2022年化学必修一第四章第一节教师教案.pdf

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1、第四章第一节无机非金属材料的主角 硅一、二氧化硅1硅元素的存在2二氧化硅(1) 存在 : 存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石，石英、水晶、玛瑙、沙子的主要成分是二氧化硅。(2) 结构： SiO2晶体是立体空间网状结构，每个Si 周围结合 4 个 O ，每个 O周围结合 2个 Si ，SiO 12。(3) 物理性质 : 熔点高、硬度大、不溶于水。(4) 化学性质SiO2与 CO2的比较CO2SiO2构成CO2分子硅原子和氧原子按12的比例组成的立体网状结构的晶体，无SiO2分子物理性质气体，熔、沸点低，溶于水固体，熔、沸点高，硬度大，不溶于水(5) 用途沙子是基本的建筑材料纯净的 SiO2

2、是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。石英和玛瑙制作饰物和工艺品。实验中使用石英坩埚。点拨：虽然 SiO2既能与 NaOH 溶液反应，也能与氢氟酸反应，但SiO2却不属于两性氧化物而属于酸性氧化物。实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，原因是玻璃中含有SiO2，能与碱起反应，容易使瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。氢氟酸能腐蚀玻璃，故不能用玻璃瓶盛放氢氟酸，而要用塑料瓶。二、硅酸、硅酸盐1硅酸(1) 物理性质颜色：白色；状态：胶状；溶解性：难溶于水。化学性质与碱2NaOH CO2( 少量)=Na2CO3H2O NaOH CO2(足量)=NaHCO3SiO22NaOH=Na2Si

3、O3H2O与水CO2H2O=H2CO3不反应与碳CCO2=高温2CO2CSiO2=高温Si 2CO 与氢氟酸不反应SiO24HF= SiF42H2O与氧化钙CO2CaO= CaCO3SiO2CaO=高温 CaSiO3与盐Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2SiO2CaCO3=高温CaSiO3CO2SiO2Na2CO3=高温Na2SiO3CO2精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - -

4、(2) 化学性质弱酸性向 Na2SiO3溶液中通入CO2气体，反应的化学方程式为Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3；结论为：酸性H2CO3H2SiO3。不稳定性。H2SiO3不稳定，受热易分解，化学方程式为：H2SiO3=H2O SiO2。(3) 制备实验操作实验现象滴加酚酞后溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变为无色，有白色胶状沉淀生成结论Na2SiO3溶液呈碱性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式为：Na2SiO32HCl=2NaCl H2SiO3(4) 存在及用途浓度小形成硅酸溶胶，浓度大形成硅酸凝胶，其中，硅酸凝胶干燥脱水得到硅酸干凝胶，称为“硅胶”，具有强的吸水性，常用作干燥剂

5、或催化剂的载体。提示：硅酸是常见酸中唯一不溶于水的酸，且不能由其对应酸酐SiO2和水反应制得。2硅酸盐(1) 概念：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。(2) 组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。例如：硅酸钠：Na2O SiO2，长石：K2O Al2O36SiO2。(3) 最简单的硅酸盐 Na2SiO3Na2SiO3可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。与酸反应向硅酸钠的水溶液中滴加盐酸，反应的离子方程式为：SiO232H=H2SiO3。点拨:因为 SiO2不溶于水，因此不能用SiO2与水反应制备硅酸。制备硅酸的原理是：“强酸制弱酸”这一原理

6、可用来设计酸性强弱比较的实验，例如证明酸性：盐酸 碳酸硅酸。三、硅单质1种类及结构单质硅分为晶体硅和无定形硅两类，晶体硅的结构与金刚石类似。2性质(1) 物理性质色、态光泽熔点硬度质地导电性灰黑色固体金属光泽高大脆良好半导体(2) 化学性质：在常温下化学性质不活泼，但能与氢氟酸、强碱发生反应。常温下能与氟气、氢氟酸、强碱等反应。2F2Si=SiF4Si4HF=SiF42H2Si 2NaOH H2O=Na2SiO32H2粗硅的制取。2CSiO2=高温2CO Si( 粗硅)( 注意：生成的是 CO而不是 CO2)纯硅的制取。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - -

