高中化学第三单元化学与材料的发展课题无机非金属材料教案新人教选修.docx

PAGE PAGE 10 复习目标： 专题 4.1 无机非金属材料的主角 - 硅 1、掌握碳、硅及其化合物的性质、转化关系。 2、了解硅酸盐工业，新型无机非金属材料的特性及其应用。基础知识回顾： 一、碳、硅元素的存在及单质的性质和用途 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、单质的性质与用途比较 碳 碳 硅 金刚石：空间网状 结构 结构 晶体硅：空间网状结构 石墨： 层状结构的晶体 金刚石熔点高、硬度大 物理性质 晶体硅硬度大、熔点高 石墨熔点高、质软，有滑腻感 与 O2、Cl 2 反应： 与非金属 与 O2 反应： C＋ O2=CO2( 完全燃烧 ), Si+O2=SiO2 单质反应 2C＋ O2=2CO(不完全燃烧 ) Si+2Cl 2=SiCl 4 化 与氧化物 与 CuO,SiO2 反应 C＋ 2CuO=2Cu＋ CO2↑ 学 反应 C+SiO2=Si+2CO↑ 性 与浓 H2SO4、浓 HNO3 反应： 与氢氟酸的反应： 质 与酸反应 C＋2H2SO4( 浓 )=CO2↑＋ 2SO2↑＋ 2H2O， Si ＋ 4HF=SiF4↑＋ 2H2↑ C＋ 4HNO3( 浓)=CO2↑＋ 4NO2↑＋ 2H2O 与碱反应 Si+2OH +H - 2O=SiO 2- +2H ↑ 3 2 3、碳、硅元素的单质及其化合物的特殊性 ①一般情况，非金属元素单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。 ②一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。 ③一般情况， 较强氧化剂＋较强还原剂 ===较弱氧化剂＋较弱还原剂， 而碳却还原出比它更强的还原剂： SiO2＋ 2C =Si ＋2CO↑， FeO＋ C = Fe ＋CO↑。 ④硅为非金属，却可以和强碱反应，放出氢气： Si ＋ 2NaOH＋ H2O===Na2SiO3＋ 2H2↑。 ⑤一般情况，较活泼金属＋酸 ===盐＋氢气，然而 Si 是非金属，却能与氢氟酸发生反应： Si ＋ 4HF=SiF4↑＋ 2H2↑。 ⑥一般情况，碱性氧化物＋酸 =盐＋水， SiO2 是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应： SiO2 ＋ 4HF=SiF4↑＋ 2H2O。 ⑦一般情况，非常活泼金属 (Na、K 等) 才能够置换出 H2O中的氢，但 C＋ H2O(g)=CO+ H2↑。 ⑧一般情况，非金属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。 4、硅与铝的相似性及区别 （ 1）与强碱溶液反应时相似 ①Si 、 Al 均与 NaOH溶液反应生成盐和 H2。 ②SiO2、 Al 2O3、H2SiO3、H3AlO3Al(OH) 3］均与 NaOH溶液反应生成盐和水。 ③Na2SiO3、NaAlO2 溶液通入过量 CO2 均生成白色沉淀。 （ 2）区别 ①除氢氟酸外， Si 、 SiO2、H2SiO3 不与其它酸反应。 ②Al 2O3、Al(OH) 3 属两性化合物。 ③Na2SiO3 溶液、 NaAlO2 溶液与过量盐酸反应时现象不同。 【典型例题 1】 【 2008 年全国卷Ⅱ】 对于ⅣA 族元素，下列叙述中不正确的是 ( ) SiO2 和 CO2 中 Si 和 O，C 和 O之间都是共价键 C、Si 、Ge 的最外层电子数都是 4，次外层电子数都是 8 CO2 和 SiO2 都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应 D．该族元素的主要化合价是＋ 4 和＋ 2 【迁移训练 1】【陕西省岐山县 2013-2014 学年高三第一学期期中质量检测试题】 下列说法正确的是 A．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 B．化工生产时将氯气通入到饱和的石灰水中可制得大量漂粉精 C． SO2 被氧气氧化的条件一般选择高温、高压、催化剂 D ． 矿 青 石 棉 的 化 学 式 为 ： Na2Fe5Si 8O22(OH) 2 改 写 成 氧 化 物 的 形 式 则 为 Na2O·3FeO·Fe 2O3·8SiO 2·H2O 二、 CO2 和 SiO2 的比较 物质 二氧化硅 二氧化碳化学式 SiO2 CO2 晶体类型 原子晶体 分子晶体 主要物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水  熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 与水反应 不反应 CO2＋ H2O=H2CO3 与酸反应 SiO2＋ 4HF=SiF4↑＋ 2H2O 不反应 化 与碱反应 学 SiO2＋ 2NaOH=N2aSiO3＋ H2O ( 盛碱液的试剂瓶用橡皮塞 ) CO2＋ 2N