以“·”隔开，若系数配置出现分数应化为整数。,例如：正长石不能写成··，应写成··。,特别提醒,()由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为了简化对硅酸盐组成的表示方法，采用了氧化物法。实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的，而是以种种结构复杂的盐的形式存在的。,()在硅酸盐氧化物的表示式中，氧化物前面的计量数只对该氧化物起作用，对其他氧化物不起作用。如·表示个和个，不能认为是(·)。

【典例精讲】

题型硅及其化合物的应用

【例】下列表述正确的是( )

①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅

②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐,③提前建成的三

峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料,④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛,⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能

.①②③ .②④ .③④⑤ .③⑤

解析本题主要考查学生对身边常见的化学制品的了解情况。侧重考查学生应用化学知识解释和解决身边化学问题的能力。人造刚玉主要成分为，①错；玛瑙的主要成分是；③水泥主要成分是硅酸盐，正确；④变色眼镜镜片应是在普通硼酸盐玻璃中加入光敏物质等，并加入极少光敏化剂如等制成，故

④错。

答案

变色眼镜的玻璃片中含有少量溴化银和微量的氧化铜(作催化剂)，当玻璃受到阳光照射时，发生光＋反应，而使玻璃由无色变成灰黑色，把玻璃放到暗处，又因发生＋反应，而使玻璃由灰黑色变成无色。

在制造普通玻璃时常加入少量可使玻璃显红色。

题型硅酸盐组成表示方法

【例】高岭土的组成可表示为()，其中、的数值分别是( )

、、、、

解析本题涉及两个未知数、，但由化合价规则只能列出一个方程，因而要用不定方程的知识求解。,根据化合价规则，为＋价，为＋价，为－价，则有×(＋)＋×(＋)＋×(－)＋×(－)＝，化简得＋＝，将、、、中的、值代入，只有项符合方程。

答案

考查硅酸盐的表达形式，一般利用化合物中化合价的代数和等于零的规则来列方程求解。解此类题时所列方程要正确。,

题型硅及其化合物的转化关系,

【例】、、、。,有如下图所示的转化关系：,

()推断各、物质的名称：，，，。

()写出化学方程式：→ ,

()写出离子方程式：

→,

→。

解析由和。,的转化条件分析，是硅，。,是二氧化硅，且这两种物质都能与溶液反应，生成硅酸钠()，又可以由硅酸加热分解制得，所以，推断正确。,答案()硅硅酸钠硅酸二氧化硅,()＋高温＋↑,()＋＋↓＋＋－＋, 。。]

善于根据特殊反应或特殊反应条件或特殊反应现象作出假设，然后以验证的形式进行判断，对于解答较隐蔽的推断题，是一种较好的策略。

题型硅酸盐

【例】矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中的一部分生成的。此处所指的风化作用是指矿物与水和作用的过程。例如，钾长石()风化生成高岭土[()]，此反应的离子方程式为＋＋＋＋＋＋()

(1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式：,①。,②()。()这个反应能够发生的原因是。,较活泼金

属氧化物→较活泼金属氧化物→非金属氧化物→二氧化硅→水。,则为··()为··,()从方程式可知制硅酸符合强酸制弱酸，所以这个反应能够发生。

答案()①··,②··,()因为碳酸酸性比硅酸强，由较强的酸可制得较弱的酸,

①硅酸盐无论以何种形式表示，其组成及成分是固定不变的，即性质是不变的；②硅酸盐用氧化物的形式表示时，必须遵循各元素化合价不变的原则。,

【自测题】

.下列说法不正确的是( )

.因不溶于水，故不是对应的酸，或者不是对应的酸酐

通入硅酸钠溶液可以得到硅酸沉淀

是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大

.氢氟酸能够雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸

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