1、第四章非金屬及其化合物第一節無機非金屬材料的主角硅學習目標導航1了解SiO2的結構、性質和用途。（重點）2了解硅酸的制備和化學性質。3. 了解硅酸鹽的性質及組成的表示方法。4了解硅的性質和用途。（重點）5.了解幾種重要無機非金屬材料的生產及用途f_二氧化硅和硅酸基礎初探 教材整理1二氧化硅1. 硅元素的存在地殼中含;a 263%t僅次尸葵以化合態存在,主耍形式擅二氧化硅和硅議鹽莊結羈原了一結構示盍陽為1）,其晾子既不易失去也不易得到電子主要代合曲M價2. 二氧化硅（SiO2）存在SiO2的存在形式有結晶形和無定形兩大類，水晶、瑪瑙的主要成分是結晶的 氧化硅。結構SiO2晶體是由Si和O按原子數

2、之比為1 ： 2的比例組成的立體網狀結構的生個O原子，每個O周圍結合2個Si原晶體。每個硅原子周圍結合 子。（3）物理性質熔點高；硬度大；溶解性：不溶于水（4）化學性質（寫出有關化學方程式）筠生*不與水、一般的峨反應 與GlO反匱me , c応溫 具眄祓性軋1- 憂當的性航SiOz+r.aOc.fiSiO.NSiOi+H粗世2比韓SiO2+2NeDH 特性苛畑晰應.SiQ3+4HFSiFJ+2H3O祇毗性如g lSsk2COt(5) 用途 沙子是基本的建筑材料。 純凈的Si02是現代光學及光纖制品的基本原料，可以制作光導纖維 石英和瑪瑙制作飾物和工藝品。 實驗室中使用石英坩堝。教材整理2硅酸(

3、H2SQ3)1. 物理性質硅酸是一種難溶于水的白色膠狀物。2. 化學性質(1) 弱酸性向Na2SiO3溶液中通入C02，生成白色沉淀，反應的化學方程式為 Na2SiO3+ CO2+ H 2O=Na?CO3+ H ?SiO3 J。結論：H2SQ3酸性比H2CO3酸性弱。(2) 不穩定性H2SQ3不穩定，受熱易分解，反應的化學方程式為H2SiO3=H2O+ SO。3. 制備Na2SiO3溶液中加入鹽酸，反應的化學方程式為NagSiO3 + 2HCl=2NaCl +H?SiO3(膠體)。4. 存在及用途(1) 濃度小且邊加邊振蕩時，形成硅酸溶膠(膠體)；濃度大時，形成硅酸凝膠。 硅膠硅酸凝膠經干燥脫

4、水得到的硅酸干凝膠，稱為“硅膠”，具有很強的吸水性, 常用作干燥劑或催化劑的載體。探究升華思考探究探究1 SiO2的主要性質及應用(1) 為什么實驗室盛放NaOH溶液的試劑瓶要用橡膠塞而不能用玻璃塞？(玻璃的成分中含有SiO2)【提示】當玻璃瓶配玻璃塞時，瓶口內壁和瓶塞外壁都進行了磨砂處理。玻璃中含SiO2,磨砂玻璃遇到強堿如 NaOH溶液時，SiO2與NaOH反應生成 Na2SiO3,使試劑瓶受腐蝕。Na2SiO3溶液有良好的黏結性，它易使瓶口與瓶塞黏 在一起而難以開啟。故使用橡膠塞而不能使用玻璃塞。(2) 實驗室能否用玻璃瓶保存氫氟酸？為什么？寫出反應方程式。【提示】不能。因為氫氟酸腐蝕玻

