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1、第一节 无机非金属材料的主角硅1. 了解 SiO2 的构造、性质和用途。(重点)2. 了解硅酸的制备和化学性质。3. 了解硅酸盐的性质及组成的表示方法。4. 了解硅的性质和用途。(重点)5. 了解几种重要无机非金属材料的生产及用途。二氧化硅和硅酸根底初探教材整理 1二氧化硅1. 硅元素的存在2. 二氧化硅(SiO2) (1)存在SiO2 的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅。(2) 构造SiO2 晶体是由 Si 和 O 按原子数之比为 12 的比例组成的立体网状构造的晶体。每个硅原子四周结合 4 个 O 原子，每个 O 四周结合 2 个 Si 原子。(3) 物
2、理性质熔点高；硬度大；溶解性：不溶于水。(4) 化学性质(写出有关化学方程式)10/10(5) 用途沙子是根本的建筑材料。纯洁的 SiO2 是现代光学及光纤制品的根本原料，可以制作光导纤维。石英和玛瑙制作饰物和工艺品。试验室中使用石英坩埚。教材整理 2硅酸(H SiO )231. 物理性质硅酸是一种难溶于水的白色胶状物。2. 化学性质(1)弱酸性向 Na2SiO3 溶液中通入 CO2，生成白色沉淀，反响的化学方程式为 Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3。结论：H2SiO3 酸性比 H2CO3 酸性弱。(2)不稳定性2H2SiO3 不稳定，受热易分解，反响的化学方程式为 H2S
3、iO3=H2OSiO 。3. 制备Na2SiO3 溶液中参与盐酸，反响的化学方程式为 Na2SiO32HCl=2NaCl H2SiO3(胶体)。4. 存在及用途(1)浓度小且边加边振荡时，形成硅酸溶胶(胶体)；浓度大时，形成硅酸凝胶。(2)硅胶硅酸凝胶经枯燥脱水得到的硅酸干凝胶，称为“硅胶”，具有很强的吸水性，常用作枯燥剂或催化剂的载体。探究升华思考探究探究 1SiO2 的主要性质及应用(1) 为什么试验室盛放 NaOH 溶液的要用橡胶塞而不能用玻璃塞？(玻璃的成分中含有 SiO2)【提示】当玻璃瓶配玻璃塞时，瓶口内壁和瓶塞外壁都进展了磨砂处理。玻璃中含 SiO2，磨砂玻璃遇到强碱如 NaOH
4、 溶液时，SiO2 与 NaOH 反响生成Na2SiO3，使受腐蚀。Na2SiO3 溶液有良好的黏结性，它易使瓶口与瓶塞黏在一起而难以开启。故使用橡胶塞而不能使用玻璃塞。(2) 试验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？为什么？写出反响方程式。【提示】不能。由于氢氟酸腐蚀玻璃，和玻璃中的成分 SiO2 反响。SiO24HF=SiF42H2O。(3) 写出 SiO2、CO2 与CaO 反响的化学方程式。【提示】SiO2CaO=CaSiO3、CO2CaO=CaCO3。探究 2硅酸的制备试验探究试验操作试验滴加酚酞溶液后溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变为无色，现象有透亮胶状物生成结论Na2SiO3 溶液呈碱性；滴
5、加稀盐酸后反响的化学方程式为Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3(胶体)向 Na2SiO3 溶液中通入 CO2 气体，现象是，其离子方程式为 ，然后改加 NaOH 溶液，反响的离子方程式为。3【提示】生成白色沉淀 SiO2CO2H2O=H2SiO3CO233H2SiO32OH=SiO22H2O认知升华SiO2CO2升华 1SiO2 和CO2 的比较熔、沸点高低不状态无色晶体气态同与水反响不反响点CO H O22H CO23与酸反响只与氢氟酸反响不反响与碱性氧高温化物反响CaOSiO =CaSiO23CO2CaO=CaCO3与碱反响相同SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2O高温C
6、O2 2NaOH=Na2CO3H2OSiO Na CO = Na SiOCO2H2O2232点与某些3Na CO =2NaHCO CO高温2332盐反响 CO SiO CaCO =223 H2O Na2SiO3=与碳反响CaSiO3CO2高温SiO22C=Si2COH2SiO3Na2CO3CO2C=2CO升华 2硅酸的主要性质及应用(1) 硅酸是中学化学中惟一一个不溶于水的酸，硅酸酸性很弱、不能使酸碱指示剂变色。(2) 试验室制取硅酸的方法是可溶性硅酸盐与酸反响。(3) 硅酸的性质：具有酸性，酸性比碳酸弱；受热易分解。(4) 硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，浓度大时可形成硅酸凝胶。硅酸凝胶经枯燥脱
