第四章第一节 硅课前预习学案

第四章第一节 硅课前预习学案
　必修1
　　课标解读
　　课标要求 学习目标
　　1． 了解硅及其重要化合物的主要性质
　　2． 认识其在生产中的应用和对生态环境的影响 1．让学生了解硅及二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用
　　2． 让学生了解传统的硅酸盐制品和一些新型无机非金属材料再生产、生活中的重要作用
　　知识再现

　一、预习目标
　　预习：学生通过填写学案初步了解本节要学习的内容。并学会学习本节课的方法。
　　二、预习内容
　　【知识要点】一：硅
　　1、 画出碳和硅的原子结构示意图。比较二者的存在形式有何不同？

2、硅在地壳中的含量仅次于 。硅是一种 元素，在自然界中只存在 态，主要以 和 的
形式存在。硅单质的物理性质 。
3、二氧化硅广泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅。根据日常生活经验，预测二氧化硅有
哪些物理性质？

4、玻璃上刻蚀花纹（雕花玻璃）的原理是什么？（用化学反应方程式表示）。

5、硅单质是信息技术的关键材料。工业上用沙子制取粗硅的原理是什么？１：物理性质                                                材料
　　２：化学性质 （硅最外层       个电子，故化学稳定性很     ．）
　　（１）与强碱NaOH反应
　　（２）与氢氟酸反应
　　（３）加热和高温下，与一些非金属反应

Si+O ₂

Si+Ｆ₂
　　３：硅的制备
　　（1）将石英砂（SiO2）和焦碳在电炉中高温反应生成粗硅和一氧化碳，化学方程式为：

第1节　硅　无机非金属材料

课堂合作探究

问题导学

一、H₂SiO₃的制备

活动与探究1

实验操作	实验现象	结论及化学方程式
		硅酸钠溶 液显__性
	溶液的红色逐渐______直至______，有____________生成	酸性：盐酸____硅酸
	有____________生成	酸性：碳酸____硅酸

思考与交流

1．将CO₂通入CaCl₂溶液中，是否有白色沉淀生成？

2．能否用SiO₂和水反应来制取H₂SiO_3?

1．硅酸的性质

(1)弱酸性(比H₂CO₃的酸性弱)

H₂SiO₃＋2NaOH===Na₂SiO₃＋2H₂O

(2)热不稳定性

H₂SiO₃受热易分解：H₂SiO₃SiO₂＋H₂O。

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：Na₂SiO₃＋2HCl===H₂SiO₃↓＋2NaCl。

二、SiO₂和CO₂的性质比较

活动与探究2

(1)SiO₂和CO₂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SiO₂反应的是________，能和CO₂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SiO₂和CO₂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

二氧化碳与二氧化硅的比较

		CO2	SiO2
存在		空气	岩石、石英、 水晶、硅藻土
化学式意义		表示其分子组成	晶体内没有SiO2分子，仅表示硅原子和氧原子以1∶2结合
不 同 点	物理 性质	熔沸点低，常温时是气体，可溶于水	熔沸点高、硬度大的固体，不溶于水
	与水 反应	CO2＋H2O===H2CO3	与水不反应
	与酸 反应	不反应	只与氢氟酸反应SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
相 同 点	与碱性氧 化物反应	CO2＋CaO===CaCO3	CaO＋SiO2CaSiO3
	与碱 反应	CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2＋NaOH===NaHCO3	SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
	与C 反应	CO2＋C2CO	SiO2＋2CSi＋2CO↑
	与盐 反应	Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3	Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑

三、硅酸盐的表示方法

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·Al₂O₃·3SiO₂·3H₂O

B．镁橄榄石Mg₂SiO₄可表示为2MgO·SiO₂

C．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·H₂O

D．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)。

①镁橄榄石(Mg₂SiO₄)____________；②高岭石[Al₂Si₂O₅(OH)₄]______________。

(2)许多含氧酸及其盐类均可以类似地改写成氧化物形式，请继续改写下列物质：

HNO₃________；HCOOH________。通过以上改写可知，HNO₃的酸酐为________，HCOOH与浓硫酸反应可制________气体。

(3)已知在一定条件下，铁在氯气中燃烧可以生成Fe₃Cl₈，它可以看做是__________(化学式)。生成该物质的条件可能是____________。

1．硅酸盐的组成及表示方法

硅酸盐由于组成比较复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成，改写时的规律为：

(1)氧化物的排列顺序：活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。

(2)氧化物之间以“·”隔开。

(3)氧化物前的化学计量数配置原则：各元素原子总个数比符合原来的组成。

(4)化学计量数配置出现分数应化为整数，例如：钠长石NaAlSi₃O₈不能写成Na₂O·Al₂O₃·3SiO₂，应写成Na₂O·Al₂O₃·6SiO₂。

2．材料分类

材料

3．传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的对比

	传统无机非金属材料	新型无机非金属材料
所属 范畴	硅酸盐材料	具有特殊结构、功能的新材料
常见 产品	水泥、玻璃、传统陶瓷	半导体材料、氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维
主要 性能	①抗腐蚀、耐高温 ②质脆、经不起热冲击	①耐高温、高强度 ②有光学特性 ③有电学特性 ④有生物功能

