2022高中化學 第四章 材料家族中的元素 第1節(jié) 硅 無機非金屬材料 第一課時學案魯科版必修1

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1、2022高中化學 第四章 材料家族中的元素 第1節(jié) 硅 無機非金屬材料 第一課時學案魯科版必修1 學習目標: 1、掌握硅、二氧化硅的物理化學性質(zhì),粗硅的制法。 2、認識硅、二氧化硅作為無機非金屬材料的特性及其用途。 學習過程: 一、半導體材料與單質(zhì)硅 1、半導體材料 (1)半導體材料的特點:特指導電能力 的一類材料。 (2)常見的半導體材料:最早使用的半導體材料是 ,現(xiàn)在最廣泛使用的半導體材料是 。 (3)為什么現(xiàn)在廣泛使用的半導體材料是硅而不是鍺? 2、非金屬單質(zhì)的一般性

2、質(zhì)有哪些? 3、硅的性質(zhì) (1)硅的存在 在地殼里,硅的含量僅次于 ,全部以 存在,主要存在形式為 和 。 (2)物理性質(zhì): ①單質(zhì)硅有 和 兩種; ②晶體硅是 色、有 、 的固體; ③單質(zhì)硅的導電性 。 (3)硅的化學性質(zhì): ①在常溫下,硅的化學性質(zhì)

3、;在加熱條件下,硅能與 發(fā) 生反應。完成下列化學反應的方程式: 硅在氧氣中燃燒: 硅與氟氣反應: 硅與氯氣反應: ②粗硅的制備: ③硅與酸反

4、應: 硅很穩(wěn)定,不與濃硫酸、濃硝酸等強酸反應,但硅能和氫氟酸反應。方程式為: ④硅與堿反應: 硅與氫氧化鈉溶液反應: 4、硅的用途用途有哪些? 二、二氧化硅和光導纖維 1、二氧化硅廣泛存在于 ,是 和 的主要成分。 2.二氧化硅的物理性質(zhì): 當你吃飯時不小心咬到一粒砂子,感覺如何?你能從中體會出

5、二氧化硅的哪些物理性質(zhì)? 3、二氧化硅的化學性質(zhì) (1) 氧化物,能與堿溶液緩慢反應生成鹽,在高溫條件下,能與堿性氧化物反應生成鹽。 ①二氧化硅和氫氧化鈉溶液反應: ;在化學實驗室中,盛裝強堿的玻璃瓶不能用玻璃塞。 ②二氧化硅和生石灰反應:

6、。 (2)與氫氟酸反應 思考:該反應為什么可以發(fā)生?它滿足復分解反應的哪個條件? 盛放氫氟酸,可以用玻璃試劑瓶嗎? (3)二氧化硅和鹽發(fā)生反應 ①二氧化硅和純堿反應 。 ②二氧化硅和石灰石反應 。 (4)二氧化硅和木炭粉反應: 。 4.二氧化硅的用途:

7、 。 反饋練習: 1、下列說法正確的是( ) A.半導體材料是指在某一溫度下,電阻為零的導體 B.半導體材料是指在某某一溫度下,電阻為無窮大的導體 C.半導體材料是指導電能力介于導體與絕緣體之間的一類材料 D.使用最早、最廣泛的半導體材料是硅 2、下列關(guān)于硅和二氧化硅說法正確的是( ) A.硅是一種親氧元素,在自然界中總是與氧相互化合,沒有游離態(tài) B.硅用途廣泛,常被用來制造光導纖維 C.二氧化硅常被用來制造石英表中的壓電

8、材料和太陽能電池 D.硅是構(gòu)成礦物巖石的主要原料,其化合態(tài)硅幾乎全部是二氧化硅 3、下列說法正確的是( ) A.氫氟酸能用于刻蝕玻璃,所以氫氟酸是強酸 B.氫氟酸與二氧化硅反應生成硅酸 C.非金屬氧化物的熔沸點一般較低, SiO2的卻很高 D.二氧化硅既能與氫氟酸反應又能和氫氧化鈉反應,所以二氧化硅是兩性氧化物 4、下列化學反應方程式書寫不正確的是( ) A. SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 +H2O B. SiO2 + CaO 高溫 CaSiO3 C. SiO2 + C 高溫 Si + CO2↑ D. SiO2 + 4HF