7、 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - - Si( 粗硅)2Cl2=SiCl4SiCl42H2=高温Si( 纯硅)4HCl3用途(1) 半导体材料，如硅芯片等。(2) 新型能源，如光电池等。点拨:硅与碳相似，常温下化学性质都不活泼。虽然碳比硅活泼，但由于硅是亲氧元素，所以碳在自然界中有单质，而硅只能以化合态存在。第四章第一节无机非金属材料的主角硅练习题1. 下列关于硅的化学性质的化学方程式书写错误的是( )A硅与氢氟酸反应： Si4HF=SiF42H2B硅与烧碱溶液反应： Si 2NaOH H2O=Na2SiO32

8、H2C 硅与盐酸反应： Si4HCl=SiCl42H2D 硅在高温下被O2氧化： SiO2=高温SiO2答案C解析常温下，硅能与氢氟酸、烧碱溶液反应，但不与盐酸反应。加热或高温条件下能与C、Cl2、O2等发生反应， 化学方程式分别为SiC=高温SiC、Si2Cl2=SiCl4、SiO2=SiO2。2华裔科学家高锟因“在光学通信领域光在光导纤维中传输的研究方面所取得的开创性成精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 就”获得了诺贝尔物理学奖。

9、光导纤维的主要成分是( )ASi BSiO2 CNa2SiO3 DSiCl4答案B解析光导纤维的主要成分为SiO2。3下列说法正确的是 ( )A二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应B二氧化硅分子由1 个硅原子和 2 个氧原子构成C 硅酸的酸性比碳酸的酸性弱，且硅酸不溶于水D CO2与 SiO2均可溶于水生成对应的酸答案C解析SiO2可以跟氢氟酸反应，反应的化学方程式为：SiO24HF=SiF42H2O ，所以 A 不正确；B项二氧化硅中不存在SiO2分子，错误； D项不正确， SiO2难溶于水，不与水反应。答案为 C 。4能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是( )ACO

10、2是气体， SiO2是固体B二氧化硅的熔点比二氧化碳高C 根据反应 SiO2CaCO3=高温CaSiO3CO2，可推知硅酸的酸性比碳酸的酸性强D CO2通入 Na2SiO3稀溶液中析出硅酸沉淀，所生成的H2SiO3逐渐聚合而形成硅酸溶胶答案D解析酸性强弱与这种酸的氧化物的状态和物理性质无关，A、B 均不正确； C项反应只有在高温条件下才能进行， 由于 CO2是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继续进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强；D 项属于较强的酸制取较弱的酸，能够证明硅酸的酸性弱于碳酸的酸性。5下列溶液中碳酸钠溶液氢氟酸氢氧化钠溶液氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中，但不能用磨口玻

11、璃塞的是( )A B C D 答案A解析、项中溶液呈碱性，不能与光滑的玻璃反应，但能与磨口玻璃裸露的SiO2反应，生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶，具有良好的黏结性， 易使瓶塞与瓶壁粘在一起而难以开启。氢氟酸能腐蚀玻璃 , 不能放在玻璃瓶中，所以放在塑料的瓶子中，塞子用橡胶（绝对不能用玻璃） 。6下图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是( )ASiO2属于两性氧化物B酸性： H2SiO3H2CO3C 硅胶吸水后可重复再生D 图中所示转化反应都是氧化还原反应答案C解析SiO2是酸性氧化物； 酸性：H2CO3H2SiO3； 图中有的转化反应不是氧化还原反应，如 SiO2与 NaOH

