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4.1.1硅和二氧化硅课件

相同点
都是酸性氧化物(酸酐)，与碱反应生成盐和水 ____________________________________________
3.问题讨论
高温 (1)根据CaCO3＋SiO2 ===== CaSiO3＋CO2↑的反应，能否说明酸性H2SiO3＞
H2CO3？为什么？ 答案 不能。强酸制较弱酸是根据在溶液中进行的反应得出的结论，而该 反应不是在溶液中进行的。
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
解析 在反应②中Si元素化合价升高，被氧化。
1 2 3 4 5
6
解析
答案
6.A、 B、 C、 D、 E分别代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如
图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金
√
高温 D.反应①的化学方程式为SiO2＋C ===== Si＋CO2↑
易错警示 解析 答案
二、二氧化硅与光导纤维
1.硅的氧化物为二氧化硅，广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了 晶体；玛瑙是含有色杂质的石英晶体；硅藻土是无定形 SiO2。根据日常生
岩石。沙是含 较多杂质 的SiO2；石英是含 较少杂质的 SiO2 ；水晶是透明的石英 活中的实例描述二氧化硅的物理性质：_____________________ 坚硬固体、不溶于水、
学习目标定位
1.能记住硅、二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用。
2.能说出硅在半导体工业，二氧化硅在现代通讯业中的重要应用。
内容索引
新知导学 —— 新知探究
达标检测 —— 当堂检测
点点落实
巩固反馈
新知导学
一、单质硅与半导体材料
1.硅在地壳中的含量仅次于 氧 ，自然界中没有 游离 态的硅，常见化合态
活学活用
3.指出下列反应中二氧化硅所表现的化学性质或作用，在 A～ E选项中选 择正确答案填入括号内。
①2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O( C ) 高温 ②SiO2＋2C=====Si＋2CO↑( B ) 高温 ③SiO2＋3C=====SiC＋2CO↑( E ) ④SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O( A ) 高温 ⑤SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑( D )
A.自然界中硅元素的含量最丰富
B.自然界中存在大量单质硅
C.高纯度的硅被用于制作计算机芯片 √
D.光导纤维的主要成分是Si
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解析
答案
3.下列说法中正确的是 A.SiO2溶于水显酸性
√
B.CO2通入水玻璃中可以得到硅酸 高温 C.由Na2CO3＋SiO2 ===== Na2SiO3＋CO2↑可知硅酸的酸性比碳酸的酸性强 D.SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸 解析 SiO2 不溶于水，也不与 H2O 反应，所以水溶液不显酸性。 H2CO3
5.高纯硅的制取，反应方程式分别为 高温 )＋2CO↑ 制粗硅： SiO2＋2C ===== Si(粗 。 高温 SiCl4 提纯(与Cl2反应)： Si(粗)＋2Cl2 ===== 。 高温 还原(用H2还原)： SiCl4＋2H2 ===== Si(纯)＋4HCl 。
归纳总结 1.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。硅是常温下 化学性质稳定的半导体材料，广泛用于计算机技术领域，如制造晶体管、 硅芯片、集成电路。 2.硅还可用于制造硅整流器、太阳能电池及硅合金等。
的硅有 二氧化硅 和 硅酸盐 等。
2.单质硅可分为晶体硅和无定形硅两种。
(1)晶体硅结构如图所示，为正四面体 形晶体，
与 金刚石 结构相似。
(2)晶体硅是一种带有 金属光泽 的灰黑色固体，
晶体硅熔点 高 、硬度 大 、有脆性。
(3)晶体硅的导电性介于 导体和绝缘体之间，是良好的 半导体 材料。
3.硅原子最外层有4个电子，得失电子都较难，化学性质 不活泼 。常温下，
活学活用 1.下列关于碳和硅的叙述中，正确的是
√
A.加热到一定温度时，其单质都能与氧气等非金属反应 B.常温下，碳单质化学性质活泼，硅单质化学性质不活泼 C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D.碳和硅两种元素都有能导电的单质，在自然界中均有单质硅和化合态硅
拓展延伸
解析
答案
2.高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法进行制备：
1
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答案
C.SiO2能与氢氟酸反应，也能与碱反应，说明SiO2既是碱性氧化物，又是
酸性氧化物
√
