高一化学导学案：《硅酸盐和硅单质》(2)
知识点二 硅单质
[探究活动]
1.单质硅可分为晶体硅和无定形硅两种。晶体硅结构如图所示，为________________型晶体，与____________结构相似。晶体硅是一种带有______________的灰黑色固体，根据其结构分析可知，晶体硅熔点________、硬度________、有脆性。
晶体硅的导电性介于________________之间，是良好的____________材料。
2.硅原子最外层有4个电子，得失电子都较难，化学性质____________。常温下，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。
[归纳总结]
晶体硅的结构和性质：___________________________________________________
________________________________________________________________________。
[迁移应用]
4.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。下列对晶体硅的有关叙述正确的是( )
A.晶体硅和金刚石的物理性质相似
B.晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
C.晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格昂贵
D.晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电
5.下列关于碳和硅的比较，正确的是( )
A.它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸
B.碳和硅的最高正价都是+4价
C.硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位
D.碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游离态也有化合态
1.硅具有亲氧性，自然界中以SiO2及硅酸盐的形式存在，具有很好的半导体性和化学稳定性，常用作信息技术与光电技术材料。
2.硅酸盐种类繁多、结构复杂，常用氧化物的形式表示其组成。最常见的硅酸盐是Na2SiO3，主要用作黏胶剂(水玻璃)、防火胶。
第2课时 硅酸盐和硅单质
课前准备区
1.(1)HCl+NaOH===NaCl+H2O H++OH-===H2O
(2)H2CO3+2NaOH===Na2CO3+2H2O H2CO3+2OH-===CO2-3+2H2O
(3)H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2O H2SiO3+2OH-===SiO2-3+2H2O
2.(1)Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O
(2)Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3
3.(1)SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O SiO2+2OH-===SiO2-3+H2O
(2)Na2SiO3+2HCl===H2SiO3↓+2NaCl SiO2-3+2H+===H2SiO3↓
课堂活动区
知识点一
探究活动
1.都是由硅、氧和金属元素组成的化合物 硅酸盐 K2O•Al2O3•6SiO2 CaO•3MgO•4SiO2
2.不 很 水玻璃 用蒸馏水浸泡的木条燃烧，用硅酸钠溶液浸泡的不燃烧 硅酸钠耐高温，不能燃烧
3.石灰石、黏土 水泥回转窑 3CaO•SiO2,2CaO•SiO2,3CaO•Al2O3 纯碱、石灰石、石英 玻璃窑 Na2O•CaO•6SiO2 黏土 硅酸盐
归纳总结
1.由硅、氧和金属组成的化合物的总称
2.SiO2-3+2H+===H2SiO3↓
3.黏土 石灰石 Na2O•CaO•6SiO2或Na2SiO3•CaSiO3•4SiO2(混合物)
Na2CO3+SiO2=====高温Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2=====高温CaSiO3+CO2↑
迁移应用
1.D [根据硅酸盐改写氧化物的要求可以判断，A中Al2O3和CaO的排列顺序有误;B中化学计量数出现了12;C正确的写法应为K2O•3Al2O3•6SiO2•2H2O;D的写法完全符合要求。]
2.C [Na2SiO3既是硅酸盐，又是钠盐，硅酸盐大多难溶于水，而钠盐均易溶于水;浸泡银幕主要是为了防火，而浸泡枕木主要是为了防腐;水玻璃有粘合作用，常作粘合剂。]
3.B [这是一道硅酸盐工业中理论联系实际问题的试题。解答本题时应熟悉生产玻璃、水泥产品的原料情况。制玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英;制水泥的原料是石灰石、黏土等。相互对比后可知B项为正确答案。]
知识点二
探究活动
1.正四面体 金刚石 金属光泽 高 大 导体和绝缘体 半导体
2.不活泼
归纳总结
晶体硅具有正四面体型结构;熔点高、硬度大、良好的半导体;常温下，化学性质稳定
迁移应用
4.A [晶体硅的结构与金刚石相似，是具有正四面体型的空间立体网状结构，所以物理性质与金刚石相似，熔、沸点高，硬度大;硅的化学性质不活泼，但常温下可与F2、HF和强碱等反应;晶体硅是一种良好的半导体材料，被广泛使用;晶体硅是一种非金属单质，虽然它具有金属光泽。]
5.B [SiO2不溶于水也不与水反应，A不正确;在地壳中含量第一的是氧元素，硅占第二位，C不正确;自然界中有游离态的碳(金刚石等)，但是没有游离态的硅，因为硅是一种亲氧元素，D不正确。]
课后练习区
1.B 2.C
3.B [航空材料的特点是质轻、高强度、稳定性好，故A项正确，B项错误;复合材料属于混合物，没有固定的熔、沸点，碳化硅属于新型无机非金属材料，C、D项正确。]
4.C [合成这些无机非金属材料的过程中应杜绝氧气的存在，否则会生成相应的氧化物。]
5.D
6.D [在反应②中Si元素化合价升高，被氧化。]
7.C [在周期表中，硅位于金属和非金属分界线附近，是导体材料，既有金属性又有非金属性。常温下，硅的化学性质不活泼，但可与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应;在加热或高温条件下，硅能与氧气、氯气、氢气、碳等起反应，C项不正确。]
8.B [Si化学性质不活泼，但能与O2高温下反应：Si+O2=====高温SiO2，也可与HF反应：Si+4HF===SiF4↑+2H2↑;是一种亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。]
9.(1)2MgO•3SiO2•nH2O (2)2MgO•3SiO2•nH2O+4HCl===2MgCl2+(n+2)H2O+3SiO2
解析 用氧化物的形式表示硅酸盐的时候，应注意书写顺序：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水。第二问若直接写三硅酸镁与盐酸反应，许多同学会感到无从下手。应以氧化物形式书写。碱性氧化物(MgO)能与盐酸反应，而SiO2不能与盐酸反应，可当成杂质，最后写出正确的方程式。
10.(1)SiO2 CO CO2 H2SiO3
(2)SiO2+2C=====高温Si+2CO↑
(3)SiO2-3+CO2+H2O===H2SiO3↓+CO2-3
解析 本题主要考查SiO2的特性。其突破口应从“A是一种高熔点的化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸”推断出A为SiO2，然后依次推断出B为CO、C为CO2、D为H2SiO3。
11.(1)稀盐酸 无色气体 碳酸钙 (2)二氧化硅
12.(1)①SiHCl3+H2=====1 357 KSi+3HCl ②SiHCl3+3H2O===H2SiO3↓+3HCl+H2↑ 高温下H2与O2混合发生爆炸 (2)ABC
解析 (1)①H2还原SiHCl3可制备Si，化学方程式为SiHCl3+H2=====1 357 KSi+3HCl。
②SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、HCl和H2;用H2还原SiHCl3过程中若混入O2，则高温下H2与O2反应发生爆炸。
(2)A项，碳化硅硬度很大，可用于生产砂纸、砂轮等;B项，含4%硅的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯;C项，高纯度的SiO2可以制造光导纤维;D项，普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3，是由石英(SiO2)、石灰石、纯碱高温下反应产生的，化学方程式为Na2CO3+SiO2=====高温Na2SiO3+CO2↑，CaCO3+SiO2=====高温CaSiO3+CO2↑;E项，Si与HCl不反应。