资源简介

专题1元素及其化合物
第二单元 非金属元素及其化合物
第2讲 硅及其化合物、信息材料（1课时）
一、课程标准要求
1、了解硅在自然界中的存在形式，了解硅及其化合物的性质与应用。
2、知道二氧化硅的物理性质和化学性质，了解其在高科技信息产业中的应用。
3、知道自然界存在的形形色色的硅酸盐到陶瓷、玻璃、水泥等硅酸盐产品的用途。
二、在高中化学教材体系中的地位
本节内容介绍了重要的无机非金属材料——硅及其化合物，安排在必修一《专题三从矿物到基础材料》之中，是常见无机物性质、用途等知识的继续，同时也为后面硫、氮等元素及其化合物知识的学习、原子晶体知识的学习奠定了基础。
本节内容选材着眼于硅单质及其化合物的主要性质，并把硅单质及其化合物在信息技术材料等领域的应用与发展融合在性质的介绍中，从而让生活在信息技术时代的学生体会到常见硅及其化合物知识的价值，激发学生对芯片、硅太阳能电池、新型陶瓷等的生产和应用原理的兴趣和求知欲，全面体现化学课程的科学教育功能。
三、思维导图
四、课时安排建议
共计1课时
硅及其化合物、信息材料（1课时）
一、教学流程
活动一：构建知识体系
问题1：信息材料的主角——硅，它的知识你知多少？
［例题1］2021年，中国航天不断创造奇迹，“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤，“长征六号”送星入轨，“神舟十三号”载人飞天。腾飞中国离不开化学，下列有关说法正确的是
A．“天问一号”所用的太阳能电池帆板，其主要材料是二氧化硅
B．“嫦娥五号”运载火箭使用液氧、液氢推进剂，产物对环境无污染
C．“长征六号”运载火箭箭体采用铝合金材料，是因为材料强度高、密度大、耐腐蚀
D．“神舟飞船”航天员所使用的操纵杆采用碳纤维材料制作，碳纤维属于有机高分子材料
［解析］A．晶体硅为良好的半导体材料是制造太阳能电池的主要原料， 二氧化硅不具有此性质，“天问一号”所用的太阳能电池帆板，其主要材料是晶体硅，A错误；
B．“嫦娥五号”运载火箭用液氧液氢推进剂，反应生成水，产物对环境无污染，B正确；
C．“长征六号”运载火箭箭体采用铝合金材料，是因为材料强度高具有高强度和耐高温、耐腐蚀、密度小，C错误；
D．碳纤维为碳单质，不属于有机高分子材料，D错误；
［答案］：B
[归纳总结]
　
［练习1］下列关于硅的说法不正确的是(　　)
A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化
D．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属单质发生反应
（练习1出处：2020·广州模拟。推荐理由：本题很好的让学生再现硅及二氧化硅的性质和用途，加深了对知识的理解。）
[答案]　C
问题2：硅的化合物有哪些？
二、硅的化合物
1、二氧化硅(SiO2）
[练习2] 下列关于二氧化硅的说法不正确的是(　　)
A．二氧化硅是酸性氧化物，但不能与水反应生成硅酸
B．二氧化硅与氢氟酸和氢氧化钠均能反应，属于两性氧化物
C．二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应
D．用二氧化硅制取单质硅时，当生成2．24 L气体(标准状况)时，得到1．4 g硅
（本题出处：2020·金华期末推荐理由：该题主要考查学生对二氧化硅性质的掌握情况，熟练记忆二氧化硅的化学性质是解题的关键。）
[答案]　B
2、硅酸（H2SiO3）
[练习3] (2018·武汉统考)下列关于硅酸的叙述中错误的是(　　)
A．硅酸是一种很弱的酸
B．硅酸不稳定，加热脱水会产生二氧化硅
C．硅酸可由二氧化硅与水反应制得
D．硅酸应由可溶性硅酸盐与盐酸或二氧化碳反应制得
[答案] C　
问题3：形形色色的硅酸盐与无机非金属材料如何影响我们的生活？
三、硅酸盐与无机非金属材料
1．硅酸盐
(1)硅酸盐是由硅、氧与其他化学元素结合而成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
(2)硅酸钠
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与酸性比硅酸强的酸反应
a．与盐酸反应的化学方程式：
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
b．与CO2水溶液反应的化学方程式：
Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
(3)硅酸盐组成的表示方法：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成。
①氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以“·”隔开。
②各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。
如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。
2．无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。
①常见硅酸盐材料比较
硅酸盐产品 生产原料 主要设备 主要成分
水泥 石灰石、黏土 水泥回转窑 硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙 石膏：调节水泥的硬化速率
玻璃 纯碱石灰石石英 玻璃熔炉 Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2或Na2O·CaO·6SiO2
陶瓷 黏土 － －
②玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑；
CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑。
(2)新型无机非金属材料
材料类型 主要特性 示例 用途
高温结构陶瓷 能承受高温，强度高 氮化硅陶瓷 汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
半导体陶瓷 具有电学特性 二氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体
光学材料 具有光学特性 光导纤维 光缆通讯、医疗、照明等
