内容发布更新时间 : 2024/5/3 11:42:26星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
第四章 非金属及其化合物 第一课时 无机非金属材料的主角—硅
〖复习目标〗
（1）掌握碳、硅及其化合物的性质、转化关系以及应用。
（2）了解硅酸盐工业、常见无机非金属材料的性质和用途，新型无机非金属材料的特
性及其应用。
（3）以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。 （4）了解C、Si单质及其重要化合物对环境的影响。
〖教学重点〗碳、硅及其化合物的性质、转化关系以及应用、常见无机非金属材料的性质和用途
〖教学难点〗以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用 〖教学过程〗
【知识精讲】 1、碳、硅元素及单质 （1）存在形态
自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。 （2）单质的结构、物理性质与用途比较
结构 碳 金刚石：空间网状结构 石墨：层状结构 金刚石熔点高、硬度大 石墨熔点高、质软，有滑腻感 金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯 硅 晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构 晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高 晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池 物理性质 用途 （3）碳、硅单质的化学性质
碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。
????①C ???????
点燃
?O（足量）：C＋O=====CO??与O反应?点燃?O（不足）：2C＋O=====2CO
2
2
2
2
2
2
?
高温?与氧化SiO：2C＋SiO=====Si＋2CO↑
物反应?高温
CO：C＋CO=====2CO
?高温
?HO：C＋HO（g）=====CO＋H
△
?浓HSO：C＋2HSO（浓）=====? CO↑＋2SO↑＋与强氧
2HO
化性酸?△
?浓HNO：C＋4HNO（浓）=====? CO↑＋4NO↑＋2HO
2
2
2
2
2
2
2
2
4
2
4
22
2
3
3
2
2
2
2
2
2
2
2
4
高温
Fe2O3：3C＋Fe2O3=====3CO↑＋2Fe
△
???O：Si＋O=====SiO
?与非金属单质?F：Si＋2F===SiF
△?②Si ??Cl：Si＋2Cl=====SiCl
2
2
4
?
?
与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑（特性）与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑（特性）
（4）硅的工业制法 ①制取粗硅
工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。 高温
SiO2＋2C===== Si＋2CO↑ ②粗硅提纯
高温a、Si＋2Cl2===== SiCl4 高温SiCl4＋2H2===== Si＋4HCl 250～300℃b、Si＋3HCl Cu粉或=====Ag粉 SiHCl3＋H2 1 100～1 200℃SiHCl3＋H2 ===== Si＋3HCl ③注意问题
a、用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。
b、粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中也含CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4
后，再用H2还原，得到高纯度硅。
2、CO2和SiO2的比较
物质 结构 主要物理性质 ①与水反应 ②与酸反应 二氧化硅 立体网状结构，不存在单个分子 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 不反应 只与氢氟酸反应： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) 二氧化碳 存在单个CO2分子 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 CO2＋H2OH2CO3 不反应 O2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O、CO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3 如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋化 学 性 质 ③与碱反应 ④与盐反应 高温如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑ H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3 ⑤与碱性氧化物反应 用途 高温如与CaO反应：SiO2＋CaO=====CaSiO3 光导纤维、光学仪器、电子部件 如与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3 制饮料、制碳酸盐 3、硅酸
（1）溶解性：溶解度很小。
（2）化学性质——弱酸性：酸性比碳酸还弱。Na2SiO3＋CO2+H2O=Na2CO3＋H2SiO3 ↓ 。 △
①硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3=====SiO2＋H2O。
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===Na2SiO3＋2H2O。
③硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。 （3）制备：可用硅酸钠与盐酸反应制得：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓ 4、硅酸盐
（1）硅酸盐：是由 硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。 （2）硅酸钠：硅酸钠的水溶液俗称 水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。 ①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。 ②它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式： 与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。