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4.1《无机非金属材料的主角——硅》名师导航（人教版化学必修1）

※基本信息※
- 资料类型：教(学)案
- 教材版本：人教版
- 适用学校：不限
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※资料简介※
第一节无机非金属材料的主角——硅
名师导航
知识梳理
一、硅单质
    硅在地壳中的含量仅次于____________，在自然界中只以____________态存在，一般以SiO2或硅酸盐的形式存在。
    晶体硅的结构和金刚石____________，为____________体的立体____________状结构；硅呈灰黑色，有金属光泽，熔点、沸点高，硬度大，是重要的半导体材料。
    硅的化学性质____________活泼，常温下只与F2、HF和强碱反应。如：
    Si+O2 SiO2（粉末状的Si可以燃烧）
    Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑
    Si+2H2 SiH4（结构类似CH4，但不稳定）
    工业上制取单质硅是先用石英砂与焦炭反应制取粗硅，再将粗硅进行提纯。
    SiO2 + 2C Si + 2CO↑
（石英砂）（焦炭）（粗硅）
Si（粗）+2Cl2 SiCl4，SiCl4+2H2====Si（纯）+4HCl
二、二氧化硅的性质
二氧化硅晶体中硅原子和氧原子按____________的个数比组成立体__________结构，故“SiO2”只是化学式，表示了硅、氧原子的个数比，晶体中不存在SiO2分子。
1.物理性质：主要是熔沸点_________、硬度_________、_________溶于水。
2.化学性质
（1）具有_________氧化性。如SiO2+2C Si+2CO↑
（2）具有_________氧化物的通性。如CaO+SiO2 CaSiO3
SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O
    注意：玻璃中含有SiO2，故盛放___________性溶液的试剂瓶不能用___________塞，只能用___________塞。
（3）特性：SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O（腐蚀玻璃）
三、硅酸的性质
SiO2对应的水化物是硅酸（H2SiO3），H2SiO3是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应而制得的。H2SiO3的酸性很_________，甚至比H2CO3还要_________，所以即使将CO2通入Na2SiO3溶液中也可以得到H4SiO4的白色胶状沉淀。
    Na2SiO3+2HCl+H2O====2NaCl+H4SiO4↓
    （也可写成Na2SiO3+2HCl====2NaCl+H2SiO3↓）
    Na2SiO3+CO2+2H2O====H4SiO4↓（白色）+Na2CO3
    （也可写成Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3↓+Na2CO3）
    原硅酸（H4SiO4）很不稳定，在空气中易失水生成_____________：H4SiO4====H2SiO3+H2O。
四、硅酸盐
由_____________、________________和金属组成的化合物的总称，结构复杂、性质稳定，广泛存在于地壳中。最简单而又最常用的是Na2SiO3，其水溶液放置在空气中会____________。
五、碳和硅的比较
碳硅
原子半径相对较_______________ 相对较_______________
结构立体___________状（金刚石）立体_____________状
单质熔点熔点很___________ 比金刚石稍_______________
氧化物化学式的意义 CO2____________表示二氧化碳的分子组成 SiO2________表示二氧化硅的分子组成，仅表示二氧化硅中硅原子和氧原子个数比_________
相应酸的特点 H2CO3为___________态 H2SiO3、H4SiO4均为___________态
六、二氧化碳和二氧化硅
CO2 SiO2
类别 ___________氧化物 ___________氧化物
结构由分子组成立体___________状
熔沸点  较___________
化学性质 CO2+H2O H2CO3 不与水反应，也不溶于水
CO2+2NaOH====____________+H2O CO2+NaOH====____________
CO2+CaO====CaCO3 SiO2+2NaOH====____________+H2O
联系 Na2SiO3+CO2+2H2O====H4SiO4+Na2CO3 H4SiO4====SiO2+2H2O
疑难突破
1.碳族元素的相似性主要体现在哪些方面？
剖析：①最外层电子数为4，易形成共价键；
②最高价均为+4，最高价氧化物通式为RO2，对应水化物通式为H2RO3〔H4RO4或R(OH)4〕；
③均有+2价，氧化物通式为RO；
④气态氢化物可表示为RH4。
2.碳族元素性质的递变规律如何？
剖析：①从碳到铅电子层数递增，原子半径增大，核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强；
②从碳到铅非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强；
③同族元素从上到下最高价氧化物对应的水化物的酸性递减，碱性递增；
④同族元素从上到下气态氢化物的稳定性递减，还原性递增。
3.硅酸盐的结构有什么特征？
剖析：硅酸盐是构成岩石和土壤的主要成分。硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常用氧化物的形式来表示其组成。
例如：硅酸钠Na2SiO3（Na2O•SiO2）
高岭石Al2(Si2O5)(OH)4 (Al2O3•2SiO2•2H2O)。
硅酸盐的结构一般都很复杂，但不论哪种硅酸盐，它们的基本结构单元都是硅氧四面体，它们通过不同的方式结成链状、环状、片状或立体网状结构的阴离子。硅酸盐就是由这些阴离子与金属阳离子结合而成的。
问题探究
问题1 从生活中硅的各种用途出发，回忆有关知识结构，探究硅及其化合物的“反常”性质有哪些。
探究：1.Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2+2C Si+2CO↑
2.非金属单质与碱溶液反应一般无H2放出，但Si却放出H2：Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑
3.非金属单质一般不与非氧化性的酸反应，但Si能与HF作用：Si+4HF====SiF4↑+2H2↑
4.非金属一般为非导体，但Si为半导体。
5.SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接用与水反应来制取硅酸。
6.酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能跟HF作用：SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O
7.无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。
8.因H2CO3的酸性比H2SiO3大。所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生如下反应：Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3+Na2CO3，但在高温下却发生：Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+
CO2↑
9.Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但
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