9、 SiF4↑ + 2H2O 課時作業(yè): 1、下面有關(guān)硅的敘述中正確的是( ) A.硅原子既不易失去電子又不易得到電子,主要形成4價的化合物,自然界中存在游離態(tài)的硅 B.硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素,硅在地殼中的含量在所有的元素中居第一位 C.硅的化學性質(zhì)不活潑,常溫下不與任何物質(zhì)反應,當加熱到一定溫度時,能與O2、Cl2等非金屬單質(zhì)反應 D.硅在電子工業(yè)中,是最重要的半導體材料 2、有科學家提出硅是“21世紀的能源”“未來的石油”的觀點。假如硅作為一種普遍使用的新型能源被開發(fā)利用,下列關(guān)于其有利因素的說法中,你認為錯誤的是( ) A.硅便于運輸、貯存,從安全角度考慮,硅是最佳

10、的燃料 B.自然界中存在大量單質(zhì)硅 C.硅燃燒放出的熱量大,且燃燒產(chǎn)物對環(huán)境污染程度低,容易有效控制 D.地殼中硅的儲量豐富 3、下列有關(guān)Si及SiO2的用途說法不正確的是(  ) A.SiO2用于制造光導纖維 B.水晶、瑪瑙和石英的主要成分都是SiO2 C.在自然界中不存在單質(zhì)硅 D.因為Si是導體,所以可以用于制造集成電路 4、下列敘述錯誤的是( ) A.氦氣可用于填充飛艇 B.氯化鐵可用于硬水的軟化 C.石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅 D.聚四乙烯可用于廚具表面涂層 5、下列有關(guān)試劑

11、的保存方法中錯誤的是( ) A.氫氧化鈉溶液盛裝在用橡膠塞的試劑瓶中 B.氫氟酸盛裝在細口玻璃瓶中 C.硫酸亞鐵溶液存放在加有少量鐵粉的試劑瓶中 D.金屬鈉保存在石蠟油或煤油中 6、要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì),最適宜的試劑是(  ) A.純堿溶液 B.鹽酸 C.硫酸 D.氫氧化鈉溶液 7、有一粗硅中僅混有鐵這一種雜質(zhì),取等質(zhì)量的兩份樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中,放出等量的氫氣,則該粗硅中鐵和硅的關(guān)系正確的是() A.物質(zhì)的量之比為1∶1 B

12、.物質(zhì)的量之比為2∶1 C.質(zhì)量之比為3∶2 D.質(zhì)量之比為2∶1 8、 在給定的條件下,下列選項所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實現(xiàn)的是(  ) A. B. C. D. 9、在高溫下,碳與硅可形成SiC。對于化學反應SiO2 + 3C 高溫 SiC + 2CO2↑,有關(guān)敘述正確的是() A.反應中SiO2是氧化劑,C是還原劑 B.硅元素被還原了,碳元素被氧化了 C.在反應中C既是氧化劑又是還原劑 D.在反應中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1 10、如圖所示,A是有金屬光澤的非金屬固體單質(zhì),A、B、D、E的變化關(guān)系如下,

13、回答下列問題:(1)寫出A、D的名稱 A:     D:     ? (2)寫出B→A的化學方程式:  D→B的化學方程式: (3)寫出下列反應的離子方程式 E→D:  B→E: 

14、 11、制備硅半導體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當前制備高純硅的主要方法,生產(chǎn)過程示意圖如下: (1)寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學反應方程式: (2)整個制備過程過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3與水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì),寫出配平的化學反應方程式: 氫氣還原SiH

15、Cl3過程中若混入O2,可能引起的后果是: 。 12、晶體硅是一種重要的非金屬材料,制備純硅的主要步驟如下: ①高溫條件下碳還原二氧化硅制備粗硅;②粗硅與干燥的HCl氣體反應制得SiHCl3; ③SiHCl3與過量的H2在1000℃-1100℃下反應的到純硅。已知SiHCl3能與H2O強烈反應,在空氣中自燃。請回答下列問題: (1)第①步制備粗硅的化學反應方程式為 (2)粗硅與HCl反應完全后,經(jīng)冷凝得到S

16、iHCl3(沸點33℃)中含有少量的SiCl4(沸點57.6℃)和HCl(沸點84.7℃),提純SiHCl3采用的方法為 。 (3)用SiHCl3與過量的H2反應制備純硅的裝置圖如下(熱源和加持裝置略去): ①裝置A中進行的是實驗室制備氫氣的反應, 請寫出化學反應方程式: 。 ②裝置B的作用是 ,其中盛裝的試 劑是 。 A B C D ③裝置C為SiHCl3液體的汽化裝置,裝置D為制備純硅的反應裝置,請寫出裝置D中所發(fā)生化學反應的方程式 。 ① 為保證實驗的成功,操作的關(guān)鍵是檢查裝置的氣密性和 。

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