5、璃，和玻璃中的成分 SiO2反應。SiO2+ 4HF=SiF4T + 2出0。(3) 寫出SiO2、CO2與CaO反應的化學方程式。【提示】SiO2+ CaO=aSiQ、CO2+ CaO=CaCQ。探究2硅酸的制備實驗探究Nn-SiO,實驗操作實驗現象有透明膠狀物生成滴加酚酞溶液后溶液呈紅色，滴加稀鹽酸后溶液變為無色，結論N&Si。3溶液呈堿性；滴加稀鹽酸后反應的化學方程式為Na?SiO3+ 2HCI=2NaCI + H?SiO3(膠體)向Na2SiO3溶液中通入 CO2氣體，現象是 ，其離子方程式為 然后改加 NaOH溶液，反應的離子方程式為 。【提示】生成白色沉淀 SiO3- + CO2

6、+ H2O=H2SiO3 J + CO3-H2SiO3+ 2OH - =Si& + 2H2O認知升華升華1 SiO2和C02的比較SiO2CO2不 同 占熔、沸點高低狀態無色晶體氣態與水反應不反應CO2+ H2O H2CO3與酸反應只與氫氟酸反應不反應相 同 占與堿性氧化物反應咼溫CaO+ SiO2=CaSiO3CO2 + CaO=CaCQ與堿反應SiO2 + 2NaOH=Na?SiO3 +H2OCO2 + 2NaOH=Na2CO3+ H2O與某些鹽反應咼溫SiO2 + Na2CO3Na2SiO3咼溫+ CO21 SiO2 + CaCO3CaSiO3 + CO2 TCO2 + H2O + Na

7、2CO3=2NaHCO3 CO2 + H2O + Na2SiO3=H2SQ3 J + Na2CO3與碳反應咼溫SiO2 + 2C=Si + 2CO TCO2+ C=2CO升華2硅酸的主要性質及應用(1) 硅酸是中學化學中惟個不溶于水的酸，硅酸酸性很弱、不能使酸堿指示劑變色。(2) 實驗室制取硅酸的方法是可溶性硅酸鹽與酸反應。(3) 硅酸的性質：具有酸性，酸性比碳酸弱；受熱易分解。(4) 硅酸濃度小時可形成硅酸溶膠，濃度大時可形成硅酸凝膠。硅酸凝膠經 干燥脫水得到硅膠(或硅酸干凝膠)，具有較強的吸水性，常用作干燥劑及催化劑 載體。題組沖關題組1 SiO2的性質與應用1. 關于二氧化硅，下列敘述不

8、正確的是()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質上有很大差別C. 二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反應生成酸D. 二氧化硅是一種酸性氧化物，它不跟任何酸起反應【解析】水晶的主要成分為SiO2, A項正確；CO2是由分子構成的，而SiO2是Si和O按1 : 2組成的空間立體網狀結構的晶體，二者物理性質差別較 大，B項正確；SiO2不溶于水也不與水反應，C項正確；SiO2可以與氫氟酸反應， D項錯誤。【答案】D2. 下列說法不正確的是（）【導學號：】A .因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物咼溫B. 在反應 SiO2 + 2C=Si + 2CO T 中 SiO2作

9、氧化劑C. SiO2是一種空間立體網狀結構的晶體，熔點高、硬度大D. 氫氟酸能夠刻蝕玻璃，故不能用玻璃瓶來盛裝氫氟酸【解析】 A項，SiO2不溶于水，但它能與堿反應生成硅酸鹽和水，是酸性 氧化物，錯誤；B項，在該反應中SiO2被C還原為Si，SiO2作氧化劑，正確； C項，由于SiO2是一種空間立體網狀結構的物質，故熔點高，硬度大，正確； D 項，SiO2能與氫氟酸反應，故常用氫氟酸刻蝕玻璃，不能用玻璃瓶盛裝氫氟酸， 正確。【答案】A題組2 H2SQ3的性質、制備與應用3. 下列關于硅酸的說法正確的是（）【導學號：】A .硅酸可以通過SiO2和水的化合反應直接制得B. 用反應Na2SiO3 +

