第四章 非金属及其化合物
教学目的1：
1. 了解碳、硅及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。 2. 知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途。 教学课时：
2.5课时
知识体系1
1. 硅及其化合物 ⑴碳和硅的比较 碳 第3周期第AⅣ族 相对较大 晶体硅的结构与金刚石的结构相似，具有正四面体型结构的原子晶体 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。硅和锗是重要的半导体材料 ①加热条件下，能跟一些非金属单质起反应。 Si + O2 SiO2 硅 位置、原子第2周期第AⅣ族 结构示意图 原子半径 成键特点 物理性质 化学性质 相对较小 难以得失电子，主要靠共价键与其它原子结合 在高温和点燃下有强还原性 点燃 2C + O2 2CO 点燃 C + O2 CO2 工业制法 3C + Fe2O3 Si + 2H2 SiH4 ②常温下，不能强酸、强氧化性酸反应，只能 与氟气、氢氟酸（HF）和烧碱等物质反应。 Si + 2F2 == SiF4 Si + 4HF==SiF4 +H2↑ 2Fe + 3CO↑ Si + 2NaOH + H2O == Na2SiO3 + 2H2↑
SiO2 + 2C Si + 2CO↑ （焦炭在电炉中还原二氧化硅得到粗硅）粗硅提纯后，可以得到可用作半导体材料的高纯硅。 用途 作还原剂、吸附剂 ①作半导体材料晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等； ②制合金：含硅4%的钢具有良好的导磁性——变压器铁芯； 含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性——耐酸设备等。 ⑵. SiO2与CO2性质的对比： 结 构 物 性 化 与H2O反应 与碱反应 学 SiO2 酸性氧化物 空间网状 原子晶体 熔点高，硬度大 不反应，但仍是硅酸酸酐 2NaOH+SiO2===Na2SiO3+H2O CO2 酸性氧化物 分子晶体 熔点低，硬度小 生成H2CO3是碳酸酸酐 NaOH + CO2=== NaHCO3 2NaOH + CO2===Na2CO3+H2O（注意：NaOH与CO2的量不同，则产物不同） 性 质 共与盐反应 性 与碱性氧化物反应 氧化-还原性 特性.：与酸 反应 用 途 SiO2 + Na2CO3 CaCO3 + SiO2 Na2SiO3 + CO2 ? CaSiO3 + CO2↑ CaSiO3 SiO2 + CaO SiO2 + 2C Na2CO3 + CO2 + H2O == 2NaHCO3 Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓ NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3↓+ NaHCO3 CO2 + CaO == CaCO3 C+CO2?4 Si + 2CO↑（工业制硅） 2CO SiO2+4HF=SiF4+2H2O 常温溶于HF，所以，盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，应用塑料瓶。 ①水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品 ②SiO2是制光导纤维的重要原料 ③较纯的石英用于制造石英玻璃 ④石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料 不反应 ⑶. 硅酸和硅酸盐 〖1〗 硅酸
① 性质：不溶于水，酸性比碳酸弱。
② 制备：NaSiO3 + CO2 + H2O == Na2CO3 + H2SiO3 (说明碳酸酸性比硅酸酸性要强) 〖2〗硅酸钠NaSiO3
俗名泡花碱，水溶液俗名水玻璃。 〖3〗 硅酸盐及其工业
① 性质特征：性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。 ② 主要原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O）、石英（SiO2）和长石（钾长石（KalSi3O8）K2O·Al2O3·6SiO2或钠长石Na2O·Al2O3·6SiO2、高岭土[Al2Si2O5(OH)4] Al2O3·2SiO2·2H2O）。 ③ 主要制品：玻璃、水泥、陶瓷、砖瓦、水玻璃（Na2SiO3的水溶液）等。 ④ 水泥和玻璃的生产： 原料 设备 反应 水泥 石灰石、粘土 水泥回转窑 复杂的物理化学变化 3CaO·SiO2 2CaO· SiO2 3CaO·Al2O3 水硬性 （加石膏调节硬化速度） 玻璃（普通） 纯碱、石灰石、石英 玻璃熔炉 Na2CO3+SiO2 CaCO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑ CaSiO3+CO2↑ 主要成分 Na2O·CaO· 6SiO2 玻璃态物质（在一定温度范围内软化） 非晶体 特性 注意：硅在地壳中的含量排第二位，仅次于氧元素。
[基础达标1]
1. 光纤通信是一种现代化的通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，即信息高速公路。光纤通信所使用的光缆，其主要部件为光导纤维。下列说法正确的是
①制造光导纤维的主要原料是CaCO3；②制造光导纤维的主要原料是SiO2；③光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的全反射；④光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的折射
