2018版第4章无机非金属材料的主角——硅知识点

1、11/10第一节无机非金属材料的主角硅1了解SiO2的结构、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。二氧化硅和硅酸基础 ·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(2)结构SiO2晶体是由Si 和 O 按原子数之比为1 2 的比例组成的立体网状结构的4个 O 原子，每个O 周围结合2 个 Si 原子。(3)物理性质熔点高；硬度大；溶解性：不溶于水。(4)化学性质(

2、写出有关化学方程式)(5)用途沙子是基本的建筑材料。纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。石英和玛瑙制作饰物和工艺品。实验室中使用石英坩埚。教材整理2 硅酸(H2SiO3)1 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，反应的化学方程式为Na2SiO3 CO2 H2O=Na2CO3 H2SiO3。结论：H2SiO3酸性比H2CO3酸性弱。(2)不稳定性H2SiO3不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为H2SiO3=H2O SiO2。3 制备Na2SiO3溶液中加入盐酸，反应的化学方程式为Na2SiO3

3、 2HCl=2NaClH2SiO3(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)硅胶硅酸凝胶经干燥脱水得到的硅酸干凝胶，称为“硅胶”， 具有很强的吸水性，常用作干燥剂或催化剂的载体。探究 ·升华 思考探究 探究 1 SiO2的主要性质及应用(1)为什么实验室盛放NaOH 溶液的试剂瓶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行了磨砂处理。玻璃中含SiO2，磨砂玻璃遇到强碱如NaOH 溶液时，SiO2与 NaOH 反应生成Na2SiO3，使试剂瓶受腐蚀。Na2SiO

4、3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)实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？为什么？写出反应方程式。【提示】不能。因为氢氟酸腐蚀玻璃，和玻璃中的成分SiO2反应。SiO2 4HF=SiF4 2H2O。(3)写出SiO2、 CO2与 CaO反应的化学方程式。【提示】SiO2 CaO=CaSiO3、CO2 CaO=CaCO3。探究 2 硅酸的制备实验探究实验 操作实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，现象有透明胶状物生成结论Na2SiO3 溶液呈碱性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式为Na2SiO3 2HCl=2NaCl H2SiO3(

5、胶体)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，反应的离子方程式为。【提示】生成白色沉淀SiO32 CO2 H2O=H2SiO3 CO32H2SiO3 2OH =SiO32 2H2O认知升华升华 1 SiO2和 CO2的比较SiO2CO2不 同 点熔、沸点高低状态无色晶体气态与水反应不反应CO2 H2OH2CO3与酸反应只与氢氟酸反应不反应相 同 点与碱性氧 化物反应高温CaO SiO2=CaSiO3CO2 CaO=CaCO3与碱反应SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2OCO2 2NaOH=Na2CO3 H2O与某些 盐反应高温SiO2 N

6、a2CO3= Na2SiO3高温 CO2 SiO2 CaCO3=CaSiO3 CO2CO2H2ONa2CO3=2NaHCO3 CO2 H2O Na2SiO3= H2SiO3 Na2CO3与碳反应高温SiO2 2C=Si 2CO CO2 C=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)实验室制取硅酸的方法是可溶性硅酸盐与酸反应。(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。硅酸凝胶经干燥脱水得到硅胶(或硅酸干凝胶)，具有较强的吸水性，常用作干燥剂及催化剂

7、载体。题组 ·冲关 题组 1 SiO2的性质与应用1关于二氧化硅，下列叙述不正确的是()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质上有很大差别C二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸D二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸起反应【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 1 2 组成的空间立体网状结构的晶体，二者物理性质差别较大， B 项正确；SiO2不溶于水也不与水反应，C项正确； SiO2可以与氢氟酸反应，D 项错误。【答案】D2下列说法不正确的是()【 导学号：95432065】A因SiO2不溶于水，故S

8、iO2不是酸性氧化物高温B在反应SiO2 2C=Si 2CO中SiO2作氧化剂C SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，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，但它能与碱反应生成硅酸盐和水，是酸性氧化物，错误；B 项，在该反应中SiO2被 C 还原为Si， SiO2作氧化剂，正确；C 项，由于SiO2 是一种空间立体网状结构的物质，故熔点高，硬度大，正确；D项，SiO2能与氢氟酸反应，故常用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸，正确。【答案】A题组 2 H2SiO3的性质、制备与应用3下列关于硅酸的说法正确的是()【 导学号：95432

