第三单元　含硅矿物与信息材料优秀说课稿

第3单元

含硅物质与通讯材料

[考纲要求]

1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。

2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。

3.以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。

活动单元1 碳、硅单质及重要化合物的性质

【基础回顾】

1.C、Si单质的存在形态、物理性质及用途

(1)自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。

(2)单质的结构、物理性质与用途比较

结构

物理碳

金刚石：空间网状结构

石墨：层状结构

金刚石熔点高、硬度大

硅

晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构

晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高

性质

石墨熔点高、质软，有滑腻感

用途

金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、晶体硅用作半导体材料、硅芯片和铅笔芯

硅太阳能电池

2.碳、硅单质的化学性质

碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。

△O：Si＋O=====SiO与非金属单质反应F：Si＋2F===SiF(2)Si△Cl：Si＋2Cl=====SiCl与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF↑＋2H↑22222422424

CO2＋H2O

3.二氧化碳和二氧化硅的比较

物质

结构

二氧化硅

空间立体网状结构，不存在单个分子

硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水

不反应

只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) 二氧化碳

存在单个CO2分子

熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水

H2CO3

主要物理性质

①与水反应

②与酸反应

不反应

CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O、CO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3

如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋化

学

性

质

③与碱反应

如与Na2CO3反应：SiO2＋④与盐反应

高温Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑

CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3

⑤与碱性氧化物反应

用途

高温如与CaO反应：SiO2＋CaO=====CaSiO3

光导纤维、光学仪器、电子部件

如与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3

制饮料、制碳酸盐

4.硅酸和硅酸钠

(1)硅酸

硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。

△①硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3=====SiO2＋H2O。

②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。

③硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。

(2)硅酸钠(Na2SiO3) ①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。

②它能与酸性比硅酸强的酸反应，化学方程式分别为

与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。

与CO2水溶液反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。

③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。

易错警示 （1)不要混淆硅和二氧化硅的用途:用作半导体材料的是晶体硅而不是SiO2,用于制作光导纤维的是SiO2而不是硅。

(2)不要混淆常见含硅物质的成分。

①计算机芯片的成分是晶体硅而不是SiO2。

②水晶、石英、玛瑙等主要成分是SiO2,而不是硅酸盐。

③传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。

活动单元2 硅酸盐及无机非金属材料

【基础回顾】

1.硅酸盐

(1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。

(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成Na2O·SiO2，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。

2.无机非金属材料

(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。

①常见硅酸盐材料比较

生产原料

主要设备

水泥

石灰石、黏土

水泥回转窑

玻璃

纯碱、石灰石、石英

玻璃熔窑

陶瓷

黏土

陶瓷窑

高温②玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑；

高温CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑。

(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。

(3)特殊功能的含硅物质。

①碳化硅具有金刚石结构,可用作磨料。

②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。

③硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。

活动单元3 知识能力过手训练

1.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是

A.CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐

B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸

C.CO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物

D.CO2和SiO2都是由相应的分子组成的

2.下列关于硅的说法中,不正确的是(

) A.硅是非金属元素,晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体

B.硅的导电性能介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体

C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应

D.加热到一定温度时,硅能与氯气、氧气等非金属反应

3.下列离子方程式的书写正确的是

(

) A.水玻璃中通入过量的二氧化碳:Na2SiO3+CO2+H2O====2Na+CB.澄清石灰水中通入过量二氧化碳:Ca(OH)2+2CO2====Ca+2HCC.二氧化硅溶于氢氟酸溶液中:SiO2+4H+4F====SiF4↑+2H2O D.二氧化硅溶于烧碱溶液中:SiO2+2OH====Si-+-2++

(

) +H2SiO3↓

+H2O 4.硅及其化合物对人类现代文明具有特殊贡献。请回答下列有关问题: (1)硅原子的结构示意图为

。

(2)下列物品或设备所用材料属于硅酸盐的是

。

①长江三峡水泥大坝

②光导纤维

③陶瓷坩埚

④普通玻璃

⑤硅太阳能电池

A.①②③ B.③④⑤

C.②③④ D.①③④

(3)下列说法正确的是

。

高温

===== A.在粗硅的制取中发生2C+SiO2 2CO↑+Si,硅被还原,所以碳的还原性大于硅的

还原性

B.硅酸钠属于盐,不属于碱,所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中

C.用SiO2制取硅酸,应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应,然后再通入CO2 高温

D.由Na2CO3+SiO2 CO2↑+Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸

===== (4)常温下,SiCl4为液态,沸点为57.60℃,在空气中冒白雾。制备高纯度硅的中间产物SiCl4中溶有液态杂质,若要得到高纯度SiCl4,应采用的方法是

;用化学方程式及必要的文字解释SiCl4在空气中冒白雾的原因:

。