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1、2022年高中化學(xué) 硅及其化合物學(xué)案 新人教版必修1 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．認(rèn)識硅的性質(zhì)，了解硅的用途。 2．通過對比分析，理解二氧化硅的性質(zhì)，了解二氧化硅的特性和用途。 3．認(rèn)識硅酸的性質(zhì)，了解硅膠的用途。 【活動過程】 活動一：認(rèn)識硅的性質(zhì)，了解硅的應(yīng)用 1．寫出碳和硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖，指出兩者的區(qū)別聯(lián)系以及兩種元素在自然界的存在。 2．單質(zhì)硅有晶體和無定形兩種，且已知晶體硅結(jié)構(gòu)和金剛石類似。請你根據(jù)金剛石的性質(zhì)，預(yù)測晶體硅的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì) 3．根據(jù)硅在元素周期表中的位置，解釋硅成為信息技術(shù)關(guān)鍵材料的原因。 4．交流討論并歸納硅的應(yīng)用，說說為什么

2、可以稱硅為無機(jī)非金屬材料的主角。 活動二：理解二氧化硅的性質(zhì)，了解二氧化硅、碳化硅的用途 1．研究二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)，理解其化學(xué)式。 觀察下列二氧化硅晶體的有關(guān)結(jié)構(gòu)，回答有關(guān)問題： 二氧化硅中的[SiO4]四面體結(jié)構(gòu) 二氧化硅和金剛石的結(jié)構(gòu) ⑴1個硅原子與幾個氧原子直接相連？ ⑵1個氧原子與幾個硅原子直接相連？ ⑶從組成物質(zhì)的粒子看，如何描述二氧化硅晶體和干冰晶體的組成？ 2．查閱資料，小組交流討論自然界中含二氧化硅的物質(zhì)有哪些？它們的物理性質(zhì)如何？ 3．右圖是實驗室在特定條件下使用的石英坩堝。你認(rèn)為石英坩堝有什么特點

3、？ 4．探究二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)。 根據(jù)下列事實，用化學(xué)方程式描述二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)。 ⑴實驗室中盛裝NaOH等堿性溶液的試劑瓶，常用橡皮塞而不能用玻璃塞？ ⑵玻璃雕刻時，通常先用石蠟把不需要雕刻部分的玻璃覆蓋，然后在無石蠟的地方涂氫氟酸，片刻后玻璃被蝕刻，同時有水和一種由兩種元素組成的氣體生成。 ⑶將SiO2與CO2對比，歸納二氧化硅的主要化學(xué)性質(zhì)。 5．半導(dǎo)體工業(yè)中有一句話：“從沙灘到用戶”。只有高純硅（雜質(zhì)少于百萬分之一）才具有良好的半導(dǎo)體性能，被廣泛用于半導(dǎo)體材料。 ⑴請寫出工業(yè)上制取高純硅的各步反應(yīng)方程式： ①在電爐里以C還原SiO2制得粗硅； ②

4、將氯氣與粗硅中的硅反應(yīng)制得硅的氯化物SiCl4； ③用氫氣還原SiCl4制得高純硅。 ⑵你是如何理解“從沙灘到用戶”這句話的？ ⑶實驗室要制取7g晶體硅，至少需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下多少體積的氫氣？ 6．分析與金剛石的聯(lián)系，猜想SiC晶體中兩種原子的排列方式，舉例說明SiC的性質(zhì)、用途。 活動三：探究硅酸的制取方法 1．舉例說明含氧酸的常見制取方法。 2．已知硅酸（以H2SiO3表示）是一種弱酸，請設(shè)計方案制取硅酸，要求反應(yīng)完全時，即停止加入試劑。 實驗用品：飽和Na2SiO3溶液、6mol/L鹽酸溶液、酚酞溶液、試管、膠頭滴管等。 實驗操作 實驗現(xiàn)象 離子

5、方程式 3．硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到硅膠，硅膠可用做干燥劑，為什么？ 【課堂反饋】 1．下列物質(zhì)的晶體，不存在分子的是 A．二氧化硅 B．二氧化碳 C．二氧化硫 D．二硫化碳 2．可以直接用作半導(dǎo)體材料（如大規(guī)模集成電路）的是 A．二氧化硅 B．粗硅 C．高純硅 D．硅酸鹽 3．下列物質(zhì)不與水反應(yīng)的是 A．SiO2 B．CO2 C．CaO D．Fe2O3 4．玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上進(jìn)行蝕刻，將其制成毛玻璃或雕花玻璃的物質(zhì)是

6、 A．燒堿 B．純堿 C．氫氟酸 D．鹽酸 5．將固態(tài)的NaOH加熱至熔融狀態(tài)，可選用的器皿是 A．鐵坩堝 B．石英坩堝 C．鋁坩堝 D．蒸發(fā)皿 6．用一種試劑證明生石灰中含有石灰石和石英，下列試劑適宜的是 A．NaOH溶液 B．鹽酸 C．氫氟酸 D．氯化鈉溶液 7．下列物質(zhì)的變化，不能通過一步化學(xué)反應(yīng)完成的是 A．SiO2→Na2SiO3 B．SiO2→H2SiO3 C．SiO2→CaSiO3 D．Na2SiO3→SiO2 8．能證明硅酸的酸性弱

7、于碳酸酸性的實驗事實是 A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2難溶于水 B．CO2通入可溶性硅酸鹽溶液中析出硅酸沉淀 C．高溫下SiO2與碳酸鹽反應(yīng)生成CO2 D．氯化氫通入可溶性碳酸鹽溶液中放出氣體，通入可溶性硅酸鹽溶液中生成沉淀 9．有科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”“未來的石油”的觀點。假如硅作為一種普遍使用的新能源被開發(fā)利用，關(guān)于其有利因素的下列敘述中，你認(rèn)為是錯誤的是 A．硅便于運輸、貯存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料 B．自然界中存在大量的硅單質(zhì) C．硅燃燒放出的熱量多，且燃燒產(chǎn)物對環(huán)境污染程度低，容易有效控制 D．硅作為能源，可以“再生” 10．用地殼中某主要元

