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第一讲 无机非金属材料的主角—硅（两课时）
一、考试说明：
1、了解非金属原子核外电子排布的周期性与元素性质递变关系，掌握典型非金属硅元素在元素周期表中的位置及性质的关系；
2、了解硅及其化合物的主要性质和重要应用。
二、感悟高考：
1、（09年广东）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是
①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
2、（07年广东）下列说法正确的是
A．硅材料广泛用于光纤通讯 B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
感悟高考：
三、教学设计：
1、硅
（1）存在：自然界中仅有 态存在，地壳里硅的含量居第 位。
（2）晶体结构：晶体硅与金刚石结构相似：属于 晶体，该晶体中每个硅原子以 键与 个硅原子相连构成一个小正四面体，以此为单元向空间无限延伸构成空间网状结构。由于 ，晶体硅的熔沸点或硬度均低于或小于金刚石。
（3）物理性质： 。
例1：下列物质：①H3O+②晶体硅 ③金刚石 ④CH4 ⑤NH4+ ⑥CHCl3 ⑦NH3，其中晶体或分子的空间结构均不属于正四面体的是
A.①③⑤ B.②④⑥ C.①⑥⑦ D.①⑤⑦
例2：目前科学家拟合成一种“二重构造”的球形分子，即把足球型的C60分子熔进Si60的分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合，下列说法正确的是
A.它是一种高聚物 B.它是一种新型化合物
C.它是一种硅酸盐 D.它是由两种单质组成的混合物
（4）化学性质：
a.常温下
b.加热或高温下
（5）工业制备：
制备及提纯的反应方程式
例3：把1molNa 、Si的混合物投入适量水中产生的气体在标况下的体积范围 。
思考与交流：硅和铝有哪些相同点、不同点？
2、二氧化硅
（1）二氧化硅的晶体结构
在SiO2晶体中一个Si原子跟四个O原子形成 个共价键，即每1个Si原子周围结合 个O原子，同时每个O原子跟 个Si原子相结合。
（2）物理性质：
思考与交流：SiO2和CO2有哪些相同点、不同点？为什么？
（3）化学性质：
a.弱氧化性：
b.具有酸性氧化物的通性：
c.其它反应：SiO2+HF===
例4、下列说法正确的是
A．二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物
B．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
C．二氧化碳通入水玻璃可能得到原硅酸
D．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强
3、硅酸、原硅酸
（1）硅酸（H2SiO3)、原硅酸（H4SiO4)的性质：
（2）硅酸（H2SiO3)的制备：
4、硅酸盐
（1）硅酸钠水溶液叫水玻璃。在空气中会变质，反应式为： 。
（2）硅酸盐氧化物表示法：金属氧化物·SiO2·H2O
硅酸钠（Na2SiO3）可表示为： ；
高岭石［Al2(Si2O5)(OH)4］可表示为： ；
正长石（KAlSi3O8)可表示为： 。
（3）硅酸盐的用途：
a.土壤保肥
b. 硅酸盐产品：玻璃、水泥、陶瓷
例5、不能用磨口玻璃瓶贮存的一组物质是
A．溴水 氯水 碘水 B．氢溴酸 盐酸 氢硫酸
C．浓硫酸 浓硝酸 浓盐酸 D．NaOH溶液 Na2CO3溶液 水玻璃
【教学反思】
第一讲 无机非金属材料的主角—硅（课时作业）
班级 姓名 学号 等第
1、青石棉（cricidolite）是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22(OH) 2，青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法正确的是
　 A．青石棉是一种易燃品且易溶于水
B．青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
C．1mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用，至少需消耗6L3mol/LHNO3溶液　
D．1mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用，至少需消耗5.5L2mol/LHF溶液
2、工业上制取金刚沙（SiC）的反应为:SiO2+3C→SiC+2CO↑,其中氧化剂与还原剂的质量比A．60:36 B．36:60 C．2:1 D．1:2
3、以氮化硅(Si3N4)和氧化铝(Al2O3)为原料，采用常压烧结或热压工艺制备赛伦(Sialan)。赛伦的化学通式为Si6－xAlxOxN8－x，以耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等性能为主要特征，因此，在冶金、机械、光学、医学等领域有重要应用。它属于
A．新型无机非金属材料 B．金属材料
C．有机高分子材料 D．无机高分子材料
4、某溶液中含有NO、SiO、Al O、S2－等四种阴离子，若向其中加入过量的盐酸溶液，微热并搅拌，再加入过量的NaOH溶液，则溶液中大量减少的阴离子是
A．NO B．SiO C． S2－ D．Al O
