1、第三单元 含硅矿物与信息材料,一 硅和硅的化合物,二 无机非金属材料,教材研读,突破一 硅及其化合物的特性,突破二 硅及其化合物之间的转化,重难突破,一、硅和硅的化合物 1.硅的存在和物理性质 硅元素在自然界全部以 化合态 形式存在。单质硅有晶体硅和无 定形硅两种。 晶体硅的熔、沸点 高 ,硬度大。,教材研读,2.硅的化学性质 (1)常温下,硅能与F2、HF、NaOH反应。 硅与烧碱溶液反应的化学方程式为 Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+ 2H2 。 (2)加热时可与O2、Cl2等非金属单质反应。 硅与O2反应的化学方程式为Si+O2 SiO2。,3.二氧化硅 SiO2,特别提醒 (
2、1)不要混淆二氧化硅和硅的用途 用于制作光导纤维的是SiO2,用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶 体硅。 (2)水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2;珍珠的主要成分是CaCO3;钻石 的主要成分是金刚石;蓝宝石、红宝石的主要成分是Al2O3。,4.硅酸 H2SiO3,5.硅酸盐 (1)Na2SiO3 Na2SiO3的水溶液俗称 水玻璃 。 a.贮存:盛Na2SiO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞。 b.变质:Na2SiO3水溶液在空气中易变质,反应的离子方程式为 Si +CO2+H2O H2SiO3+C 。 (2)硅酸盐的氧化物表示法 一般表示:金属氧化物SiO2H2O。,注意 低价金属氧化物写在
3、前,高价金属氧化物写在后;活泼金属的氧 化物写在前,不活泼金属的氧化物写在后。例如:Na2SiO3可表示为Na2O SiO2。,二、无机非金属材料 1.传统无机非金属材料,如 水泥 、 玻璃 、 陶瓷 等硅 酸盐材料。,2.新型无机非金属材料,如 高温结构陶瓷 、 光导纤维 等。 主要特性:能承受高温、高强度;具有 电学 、 光学 特性;具 有 生物 功能。 (1)高温结构陶瓷:又称工程陶瓷。这类陶瓷具有耐高温、耐氧化、耐 腐蚀等优良性能,如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷等,在工业、国防上有重 要的应用。 (2)光导纤维:简称光纤,是一种能高质量传导光的玻璃纤维。用于通 讯、医疗、信息处理、遥感测控、
4、照明等。,3.材料的分类 材料按其组成可分为四类:金属材料、无机非金属材料、有机高分子材 料和复合材料。金属材料主要指各种金属和合金等。无机非金属材料 又分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料。有机高分子材料 包括塑料、橡胶、纤维等。复合材料由两种或两种以上不同性能的材 料复合而成,其强度、韧性和耐腐蚀性等性能比单一材料更好,是一类 具有广阔发展前景的新型材料。,1.下列有关说法中,不正确的是 ( B ) A.普通水泥是硅酸盐材料 B.玛瑙的主要成分是硅酸盐 C.推广使用燃煤脱硫技术,主要是为了防治SO2污染 D.硅单质是制造光电池、CPU的重要材料,2.实验室制备硅酸的反应为Na2SiO
5、3+2HCl 2NaCl+H2SiO3,该反应 属于 ( D ) A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应 D.复分解反应,3.下列溶液不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶保存的是 ( B ) A.稀硫酸 B.NaOH溶液 C.浓醋酸 D.浓盐酸,4.下列说法错误的是 ( C ) A.古代的陶瓷、砖瓦,现代的玻璃、水泥等,都是硅酸盐产品 B.工业上制取水泥的主要原料为黏土、石灰石 C.博物馆窗户上普通玻璃的主要成分是SiO2 D.青花瓷胎体的原料为高岭土Al2Si2O5(OH)4,若以氧化物形式可表示 为Al2O32SiO22H2O,突破一 硅及其化合物的特性(1)Si的还原性强于C,但C却能在高温下还
6、原出Si:SiO2+2C Si+ 2CO。 (2)非金属单质跟碱溶液作用一般无H2放出,但Si却不同,如Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2。 (3)非金属单质一般不与弱氧化性酸反应,而硅不但能与氢氟酸反应,而且还有氢气生成:Si+4HF SiF4+2H2。,重难突破,(4)非金属单质一般为非导体,但Si为半导体。 (5)硅化学性质不活泼,但自然界中没有游离态的硅,它以二氧化硅、硅 酸盐等形式存在。 (6)非金属氧化物的熔、沸点一般较低,但SiO2的熔、沸点却很高。 (7)酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能跟氢氟酸作用: SiO2+4HF SiF4+2H2O。 (8)因H2CO
7、3的酸性比H2SiO3强,所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生反应: Na2SiO3+CO2+H2O Na2CO3+H2SiO3,但在高温下反应Na2CO3+ SiO2 Na2SiO3+CO2也能发生。,(9)Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,但水玻璃与玻璃的成分却不相同;水玻 璃是盐的溶液,既不是碱溶液,也与玻璃无关。 (10)虽然二氧化硅是硅酸的酸酐,但不用二氧化硅与水反应制备硅酸,一 般用可溶性硅酸盐跟酸作用来制备:Na2SiO3+2HCl H2SiO3+2NaCl (11)无机酸一般易溶于水,而硅酸却难溶于水。,(12)非金属氧化物一般是分子晶体,而二氧化硅却是原子晶体。,典例1
8、 由下列实验事实得出的结论正确的是 ( C ) A.由SiO2不能与水反应生成H2SiO3,可知SiO2不是H2SiO3的酸酐 B.由SiO2+2C Si+2CO,可知碳的非金属性强于硅 C.CO2通入Na2SiO3溶液中产生白色沉淀,可知酸性H2CO3H2SiO3 D.SiO2可与NaOH溶液反应,也可与氢氟酸反应,可知SiO2为两性氧化物,解析 二氧化硅难溶于水,不能与水反应生成硅酸,但硅酸可分解生成 二氧化硅,二氧化硅是硅酸的酸酐,故A错误;非金属性应根据氢化物稳 定性、最高价含氧酸的酸性、单质氧化性等比较,故B错误;碳酸酸性强 于硅酸,可以强酸制备弱酸,CO2通入Na2SiO3溶液中产