7、水得到硅胶(或硅酸干凝胶)，具有较强的吸水性，常用作枯燥剂及催化剂载体。题组冲关题组 1SiO2 的性质与应用1关于二氧化硅，以下表达不正确的选项是() A水晶的主要成分是二氧化硅 B二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差异 C二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反响生成酸 D二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸起反响【解析】水晶的主要成分为 SiO2，A 项正确；CO2 是由分子构成的，而SiO2 是 Si 和 O 按 12 组成的空间立体网状构造的晶体，二者物理性质差异较大，B 项正确；SiO2 不溶于水也不与水反响，C 项正确；SiO2 可以与氢氟酸反响， D 项错误。【答案】D 2以下说法
8、不正确的选项是()【导学号：95432065】A. 因 SiO2 不溶于水，故SiO2 不是酸性氧化物高温B. 在反响 SiO22C=Si2CO中 SiO2 作氧化剂CSiO2 是一种空间立体网状构造的晶体，熔点高、硬度大D氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸【解析】 A 项，SiO2 不溶于水，但它能与碱反响生成硅酸盐和水，是酸性氧化物，错误；B 项，在该反响中 SiO2 被 C 复原为 Si，SiO2 作氧化剂，正确； C 项，由于SiO2 是一种空间立体网状构造的物质，故熔点高，硬度大，正确；D 项，SiO2 能与氢氟酸反响，故常用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸， 正确
9、。【答案】A题组 2H2SiO3 的性质、制备与应用3. 以下关于硅酸的说法正确的选项是()A. 硅酸可以通过 SiO2 和水的化合反响直接制得【导学号：95432066】B. 用反响 Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质C. 由于硅酸难溶于水，所以它不能与 NaOH 溶液反响D硅胶可用作袋装食品的枯燥剂【解析】 SiO2 不能与水反响生成硅酸，A 错误；B 中反响是利用了强酸制弱酸的性质，B 错误；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反响生成硅酸盐，C 错误。【答案】D 4碳酸的酸性比硅酸强，某化学课外小组搜集了大量的证据证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性
10、。其中能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的试验事实是() ACO2 溶于水形成碳酸，SiO2 难溶于水BCO2 通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C高温下 SiO2 与碳酸钙、碳酸钠等固体反响生成CO2 D氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀【解析】 依据强酸制弱酸的原理，CO2 通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀，此项试验事实可证明碳酸的酸性比硅酸强。【答案】B5为了进一步确认 HCl、H2CO3、H2SiO3 的酸性强弱，有人设计用以以下图所示装置进展一次试验即可到达目的(不必再选用其他酸性溶液)。请答复：(1)A 中的化学反响方程式可能为。(2)B 装置的作用是。(3)
11、C 中的现象有，反响离子方程式为。(4)依据试验，三种酸的强弱挨次为，其依据为 。【答案】(1)CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O (2)除去 CO2 中的 HCl，防止HCl 与 Na2SiO3 反响(3) 产生白色胶状沉淀 CO2H2OSiO2=H2SiO3(胶体)CO233硅酸盐和硅单质(4) HClH2CO3H2SiO3强酸制弱酸根底初探教材整理 1硅酸盐1. 硅酸盐的组成与表示(1) 定义：由硅、氧和金属组成的化合物的总称。(2) 性质：构造简洁，大多不溶于水，化学性质稳定。(3) 表示：通常以二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。例如，2Na2SiO3：Na2OSiO
12、。长石(KAlSi3O8)：K2OAl2O36SiO2。【特别提示】 以氧化物形式表示硅酸盐组成的方法(1)方法：找出组成元素；写出氧化物的形式；留意原子守恒；检查有无遗漏。(2)氧化物的挨次：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。(3)氧化物前化学计量数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置化学计量数，假设消灭分数，扩大倍数化为整数。(4)氧化物之间用“”隔开。镁橄榄石(Mg2SiO4)：2MgOSiO2。2. 最简洁的硅酸盐Na2SiO33. 三种常见的硅酸盐产品无机非金属材料产品原料主要设备主要成分水泥 石灰石、黏土纯碱、石灰玻璃石和石英砂水泥 回转窑玻璃窑硅酸