A．①④ B．②③ C．①③ D．②④
2．下列各组物质间，不能发生反应的是
A．二氧化硅与氧化钙（高温） B．二氧化硅与氢氧化钠（常温） C．二氧化硅与碳（高温） D．二氧化硅与浓HNO3（常温）
3．在①浓硝酸 ②水 ③盐酸 ④氢氟酸 ⑤氢氧化钾溶液中，能与二氧化硅起化学反应的有
A .①② B. ②④ C. ④⑤ D. ③④
4．硅元素在自然界只以化合态的形式存在，如铁矿石中的硅主要以脉石（SiO2）的形式存在。炼铁时为了除去脉石，向炼铁高炉中加入石灰石。该过程可能涉及的化学反应是 A. CaCO3 CaO + CO2↑ B. 2FeO + Si 2Fe + SiO2 C. SiO2 + 3C SiC + 2CO D. CaO + SiO2 CaSiO3 5．下列盛放试剂的方法正确的是
A．氢氟酸或浓硝酸存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中 B．汽油或煤油放存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中
C．碳酸钠溶液或氢氧化钙溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中 D．氯水或硝酸银溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中
6．生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2，检验它是否存在着两种杂质的最好试剂是 A.水 B.盐酸 C.硫酸 D.烧碱溶液 7．熔化烧碱应选用的坩埚应该是
A.铁坩埚 B.玻璃坩埚 C.石英坩埚 D.瓷坩埚
8．接触法制硫酸是重要的化工原理：4FeS2+11O2==2Fe2O3+8SO2。现有1g含脉石（SiO2）的黄铁矿（FeS2）样品，将其在氧气流中充分灼烧，反应完全后得0.78g残渣，则此黄铁矿的纯度是
A.33% B.66% C.78% D.88%
9．向下列溶液中，通过量的CO2 ，溶液出现浑浊的是 A．澄清石灰水 B．CaCl2溶液 C． NaAlO2溶液 D． NaHCO3溶液 10．下列物质有固定熔点的是
A．钢化玻璃 B．过磷酸钙 C．消石灰 D．水玻璃 11．有一类物质可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，这类物质是一种 A.混合物 B.含氧酸 C.硅酸盐 D.铝酸盐 12．过量的泥沙、纯碱和生石灰熔化后生成
①水泥、②玻璃、③瓷器、④混凝土、⑤一种硅酸盐产品。 A.①④ B.②⑤ C.③ D.② 13．2MgO·SiO2中的酸根离子是
A.SiO32- B.Si2O64- C.SiO44- D.SiO22- 14．下列说法正确的是
A.我国从唐代时期就能生产陶瓷 B.化学实验的坩埚、蒸发皿是陶瓷制品 C.水泥、陶瓷的生产过程都需要混合、成型、干燥、冷却
D.敲打一块石英之后，使之失去天然面而变成没有规则几何外型，但它仍是晶体 15．关于硅及其化合物的叙述中，不正确的是
A.水玻璃可作粘合剂及耐火材料 B.硅可做半导体材料
C.二氧化硅是光导纤维的原料 D.氮化硅陶瓷是做电子元件的材料 16．人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料。它类似于人骨和天然牙的性质和结构。人造骨可以依靠从人体液中补充某些离子形成新骨。可在骨骼接合界面产生分解、吸收、
析出等反应，实现与骨骼牢固结合。人遗骨植入人体内需要吸收人体中（ ）离子形成新骨。
＋－＋－
A. Ca2 B. Cl C. Na D. Cl
17．普通玻璃中Na2O占13%，CaO占11.7%，SiO275.3%用氧化物的形式表示普通玻璃的是
A.Na2O·2CaO·6SiO2 B.2Na2O·CaO·6SiO2 C.Na2O·CaO·6SiO2 D.2Na2O·3CaO·6SiO2
18．下列说法摘自某科普杂志，你认为无科学性错误的是（ ）
A．铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可能用嘴吮咬铅笔，以免引起铅中毒 B．一氧化碳有毒，生有煤炉的居室，可放置数盆清水，这样可有效地吸收一氧化碳，防止煤气中毒
C．“汽水”浇灌植物有一定的道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用
D．硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”
19．纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余固体质量为原试样质量的一半时，碳酸氢钙的分解率是
A．50% B．75% C．92.7% D100%． 20．工业上制取金刚砂的化学反应方程式如下：SiO2+3CSiC+2CO↑。在这个氧化还原反应中，氧化剂和还原剂物质的量之比为
A．1：2 B．2：1 C．5：3 D．3：5 21. 新型无机材料碳化钛（TiC）、碳化硼（B4C）、氮化硅（Si3N4）等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温下进行，在合成工艺中必须注意 A. 通入充足的氧气 B. 避免与氧气接触 C．可在氮气气氛中合成 D．通入少量氧气
参考答案： 1 B 12 A
2 D 13 C 3 C 14 D 4 AD 15 D 5 D 16 A 6 B 17 C 7 A 18 D 8 B 19 D 9 C 20 A 10 B 21 BC 11 C
人教版高中化学必修一第四章第一节无机非金属材料的主角硅教案
