知識(shí)點(diǎn)二　硅單質(zhì)

　　[探究活動(dòng)]

　　1.單質(zhì)硅可分為晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅結(jié)構(gòu)如圖所示，為________________型晶體，與____________結(jié)構(gòu)相似。晶體硅是一種帶有______________的灰黑色固體，根據(jù)其結(jié)構(gòu)分析可知，晶體硅熔點(diǎn)________、硬度________、有脆性。

　　晶體硅的導(dǎo)電性介于________________之間，是良好的____________材料。

　　2.硅原子最外層有4個(gè)電子，得失電子都較難，化學(xué)性質(zhì)____________。常溫下，除與F2、HF和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)外，硅不與其他物質(zhì)(如強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化劑)反應(yīng)。加熱時(shí)，能與O2、Cl2、C發(fā)生化合反應(yīng)。

　　[歸納總結(jié)]

　　晶體硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：___________________________________________________

　　________________________________________________________________________。

　　[遷移應(yīng)用]

　　4.我國(guó)具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電腦芯片“龍芯一號(hào)”的問世，填補(bǔ)了我國(guó)計(jì)算機(jī)制造史上的一項(xiàng)空白。下列對(duì)晶體硅的有關(guān)敘述正確的是(　　)

　　A.晶體硅和金剛石的物理性質(zhì)相似

　　B.晶體硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)

　　C.晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，但是它的提煉工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴

　　D.晶體硅具有金屬光澤，故它屬于金屬材料，可以導(dǎo)電

　　5.下列關(guān)于碳和硅的比較，正確的是(　　)

　　A.它們的氧化物都能與水反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的酸

　　B.碳和硅的最高正價(jià)都是+4價(jià)

　　C.硅元素在地殼中的含量占第二位，碳占第一位

　　D.碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游離態(tài)也有化合態(tài)

　　1.硅具有親氧性，自然界中以SiO2及硅酸鹽的形式存在，具有很好的半導(dǎo)體性和化學(xué)穩(wěn)定性，常用作信息技術(shù)與光電技術(shù)材料。

　　2.硅酸鹽種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常用氧化物的形式表示其組成。最常見的硅酸鹽是Na2SiO3，主要用作黏膠劑(水玻璃)、防火膠。

　　第2課時(shí)　硅酸鹽和硅單質(zhì)

　　課前準(zhǔn)備區(qū)

　　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↓

　　課堂活動(dòng)區(qū)

　　知識(shí)點(diǎn)一

　　探究活動(dòng)

　　1.都是由硅、氧和金屬元素組成的化合物　硅酸鹽　K2O•Al2O3•6SiO2　CaO•3MgO•4SiO2

　　2.不　很　水玻璃　用蒸餾水浸泡的木條燃燒，用硅酸鈉溶液浸泡的不燃燒　硅酸鈉耐高溫，不能燃燒

　　3.石灰石、黏土　水泥回轉(zhuǎn)窯　3CaO•SiO2,2CaO•SiO2,3CaO•Al2O3　純堿、石灰石、石英　玻璃窯　Na2O•CaO•6SiO2　黏土　硅酸鹽

　　歸納總結(jié)

　　1.由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱

　　2.SiO2-3+2H+===H2SiO3↓

　　3.黏土　石灰石　Na2O•CaO•6SiO2或Na2SiO3•CaSiO3•4SiO2(混合物)

　　Na2CO3+SiO2=====高溫Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2=====高溫CaSiO3+CO2↑

　　遷移應(yīng)用

　　1.D　[根據(jù)硅酸鹽改寫氧化物的要求可以判斷，A中Al2O3和CaO的排列順序有誤;B中化學(xué)計(jì)量數(shù)出現(xiàn)了12;C正確的寫法應(yīng)為K2O•3Al2O3•6SiO2•2H2O;D的寫法完全符合要求。]

　　2.C　[Na2SiO3既是硅酸鹽，又是鈉鹽，硅酸鹽大多難溶于水，而鈉鹽均易溶于水;浸泡銀幕主要是為了防火，而浸泡枕木主要是為了防腐;水玻璃有粘合作用，常作粘合劑。]

　　3.B　[這是一道硅酸鹽工業(yè)中理論聯(lián)系實(shí)際問題的試題。解答本題時(shí)應(yīng)熟悉生產(chǎn)玻璃、水泥產(chǎn)品的原料情況。制玻璃的原料是純堿、石灰石和石英;制水泥的原料是石灰石、黏土等。相互對(duì)比后可知B項(xiàng)為正確答案。]

　　知識(shí)點(diǎn)二

　　探究活動(dòng)

