第19讲：Si及其化合物(上)

非金属及其化合物一、硅及其化合物 Si硅元素在地壳中的含量排第二，在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅，常见的是二氧化硅、硅酸盐等。

硅的原子结构示意图为，硅元素位于元素周期表第三周期第ⅣA族，硅原子最外层有4个电子，既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物。

1、单质硅（Si）：（1）物理性质：有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大。

（2）化学性质：①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。

Si＋2F2＝SiF4Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑②在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。

（3）用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。

（4）硅的制备：工业上，用C在高温下还原SiO2可制得粗硅。

SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4SiCl4＋2H2＝Si(纯)＋4HCl2、二氧化硅（SiO2）：（1）SiO2的空间结构：立体网状结构，SiO2直接由原子构成，不存在单个SiO2分子。

（2）物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。

（3）化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），能与强碱溶液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应：①与强碱反应：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O（生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，应用橡皮塞）。

②与氢氟酸反应[SiO2的特性]：SiO2＋4HF＝SiF4↑+2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）。

③高温下与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO CaSiO3（4）用途：光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。

3、硅酸（H2SiO3）：（1）物理性质：不溶于水的白色胶状物，能形成硅胶，吸附水分能力强。

Si及其化合物【考纲要求】【观点】【知识纲要】一、Si1、Si元素的存在：化合态。

地壳中含量仅次与氧。

2、晶体：单质Si有晶体和无定形。

晶体Si与金刚石类似。

有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大、有脆性，半导体（Ge也是半导体，而且使用比Si早）。

考点：比较金刚石、Si、SiC（金刚砂）的硬度或熔点等。

研究金刚石的结构。

3、用途：半导体：晶体管、集成电路（高纯度的芯片）（手机、电脑、U盘等）；硅整流器；太阳能电池（光电池：直接把太阳能转变为电能）等。

变压器铁芯（4%的Si钢）耐酸设备：15%Si钢。

4、性质14号元素，第3周期，第IV A族。

易形成共价化合物。

Si+O2△24HF+Si＝SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑Si +2F2＝SiF4Si +2Cl2△SiCl4制备：2C+SiO2高温Si+2CO(制得粗硅) （也发生副反应：3C+SiO2电炉SiC+2CO↑）提纯：Si（粗）+2Cl2△SiCl4（液体，将其分馏提纯）SiCl4+2 H2高温Si（纯）+4HCl又一反应：Si（粗）+3HCl高温SiHCl3+ H2（分馏提纯SiHCl3，易水解3SiHCl3+3H2O===H2SiO3+H2↑+3HCl）SiHCl3+ H2高温Si（纯）+3HCl二、SiO21、存在：有晶体和无定形天然的二氧化硅就是硅石；包括石英、玛瑙、水晶等（沙子中含细小的石英晶体）；晶体要点：硅氧四面体、原子个数比1：2、网状结构；原子晶体；1mol中含4molSi-O 键。

〖刚玉、宝石（红宝石蓝宝石等）：Al2O3，钻石：金刚石〗2、用途：压电材料（石英表）光导纤维饰物、工艺品3、性质：酸性氧化物（但不能和水直接反应得硅酸）4HF+SiO2＝SiF4↑+2H2O（氢氟酸刻蚀玻璃）SiO2+CaO高温CaSiO3SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O (常温下强碱缓慢腐蚀玻璃，粗糙、温度高更容易反应) SiO2+Na2CO3高温Na2SiO3+CO2↑(制玻璃的反应)SiO2+CaCO3高温CaSiO3+CO2↑(制玻璃的反应)三、Na2SiO31、硅酸盐：硅、氧、金属组成的化合物的总称。

无机非金属材料的主角──硅教学设计（1）教学目标：【知识与技能】1．了解硅元素在自然界中的存在形式；2．知道二氧化硅的性质；3．了解硅酸的性质及制法，了解硅酸钠的性质；4．知道硅、二氧化硅的在信息技术、材料科学等领域的应用。