生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨骼、人造关节、接骨螺钉
[练习4]黏土是很多硅酸盐产品的原料之一，创造历史、享誉全球的景德镇陶瓷就是利用了当地的优质黏土资源。请回答下列问题：
(1)黏土的主要成分的化学式为Al2Si2Ox(OH)4，其中x的值是________，黏土的主要成分若以氧化物形式表示，应写为___________________。
(2)在黏土资源丰富的地区还可以兴建水泥厂、玻璃厂、硫酸厂等，这些工厂中属于硅酸盐工业的有________，玻璃厂生产雕花玻璃过程所依据的化学原理是______________________________________________________________________________
________________________________________________________(用化学方程式表示)。
[解析]　(1)根据化合物中各元素的正、负化合价代数和为零可得3×2＋4×2＋(－2)×x＋(－1)×4＝0，x＝5；黏土的主要成分以氧化物形式可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O。
(2)传统硅酸盐产品有水泥、玻璃和陶瓷，故水泥厂、玻璃厂属于硅酸盐工业；生产雕花玻璃是利用氢氟酸对玻璃的腐蚀性，即：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
[答案]　(1)5　Al2O3·2SiO2·2H2O　(2)水泥厂、玻璃厂　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
活动二：重难点突破
问题4：保存NaOH溶液的试剂瓶为什么不能用玻璃塞？
问题5：二氧化硅是否为两性氧化物？：
问题6：能否依据反应Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑说明H2SiO3的酸性比H2CO3强？
典例简析
[典型题例] 已知SiO2、SO2、CO2都是酸性氧化物,化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一定的相似性(提示：2Mg+CO22MgO+C)。
Ⅰ．用如图所示的装置进行Mg和SO2反应的实验：
(1)选择制取SO2的合适试剂________(填选项代号)。
①10%的H2SO4溶液；②80%的H2SO4溶液；③Na2SO3固体；④CaSO3固体。
(2)写出装置B中发生的主要反应的化学方程式：_______________。
(3)你认为该装置是否有不足之处 ________,如果有,请一一说明__________________。
Ⅱ．某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究,他们以课本为基础,查阅资料后得到以下可供参考的信息：
①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si；
②Mg在点燃的条件下即可与SiO2反应；
③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐和SiH4；
④Si和SiO2均不与稀硫酸反应；
⑤SiH4在空气中能自燃。
他们在研究报告中记载着“……选用合适的物质在适宜的条件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量……在用稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花,其产率也只有预期值的63%左右”。
(4)该小组“实验室制Si”的化学方程式是________________。
(5)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花”的原因是______________。
(典型题例出处：高三试题。推荐理由：本题考查了S、Mg、Si等元素单质及其化合物的制备和性质，同时考查了实验操作及注意事项，是实验探究和元素化合物知识结合的试题。培养了学生学科素养中探究分析问题的能力。)
[简析](1)由于SO2易溶于水故选用试剂②,由于CaSO3与硫酸反应生成的CaSO4微溶于水故应选试剂③,②、③反应来制SO2。
(2)B中发生的主要反应的化学方程式为
3Mg+SO22MgO+MgS(或2Mg+SO22MgO+S,Mg+SMgS)。
(3)该装置有不足之处,由于在高温下水可和Mg反应产生H2,故应在A和B之间连接一个干燥装置；C装置应与大气相通,防止发生事故,由于SO2溶于水易与NaOH溶液反应,故应设计一个防倒吸装置；镁能与玻璃中SiO2反应,故应在Mg下方垫一个不锈钢垫片。
(4)由题给资料可知,制Si的化学方程式为2Mg+SiO22MgO+Si。
(5)Mg与Si反应生成Mg2Si,Mg2Si与H2SO4反应可生成的SiH4,可自燃,用方程式可表示为2Mg+Si=Mg2Si、Mg2Si+2H2SO4=2MgSO4+SiH4↑、SiH4+2O2=SiO2+2H2O。
[答案](1)②③　(2)3Mg+SO22MgO+MgS(或写成2Mg+SO22MgO+S,Mg+SMgS)
(3)有　在A和B之间未连接一个干燥装置；C装置未与大气相通；在镁下方未垫一个不锈钢垫片,镁能与玻璃管反应；未设计一个防倒吸装置(只要答出两点即可)
(4)2Mg+SiO22MgO+Si
(5)金属镁与生成的硅继续反应生成硅化镁,硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4
可自燃(或用方程式表示：2Mg+Si=Mg2Si,Mg2Si+2H2SO4=2MgSO4+SiH4↑,
SiH4+2O2=SiO2+2H2O)
[小结]1： 已知SiO2、SO2、CO2都是酸性氧化物,化学性质具有一定的相似性,由2Mg+CO22MgO+C反应联想到2Mg+SO22MgO+S，2Mg+SiO22MgO+Si这两个反应是关键。
2： “用稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花”联系到题目信息“SiH4在空气中能自燃”考查了观察分析能力。
3：“你认为该装置是否有不足之处 ________,如果有,请一一说明__________________”，三个不足之处的设置，考查了学生平时实验动手、分析能力。
活动三：巩固提升
