高中化学第4章元素与材料世界第1节硅无机非金属材料单质硅与二氧化硅学业分层测评鲁科版

第1节 硅 无机非金属材料课标知识拓展【思想方法】1．用“四步学习法”学习硅及其化合物知识（1）明确知识主线。

非金属元素及其化合物的有序学习顺序是：气态氢化物←单质→氧化物→氧化物对应的水化物→含氧酸盐。

因此我们可以确定硅及其化合物的知识主线为： SiH 4←Si→SiO 2→3244SiO H SiO H →Na 2SiO 3在横线上依次有序地研究主线所示的单质及各类化合物；在纵线上依次按结构，性质、用途、制法、存在，保存等程度化地研究每种具体物质。

（2）抓住知识要点。

硅及其化合物的性质反映着物质的结构，联系着物质的用途、制法、存在等，所以知识点主要以化学性质为核心。

（3）连成知识网络。

（4）精记基础知识。

2．联系实际，学以致用。

硅及其化合物在电子工业、建材工业上有着重要的用途，联系实际密切。

在复习过程中要引导学生运用所学知识分析解决有关工农业生产，日常生活和科学实验中遇到的实际问题，如硅酸盐产品瓷坩埚在科学实验中使用时应注意的问题等．在掌握硅酸盐工业产品的生产原理、主要原料、成分表示方法等基础知识的同时，还应注意与炼铁、炼钢等化工生产知识间的横向联系。

3．学习新型无机非金属材料时，一要认真阅读教材，了解材料的分类，通过比较传统无机非金属材料、新型无机非金属材料的不同，了解新型无机非金属材料的特性和主要应用。

二可通过查阅资料等形式了解新材料技术及应用，扩大知识面。

三是通过典型题目，培养综SiF 4 Si SiO 2 Na 2SiO 3 CaSiO 3 H 2SiO 3合运用所学知识分析解决实际问题的能力。

▲多彩化学漫步【知识·链接】多姿多彩的光纤光纤内窥镜：束状光导纤维能对图像进行传递、分解、合成和修正等．医用内窥镜能直接插入人体某个部位进行检查，而不会引起病人痛苦与不舒服感。

在工业生产中，利用内窥镜检查一些由于各种原因而不能打开的系统的内部结构，使生产能照常进行。

军事用光纤：光纤技术在军事方面的应用的发展速度之快、范围之广，令人振奋．它已从最初在军舰和飞机上应用，延伸到军事的各个领域，包括长距离光纤传输系统、战术光纤通信网络系统、雷达防御系统、空战指挥及控制系统、导弹和鱼雷制导系统等等。

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第1节 硅 无机非金属材料课堂合作探究问题导学一、H 2SiO 3的制备思考与交流1．将CO 2通入CaCl 2溶液中，是否有白色沉淀生成？ 2．能否用SiO 2和水反应来制取H 2SiO 3？1．硅酸的性质（1）弱酸性(比H 2CO 3的酸性弱) H 2SiO 3＋2NaOH===Na 2SiO 3＋2H2O （2)热不稳定性H 2SiO 3受热易分解：H 2SiO 3错误!SiO 2＋H 2O 。

2．硅酸的制备可溶性的硅酸盐与较强的酸反应可制得硅酸,如：Na 2SiO 3＋2HCl===H 2SiO 3↓＋2NaCl 。

二、SiO 2和CO 2的性质比较 活动与探究2（1)SiO 2和CO 2都是酸性氧化物，它们的物理性质相似吗?(2)在一定条件下,下列物质能和SiO 2反应的是________，能和CO 2反应的是________。

①焦炭 ②纯碱 ③碳酸钙 ④氢氟酸 ⑤硝酸 ⑥氢氧化钾 ⑦氧化钙 ⑧氟气 ⑨水迁移与应用下列关于SiO 2和CO 2的说法中正确的是( ）A．CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应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都是由相应的分子构成的活动与探究3地震是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来，以地震波的形式向四面八方传播出去,传到地面会引起房摇地动,再引起一系列的变化从而造成破坏性的自然灾害.地球的表层大多是岩石，而大多数岩石的主要成分都是硅酸盐，下面用盐或氧化物的形式表示岩石的组成，其中不正确的是( ）A．钙沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O表示为CaO·Al2O3·3SiO2·3H2OB．镁橄榄石Mg2SiO4可表示为2MgO·SiO2C．北京奥运会奖牌所用玉的主要成分透闪石[Ca2Mg5Si8O22（OH)2]表示为2CaSiO3·5MgSiO3·H2OD．高岭石Al2Si2O5(OH)4可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O思考与交流物质的组成可用不同形式表示：（1)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式(改写时注意金属氧化物在前，非金属氧化物在后，低价在前，高价在后，H2O一般写在最后）。