12、溶液的反应。7硅胶和石英的主要成分都是SiO2，前者是结构疏松的SiO2，后者是结构致密的SiO2。二者成分相同，结构不同，化学性质相同，物理性质上表现出差别，具有不同的用途。由石英制取硅胶，经历以下三步，试写出每步反应的化学方程式( 是离子反应的，写出离子方程式) 。(1) 用 NaOH(aq) 溶解石英： _。(2) 过滤，向滤液中加入盐酸，至沉淀不再产生：_ 。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - - (3) 微热，浓缩硅酸溶液，加热

13、蒸干溶液，并使固体完全分解： _ 。写出硅胶的一种用途： _ 。答案(1)2OHSiO2=SiO23H2O(2)SiO232H=H2SiO3(3)H2SiO3=H2O SiO2干燥剂 (或“催化剂载体”)解析(1) 石英的主要成分是酸性氧化物SiO2，与碱反应生成盐和水：2NaOH SiO2=Na2SiO3H2O 。(2) 过滤，除去石英中的杂质，得滤液为Na2SiO3(aq) ，硅酸是弱酸， Na2SiO3与盐酸发生复分解反应： Na2SiO32HCl=2NaCl H2SiO3。(3) 微热， H2SiO3(aq) 浓缩， H2SiO3聚合为胶体，加热硅酸溶胶脱水，生成多孔硅胶：H2SiO3

14、=H2O SiO2。硅胶的制备过程：石英(SiO2) NaOHNa2SiO3HClH2SiO3硅胶(SiO2) 。硅胶的主要用途有两种：作干燥剂或作催化剂的载体。8实验室配制好的硅酸钠溶液保存过程中变质的主要原因是_ ，变质现象是 _ ，相应化学方程式是 _ 。答案空气中的CO2与 Na2SiO3水溶液发生了反应生成白色胶状沉淀物Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3解析由于 H2SiO3的酸性比碳酸的酸性弱，故Na2SiO3在空气中将会与空气中的CO2及溶液中的水发生反应而变质： Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，故应密封保存。9下列叙述中，正确的是( )A

15、自然界中存在大量的单质硅B石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C 二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应D 自然界中二氧化硅都存在于石英中答案B解析自然界中硅元素含量很高，但都以化合态形式存在，硅元素是亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，A项错误；二氧化硅的性质稳定， C项错误。石英是二氧化硅的一种D项错误；10 用胶头滴管向用石蜡围成的“Spark”凹槽内注入某溶液， 即可在玻璃上刻蚀出“ Spark”的字样，则该溶液是 ( )A盐酸B氢氟酸C 烧碱溶液D饱和食盐水答案B解析能腐蚀玻璃的是氢氟酸。11下列关于 SiO2的说法，正确的是( )ASiO2是制造光导纤维的重要材

16、料BSiO2溶于水生成硅酸C SiO2对应水化物酸性比碳酸强D SiO2是酸性氧化物，不跟任何酸反应答案A解析SiO2不溶于水；硅酸酸性比碳酸弱；SiO2是酸性氧化物，但可与氢氟酸反应。12下列有关硅及其化合物的说法正确的是( )A晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料B常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在C SiO2是一种酸性氧化物，能够与水反应生成相应的酸D 除去 SiO2中混有的 CaCO3可加入适量的稀盐酸，然后再过滤精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5

17、页，共 7 页 - - - - - - - - - - 答案DA 项，晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于非金属单质；其导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。B 项，虽然常温下硅的化学性质稳定，但自然界中没有游离态的硅，它主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在；C项，SiO2不同于其他酸性氧化物，它不溶于水也不与水反应。D 项， SiO2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的CaCO3，化学方程式为CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O ，然后再过滤。13制备硅单质时，主要化学反应如下：SiO2( 石英砂 )2C(焦炭)=高温Si( 粗硅)2CO ；Si( 粗硅) 2Cl2=高温SiCl