1．常温下，下列各组物质不发生反应的是(　　)
①硅与NaOH溶液　②硅与盐酸　③硅与氢氟酸　④二氧化硅与碳酸钠　
⑤二氧化硅与NaOH溶液　⑥二氧化硅与浓硝酸
A．①②④ B．③④⑥
C．②⑤⑥ D．②④⑥
2．(2020·金华期末)下列关于二氧化硅的说法不正确的是(　　)
A．二氧化硅是酸性氧化物，但不能与水反应生成硅酸
B．二氧化硅与氢氟酸和氢氧化钠均能反应，属于两性氧化物
C．二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应
D．用二氧化硅制取单质硅时，当生成2．24 L气体(标准状况)时，得到1．4 g硅
3．下列说法正确的是(　　)
A．汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土(2018·天津，1C)
B．SiO2具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池(2018·海南，5B)
C．12 g金刚石中含有化学键的数目为4NA(2018·海南，9A)
D．SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维(2018·江苏，3B)
4．下列有关硅及其化合物的叙述错误的是(　　)
A．SO2通入Na2SiO3溶液产生胶状沉淀，证明酸性H2SO3>H2SiO3
B．可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液(2015·海南，7B)
C．HF能与SiO2反应，可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记(2016·全国卷Ⅲ，7D)
D．石英砂可用于生产单晶硅(2016·海南，4C)
5．近年来美国研究人员合成了光伏电池新型硅材料——Si24。下列说法正确的是(　　)
A．Si24是一种新型化合物
B．Si24是硅的一种同素异形体
C．Si24易与稀硫酸反应生成氢气
D．硅太阳能电池供电原理与原电池相同
6．下列有关硅及其化合物的说法中正确的是(　　)
A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中
B．反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应
②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都发生
C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料
D．虽然SiO2能与HF、NaOH反应，但SiO2不是两性氧化物
7．科学家最近用金属钠还原CCl4和SiCl4制得一种一维SiC纳米棒，相关反应的化学方程式为8Na＋CCl4＋SiCl4===SiC＋8NaCl。下列说法不正确的是(　　)
A．SiC和SiO2中Si元素的化合价相同
B．上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物
C．SiO2制备单质Si、单质Si制备SiCl4均涉及氧化还原反应
D．一维SiC纳米棒比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力
8．高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。可以按下列方法制备：
SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)
下列说法不正确的是(　　)
A．步骤①的化学方程式为：SiO2＋CSi＋CO2↑
B．步骤①中每生成1 mol Si，转移4 mol电子
C．高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料
D．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯
SiHCl3
（2022江苏高考）阅读下列材料，完成9~11题：
周期表中ⅣA族元素及其化合物应用广泛，甲烷具有较大的燃烧热，是常见燃料；是重要的半导体材料，硅晶体表面能与氢氟酸（，弱酸）反应生成（在水中完全电离为和）；1885年德国化学家将硫化锗与共热制得了门捷列夫预言的类硅-锗；我国古代就掌握了青铜（铜-锡合金）的冶炼、加工技术，制造出许多精美的青铜器；、是铅蓄电池的电极材料，不同铅化合物一般具有不同颜色，历史上曾广泛用作颜料。
9．下列说法正确的是（ ）
A．金刚石与石墨烯中的夹角都为
B．、都是由极性键构成的非极性分子
C．锗原子（）基态核外电子排布式为
D．ⅣA族元素单质的晶体类型相同
10．下列化学反应表示正确的是（ ）
A．与溶液反应：
B．高温下还原：
C．铅蓄电池放电时的正极反应：
D．甲烷的燃烧：
11．下列物质性质与用途具有对应关系的是（ ）
A．石墨能导电，可用作润滑剂
B．单晶硅熔点高，可用作半导体材料
C．青铜比纯铜熔点低、硬度大，古代用青铜铸剑
D．含铅化合物颜色丰富，可用作电极材料
12．硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。
(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：___________________________________________________________________。
(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，已知硅的熔点是1 420 ℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：
①净化N2和H2时，铜屑的作用是________________________，硅胶的作用是
____________。
②在氮化炉中发生反应3SiO2(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)＋3O2(g)ΔH＝－727.5 kJ·mol－1，
开始时，严格控制氮气的流速以控制温度的原因是__________________；体系中要
通入适量的氢气是为了_______________________________________________。