当堂检测

1．将足量的CO₂通入下列溶液中，能产生沉淀的是(　　)

A．硅酸钠溶液      B．石灰水

C．氯化钡溶液      D．氯化钙溶液

2．现有下列五个转化，其中不能通过一步反应实现的是(　　)

①SiO₂―→Na₂SiO₃　②CuSO₄―→CuCl₂　③SiO₂―→H₂SiO₃　④CuO―→Cu(OH)₂　⑤Na₂O₂―→Na₂SO₄

A．①②        B．③④

C．②③④      D．②③④⑤

3．生石灰中常含有杂质CaCO₃和SiO₂，检验它是否存在着两种杂质的最好试剂是(　　)

A．水        B．盐酸

C．硫酸      D．烧碱溶液

4．中国北京曙光公司研制出了第一款具有我国完全自主知识产权的高性能CPU芯片——“龙芯”1号。请回答以下问题：

(1)“龙芯”(芯片)的主要化学成分是__________。

(2)计算机长距离联网使用的光纤电缆，其使用的材料是__________，主要化学成分为____________。

(3)如果这种埋在地下的材料裸露在碱性土壤中，结果会断路，用离子方程式说明原因__________________。

5．试试看，你能用化学方程式解释下列现象吗？

(1)氢氟酸可用于雕刻玻璃：_____________________________________________。

(2)氢氧化钠等碱性溶液不能存放在磨口玻璃塞的试剂瓶中：______________________。

 (3)硅酸钠溶液暴露在空气中易变质：_________________________________________。

答案：

课堂·合作探究

【问题导学】

活动与探究1：溶液显红色　碱　变浅　消失　白色胶状沉淀　＞　白色胶状沉淀　＞

思考与交流：1．答案：因为盐酸的酸性比碳酸强，所以将CO₂通入CaCl₂溶液中，不会有CaCO₃白色沉淀生成。

2．答案：SiO₂不溶于水，也不与水反应，所以不能用SiO₂和水反应来制取H₂SiO₃，制取H₂SiO₃的方法如下：Na₂SiO₃＋2HCl===2NaCl＋H₂SiO₃↓或Na₂SiO₃＋CO₂＋H₂O===Na₂CO₃＋H₂SiO₃↓。

活动与探究2：(1)答案：SiO₂和CO₂的结构不同，SiO₂是由Si原子和O原子直接构成的空间网状结构的原子晶体，硬度大，熔沸点高；而CO₂是由CO₂分子构成的分子晶体，常温下为气体，所以二者的物理性质差别较大。

(2)答案：①②③④⑥⑦　①②③⑥⑦⑨

迁移与应用：A　解析：CO₂、SiO₂都是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，故A正确，C不正确； SiO₂不溶于水，也不能和水反应生成硅酸，B不正确；CO₂是由分子构成的，SiO₂是由Si、O原子直接构成的，故D不正确。

活动与探究3：C　解析：2CaSiO₃·5MgSiO₃·H₂O中Ca与Si的原子个数比为2∶7，而Ca₂Mg₅Si₈O₂₂(OH)₂中Ca与Si原子个数比为2∶8，故选C。

思考与交流：答案：(1)①2MgO·SiO₂　②Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O

(2)N₂O₅·H₂O　CO·H₂O　N₂O₅　CO

(3)FeCl₂·2FeCl₃　氯气的量不足(或铁过量)

【当堂检测】

1．A　解析：因为H₂CO₃的酸性比H₂SiO₃的酸性强，所以将CO₂通入Na₂SiO₃溶液中会生成H₂SiO₃沉淀。

2．B　解析：因为SiO₂、CuO均不能溶于水，所以它们的水化物H₂SiO₃、Cu(OH)₂均不能直接制得。其中①可由SiO₂与NaOH溶液反应实现，②可由CuSO₄与BaCl₂溶液反应实现，⑤Na₂O₂与稀硫酸反应即可。

3．B　解析：生石灰能溶于盐酸(2HCl＋CaO===CaCl₂＋H₂O)，CaCO₃溶于盐酸时产生气体，SiO₂不溶于盐酸。将生石灰放入盐酸，若观察到既有不溶物，还有气体产生，则生石灰中同时含有CaCO₃和SiO₂。

4．解析：芯片的主要成分是Si，光导纤维的主要成分是SiO₂，二者都能与NaOH溶液反应。

答案：(1)Si　(2)光导纤维　SiO₂　(3)SiO₂＋2OH^－===SiO＋H₂O

5．答案：(1)SiO₂＋4HF===SiF₄↑＋2H₂O

(2)SiO₂＋2NaOH===Na₂SiO₃＋H₂O

(3)Na₂SiO₃＋H₂O＋CO₂===H₂SiO₃↓＋Na₂CO₃