2017-2018学年高一化学鲁科版必修1教学案：第4章+第1节+硅+无机非金素材料+Word版含解析.docVIP

细读教材记主干 一、单质、硅与半导体材料 1．半导体材料 特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料，最早使用的半导体材料是锗，现在使用最广泛的半导体材料是硅。 2．硅的存在 在地壳里，硅的含量仅次于氧，全部以化合态存在，主要存在形式为二氧化硅和硅酸盐。硅单质存在同素异形体是晶体硅和无定形硅。 3．单质硅 (1)晶体硅的物理性质： 颜色 光泽 熔点 质地 导电性 灰黑色 有金属光泽 很高 硬而脆 半导体 (2)化学性质： 常温下，硅的化学性质不活泼，但在加热条件下和某些非金属单质(如O2、Cl2)反应。 Si和O2反应的化学方程式为Si＋O2SiO2。 (3) (4)用途： 用于制造晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等，其合金用于制造变压器铁芯和耐酸设备等。 二、二氧化硅和光导纤维 1．二氧化硅 (1)存在：二氧化硅广泛存在于自然界中，是沙子、石英的主要成分。透明的石英晶体又称水晶。 (2)物理性质： 状态 颜色 熔点 硬度 水溶性 晶体 无色 高 大 不溶 (3)化学性质： ①具有酸性氧化物的通性： a．常温下SiO2与 NaOH溶液反应： SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 b．高温下SiO2与碱性氧化物(如 CaO)反应： SiO2 ＋CaOCaSiO3。 ②特性： 与氢氟酸(HF)反应： SiO2 ＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 ③弱氧化性： 高温下与C反应： SiO2 ＋2CSi＋2CO↑。 2．光导纤维 (1)主要成分：SiO2。 (2)用途：用于通讯、能量传输、信息处理等，光纤的使用节约了大量的人力、物力、财力，且提高了信号传输效率。 三、硅酸盐与无机非金属材料 1．硅酸盐 (1)硅酸钠：其水溶液俗称水玻璃，有黏性，为弱酸盐，能与其他酸反应。 ①与CO2反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓②与盐反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓(2)硅酸盐： ①性质：硅酸盐性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。 ②表示方法： 硅酸盐的组成比较复杂，常用氧化物的形式表示。例如：硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，钠长石(NaAlSi3O8)可表示为 Na2O·Al2O3·6SiO2。 2．无机非金属材料 (1)传统的无机非金属材料——硅酸盐产品。 水泥 玻璃 陶瓷 主要原料 石灰石、黏土、石膏 纯碱、石灰石、石英 黏土(Al2O3·2SiO2·2H2O) 生产 原料(粉碎)→生料(煅烧)→熟料(加入石膏粉并磨细)→成品 原料(粉碎)→按比例混合(加强热)→熔化(加添加剂)→成品SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑SiO2＋CaCO3 CaSiO3＋CO2↑ 混合→成型→干燥→烧结→冷却 续表 水泥 玻璃 陶瓷 主要成分及种类 硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3) 普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2)石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃、有色玻璃、玻璃纤维 土器、陶器、瓷器 主要性能 水硬性(与水掺和搅拌后凝固变硬)，不可逆过程 玻璃态物质，无固定的熔沸点，在一定温度范围内熔化 耐氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 共同特点 高温条件下发生复杂的物理化学变化，冷却后成为成分复杂的硅酸盐 (2)新型无机非金属材料： 材料类别 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 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、人造关节、接骨螺钉 [重点剖析] (1)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si却能与HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 (2)非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力。 (3)Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (4)非金属单质跟碱液的作用一般无H2放出，但Si与碱液(如NaOH溶液)反应放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (5)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水反应来制取H2SiO3。 (6)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的却很高。 (7)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (8)无机酸一般易溶于水，但H2SiO3却难溶于水。 (9)高温下SiO2与Na2CO3能发生反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑。 [特别提醒] (