8、素生產(chǎn)的多種產(chǎn)品在現(xiàn)代高科技中占有重要位置，足見化學(xué)對現(xiàn)代物質(zhì)文明的重要作用。例如： ⑴計算機(jī)芯片的主要成分是 ； ⑵光導(dǎo)纖維的主要成分是 ； ⑶目前應(yīng)用最多的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化材料是 ； ⑷用作吸附劑、干燥劑、催化劑或催化劑載體的人造分子篩大多是一類稱為 的化合物。 11．物質(zhì)A是一種高熔點化合物，不溶于強酸中，但能與純堿在熔融時反應(yīng)生成化合物B，同時放出氣體C；把氣體C通入B的溶液中，得到化合物D；將D加熱又重新得到化合物A。 ⑴A、B、C、D的化學(xué)式是： A

9、 ，B ，C ，D ． ⑵寫出足量C通入B溶液中的離子方程式： 。 課題1 硅及其化合物 【活動結(jié)果】 活動一：認(rèn)識硅的性質(zhì)，了解硅的應(yīng)用 +6 2 4 +14 2 8 4 1．原子結(jié)構(gòu)示意圖：C： Si： 碳原子和硅原子最外層電子數(shù)都是4，硅原子比碳原子多一層電子。它們原子都不容易得電子或失電子，主要都是形成正四價的化合物。 碳在自然界既以單質(zhì)也以化合物

10、形式存在。由于硅的親氧性，硅在自然界主要以氧化物及硅酸鹽的等化合物形式存在。碳是有機(jī)物中的主要元素；而硅是構(gòu)成巖石和一些礦物的基本元素。 2．熔點高、硬度大。常溫下，化學(xué)性質(zhì)不活潑,與氧氣、氯氣、硝酸、硫酸等都很難反應(yīng)。 3．硅在元素周期表中處于金屬與非金屬的過渡位置，晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。 4．硅的應(yīng)用：計算機(jī)的芯片、電子存儲器、光電池等。含硅4%的硅鋼導(dǎo)磁性好，用做變壓器的鐵芯、硅橡膠耐高溫和低溫，彈性好，廣泛用于尖端科技領(lǐng)域等。 硅元素在自然界中存在廣泛，硅的化合物占地殼總質(zhì)量的90%以上；硅產(chǎn)品性能好，應(yīng)用范圍廣，所以可以稱硅為無機(jī)非金屬材料的

11、主角。 活動二：理解二氧化硅的性質(zhì)，了解二氧化硅的用途 1．⑴4 ⑵2 ⑶二氧化硅的晶體是由硅原子和氧原子構(gòu)成，硅原子和氧原子的比例為1:2，但晶體中并不存在二氧化硅分子；干冰晶體是由二氧化碳分子構(gòu)成，二氧化碳分子中碳原子和氧原子比例為1:2 2．自然界中含有二氧化硅的物質(zhì)有石英、水晶（無色透明的石英）、瑪瑙等。它們都具有較高的熔沸點、硬度。 3．耐高溫、耐腐蝕。 4．⑴2NaOH＋SiO2＝2Na2SiO3＋H2O ⑵SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O ⑶二氧化硅和二氧化碳相似，都屬于酸性氧化物，一定條件下能和堿或堿性氧化物反應(yīng)。但二氧化硅也有其特性

12、，如：能和氫氟酸反應(yīng)，但因不溶于水，不能和水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸。 5．⑴①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋2Cl2SiCl4 ③SiCl4 ＋2H2Si＋4HCl ⑵從沙子中得到二氧化硅，在用二氧化硅制高純硅，高純硅是良好的半導(dǎo)體材料 ⑶ 2H2 ～ Si 2×22.4L 28g V(H2) 7 g V(H2)== 11.2L 答:至少需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣11.2L. 6．SiC的結(jié)構(gòu)可以理解為金剛石的結(jié)構(gòu)相鄰兩個碳原子中有一個換成硅原子，即硅碳原子交替排列連接。由于SiC具有金剛石的結(jié)構(gòu)，硬度大，所以用做砂輪等磨料

13、。 活動三：探究硅酸的制取方法： 1．含氧酸的常見制取方法有： ⑴由對應(yīng)的酸性氧化和水反應(yīng)制取，如：SO3＋H2O＝H2SO4等。 ⑵通過復(fù)分解反應(yīng)（強酸制弱酸）制取，如：Na2CO3＋2HCl＝2 NaCl＋H2O＋CO2↑ 2．在3～5mLNa2SiO3溶液中加入1～2滴酚酞溶液，再用膠頭滴管逐漸加入稀鹽酸，邊加邊振蕩，至混合物紅色剛好接近無色，靜置。 紅色接近無色時，有透明的硅酸凝膠產(chǎn)生。 SiO32—＋2H+＝H2SiO3↓ 3．硅膠多孔，吸水力強 【課堂反饋】 １.A 2.C 3.AD 4.C 5.A 6.B 7.BD 8.B 9.B 10.⑴硅（或Si或單晶硅） ⑵二氧化硅（SiO2） ⑶硅（或Si） ⑷鋁硅酸鹽（或硅鋁酸鹽） 11. SiO2、Na2SiO3、CO2、H2SiO3 2CO2＋SiO32—＋2H2O＝H2SiO3＋2HCO3—