D.CO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与氢氧化钠溶液反应生成盐和水
规律总结
解析
答案
学习小结
硅及其化合物的相互转化
达标检测
1.下列有关硅的叙述中正确的是 A.硅在常温下能跟氧气发生化合反应 B.因为晶体硅熔点高、硬度大，所以硅可用于制作半导体材料 C.硅的化学性质不活泼，在常温下不与任何物质反应 D.高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅 √ 解析 硅的化学性质稳定，常温下除与氟气、氟化氢、氢氧化钠溶液反
应外，不与其他物质反应，A项错误；
单质硅作半导体材料，不是因为其熔点高、硬度大，B项错误；
硅的化学性质不活泼，但常温下可与F2、HF和强碱等反应，C项错误；
D项正确。
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6
解析
答案
2.科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅
在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法中正确的是
熔点高 。 _______
2.列表比较二氧化碳和二氧化硅的性质。 CO2 物理性质 SiO2
气体，熔、沸点低，能溶于水 ___________________________
CaO＋CO2===CaCO3 ____________________ 2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O ___________________________ (CO2少量) ______________
①C ②HCl ③过量H2 SiO2― ― ― →Si(粗)― ― ― →SiHCl3― ― ― ― ― ― ― ― ― ― →Si(纯) 高温 300 ℃ 1 000～1 100 ℃
下列说法不正确的是 A.①②③均属于氧化还原反应 B.SiHCl3(沸点31.8 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6 ℃)，通过蒸馏可提纯 SiHCl3 C.氢气和氯化氢均可循环利用
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6
解析
答案
5.制备硅单质时，主要化学反应如下： 高温 ①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭) ===== Si(粗硅)＋2CO↑； ②Si(粗硅)＋2Cl2 高温 高温 SiCl ；③ SiCl ＋ 2H ===== 4 4 2 ===== Si(纯硅)＋4HCl。下列对上述三个反 应的叙述中，不正确的是
③SiO2的物理性质与CO2类似
A.只有④ B.②④
④既是酸性氧化物，又是碱性氧化物
√
C.③④
D.①②③
解析
SiO2是非电解质，在固态和液态时都不导电； SiO2属于酸性氧化
物，能与强碱反应，与H2O不反应；SiO2常温下是固体，硬度大，熔、
沸点高，而CO2常温下是气体，熔、沸点低，物理性质差别较大。
CO2＋H2O H2CO3 与H2O反应 ______________________
不与水反应 ____________
与酸反应
不反应 _______
只与HF反应 _________________
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ____________________________
除与F2、HF和强碱溶液反应外，硅不与其他物质(如强酸和强氧化剂)反应。
加热时，能与O2、Cl2、C发生化合反应。
4.写出硅参与反应的化学方程式。 (1)与非金属单质反应 ①硅与氟气反应： Si＋2F2===SiF 。 4 高温 ②硅与氯气反应： Si＋2Cl2 ===== SiCl 。 4 △ ③硅与氧气反应： Si＋O2 ===== SiO 。 2 (2)与氢氧化钠溶液反应 2SiO3＋2H2↑ 化学方程式： Si＋2NaOH＋H2O===Na 。 (3)与氢氟酸反应 2H2↑ 化学方程式： Si＋4HF===SiF4↑＋ 。
刚石相似。
请回答下列问题： ＋ 4价 。 (1)形成单质A的原子的结构示意图为________，它的最高化合价为 _____
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解析
答案
SiO2 ， B 与 炭 反 应 生 成 A 和 E 的 化 学 方 程 式 是 (2)B 的 化 学 式 为 ________ 高温 SiO2＋2C ===== Si＋2CO↑ ______________________________ 。 CaSiO3 ，D的化学式为__________ Na2SiO3 。 (3)C的化学式为________
固体，熔、沸点高，硬度 ______________________
大，不溶于水 _____________
高温 CaO＋SiO2 ===== CaSiO3 ______________________
与பைடு நூலகம்性氧
化物反应
与碱液
反应
SiO ______________________ 2＋2NaOH===Na2SiO3 ＋H2O _______
的酸性强于H2SiO3 ，所以B项中的反应可以发生。Na2CO3与SiO2的反应
之所以能发生是因为①反应是在高温无水条件下进行的；②反应后生成