　　1.正四面體　金剛石　金屬光澤　高　大　導(dǎo)體和絕緣體 半導(dǎo)體

　　2.不活潑

　　歸納總結(jié)

　　晶體硅具有正四面體型結(jié)構(gòu);熔點(diǎn)高、硬度大、良好的半導(dǎo)體;常溫下，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定

　　遷移應(yīng)用

　　4.A　[晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，是具有正四面體型的空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以物理性質(zhì)與金剛石相似，熔、沸點(diǎn)高，硬度大;硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，但常溫下可與F2、HF和強(qiáng)堿等反應(yīng);晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，被廣泛使用;晶體硅是一種非金屬單質(zhì)，雖然它具有金屬光澤。]

　　5.B　[SiO2不溶于水也不與水反應(yīng)，A不正確;在地殼中含量第一的是氧元素，硅占第二位，C不正確;自然界中有游離態(tài)的碳(金剛石等)，但是沒有游離態(tài)的硅，因?yàn)楣枋且环N親氧元素，D不正確。]

　　課后練習(xí)區(qū)

　　1.B　2.C

　　3.B　[航空材料的特點(diǎn)是質(zhì)輕、高強(qiáng)度、穩(wěn)定性好，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤;復(fù)合材料屬于混合物，沒有固定的熔、沸點(diǎn)，碳化硅屬于新型無機(jī)非金屬材料，C、D項(xiàng)正確。]

　　4.C　[合成這些無機(jī)非金屬材料的過程中應(yīng)杜絕氧氣的存在，否則會(huì)生成相應(yīng)的氧化物。]

　　5.D

　　6.D　[在反應(yīng)②中Si元素化合價(jià)升高，被氧化。]

　　7.C　[在周期表中，硅位于金屬和非金屬分界線附近，是導(dǎo)體材料，既有金屬性又有非金屬性。常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，但可與氟氣、氫氟酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng);在加熱或高溫條件下，硅能與氧氣、氯氣、氫氣、碳等起反應(yīng)，C項(xiàng)不正確。]

　　8.B　[Si化學(xué)性質(zhì)不活潑，但能與O2高溫下反應(yīng)：Si+O2=====高溫SiO2，也可與HF反應(yīng)：Si+4HF===SiF4↑+2H2↑;是一種親氧元素，主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在。]

　　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鹽的時(shí)候，應(yīng)注意書寫順序：活潑金屬氧化物、較活潑金屬氧化物、二氧化硅、水。第二問若直接寫三硅酸鎂與鹽酸反應(yīng)，許多同學(xué)會(huì)感到無從下手。應(yīng)以氧化物形式書寫。堿性氧化物(MgO)能與鹽酸反應(yīng)，而SiO2不能與鹽酸反應(yīng)，可當(dāng)成雜質(zhì)，最后寫出正確的方程式。

　　10.(1)SiO2　CO　CO2　H2SiO3

　　(2)SiO2+2C=====高溫Si+2CO↑

　　(3)SiO2-3+CO2+H2O===H2SiO3↓+CO2-3

　　解析　本題主要考查SiO2的特性。其突破口應(yīng)從“A是一種高熔點(diǎn)的化合物，不溶于硫酸、硝酸，卻溶于氫氟酸”推斷出A為SiO2，然后依次推斷出B為CO、C為CO2、D為H2SiO3。

　　11.(1)稀鹽酸　無色氣體　碳酸鈣　(2)二氧化硅

　　12.(1)①SiHCl3+H2=====1 357 KSi+3HCl?、赟iHCl3+3H2O===H2SiO3↓+3HCl+H2↑　高溫下H2與O2混合發(fā)生爆炸　(2)ABC

　　解析　(1)①H2還原SiHCl3可制備Si，化學(xué)方程式為SiHCl3+H2=====1 357 KSi+3HCl。

　　②SiHCl3與H2O反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和H2;用H2還原SiHCl3過程中若混入O2，則高溫下H2與O2反應(yīng)發(fā)生爆炸。

　　(2)A項(xiàng)，碳化硅硬度很大，可用于生產(chǎn)砂紙、砂輪等;B項(xiàng)，含4%硅的硅鋼具有很高的導(dǎo)磁性，主要用作變壓器鐵芯;C項(xiàng)，高純度的SiO2可以制造光導(dǎo)纖維;D項(xiàng)，普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3，是由石英(SiO2)、石灰石、純堿高溫下反應(yīng)產(chǎn)生的，化學(xué)方程式為Na2CO3+SiO2=====高溫Na2SiO3+CO2↑，CaCO3+SiO2=====高溫CaSiO3+CO2↑;E項(xiàng)，Si與HCl不反應(yīng)。