第1节 无机非金属材料的主角——硅一、硅、二氧化硅和硅酸1.硅的原子结构与硅在自然界中的存在(1)原子结构硅原子位于元素周期表第三周期第IV 主族,其原子结构示意图为,最外层有4个电子,反应中既不易失电子也不易电子,主要形成＋4价的化合物。

(2)存在硅在地壳中的含量为26.3%,仅次于氧:硅是一种亲O 元素,在自然界中主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在,存在形态全部是化合态。

2.硅的性质 ①物理性质:◆ 晶体硅(C 在电炉中还原SiO 2可得晶体硅)为灰黑色,无定形硅(Mg 还原SiO 2可得无定形硅)为黑色 补充:电子工业中用的高纯硅则是用氢气还原三氯氢硅或四氯化硅而制得. ◆ 密度2.32-2.34g/cm 3◆ 熔点1410℃,沸点2355℃◆ 属于原子晶体,硬而脆有金属光泽,良好的半导体材料,具有金刚石的晶体结构,电离能8.151电子伏特. ②化学性质: (1)与非金属作用常温下Si 的化学性质不活泼,不与O 2、Cl 2、强酸等収生反应,只能与F 2、HF 、强碱反应,在F 2中瞬间燃烧,生成SiF 4Si+2F 2=SiF 4加热时，能与其它卤素反应生成卤化硅,与氧反应生成SiO 2.Si+2X 2=====△SiX 4(X=Cl 、Br 、I)Si+O 2=====△SiO 2(研细的Si 能在O 2中燃烧)在高温下,硅与碳、氮、硫、氢等非金属单质化合,分别生成碳化硅SiC 、氮化硅SiN 4和硫化硅SiS 2、SiH 4等.Si+H 2=====△Si H 4(SiH 4很不稳定,在空气中自燃)(2)与酸作用Si 单独与强酸不収生反应,但与氢氟酸及其混合酸反应,生成SiF 4或H 2SiF 6.Si+4HF=SiF 4↑+2H 2↑3Si+4HNO 3+18HF=4NO↑+8H 2O+3H 2SiF 6(3)与碱作用硅只能与强碱液反应生成可溶性硅酸盐,幵放出氢气.(4)与金属作用硅还能与钙、镁、铜、铁、铂、铋等化合,生成相应的金属硅化物.3.硅的制备(工业上用C 在高温下还原SiO 2制粗硅,再对粗硅提纯即可)粗硅的制取:SiO 2 + 2C Si + 2CO ↑(注意:①C 要适量,如果过量会収生副反应即C+Si=SiC(金刚砂)②在该反应中C 作为还原剂,SiO 2中Si 得电子,而失电子能力为Si>C,理论上该反应不能収生,但实际上这一反常反应可以从化学平衡的角度理解,由于产物CO 为气体,能及时离开反应体系,降低了生成物的浓度,促使反应正向迚行) 粗硅的提纯:Si + 2Cl 2=====△SiCl 4SiCl 4 + 2H 24HCl+Si(纯硅) 4.硅的用途①用作半导体材料,比如计算机芯片等②制造光电池③作为合金材料制造变压器铁芯、耐酸设备等游离态和化合态化合态与氧化物C+2CuO2Cu+CO 2↑ C+CO 2CO SiO 2 + 2CSi + 2CO ↑△单与水或碱溶液的反C+H 2O(g)CO+H 22(1)存在地球上二氧化硅的存在形态有结晶形和无定形两大类,统称为硅石。

高中化学学习材料唐玲出品第4章第1节硅无机非金属材料【典型例题】例1. 有一粗硅，含铁和硅两种杂质，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的氢气，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是（）A. 物质的量之比为1：1B. 物质的量比为2：1C. 质量比为4：1D. 质量比为2：1答案：B C解析：粗硅与盐酸反应是铁与盐酸反应 Fe +2HCl ＝＝＝ FeCl2 + H2 ↑；粗硅与碱反应是硅与碱反应Si + 2NaOH + H2O ＝ Na2SiO3 + 2H2 ↑因放出等量氢气，则铁与硅的物质的量之比为2：1，质量比为4：1。