10、 2HCI=2NaC+ H2SQ3 J制取硅酸是利用了可溶性酸 制難溶性酸的性質C. 因為硅酸難溶于水，所以它不能與 NaOH溶液反應D 硅膠可用作袋裝食品的干燥劑【解析】 SiO2不能與水反應生成硅酸，A錯誤；B中反應是利用了強酸制 弱酸的性質，B錯誤；硅酸雖難溶于水，但可與強堿溶液反應生成硅酸鹽，C錯誤。【答案】 D4 碳酸的酸性比硅酸強，某化學課外小組搜集了大量的證據證明硅酸的酸 性弱于碳酸酸性。其中能證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實驗事實是()A. CO2溶于水形成碳酸，SiO2難溶于水B. CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀C. 高溫下SiO2與碳酸鈣、碳酸鈉等固體反應生成 CO2D

11、. 氯化氫通入可溶性碳酸鹽溶液中放出氣體，通入可溶性硅酸鹽溶液中生 成沉淀【解析】根據強酸制弱酸的原理，CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀， 此項實驗事實可證明碳酸的酸性比硅酸強。【答案】 B5. 為了進一步確認HCI、H2CO3、H2SQ3的酸性強弱，有人設計用下圖所 示裝置進行一次實驗即可達到目的(不必再選用其他酸性溶液)。請回答：(1) A中的化學反應方程式可能為 。(2) B裝置的作用是。(3) C中的現象有 反應離子方程式為。(4) 根據實驗，三種酸的強弱順序為其依據為【答案】(1)CaCQ + 2HCI=CaCl2+ CO2 T+ 出0除去CO2中的HCI，防止HCI與Na2Si

12、O3反應2 2(3) 產生白色膠狀沉淀CO2 + H2O + SiO3 =H2SiO3(膠體)+ C03(4) HCIH 2CO3H2SiO3 強酸制弱酸EEK1硅酸鹽和硅單質基礎初探教材整理1硅酸鹽1. 硅酸鹽的組成與表示定義：由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。(2) 性質：結構復雜，大多不溶于水，化學性質穩定。(3) 表示：通常以二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成。例如， Na2SiO3： Na20 SiO?。 長石(KAISi 3O8): aOAIzO? 6SiO2。 鎂橄欖石(Mg2SiO4)： 2MgO- SiO2。【特別提醒】以氧化物形式表示硅酸鹽組成的方法1方法：找出組成元

13、素；寫出氧化物的形式；注意原子守恒；檢查有無遺 漏。2氧化物的順序：活潑金屬氧化物 較活潑金屬氧化物二氧化硅水3氧化物前化學計量數配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子 個數守恒原則配置化學計量數，如果出現分數，擴大倍數化為整數。4氧化物之間用“”隔開。2. 最簡單的硅酸鹽 一一N&SiO3物理性質-卜白色固體，易溶于水俗名泡花堿,水溶液俗稱水玻璃M比學性質與酸(鹽酸、碳酸等)反應，2 1生成硅酸凝膠冃氣能制備硅膠和木材防火劑3. 三種常見的硅酸鹽產品 無機非金屬材料產品原料主要設備主要成分水泥石灰石、黏土水泥硅酸二鈣2CaOSiO2回轉窯硅酸三鈣3CaOSiO2 鋁酸三鈣3CaO-Al

14、 2O3玻璃純堿、石灰石和石英砂玻璃窯Na2O CaOSiO2陶瓷黏土4.其他含硅物質SiC:俗稱金剛砂，類似金剛石的結構和性能。(2) 含4%硅的硅鋼具有導磁性，用作變壓器鐵芯。(3) 硅橡膠：耐高溫又耐低溫。(4) 人造分子篩：作吸附劑和催化劑。教材整理2硅單質1. 種類及結構單質硅分為晶體和無定形兩種，晶體硅的結構與金剛石類似2. 性質(1) 物理性質色、態光澤熔點硬度質地導電性灰黑色固體光澤金屬高大脆半導體(2)化學性質在常溫下化學性質不活潑，但能與氟氣、HF、 NaOH溶液發生反應。3. 用途(1) 半導體材料，如硅芯片等。(2) 新型能源，如光電池等。【特別提醒】硅單質性質的特殊性

