高中二氧化硅与信息材料学案教案

专题3  从矿物到基础材料

第二单元  含硅矿物与信息材料    

 二氧化硅与信息材料

编写：陈日义     审核：胡  冰

          班级      学号      姓名          

【学习目标】

1.知道二氧化硅的物理性质和化学性质，了解二氧化硅制品在高科技信息产业中的应用。

2.认识单晶硅的使用给人类文明进程所带来的重大影响。

【知识梳理】

1．晶体硅是      色、有金属光泽、硬而脆的固体，导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的        材料，熔点和沸点都很      ，硬度也很大（因为它的结构类似于金刚石），是良好的          材料，广泛应用于电子的各个领域。硅单质化学性质

2.工业上用       在高温下还原          可制得含有少量杂质的      ，将粗硅在高温下与      反应生成         ，四氯化硅经提纯后再用氢气还原，就可以得到高纯度的硅（硅含量可达    %以上）。涉及到的方程式：                                、

                              、                                    。

3.硅的用途：（1）用于制造硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件；（2）制造太阳能；（3）制造合金，如含硅4％（质量分数）的钢导磁性好制造变压器的铁芯；含硅15%(质量分数)的钢有良好的耐酸性等。

4.二氧化硅是一种熔沸点很      ，硬度很大（因为它的结构类似于金刚石）的氧化物，难溶于水。广泛存在于自然界中（天然二氧化硅的矿物有硅石、水晶、石英、玛瑙、石英砂等），可用于制玻璃、钟表部件、耐磨材料，是光导纤维的主要原料，在光学仪器、电子工业等方面广泛应用。二氧化硅化学性质        ，常温下性质稳定不与水、酸（氢氟酸除外）发生反应，只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应。

5．SiO₂的用途：制石英玻璃，是光导纤维的主要原料；制钟表部件；可制耐磨材料；用于玻璃的生产；在光学仪器、电子工业等方面广泛应用。

【典例分析】

1.地壳中含量第一和第二的两种元素形成的化合物,不具有的性质         (       )

A.熔点很高                   B.能与水反应生成对应的酸

C.可与纯碱反应               D.与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质

2.二氧化硅是酸性氧化物，酸性氧化物具有哪些主要的化学性质？实验室能否用带玻璃塞的玻璃瓶盛放氢氧化钠溶液？

3.实验室能否用玻璃瓶盛放HF溶液？在玻璃上雕花用氢氧化钠溶液好还是用氢氟酸好？

4.将30gSiO₂和足量的碳在高温下发生反应SiO₂+2C ==Si+2CO↑，下列叙述中正确的是                                                                 (      )

A.有0.5molSiO₂参加反应              B.反应中有12g碳被还原

C.反应中生成了2.24LCO(标准状况)     D.反应中有0.5×6.02×10²³个电子发生转移

5.有A、B、C、D、E五种都含硅元素的物质，它们能发生如下变化：（1）C受热后失水生成D；（2）A溶液与钙盐溶液反应生成白色沉淀E；（3）D与烧碱反应生成A和水；（4）B在空气中燃烧生成D；（5）D在高温下与碳酸钙反应生成E和一种气体；（6）A溶液与盐酸反应可生成白色胶状沉淀；（7）D在高温下与碳反应生成单质B。试推测A、B、C、D、E各为何物？并写出（1）－（7）各个变化的化学方程式。

【思维训练】

1.下列关于硅和二氧化硅的叙述不正确的是                             (      )

A.晶体硅和二氧化硅的结构相似

B.晶体硅和二氧化硅晶体都常用来制造电子部件

C.硅和二氧化硅都不与酸（氢氟酸除外）反应

D.硅和二氧化硅都广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石

2.玻璃的主要成分之一是二氧化硅，常温下，能跟二氧化硅反应的物质是    (     )

A．纯碱溶液      B．浓硫酸      C．氢氟酸     D．浓

3.生石灰中往往含有杂质CaCO₃和SiO₂，要检验是否存在这两种杂质，最好选用(      )

A．水            B.盐酸         C.硫酸        D.烧碱

4.二氧化硅是一种熔沸点很高的、硬度很大的氧化物，下列有关二氧化硅用途的说法不正确的是                                                           (     )

A.用于制作光学镜片  B．制造光导纤维   C．制石英坩埚  D．与水直接反应制硅酸

5.A是一种高熔点的化合物，不溶于盐酸、中，A与纯碱在高温下反应生成化合物B和气体C；将C通入到B的溶液中得到化合物D，D在干燥的空气中又转变成化合物E，将E加热时又生成A。则各物质的分子式为A        、B        、C        、D        、E        。

【课后巩固】

A.自然界硅的贮量丰富                    B．自然界中存在大量单质硅

C．高纯度的二氧化硅被用于制作计算机芯   D．光导纤维的主要成分是Si

2.下列离子方程式书写不正确的是                                     （      ）

A．石英与烧碱反应：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O

B．往烧碱溶液中通入CO₂：CO₂+ 2OH^-= H₂O+ CO₃^2-

C．向小苏打溶液中加入过量的石灰水：2HCO₃^-+Ca²⁺+2OH^-=CaCO₃↓+H₂O+ CO₃^2-

D．往水玻璃中加入盐酸：2H⁺+SiO₃^2-+H₂O=H₄SiO₄↓

3.下列反应中属于氧化还原反应的是                                    (     )

A.Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑         B．PbO+H₂SO₄=PbSO₄+H₂O

C．Na₂SiO₃+6HF=Na₂SiF₆+3H₂O          D．SiO₂+4HF=SiF₄+2H₂O

4.下列物质的主要成分不是SiO₂的是                                    （      ）

   A.水晶         B.石英          C.沙子        D.干冰

5.制备硅单质时，主要化学反应如下：

（1）SiO₂＋2CSi＋2CO↑ (2)Si＋2Cl₂SiCl₄ （3）SiCl₄＋2H₂Si＋4HCl    

下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是                             （      ）

A.（1）（3）为置换反应          B.（1）（2）（3）均为氧化还原反应

C.（2）为化合反应              D.三个反应的反应物中硅元素均被还原

6.将22.5g石英与60g石灰石在高温下反应，产生的气体在标况下的体积为  (      )

A．5.6L         B．11.2L        C．13.44L       D．6.72L

7.下列关于硅和二氧化硅的说法中不正确的是                            （      ）

A. 二氧化硅可用于制造晶体管、集成电路

B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体

C．二氧化硅可用于制造石英钟表的电压材料和光导纤维

D．加热到一定温度时硅能与氯气、氧气等非金属反应

8.下列说法正确的是                                                  （      ）

A．硅材料广泛应用于光纤通讯

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. 粗硅制备单质硅不涉及氧化还原反应

9.高岭土（主要成分是Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O,还含有少量CuO、Fe₂O₃）可用来制取新型净水剂（铝的化合物），其步骤如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块过滤，弃去残渣，滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即净水剂。

（1）写出熔融时主要成分与纯碱反应方程式（Al₂O₃与纯碱反应和SiO₂与纯碱的反应类似）：

（2）最后沉淀物是       ；生成该沉淀的离子方程式为                            ；

（3 ）实验室常用的坩埚有瓷坩埚、氧化铝坩埚、和铁坩埚，本实验在熔融土样时应选用

             。

【问题反思】

【错题整理】