点评：本题综合考查了铁、硅的性质，是定性分析与简单定量计算相结合的，解题要注意书写化学方程式的准确性。

例2. 下列说法不正确的是（）A. 因为SiO2 不溶于水，故H2SiO3不是SiO2 对应的酸或者说SiO2 不是H2SiO3 对应的酸酐B. CO2 通入水玻璃可以得到硅酸沉淀C. SiO2 是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大D. 氢氟酸能够雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶来盛氢氟酸答案： A解析：SiO2 中 Si 呈＋4价， H2SiO3中Si为＋4价，且 H2SiO3（加热）＝ SiO2 ＋H2O ,故A项错误，B项发生的反应：Na2SiO3 + CO2 (少量)＋ H2O ＝H2SiO3↓ + Na2CO3 D项发生的反应为：4HF+ SiO2 ＝ SiF4↑+ 2H2O点评：学习物质的性质既要注意共性，还要注意特性；既要知道一般规律，还要知道特殊规律。

例3. 下列溶液中加入氯化钡溶液生成白色沉淀，在加入稀硝酸震荡，白色沉淀不消失的是（）A. Na2SiO3B. Na2CO3C. Na2SO3D. Na3PO4答案：A C解析：BaCO3 和 Ba3(PO4 )2 均为白色沉淀，二者均溶于HNO3 ,BaSiO3 溶于HNO3 后又生成H2SiO3，BaSO3溶于硝酸后生成BaSO4。

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第1节 硅 无机非金属材料一、单质硅与半导体材料 1．硅的分布与存在（1)分布：硅在自然界中分布广泛，在地壳中居第____位，仅次于______，是构成矿物和岩石的基本元素。

（2)存在：自然界中没有________态的硅，全部以________态的形式存在。

2．半导体材料（1）特点:特指导电能力介于________和________之间的一类材料.（2）常见的半导体材料：最早使用________,现在最广泛使用的是________。

3．硅单质（1）物理性质①单质硅有__________和__________两种。

②晶体硅是________色、有________光泽、__________的固体。

③导电性介于________和________之间。

（2）化学性质（3)硅的制取与提纯粗硅：_______________________________________________________________________ 纯硅:Si ＋2Cl 2 △ SiCl 4 SiCl 4＋2H 2 高温 Si ＋4HCl（4）硅的主要用途：作半导体材料;制造太阳能电池；制造硅合金等。

预习交流请同学们思考交流以下问题：（1)在SiO2＋2C高温Si＋2CO↑反应中,氧化剂是什么？还原剂是什么？(2）在SiO2＋3C高温SiC＋2CO↑反应中,氧化剂是什么?还原剂是什么？二、二氧化硅与光导纤维1．存在:广泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分是________.透明的石英晶体俗称________。

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第1节硅无机非金属材料互动课堂疏导引导一、半导体材料与单质硅1。

半导体材料指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料.（1)最早使用的半导体材料是锗.（2)硅是目前广泛使用的半导体材料，在地壳中的含量仅次于氧。

2。

硅的性质(1）硅的物理性质单质硅有晶体硅和无定形硅（非晶硅）两种.晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。

单质硅的导电性介于导体和绝缘体之间。

记忆要诀硅的主要物理性质金属光泽灰黑硅，半导材料硬而脆。

（2）硅的化学性质①常温下，能够与氟气、氢氟酸和强碱溶液反应Si+2F2====SiF4↑Si+4HF====SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑②加热时能够与某些非金属单质反应Si+O2====SiO2，Si+2Cl2====SiCl4，Si+C====SiC③硅的制取SiO2+2C====Si+2C O↑；Si+2Cl2====SiCl4SiCl4+2H2====Si+4HCl（3）硅的用途硅不但用于制造晶体管、集成电路，还用于制造硅整流器和太阳能电池等，此外,硅合金的用途也很广。

要点剖析硅的化学性质（1)常温下，Si跟强酸不反应。

(2）常温下，SiF4是气体，SiCl4是液体，SiO2是固体。

2021年高中化学第四章第一节无机非金属材料的主角硅单元测试新人教版必修1一、选择题（每小题只有一个正确选项，每小题4分，共40分）1．据《参考消息》报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。