18、4；SiCl42H2=高温Si( 纯硅) 4HCl，下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是( )A为置换反应B均为氧化还原反应C 为化合反应D 三个反应的反应物中硅元素均被还原答案D解析在反应中 Si 元素化合价升高，被氧化。14下列叙述正确的是( )ANa2SiO3是硅酸盐，所以不溶于水B电影银幕用水玻璃浸泡，主要是了为防腐C 建筑工业常用水玻璃作黏合剂D 用水玻璃浸泡铁道的木制枕木，主要是为了防火答案C解析Na2SiO3既是硅酸盐，又是钠盐，硅酸盐大多难溶于水，而钠盐均易溶于水；浸泡银幕主要是为了防火，而浸泡枕木主要是为了防腐；水玻璃有黏合作用，常作黏合剂。15下列变化不能一步实现的是(

19、)ANa2SiO3H2SiO3BH2SiO3SiO2C SiO2H2SiO3DSiO2Na2SiO3答案C解析Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl；H2SiO3=SiO2H2O ；SiO22NaOH=Na2SiO3H2O 。16将过量的 CO2分别通入： CaCl2溶液浓 Na2SiO3溶液Ca(OH)2溶液饱和 Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是( )A B C D答案B解析CO2溶于水： CO2H2O=H2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸强。根据酸与盐反应的规律， CO2通入 CaCl2溶液无明显现象（弱酸不能制强酸，无法形成碳酸，就没有碳酸钙沉淀） ；过量

20、的 CO2通入浓 Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成； CO2通入 Ca(OH)2溶液至过量， Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O ，CaCO3H2O CO2=Ca(HCO3)2，最终生成 Ca(HCO3)2而无沉淀；过量 CO2通入饱和 Na2CO3溶液中：Na2CO3H2O CO2=2NaHCO3，生成的 NaHCO3溶解度比 Na2CO3溶解度小而结晶析出，故选B。17下表中括号内物质是杂质，试将除杂试剂及分离方法填入表内。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共

21、7 页 - - - - - - - - - - 混合物SiO2(Si)CO2(SO2)NaHCO3(Na2SiO3)SiO2(NaCl)除杂试剂除杂方法答案混合物SiO2(Si)CO2(SO2)NaHCO3(Na2SiO3)SiO2(NaCl)除杂试剂氧气饱和NaHCO3溶液通入足量CO2水除杂方法加热洗气过滤过滤解析SiO2(Si) ：Si 与 O2在加热条件下生成SiO2而除去 Si；CO2(SO2)：可通入饱和 NaHCO3溶液，SO2+H2O=H2SO3，H2SO3+2NaHCO3=Na2SO3+H2O+CO2生成 Na2SO3；NaHCO3(Na2SiO3)：通入足量 CO2气体；S

22、iO2(NaCl ) ：溶于水过滤。18为确认 HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如下图所示的实验装置，一次实验即可达到目的 ( 不必选其他酸性物质 ) 。请据此回答：(1) 锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为_。(2) 装置 B所盛的试剂是 _ ，其作用是 _。(3) 装置 C所盛试剂是 _ ，C中反应的离子方程式是 _ 。(4) 由此得到的结论是：酸性_ _。答案(1) 盐酸(2) 饱和 NaHCO3溶液吸收 HCl 气体(3)Na2SiO3溶液SiO23 CO2H2O=H2SiO3 CO23( 或 SiO23 2CO22H2O=2HCO3H2SiO3)

23、(4)HCl H2CO3H2SiO3解析根据强酸弱酸盐弱酸强酸盐分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，A 中盛放Na2CO3，根据 Na2CO32HCl=2NaCl H2O CO2可以知道酸性 HCl 强于 H2CO3，然后将生成的 CO2通入 Na2SiO3溶液中，反应为Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3 Na2CO3，由此判断酸性H2CO3H2SiO3，但需注意的是A 中反应会有 HCl 气体逸出，故通入Na2SiO3溶液前需将 HCl吸收，但不能吸收CO2，故选用饱和 NaHCO3溶液。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - - -