无机非金属材料的主角---硅3
2019届高三化学一轮复习试题：10无机非金属材料的主角——硅 Word版含解析
(十) 无机非金属材料的主角——硅►►见学生用书P3751．4G 网络让手机“飞”起来了。
手机芯片的核心是硅板，其成分是( )A ．SiO 2B ．SiC ．H 2SiO 3D ．Na 2SiO 3解析 手机芯片的核心是硅板，其成分是Si 单质，故B 项正确。
答案 B2．硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。
在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。
下面几种物质中含有硅单质的是( )A ．玛瑙B ．光导纤维C ．太阳能电池D ．水晶解析 玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分是SiO 2，硅单质可用来制造太阳能电池板。
答案 C3．下列叙述中正确的是( )A ．因为Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强B ．碳和硅都是ⅣA 族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸解析A项的反应之所以能够发生，是因为生成的产物中有气体放出，平衡正向移动，促使反应能够顺利进行，故不能通过此反应判断H2CO3与H2SiO3的酸性强弱，A项错误；CO2和SiO2的物理性质差异较大，B项错误；SiO2与氢氟酸的反应不属于酸性氧化物与一般酸的反应，在此反应中SiO2并没有表现出碱性氧化物的性质，C项错误。
答案 D4．(2018·济宁期末)化学与科学、技术、社会、环境密切相关。
下列有关说法中正确的是()A．“绿水青山就是金山银山”，矿物燃料的脱硫脱硝，可以减少SO2、NO2的排放B．2017年11月5日，发射北斗三号全球导航卫星计算机的芯片材料是高纯度二氧化硅C．为防止月饼等富脂食品因被氧化而变质，常在包装袋中放入生石灰或硅胶D．2M＋N===2P＋2Q,2P＋M===Q(M、N为原料，Q为期望产品)，不符合绿色化学的理念解析SO2、NO x是污染性气体，大力实施矿物燃料的脱硫脱硝技术以减少SO2、NO2的排放符合绿色化学的理念，故A项正确；计算机的芯片材料是高纯硅，故B项错误；生石灰或硅胶是干燥剂，不能防止氧化变质，故C项错误；2M＋N===2P＋2Q,2P＋M===Q 的总反应是3M＋N===3Q，原料完全转化为期望产品，符合绿色化学的理念，故D项错误。
1.4.1 无机非金属材料的主角——硅
结论
化学方程式
实验 4-1
在试管中加入3~5 mL Na2SiO3溶液（饱和Na2SiO3 溶液按1 : 2或1 : 3的体积比用水稀释），滴入1~2 滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边 加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。 静置。仔细观察变化过程及其现象。
现象
生成透明的凝胶
结论
3CaO·Al2O3 黏土的主要成分：Al2O3·2SiO2·2H2O
科 学 视 野 硅酸盐的丰富性和多样性
由于Al和Si在元素周期表中位置相邻、粒子大小 相近，+3价的铝常或多或少地置换硅酸盐中+4价的 硅而形成铝硅酸盐。为了保持电中性，会伴随引入其 他正离子，从而大大增加了硅酸盐品种的多样性和结 构的复杂性，同时也为应用硅酸盐材料提供了更广阔 的选择。硅酸盐岩石长期在水和大气中二氧化碳的侵 蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体。土壤胶体粒 子表面积巨大且带负电，能与NH4+、K+等数十种生 物所需的营养离子相互作用，使土壤具有保肥能力。 这是大自然对人类及地球生物的馈赠，我们应该爱护 大地母亲。保持土壤的良好结构和化学成分，就是保 证农业、牧业和林业持续发展的基础。
二氧化硅
水晶
结晶形：石英
玛瑙
科学视野
SiO2有多种晶型，其基 本结构单元是如图4-2所
示的四面体，每个Si周
围结合4个O，Si在中
心，O在4个顶角；许多
O
这样的四面体又通过顶
角的O相连接，每个O为
两个四面体所共有，即
每个O与2个Si相结合。
原子晶体：物质中所有原子均
通过共价键连接在一起的晶体
共价键，使原 子之间牢固地 结合在一起
SiO2的用途
无机非金属材料的主角-硅
方程式
Na2SiO3+2HCl = H2SiO3↓+2NaCl
（2）硅胶 制备：
逐渐聚合 干燥脱水
H2SiO3
硅酸凝胶
硅酸干凝胶 “硅胶”
用途：
本节课你有什么收获?
SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O
HF是唯一可以与SiO2 发生反应的酸，此反应用来雕刻玻璃。
2、硅酸（H2SiO3）
硅酸是一种白色的固体，它不溶于水；是一种弱酸， 酸性比碳酸还弱。
（1）硅酸的制备 思考：如何制取硅酸？能用SiO2与水反应制得吗？ 制法：可溶性硅酸盐与其他酸反应 现象 结论 滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有透 明的、胶冻状的硅酸凝胶产生 Na2SiO3溶液呈碱性，硅酸难溶于水
一、二氧化硅和硅酸
1、二氧化硅（ SiO2）
（1）SiO2的存在形态
结晶形（石英晶体） 硅石 无定形 玛瑙 水晶
水晶
玛瑙
二氧化硅的晶体结构
SiO2的晶体结构
[SiO4]四面体结构
金刚石的晶体结构
SiO2晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网状结构的 晶体。因此，通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。
石英坩埚
水晶饰品
玛瑙饰品
光导纤维
思考与交流：
根据SiO2的存在和应用，请你分析以下问题： SiO2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？你的根据是 什么？SiO2的这些性质是由什么决定的？ 物理性质： 难溶于水，熔点高，硬度大。 化学稳定性： 化学性质很稳定，不活泼。 原因：SiO2的这些性质主要与它的结构有关， SiO2 是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。
（2）化学性质:
①酸性氧化物 与碱性氧化物反应生成盐 高温 SiO2+ CaO == CaSiO3
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思无机非金属材料是指在自然界中不存在金属结构的非金属材料，而硅作为无机非金属材料中的主角，具有非常重要的地位。
硅是地壳中含量最丰富的一种元素，它不仅广泛应用于建筑、电子、化工等领域，还具有重要的科研价值，对人类社会的发展起到了不可或缺的作用。
硅的化学性质稳定，熔点较高，熔融后呈黏稠状态，具有较好的导电性和耐高温性能。
硅常被用于制造光伏电池、太阳能电池板以及集成电路等电子元件，其导电性能和光学性能在电子行业中有着重要的应用价值。
硅还可以制备成硅树脂、硅酸盐水泥等结构材料，被广泛应用于建筑、工程建设等领域。
除了在应用领域有重要价值外，硅在科学研究方面也有着重要的作用。
硅具有较高的化学活性，可以与氧、氢、氮等元素发生反应，形成多种化合物。
这种化学性质为化学工业的发展提供了重要的原料资源，同时也为科学家们提供了广阔的研究空间。
在化学研究领域，硅材料的应用远非止步于此，近年来硅材料在新型材料、纳米技术等领域的研究也取得了不少突破，如硅纳米线、硅纳米薄膜、硅纳米颗粒等，这些都为科学研究和新材料的开发提供了新的思路。
通过对硅的教学，学生不仅能够了解到硅在各个领域中的广泛应用，还可以对无机非金属材料的特性和性能有更深入的了解。
教学过程中，可以通过展示硅在光伏电池、集成电路等电子元件中的应用案例，让学生了解到硅的导电性和光学性能可以在电子行业中发挥重要作用。
也可以通过对硅化学性质和硅制备工艺的介绍，让学生了解到硅在化学工业中的重要地位和发展潜力。
在教学过程中，还可以引导学生进行硅材料的实验研究，让学生通过实际操作，体会硅的特性和性能。
比如可以通过制备硅树脂、硅酸盐水泥等材料，让学生亲自参与制备过程，体会到硅材料的化学性质和应用价值。
也可以指导学生进行硅纳米材料的实验研究，让学生了解到硅在纳米技术领域中的重要作用。
通过对硅教学的开展，可以增强学生对无机非金属材料的了解和认识，培养学生的创新意识和实践能力，提高学生的综合素质和竞争力。
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思1. 引言1.1 硅的重要性硅是一种极其重要的无机非金属材料，广泛应用于各个领域。
其重要性主要表现在以下几个方面：硅是一种重要的半导体材料。
在电子行业中，硅被广泛用于制造各种电子器件，如集成电路、太阳能电池等。
由于硅具有良好的半导体性能和稳定的化学性质，使得它成为电子行业中不可或缺的材料之一。
硅在建筑材料领域也有重要应用。
硅酸盐材料在建筑领域中被广泛应用，如水泥、陶瓷等。
硅材料的高强度、耐火性和耐腐蚀性，使其成为建筑材料中的主要组成部分之一。
硅在化工领域也有广泛的应用。
硅氧烷、硅醇等有机硅化合物在化工生产中被广泛应用于润滑剂、橡胶填料、涂料等领域，发挥着重要的作用。
1.2 无机非金属材料的介绍无机非金属材料是一类极为重要的材料，它们在现代工业生产和科学研究中发挥着重要的作用。
无机非金属材料具有多样的物理性质和化学性质，涵盖了广泛的领域，如电子、光学、磁性、隔热、耐高温等。
这类材料通常具有较高的熔点和硬度，同时具有独特的特性，例如光学透明性、电绝缘性、化学稳定性等。
无机非金属材料可以分为多种类型，如硅、氧化物、氮化物、碳化物等，每种材料都有其独特的应用和制备方法。
硅作为无机非金属材料中的一种主要材料，在现代工业中扮演着重要的角色，广泛应用于半导体工业、太阳能电池、光电子器件等领域。
硅具有良好的导电性、光学性能和机械强度，是一种非常重要的无机非金属材料。
在工业生产和科学研究中，研究和应用无机非金属材料具有重要的意义，可以推动材料科学和工程技术的发展。
2. 正文2.1 硅的物理性质硅是一种常见的无机非金属材料，具有许多重要的物理性质。
硅是一种灰色的晶体固体，通常呈现出类似于钻石的结构。
硅的密度很低，只有2.33克/立方厘米，使得它成为一种较为轻盈的材料。
硅的熔点很高，达到了1414摄氏度，使得硅在高温环境下依然能够保持稳定的性质。
硅还具有良好的电特性，是一种半导体材料。
无机非金属材料的主角-硅(hcf)
其他应用领域
陶瓷和玻璃
硅在陶瓷和玻璃制造中用作添加剂， 可以提高产品的硬度和耐热性。
高分子合成
硅在高分子合成中用作催化剂和交联 剂，可以提高聚合物的性能和稳定性 。
05
CATALOGUE
硅的未来展望
硅的新应用领域
半导体材料
随着电子工业的发展，硅作为半 导体材料的需求将持续增长，特 别是在微电子、光电子和集成电
硅酸盐材料的应用
硅酸盐材料广泛应用于建筑、电子、化工、航空航天、医 疗等领域。例如，玻璃可用于窗户、镜片、显示屏等；陶 瓷可用于餐具、工业管道、陶瓷刀具等。
陶瓷和玻璃
陶瓷
陶瓷是以黏土、石英、长石等天然矿物为主要原料，经高温 烧制而成的无机非金属材料。陶瓷具有优良的耐腐蚀、耐磨 损、绝缘等性能，广泛应用于建筑、工业等领域。
03
硅也是许多岩石和矿物的主要 成分，如石英、长石、云母等 。
02
CATALOGUE
无机非金属材料中的硅
硅酸盐
硅酸盐矿物
硅酸盐矿物是地壳中分布最广的矿物，占所有矿物组成的 90%以上。常见的硅酸盐矿物包括长石、云母、黏土矿物 等。
硅酸盐工业
硅酸盐工业是指以含硅元素物质为原料，经加工制成的无 机非金属材料工业。主要产品包括玻璃、陶瓷、水泥、耐 火材料等。
混凝土
混凝土是一种常用的建筑材料，由水泥、骨料（沙、石）和水混合而成。混凝土具有良好的抗压强度和耐久性， 广泛用于建筑、桥梁、隧道等领域。
耐火材料
耐火材料的种类
耐火材料是指能在高温下承受各种物理化学变化和机械作用，并能在各种温度 下保持其物理化学性能的不易燃烧的材料。常见的耐火材料包括耐火砖、耐火 水泥、耐火砂等。
这些矿石经过采矿、选矿、破碎、磨 细等工序后，得到硅含量较高的硅石 粉，作为生产硅的原料。
高中化学_无机非金属材料的主角——硅教学设计学情分析教材分析课后反思
【教学设计】无机非金属材料的主角——硅一、知识与技能1、了解硅在自然界中的含量、存在、用途。
2、了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质。
二、过程与方法1、自主学习，培养学生自学能力。
2、活动探究，通过硅与碳，二氧化硅与二氧化碳的比较，培养学生的归纳能力、比较能力。
三、情感态度与价值观1、培养学生学习元素化合物的正确方法：结构决定性质，性质决定用途。
2、通过学生对二氧化硅及用途的学习使学生热爱自然、热爱化学。
四、教学重点硅、二氧化硅的性质、用途五、教学难点二氧化硅的性质、结构六、教学过程1、【导入】观看课件和图片，引入本节课内容，一起学习本节课的学习目标2、阅读教材P107—P108,完成学案【基础自学】部分3、通过硅的微课自学单质硅的性质及用途，总结硅的性质（一）单质硅及半导体材料1、物理性质：灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体2、化学性质：常温下，硅的化学性质不活泼；加热加热时，可与某些非金属单质反应Si+O2=SiO23、硅的制备：高温SiO2 +2C=== Si + 2CO4、硅的用途:晶体管、集成电路、计算机芯片、太阳能电池【过渡】硅在自然界中是以化合态存在，主要有二氧化硅和硅酸盐等，我们首先来学习一下（二）二氧化硅的性质及用途。
11、自然界中的存在图片展示石英，沙子，玻璃，玛瑙等2、物理性质固体、熔沸点高、硬度大、不溶于水3、化学性质【学生讨论】根据下列问题，预测SiO2的化学性质:(1)二氧化硅属于哪类物质？(2)这类物质都有哪些化学性质？(3)二氧化硅可以和哪些物质反应?学生黑板展示讨论结果，找其他小组同学评价【总结】a、、酸性氧化物：（1）与强碱发生反应。
2NaOH+SiO2= Na2SiO3+H2O（2）与碱性氧化物反应：高温SiO2+CaO=CaSiO3（3）与水的反应SiO2不与水反应（沙子不溶于水）b、弱氧化性高温SiO2 +2C=== Si + 2COc、特性:常温与氢氟酸反应，用于刻蚀玻璃4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O(盛HF溶液不能用玻璃瓶）4、二氧化硅的用途阅读课本自学光导纤维【思考】展示玻璃瓶塞NaOH试剂瓶和橡胶塞NaOH试剂瓶，思考为什么瓶子打不开呢？学习Na2SiO3的性质及其用途【小结】对比SiO2与CO2的异同点【当堂检测】完成以下题目1、下列物质不属于无机非金属材料的是（）A 陶瓷B 玻璃C 水泥D 铝合金2、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( )A.烧碱溶液B.浓硫酸C.氢氟酸D.碳酸钠溶液3、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（）A.纯碱溶液 B 盐酸 C 硫酸 D 苛性钠溶液4、下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是（）A．＋4价氧化物都与氢氧化钠溶液反应 B．单质在加热时都能与氧气反应C．氧化物都能溶于水生成相应的酸 D．碳元素有能导电的单质【学情分析】本节课的教学对象为高一学生，具备一定的收集处理信息的能力，同时又都乐于展示自我。
(2011--2012年高考第一轮复习)第四章第一节 无机非金属材料的主角—硅
3．C、Si同属ⅣA族，还原性是Si大于C，而C却能将Si从SiO2中还原出来 (条件是高温)，原因是产物CO气体迅速从反应体系中逸出。SiO2＋2C Si＋2CO↑ 4 ．非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，而 Si 却能与 HF 发生反应。 Si ＋
4HF===SiF4↑＋2H2↑
5 ．酸性氧化物一般不与酸发生非氧化还原反应，但 SiO2 却能与 HF 作用。 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 6．无机酸一般易溶于水，而H2SiO3及H4SiO4却难溶于水。 7 ．“玻璃非玻璃，名碱却是盐”，这是 Na2SiO3 的写照，该物质的水溶液俗名
光导纤维、化学仪器、光学 仪器、钟表、电子部件等
1．硅酸
(1)性质 硅酸是难溶于水的 弱 酸，其酸性比碳酸 还弱 ，硅酸不能使紫色石蕊试 液变红色。 ①硅酸不稳定，受热易分解： ②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式 为： H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO英、 水晶、硅藻土都含SiO2
存
在
空气中
物理性质
与水 化 学 性 质 与酸 与NaOH 溶液 与CaO 用 途
熔、沸点低，常温下是气体， 坚硬难熔的固体，不溶于水 微溶于水 CO2＋H2O 不反应 H2CO3 不反应 除氢氟酸外不反应
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋ SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋ H2O H2O CO2＋CaO===CaCO3 饮料、制纯碱 SiO2＋CaO CaSiO3
二氧化硅也是一种原子晶体，不溶于水，熔点高，硬度大，由于二氧化硅中 的硅氧键键能很大，所以它的化学性质稳定，除氢氟酸外不与其他酸反应； 二氧化硅是硅酸的酸酐，能与强碱或碱性氧化物反应生成硅酸盐；
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O SiO2＋CaO CaSiO3