13、二钙 2CaOSiO2 硅酸三钙 3CaOSiO2 铝酸三钙 3CaOAl2O3Na2OCaO6SiO2陶瓷黏土4. 其他含硅物质(1)SiC：俗称金刚砂，类似金刚石的构造和性能。(2)含 4%硅的硅钢具有导磁性，用作变压器铁芯。(3)硅橡胶：耐高温又耐低温。(4)人造分子筛：作吸附剂和催化剂。教材整理 2硅单质1. 种类及构造单质硅分为晶体和无定形两种，晶体硅的构造与金刚石类似。2. 性质 (1)物理性质色、态光泽熔点硬度质地导电性灰黑色固体光泽金属高大脆半导体(2)化学性质在常温下化学性质不活泼，但能与氟气、HF、 NaOH 溶液发生反响。3用途(1)半导体材料，如硅芯片等。(2)型能源，
14、如光电池等。【特别提示】 硅单质性质的特别性(1)一般状况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅和金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。(2)一般状况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。(3)Si 的复原性大于 C，但单质 C 在高温下能从 SiO 中复原出 Si：SiO 22高温2C=Si2CO。(4)非金属单质与碱反响一般既作氧化剂又作复原剂，且无氢气放出，但硅与碱溶液反响只作复原剂，且反响能放出氢气：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(5)非金属单质一般不与非氧化性酸反响，但硅能与氢氟酸反响：Si4HF=SiF42H2。题组冲
15、关题组 1硅酸盐的组成、性质和应用1. 以下关于硅酸盐的说法中正确的选项是()A. 硅酸盐都难溶于水B. Na2SiO3 是一种最简洁的硅酸盐，其水溶液可用作黏合剂C硅酸盐通常可用氧化物的形式表示，说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的D硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅【解析】A 项，Na2SiO3 可溶于水，错误；C 项，硅酸盐可用氧化物的形式表示，但不是由各种氧化物组成，错误；D 项，所用原料可能不含硅，错误。【答案】B 2用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的选项是()【导学号：95432067】A. 钙沸石Ca(Al2Si3O10)3H2O，表示为 Al2O3CaO3SiO23H2OB
16、. 镁橄榄石(Mg2SiO4)，表示为1MgO2SiO2C. 钾云母(K2Al6Si6H4O24)，表示为 K2O2H2O3Al2O36SiO2 D高岭石Al2(Si2O5)(OH)4，表示为 Al2O32SiO22H2O【解析】 A 项，Ca(Al2Si3O10)3H2O 应表示为CaOAl2O33SiO23H2O(排序错)；B 项，Mg2SiO4 应表示为 2MgOSiO2(不能在系数中消灭分数 )；C 项， K2Al6Si6H4O24 应表示为K2O3Al2O36SiO22H2O(排序错)。【答案】D 3以下关于水玻璃的性质和用途的表达中正确的选项是()【导学号：95432068】A它是
17、一种纯洁物，既不燃烧也不易腐蚀 B水玻璃是生产玻璃的主要原料之一 C木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧D水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质【解析】 水玻璃是硅酸钠的水溶液，A 错误；水玻璃易与空气中的二氧化碳反响，D 错误。【答案】C题组 2硅单质及其化合物的性质及综合应用4. 硅及其化合物的应用范围很广。以下说法正确的选项是()A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B粗硅制备单晶硅不涉及氧化复原反响 C反响：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2中，Si 为复原剂，NaOH 和H2O 为氧化剂D盐酸可以与硅反响，故承受盐酸为抛光液抛光单晶硅【解析】C 项只有 H2O 是氧
18、化剂；D 项盐酸与 Si 不反响，氢氟酸才可。【答案】 A 5以以下图中的每一方格表示相关的一种反响物或生成物。其中，B 是一种单质，其余物质也都是含B 元素的化合物。C 是一种钠盐，E 是 C 对应的酸，B 的构造类似金刚石，D 为 B 的氧化物(其他不含 B 元素的反响产物以及各步反响添加的必要试剂和反响条件已被略去)。请填写空白：【导学号：95432069】(1)A、D、E 的化学式分别为、。(2)A 和 B 的相互转化在工业上有什么实际意义？ 。(3) 写出 DC 反响的化学方程式： 。(4) 写出 ED 反响的化学方程式： 。【解析】 此题的突破口是：“B 是一种单质”，“B 的构造类似金刚石”。据此，简洁推断出 B 是晶体硅。硅与氯气在加热条件下生成 SiCl4，因此，A 为SiCl4，SiCl4 可以被氢气复原得纯洁的硅。依据 D 为B 的氧化物且能转化成B(Si)，可知 D 为 SiO2，由此可知其他答案。【答案】(1)SiCl4SiO2H2SiO3 (2)粗硅提纯(3)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O【题后归纳】 Si 的制备与提纯CSiO 粗 SiSiCl SiCl2H22高温4(4)H2SiO3=SiO2H2O