9、066】A硅酸可以通过SiO2和水的化合反应直接制得B用反应Na2SiO3 2HCl=2NaCl H2SiO3制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质C因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH 溶液反应D硅胶可用作袋装食品的干燥剂【解析】SiO2不能与水反应生成硅酸，A 错误； B 中反应是利用了强酸制弱酸的性质，B 错误；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐，C 错误。【答案】D4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。其中能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是()A CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水B CO2 通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉

10、淀C高温下SiO2与碳酸钙、碳酸钠等固体反应生成CO2D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】根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，此项实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，有人设计用下图所示装置进行一次实验即可达到目的(不必再选用其他酸性溶液)。请回答：(1)A中的化学反应方程式可能为。_(2)B 装置的作用是。 _(3)C 中的现象有，反应离子方程式为 。(4)根据实验，三种酸的强弱顺序为，其依据为 【答案】(1)CaCO3 2HCl=CaCl2 CO2H2O(

11、2)除去CO2中的HCl，防止 HCl 与 Na2SiO3反应(3)产生白色胶状沉淀CO2 H2O SiO23 =H2SiO3(胶体) CO32(4)HCl>H 2CO3>H2SiO3 强酸制弱酸硅酸盐和硅单质基础 ·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：结构复杂，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， Na2SiO3： Na2O· SiO2。长石 (KAlSi 3O8)： K2O· Al2O3·6SiO2。镁橄榄石(Mg

12、2SiO4)： 2MgO· SiO2。【特别提醒】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；注意原子守恒；检查有无遗漏。2 氧化物的顺序：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，如果出现分数，扩大倍数化为整数。4 氧化物之间用“ · ” 隔开。2 最简单的硅酸盐 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、黏土水泥 回转窑硅酸二钙2CaO· SiO2硅酸三钙3CaO· SiO2铝酸

13、三钙3CaO· Al 2O3玻璃纯碱、石灰 石和石英砂玻璃窑Na2O· CaO· 6SiO2陶瓷黏土4 其他含硅物质(1)SiC：俗称金刚砂，类似金刚石的结构和性能。(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 种类及结构单质硅分为晶体和无定形两种，晶体硅的结构与金刚石类似。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 溶液发生反应。3 用途(1)半导体材料，如硅芯片等。(2

14、)新型能源，如光电池等。【特别提醒】硅单质性质的特殊性1 一般情况下，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 一般情况下，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 的还原性大于C，但单质C 在高温下能从SiO2 中还原出Si： SiO2高温2C=Si 2CO 。4 非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与碱溶液反应只作还原剂，且反应能放出氢气：Si 2NaOH H2O=Na2SiO32H2 。5 非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能与氢氟酸反应：Si4HF=SiF4 2H2 。

15、题组 ·冲关 题组 1 硅酸盐的组成、性质和应用1下列关于硅酸盐的说法中正确的是()A硅酸盐都难溶于水B Na2SiO3是一种最简单的硅酸盐，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】B2用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是()导学号：95432067】A钙沸石Ca(Al 2Si3O10) ·3H2O，表示为Al2O3·CaO

16、· 3SiO2·3H2O1B镁橄榄石(Mg2SiO4)，表示为MgO· 2SiO2C钾云母(K2Al6Si6H4O24)，表示为K2O· 2H2O· 3Al2O3·6SiO2D高岭石Al 2(Si2O5)(OH)4，表示为Al2O3·2SiO2·2H2O【解析】A 项， Ca(Al2Si3O10) ·3H2O应表示为CaO· Al2O3·3SiO2·3H2O(排序错 )； B 项，Mg2SiO4 应表示为2MgO· SiO2(不能在系数中出现分数)； C 项，K2A

17、l6Si6H4O24应表示为K2O· 3Al2O3·6SiO2·2H2O(排序错)。【答案】D3下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中正确的是()导学号：95432068】A它是一种纯净物，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应，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。下列说法正确的是()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

18、化还原反应C反应：Si 2NaOH H2O=Na2SiO3 2H2中，Si 为还原剂，NaOH 和D盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅【解析】C项只有H2O 是氧化剂；D 项盐酸与Si 不反应，氢氟酸才可。【答案】A5下图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。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 的结构类似金刚石，D 为 B 的氧化物 (其他不含B 元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去)。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反应的化学方程式：(4)写出