假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是 ( )A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料B．自然界中存在大量单质硅C．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制D．自然界中硅的贮量丰富2．①水泥路②门窗玻璃③水晶镜片④石英钟表⑤玛瑙手镯⑥硅太阳能电池⑦光导纤维⑧计算机芯片所用材料为SiO2或要用到SiO2的是 ( )A．⑥⑧ B．①②⑦⑧ C．①②③④⑤⑦ D．全部3．现有下列五个转化，其中不可能通过一步反应实现的是 ( )①SiO2→Na2SiO3②CuSO4→CuCl2③SiO2→H2SiO3④CuO→Cu(OH)2⑤Na2O2→NaOHA．①② B．③④ C．②③④ D．②③④⑤4．下列说法中，不正确的是 ( )A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应B．SiO2不能与任何酸发生反应C．SiO2和CO2在一定条件下，均可与CaO发生反应D．SiO2不溶于水，而CO2可与水反应，生成H2CO35．下列离子方程式书写正确的是 ( )A．往NaOH溶液中通入少量CO2：CO2＋OH－===HCO－3B．单质Si与氢氟酸反应：Si＋4HF===H2↑＋SiF4↑C．石英砂与烧碱反应制水玻璃：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2OD．往水玻璃中通入二氧化碳：Na2SiO3＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋2Na＋＋CO2－36.下列物质能与SiO 2发生反应的是 （ ）①浓硫酸 ②H 2O ③盐酸 ④HF ⑤KOH 溶液 ⑥氧化钙A ．①②⑥B ．②④C ．④⑤⑥D ．③④⑤⑥10.熔融烧碱应选用的器皿是 （ ）A.石英坩埚B.生铁坩埚C.普通玻璃坩埚D.陶瓷坩埚二、非选择题11．(15分)硅单质及其化合物应用范围很广。

第4章第1节硅无机非金属材料【本讲教育信息】一. 教学内容：第4章第1节硅无机非金属材料二. 教学目的1、掌握硅及二氧化硅的重要性质，了解其应用。

2、体会物质的性质与材料性能的密切关系。

3、认识新材料的开发对人类生产、生活的重要影响。

三. 教学重点、难点硅及二氧化硅的性质四. 知识分析（一）导体材料与单质硅1、半导体材料半导体材料特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料。

最早使用的半导体材料是锗，但因其含量低，提炼工艺复杂，价格昂贵，而不适合广泛使用。

目前广泛使用的半导体材料是硅元素，在地壳中含量居第二位，该元素全部以化合态存在于自然界中，储量丰富。

常见的有晶体硅和无定形硅等形式存在。

2、单质硅（1）物理性质：单质硅有晶体硅和无定形硅两种。

晶体硅呈灰黑色，有金属光泽，硬而脆，熔点很高（1410℃），是良好的半导体材料。

（2）化学性质: 常温下不活泼，只与F2及HF 和强碱反应。

在加热时纯硅与某些非金属单质发生反应。

Si + 2F2＝SiF4Si + 4HF ＝ SiF4↑+ 2H2↑Si+ 2NaOH + H2O ＝ Na2SiO3 +2 H2 ↑Si+ O2 ∆SiO2 Si + 2Cl2∆SiCl4（3）硅的制备由于自然界中没有单质硅的存在，因此我们使用的硅，都是从它的化合物中提取的。

在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法可制得含有少量杂质的粗硅，将粗硅提纯后，可以得到半导体材料的高纯硅。

制粗硅： SiO2 + 2C 高温Si + 2CO ↑制高纯硅： Si + 2Cl2∆SiCl4 SiCl4 + 2H2∆Si + 4HCl（4）硅的用途：硅可用来制造集成电路，太阳能电池，硅整流器等。

硅合金可用来制造变压器铁芯，耐酸设备等。

思考：判断下列说法是否正确：①非金属单质不能与碱液反应放出氢气②非氧化性酸不能与非金属单质反应③自然界中含大量的硅单质，其含量仅次于氧（解答：①×②×③×）（二）二氧化硅与光导纤维1、二氧化硅的存在二氧化硅广泛存在与自然界中，常见的有沙子石英和水晶，另外二氧化硅也是构成岩石的重要成分。