③X可能是__________________(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。
(3)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：
①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应，写出该反应的化学
方程式：_______________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
②假设每一轮次制备1 mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93．75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是___________________________________。
13．(2020·南京一模)二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒，与水接触易水解，沸点为8.2 ℃。在铜催化作用下，HCl与硅在250～260 ℃反应可以制得SiH2Cl2。
(1)以浓硫酸、浓盐酸为原料，选用A装置制取HCl，利用了浓硫酸的________性。
(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为_________________________________。
(3)按照气体从左到右的方向制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接次序为a→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)(填仪器接口的字母，其中装置C用到2次)。
(4)按从左到右的顺序，前面装置C中装的药品为________，后面装置C的作用为____________________________________________________________________________。
(5)反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成H2和________、________等。
(6)制取SiH2Cl2的新方案是：往硅粉中先通入Cl2，在300～350 ℃反应生成SiCl4，然后再与HCl在250～260 ℃反应，可以大大提高产率。如果通入气体次序相反，结果会____________(用化学方程式表示)。
参考答案：
1、答D 解析：常温下，能发生反应①Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，③Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，⑤SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
2答案B 解析：　二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，与水不反应，故A正确；二氧化硅和HF反应生成四氟化硅而不是盐，故B错误；碳酸的酸性强于硅酸，二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但在高温时，二氧化硅能够与碳酸钠固体反应生成硅酸钠和二氧化碳，故C正确；由方程式SiO2＋2CSi＋2CO↑，可知当生成2．24 L(标准状况)即0．1 mol气体时，得到0．05 mol 即1．4 g硅，故D正确。
3答案A 解析：工业上以黏土为原料烧制瓷器，A项正确；二氧化硅对光具有良好的全反射作用，故用于制作光导纤维，而Si为半导体材料，可作光电材料，B项错误；在金刚石中，1个C原子参与形成4个C—C键，则平均每个C原子形成4×＝2个C—C键，n(金刚石)＝＝1 mol，所以12 g金刚石中含有2NA个化学键，C项错误；SiO2作光导纤维是由于SiO2具有光学性质，与熔点和硬度无关，D项错误。
4答案B 解析：A项，依据强酸制弱酸原理判断；B项，NaOH与玻璃中的SiO2会发生反应2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O，产生的Na2SiO3有黏合性，会将玻璃瓶与玻璃塞黏在一起，因此不能使用玻璃塞，要用橡胶塞，错误。
5答案B 解析：该物质是一种单质而不是化合物，故A错误；Si24是单质，与硅单质属于同素异形体，故B正确；硅的性质稳定，不与稀硫酸反应，故C错误；硅太阳能电池供电原理是将太阳能转化为电能，而原电池供电原理是将化学能转化为电能，因此两者原理不同，故D错误。
6答案D 解析：反应②是在高温下进行的，CO2为气体，逸出可使平衡正向移动，促使反应继续进行，B项错误；石英玻璃不属于硅酸盐材料，C项错误。
7答案B解析：SiC和SiO2中Si元素的化合价均为＋4价，A项正确；SiC是还原产物，NaCl是氧化产物，B项错误；SiO2制备单质Si需加入还原剂，单质Si制备SiCl4需加入氧化剂，C项正确；一维粒子上下表面均能与其他物质接触，比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力，D项正确。
8答案A 解析：二氧化硅高温下与C反应生成CO气体，即步骤①的化学方程式为：SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A错误；步骤①中Si的化合价降低4，故每生成1 mol Si转移电子 4 mol，故B正确；高纯硅是半导体，是制造集成电路、太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料，故C正确；沸点相差30 ℃以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离，故D正确
9 B
10 A
11 C
12答案　(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl
(2)①除去原料气中的氧气　除去生成的水蒸气
②该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触　将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽)
③硝酸