【过程与方法】1．帮助学生学习运用对比的方法来认识物质的共性和个性，促进学生对新旧知识进行归纳比较能力的发展。

2．通过硅及其化合物等内容体现从物质的结构猜测物质的性质，推出物质的用途的思维过程，建构“结构——性质——用途”学习的共同模式，。

3．本节多数内容属于了解层次，部分段落阅读自学，提高的阅读能力、收集资料能力、自学能力和语言表达能力。

【情感态度与价值观】1．用硅给现代人类文明进程所带来的重大影响（从传统材料到信息材料），为学生构架一座从书本知识到现代科技知识和生活实际的桥梁。

开阔学生眼界，提高科技文化素养，理解更多的现代相关科学理论与技术；2．促进学生逐渐形成正确的科学社会观，学生认识到“科学技术是第一生产力”，关心环境，资源再生及研究、探索、发现新材料等与现代社会有关的化学问题，提高学生社会责任感。

【教学重点】二氧化硅的主要化学性质。

【教学难点】二氧化硅晶体结构【教学过程】[导课]问题：[问题]：请简要阅读课文后回答课文标题中“无机非金属材料的主角-硅”“主角”两个字在这里的涵义是什么？（学生回答：硅含量仅次于氧，硅的氧化物和硅酸盐构成地壳的主要部分）[板书] 第四章非金属元素及其化合物[板书] §4-1无机非金属材料的主角-硅［讲述］硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中的大部分岩石、沙子和土壤，约占地壳质量90％以上。

各种各样的硅酸盐和水、空气和阳光构成了人类及生物生存的根基。

自古至今，在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角的角色。

［问题］碳和硅元素结构上又和碳有什么不同？推测硅单质的性质有哪些？［学生阅读］Ｐ74中间自然段。

［回答］硅位于元素周期表ⅣＡ，与碳元素同族。

Si及其化合物【考纲要求】【观点】【知识纲要】一、Si1、Si元素的存在：化合态。

地壳中含量仅次与氧。

2、晶体：单质Si有晶体和无定形。

晶体Si与金刚石类似。

有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大、有脆性，半导体（Ge也是半导体，而且使用比Si早）。

考点：比较金刚石、Si、SiC（金刚砂）的硬度或熔点等。

研究金刚石的结构。

3、用途：半导体：晶体管、集成电路（高纯度的芯片）（手机、电脑、U盘等）；硅整流器；太阳能电池（光电池：直接把太阳能转变为电能）等。

变压器铁芯（4%的Si钢）耐酸设备：15%Si钢。

4、性质14号元素，第3周期，第IV A族。

易形成共价化合物。

Si+O2△24HF+Si＝SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑Si +2F2＝SiF4Si +2Cl2△SiCl4制备：2C+SiO2高温Si+2CO(制得粗硅) （也发生副反应：3C+SiO2电炉SiC+2CO↑）提纯：Si（粗）+2Cl2△SiCl4（液体，将其分馏提纯）SiCl4+2 H2高温Si（纯）+4HCl又一反应：Si（粗）+3HCl高温SiHCl3+ H2（分馏提纯SiHCl3，易水解3SiHCl3+3H2O===H2SiO3+H2↑+3HCl）SiHCl3+ H2高温Si（纯）+3HCl二、SiO21、存在：有晶体和无定形天然的二氧化硅就是硅石；包括石英、玛瑙、水晶等（沙子中含细小的石英晶体）；晶体要点：硅氧四面体、原子个数比1：2、网状结构；原子晶体；1mol中含4molSi-O 键。

〖刚玉、宝石（红宝石蓝宝石等）：Al2O3，钻石：金刚石〗2、用途：压电材料（石英表）光导纤维饰物、工艺品3、性质：酸性氧化物（但不能和水直接反应得硅酸）4HF+SiO2＝SiF4↑+2H2O（氢氟酸刻蚀玻璃）SiO2+CaO高温CaSiO3SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O (常温下强碱缓慢腐蚀玻璃，粗糙、温度高更容易反应) SiO2+Na2CO3高温Na2SiO3+CO2↑(制玻璃的反应)SiO2+CaCO3高温CaSiO3+CO2↑(制玻璃的反应)三、Na2SiO31、硅酸盐：硅、氧、金属组成的化合物的总称。