9、生白色沉淀,可知 酸性H2CO3H2SiO3,故C正确;两性氧化物是指能分别和酸、碱反应生成 盐和水的氧化物,二氧化硅和氢氟酸反应是因其特殊性,不能和其他酸 发生反应,二氧化硅和碱溶液反应生成盐和水,它属于酸性氧化物,故D 错误。,1-1 下列叙述中正确的是 ( D ) A.因为Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2,所以硅酸的酸性比碳酸强 B.碳和硅都是第A族的元素,所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相 似 C.二氧化硅既能溶于氢氧化钠溶液又能溶于氢氟酸,所以二氧化硅是两 性氧化物 D.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物,但二氧化硅不能和水反应生成 硅酸,解析 A项的反应之所以能够发生,
10、是因为有气体生成,气体从反应体系 中逸出,促使反应能够顺利进行,故不能通过此反应判断H2CO3与H2SiO3 的酸性强弱,A错误;CO2和SiO2的物理性质差异较大,B错误;SiO2与氢氟 酸的反应属于SiO2的特性,且在此反应中SiO2并没有表现出碱性氧化物 的性质,C错误。,1-2 科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如 图所示:容器中进行的反应为Si(粗)+3HCl(g) SiHCl3(l)+H2(g);容器中 进行的反应为SiHCl3+H2 Si(纯)+3HCl。下列说法正确的是( A ),A.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B.最好用分液的方法分离Si和SiH
11、Cl3 C.反应和中HCl均作氧化剂 D.反应和均属于可逆反应,解析 从反应流程容易看出,HCl可循环使用,A项正确;Si为固体,SiHCl3 为液体,用过滤法分离,B项错误;反应中HCl作氧化剂,反应中HCl为 氧化产物,C项错误;反应和都不是可逆反应,D项错误。,突破二 硅及其化合物之间的转化,1.硅的还原性比碳强,而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅: SiO2+2C Si+2CO。,2.非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气,而硅却不然:Si+2NaOH +H2O Na2SiO3+2H2。,4.较强的酸能把较弱的酸从其盐溶液中制取出来,这是复分解反应的一 般规律,如Na2SiO3+CO
12、2+H2O Na2CO3+H2SiO3,而反应Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2也能进行。,3.酸性氧化物一般不与酸反应(除氧化还原反应外),而二氧化硅却能与 氢氟酸反应:SiO2+4HF SiF4+2H2O。,5.硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,但它和玻璃的化学成分并不相同。,典例2 A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素,它们能 发生如图所示的转化关系,该元素(用R表示)的单质能与NaOH溶液发生 反应生成盐(Na2RO3)和氢气。,请回答下列问题: (1)写出各物质的化学式:A ;B ;C ;D ;E 。 (2)写出反应的化学方程式: ,该反应中氧化 剂与还原剂的物质的量
13、之比为 。 (3)写出反应的离子方程式: 。 (4)写出反应的离子方程式: 。 (5)H2CO3的酸性强于E,请用离子方程式予以证明: 。,答案 (1)SiO2 CaSiO3 Na2SiO3 Si H2SiO3 (2)SiO2+2C Si+2CO 12 (3)Si+2OH-+H2O Si +2H2 (4)Si +Ca2+ CaSiO3 (5)Si +CO2+H2O H2SiO3+C,解析 本题的“突破口1”是非金属元素R的单质能与NaOH溶液反应 生成盐(Na2RO3)和氢气,说明是硅及其化合物之间的转化。“突破口 2”是反应条件“高温”,A在高温条件下,能与焦炭、CaCO3发生反应, 则A为
14、SiO2,从而推知B为CaSiO3,C为Na2SiO3,D为Si,E为H2SiO3。,误区警示 关于硅酸及硅酸盐常见的易错点 1.硅酸盐大多难溶于水,但硅酸钠可溶于水,其水溶液俗称水玻璃。 2.H2CO3的酸性比H2SiO3强,所以有Na2SiO3+CO2+H2O H2SiO3+Na2 CO3,但高温下Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2也能发生,原因可以从两 方面解释:硅酸盐比碳酸盐稳定;由高沸点、难挥发SiO2固体制得 低沸点、易挥发的CO2气体。,2-1 下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 ( D ) 硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O2FeO3Si
15、O2 水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐产品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 A. B. C. D.,解析 硅酸盐Na2Fe2Si3O10中Fe的化合价是+3,所以用氧化物的形式表 示为Na2OFe2O33SiO2,错误;水晶的主要成分是二氧化硅,不属于硅酸 盐产品,错误;用于制作光导纤维的材料是二氧化硅,不是硅单质,错 误;单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料,正确,故选D。,2-2 寿山石主要成分为叶蜡石,叶蜡石组成为Al2O34SiO2H2O。下列 观点不正确的是 ( C ) A.寿山石雕刻作品要避免与酸、碱接触 B.寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物 C.潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质 D.久置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质,解析 根据寿山石的主要成分,可知其能与酸、碱发生反应,A正确;寿 山石中含有不同形态的Al2O3,造成其色彩丰富,B正确;Al2O3和SiO2不溶 于水也不和水反应,在潮湿的空气中不会溶解变质,C错误;青山石久置 于干燥空气中,会失去其中的结晶水而变质,D正确。,