15、1 一般情況下，非金屬元素單質熔、沸點低，硬度小，但晶體硅和金剛石熔、沸點高，硬度大，其中金剛石為自然界中硬度最大的物質。2一般情況下，非金屬單質為絕緣體，但硅為半導體，石墨為電的良導體。3 Si的還原性大于C,但單質C在高溫下能從SiO2中還原出Si: SiO2+咼溫2C=Si + 2C0 T。4非金屬單質與堿反應一般既作氧化劑又作還原劑，且無氫氣放出，但硅與堿溶液反應只作還原劑，且反應能放出氫氣：Si + 2NaOH+ H2O=N&SiO3+2H2T。5非金屬單質一般不與非氧化性酸反應，但硅能與氫氟酸反應：Si +4HF=SiR T + 2出仁題組沖關題組1硅酸鹽的組成、性質和應用1 下列

16、關于硅酸鹽的說法中正確的是()A .硅酸鹽都難溶于水B. Na2SiO3是一種最簡單的硅酸鹽，其水溶液可用作黏合劑C. 硅酸鹽通常可用氧化物的形式表示，說明硅酸鹽就是由各種氧化物組成 的D. 硅酸鹽工業使用的每一種原料都含有硅【解析】A項，Na2SiO3可溶于水，錯誤；C項，硅酸鹽可用氧化物的形式表示，但不是由各種氧化物組成，錯誤；D項，所用原料可能不含硅，錯誤。【答案】B2.用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，其中正確的是 ()【導學號：】A .鈣沸石Ca(AI 2Si3Oio) 3H2O，表示為 Al 2O3 CaO-3SiO2 3H2O1B. 鎂橄欖石(Mg2SiO4)，表示為MgO- 2S

17、iO2C. 鉀云母(K2Al6Si6H4O24)，表示為 K2O -2H2O - 3AI2O3 6SiO2D. 高嶺石Al 2(Si2O5)(OH)4，表示為 Al2O3 2SiO2 2H2O【解析】A 項，Ca(AbSi3O1o) 3H2O 應表示為 CaO -Al 2O3 3SiO2 3H2O(排序錯)；B項，Mg2SiO4應表示為2MgO SiO2(不能在系數中出現分數)；C項，K2Al6Si6H4O24應表示為 K2O3Al2O3 6SiO2 2H2O（排序錯）。【答案】 D3. 下列關于水玻璃的性質和用途的敘述中正確的是 （）【導學號：】A .它是一種純凈物，既不燃燒也不易腐蝕B.

18、水玻璃是生產玻璃的主要原料之一C. 木材、織物浸過水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒D. 水玻璃的化學性質穩定，在空氣中不易變質【解析】 水玻璃是硅酸鈉的水溶液，A錯誤；水玻璃易與空氣中的二氧化 碳反應，D錯誤。【答案】 C題組2硅單質及其化合物的性質及綜合應用4. 硅及其化合物的應用范圍很廣。下列說法正確的是（）A .硅是人類將太陽能轉換為電能的常用材料B. 粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應C. 反應：Si + 2NaOH+ H2O=Na?SiO3 + 2出 T 中，Si 為還原劑，NaOH 和H2O為氧化劑D. 鹽酸可以與硅反應，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅【解析】C項只有H2O是氧化劑；D項鹽酸與Si不反應，氫氟酸才可。【答案】A5. 下圖中的每一方格表示相關的一種反應物或生成物。其中，B是一種單質，其余物質也都是含B元素的化合物。C是一種鈉鹽，E是C對應的酸，B的 結構類似金剛石，D為B的氧化物（其他不含B元素的反應產物以及各步反應添 加的必要試劑和反應條件已被略去）。請填寫空白：【導學號：】佻、A（1）A、D、E的化學式分別為 、(2)A和B的相互轉化在工業