4.1.1二氧化硅和硅酸学业分层达标训练A【基础巩固练】1、下列关于硅酸的叙述，错误的是( )A.硅酸是一种很弱的酸B.硅酸可由二氧化硅与水反应制得C.硅酸不稳定，加热脱水会生成二氧化硅D.硅酸可以由可溶性硅酸盐与盐酸反应制得解析二氧化硅对应的酸虽然是硅酸，但是由于二氧化硅不溶于水也不与水反应，所以B项错误。

答案 B2、下列溶液可以盛放在玻璃瓶中，且能用玻璃塞的是( )A.硅酸钠溶液B.氢氟酸C.氢氧化钠溶液D.氯化钠溶液解析盛放碱性溶液的玻璃瓶要用橡胶塞而不能用玻璃塞，防止玻璃塞中的SiO2与碱液反应生成Na2SiO3而使瓶口和瓶塞黏结在一起；因为氢氟酸与玻璃中的SiO2反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，而使玻璃溶解，故不能用玻璃瓶盛放氢氟酸。

答案 D3、关于二氧化硅的叙述不正确的是 ( )①二氧化硅是制造光导纤维的重要原料②硅、碳原子最外层都有4个电子，故SiO2的物理性质与CO2类似③SiO2既能和氢氧化钠溶液反应也能和氢氟酸反应，是两性氧化物④将CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成，说明碳酸比硅酸酸性强A.②③B.③④C.②④D.①④解析①二氧化硅具有良好的光学特性，是制造光导纤维的重要原料，正确；②二氧化硅是由硅、氧原子构成的，二氧化碳是由CO2分子构成的，故SiO2的物理性质与CO2不同，错误；③氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，四氟化硅不是盐，故二氧化硅不是两性氧化物，错误；④碳酸酸性强于硅酸，依据强酸制备弱酸原理，将CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀硅酸生成，正确。

答案 A4、在一定条件下，既能与CO2反应，又能跟SiO2反应的物质是( )①NaHCO3溶液②浓硫酸③Na OH溶液④碳A.①②B.①③C.②④D.③④解析SiO2和CO2都属于酸性氧化物，能与碱反应，同时二者均具有弱氧化性，一定条件下能与单质碳反应；但二者均不与NaHCO3、浓硫酸发生反应。

高中化学学习材料唐玲出品第4章 材料家族中的元素训练1 硅和二氧化硅[基础过关]一、硅的结构与性质1． 晶体硅与金刚石的结构相似。

常温下硅的化学性质稳定，下列关于硅的叙述正确的是( )A ．硅元素在自然界中主要以单质的形式存在B ．硅元素是一种亲氧元素，在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在C ．Si 即使在高温下也难与O 2等反应D ．Si 与所有的酸都不反应2． 制备硅单质时，主要化学反应如下：①SiO 2(石英砂)＋2C(焦炭)=====高温Si(粗硅)＋2CO ↑；②Si(粗硅)＋2Cl 2=====高温SiCl 4；③SiCl 4＋2H 2=====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 ．①③为置换反应B ．①②③均为氧化还原反应C ．②为化合反应D ．三个反应的反应物中硅元素均被还原二、二氧化硅的性质3． 地壳中含量第一和第二的两种元素形成的化合物不具有的性质是( ) A ．熔点很高B ．是酸性氧化物，与水反应生成对应的酸C ．可与纯碱反应D ．与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质4． 下列关于SiO 2和CO 2的说法中正确的是( ) A ．CO 2、SiO 2分别是碳酸和硅酸的酸酐B ．CO 2和SiO 2与水反应分别生成相应的酸C ．CO 2是酸性氧化物，SiO 2是两性氧化物D ．CO 2和SiO 2都是由相应的分子组成的5． 下列叙述中，正确的是 ( )A ．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三、硅和二氧化硅的重要用途6． 硅被誉为无机非金属材料的主角。

下列物品用到硅单质的是( )A ．陶瓷餐具B ．石英钟表C ．计算机芯片D ．光导纤维 7． 光纤通信是20世纪70年代后期发展起来的一种新型通信技术，目前长距离光纤通信系统已投入使用，光纤通信的光学纤维是由下列哪种物质经特殊工艺制成的( )A ．碳B ．石英C ．锗D ．硅 8． 我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。