(3)①SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑
②5∶1
解析　(1)根据原子个数守恒可写出化学方程式3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。(2)①由于氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，而氮气和氢气中含有水蒸气和氧气，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。②因为该反应是放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触；通入氢气能将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去。③由于工业用硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。(3)①SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和H2：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑。②反应生成1 mol纯硅需补充HCl(－3) mol，需补充H2(－1) mol，补充HCl与H2的物质的量之比为5∶1。
13答案　(1)吸水　(2)Si＋2HClSiH2Cl2　(3)d　e　f　g　b　c　d　(4)P2O5或CaCl2　SiH2Cl2尾气处理和防止空气中的水进入B中　(5)SiCl4　SiHCl3　(6)SiH2Cl2＋2Cl2SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2SiHCl3＋HCl)
解析　(1)浓硫酸有吸水性，使浓盐酸更易挥发出HCl。(3)A装置制取HCl，连接C装置干燥，从f进入D中反应，SiH2Cl2从g处挥发出来，在B装置中收集，SiH2Cl2的密度比空气大，导气管应长进短出，为防止空气中的水进入B中，则应在B后接干燥管。(4)前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的，应选用P2O5或CaCl2，后面的装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入B中，应选碱石灰。(6)如果通入气体次序相反，SiH2Cl2会与Cl2继续反应，生成SiCl4、SiHCl3。
二、教学建议
1、这节内容要记忆的东西比较多，在归纳、分析的基础上进行思维导图，使得知识系统化。
2、在对含硅矿物与信息材料的复习时，要重视硅及其化合物在生产和生活中的应用，特别是在信息技术材料等领域的应用。
3、在复习硅与二氧化硅的化学性质和硅酸盐组成的表示方法时，尽量采用学生板演和默写相结合的方法，打实学生的基础。
三、情境素材
1．单质硅的特性
(1)Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。
(2)C与碱液、酸液一般不反应，但Si能与碱液，氢氟酸反应且放出H2。
(3)非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。
2．二氧化硅的“四个特性”
(1)一般情况，非金属氧化物熔、沸点低，硬度小，但二氧化硅熔、沸点高，硬度大。
(2)一般情况，碱性氧化物＋酸―→盐＋水，SiO2是酸性氧化物却能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(SiF4不属于盐)。
(3)H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生(CO2离开反应体系)。
(4)一般情况，酸性氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2＋H2O===H2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。
3．硅酸
(1)酸一般易溶于水，但硅酸是难溶于水的弱酸，其酸性比碳酸弱。硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色。
①硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2＋H2O。
②硅酸能与强碱溶液反应：2NaOH＋H2SiO3===Na2SiO3＋2H2O。
(2)制备方法：若将少量二氧化碳通入饱和硅酸钠溶液中，观察到的现象是有白色胶状沉淀生成，反应的化学方程式是Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。
4、氮化硅陶瓷
氮化硅陶瓷，是一种烧结时不收缩的无机材料陶瓷。氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。具有高强度、低密度、耐高温等性质。
Si3N4 陶瓷是一种共价键化合物，基本结构单元为[ SiN4 ]四面体，硅原子位于四面体的中心，在其周围有四个氮原子，分别位于四面体的四个顶点，然后以每三个四面体共用一个原子的形式，在三维空间形成连续而又坚固的网络结构。氮化硅陶瓷五大应用：航空发动机、机械工业、超细微粉和食品加工行业、陶瓷基板、冶金领域。
5、生物陶瓷
中国20世纪70年代初期开始研究生物陶瓷，并用于临床。1974年开展微晶玻璃用于人工关节的研究；1977年氧化铝陶瓷在临床上获得应用；1979年高纯氧化铝单晶用于临床，以后又有新型生物陶瓷材料不断出现，并应用于临床。中国上海硅酸盐研究所、华南理工大学、北京市口腔医学研究所等单位对生物陶瓷都进行了深入的研究。生物陶瓷的应用范围也正在逐步扩大，现可应用于人工骨、人工关节、人工齿根、骨充填材料、骨置换材料、骨结合材料、还可应用于人造心脏瓣膜、人工肌腱、人工血管、人工气管，经皮引线可应用于体内医学监测等。
6、几种玻璃的成分
(1)普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2)。
(2)石英玻璃(以纯净的石英为主要原料制成的玻璃，成分仅为SiO2)。
(3)钢化玻璃(与普通玻璃成分相同)。
(4)钾玻璃(K2O、CaO、SiO2)。
(5)硼酸盐玻璃(SiO2、B2O3)。

展开更多......

收起↑