5、有10 g不纯CaCO3样品与足量盐酸作用后生成4.44 g CO2，且溶液中残留难溶物质。则对于此样品中是否存在①MgCO3 ②K2CO3 ③SiO2杂质的判断正确的是
A.肯定含①③，不含② B.肯定含①③，可能含②
C.肯定含②③，不含① D.肯定含②③，可能含①
6、CO2通入下列各溶液中，不会产生沉淀的是
A．CaCl2和Ba(NO3)2的混合液 B．BaCl2和NaOH的混合液
C．Na2CO3饱和溶液 D．水玻璃（硅酸钠溶液）
7、下列说法正确的是（N A表示阿佛加德罗常数）
A. 常温下常压下，3g甲醛气体含有的原子数是0.4NA
B. 7. 95gCuO被CO完全还原，转移的电子数为0.1NA
C. 100mL1mol/L的Na3PO4溶液中含有离子数多于0.4NA
D.60gSiO2和12g金刚石中各含有4NA个Si—O键和4NA个C—C键
8、关于硅的下列叙述中，不正确的是
A．在自然界中，硅既能以游离态形式存在，又能以化合态形式存在
B．在硅晶体中，含有由共价键形成的硅原子环，其中最小的环上有6个硅原子
C．常温下，硅可与氟气、强碱溶液反应
D．在加热条件下，硅可以与氧气、氯气、硝酸等物质反应
9、有一根粗铝含铁和硅杂质，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和稀氢氧化钠溶液中，放出氢气的质量相等，该粗铝含铁和硅的量的关系正确的是
① 物质的量之比为2∶1② 物质的量之比为3∶1③ 质量之比为2∶1；④质量之比为4∶1 A．②④ B．②③ C．①④ D．只有④
10、美国"9·11"恐怖袭击事件给纽约带来了一场严重的环境灾难——石棉污染，易使吸入石棉者患肺癌，已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为：Ca2MgxSiyO22(OH)2，X、Y的值分别为
A．8， 3 B．5， 8 C．3， 8 D．5， 5
11、C、Si、Ge、Sn是同族元素，该族元素单质及其化合物在材料、医药等方面有重要应用。请回答下列问题：
（1）Ge的原子核外电子排布式为
（2）C、Si、Sn三种元素的单质中，能够形成金属晶体的是
（3）按要求指出下列氧化物的空间构型、成键方式或性质
①CO2分子的空间构型及碳氧之间的成键方式 ；
②SiO2晶体的空间构型及硅氧之间的成键方式 ；
③已知SnO2是离子晶体，写出其主要物理性质 （写出2条即可）
④CO可以和很多金属形成配合物，如Ni（CO）4，Ni与CO之间的键型为
12、硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：
（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：
①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式 。
②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式 ；H2还原SiHCl3过程中若混O2，可能引起的后果是 。
（2）下列有关硅材料的说法正确的是 （填字母）。
A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥
B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承
C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高
E．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释　　 　　。
13、工业上用“三氯氢硅还原法”提纯粗硅的工艺流程如下图所示：
⑴三氯氢硅的制备原理：Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g) △H＝－210 kJ/mol
工业上为了加快SiHCl3生成速率而又不降低硅的转化率，可以采用的方法是 。
⑵除上述反应外，还伴随着副反应：Si(s)＋4HCl(g)SiCl4(g)＋2H2(g) △H＝－241 kJ/mol。已知：SiHCl3、SiCl4常温下均为液体。
①工业上分离SiHCl3、SiCl4的操作方法为 。
②反应SiHCl3(g)＋HCl(g) SiCl4(g)＋H2(g)的△H＝ kJ/mol。
⑶该生产工艺中可以循环使用的物质是 。
★14、将W g木炭与同时装入一个装有压力表体积不变的密闭容器中，压力表所示压强为，高温下容器中木炭与均完全反应后恢复到原温度，压力表的示数为，试求：（1）当W取值发生变化时，反应后压强P也发生变化，P的最大值（以表示）是______。
（2）以W表示满足题设条件的a的取值范围__________。
Si+2F2=
Si+4HF=
Si+2NaOH+H2O=
Si+O2====
Si+2Cl2=====
△
△
　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CaO+SiO2====
2NaOH+SiO2===
CaCO3+SiO2====
高温
高温
粗硅
280～300℃
分离
1100～1200℃
产品
盐酸
处理
溶液
氯化氢
副产品
回收
氢气
酸浸、过滤

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