1、第17讲 含硅矿物与信息材料,-2-,-3-,基础梳理,感悟选考,对点训练,1.硅在自然界的存在形式及性质,-4-,基础梳理,感悟选考,对点训练,2.二氧化硅的性质和用途 (1)物理性质: 不溶于水、硬度大、熔点高。 (2)用途: 光导纤维的主要成分是二氧化硅 ,石英可制作光学镜片、石英玻璃和石英钟零部件。 (3)化学性质: 与碱反应: 在常温下,SiO2与强碱溶液反应,生成硅酸盐 。例如SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式:SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O。,-5-,基础梳理,感悟选考,对点训练,与碱性氧化物反应: 在高温下,SiO2能与碱性氧化物反应生成盐。例如SiO2与Ca
2、O反应的化学方程式:SiO2+CaO CaSiO3 。 弱氧化性: 在高温下,SiO2还能被焦炭还原,反应的化学方程式为 SiO2+2C Si+2CO 。这也是工业制取粗硅的方法。 与氢氟酸反应: 反应的化学方程式为SiO2+4HF SiF4+2H2O 。 氢氟酸应用铅皿或塑料瓶盛装,不能盛装于玻璃瓶中。,-6-,基础梳理,感悟选考,对点训练,3.硅酸盐组成的表示与性质 (1)表示方法: 元素的种类不变,原子的个数比不变(原子的个数可按成正比例改变)。 元素的化合价不变。 在通式aMxOybSiO2cH2O中的a、b、c一般用整数。 除氧外,有几种元素就写成几种氧化物。 如果金属氧化物有多种时
3、,按K、Na、Ca、Mg、Al的顺序排列。,-7-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(2)性质:,注意:H2SiO3是一种难溶于水的无机酸。它的酸性比碳酸的弱,所以凡是能使紫色石蕊溶液变红的酸性溶液,几乎都能将 转化为H2SiO3。,-8-,基础梳理,感悟选考,对点训练,4.水泥、玻璃和普通陶瓷,-9-,基础梳理,感悟选考,对点训练,难点释疑 “水玻璃”长期暴露在空气中会变质的原因是什么? 提示:“水玻璃”是Na2SiO3的水溶液,暴露在空气中会吸收CO2而变质,反应的化学方程式是Na2SiO3+CO2+H2O H2SiO3+Na2CO3。,-10-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(201510
4、浙江选考)下列说法不正确的是( ) A.钠和钾的合金可用于快中子反应堆作热交换剂 B.可用超纯硅制造的单晶硅来制造芯片 C.可利用二氧化碳制造全降解塑料 D.氯气有毒,不能用于药物的合成,答案,-11-,基础梳理,感悟选考,对点训练,1.(2018余杭高级中学段考)用四种溶液进行实验,下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( ),答案,-12-,基础梳理,感悟选考,对点训练,2.(2018松阳第一中学段考)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: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SiHCl3 C.反应和中HCl均作氧化剂 D
5、.反应和均属于可逆反应,答案,-13-,基础梳理,感悟选考,对点训练,3.(2018三门中学月考)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是( ) 硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O2FeO3SiO2 水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 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.,答案,-14-,一,二,一、忽视硅与NaOH溶液的反应【易错题1】现把11.5 g Na和4.2 g Si同时投入100 g H2O中,在标准状况下能收集到H2的体积是( ) A.5.6 L B.11.2 L C.12.32 L D.22.4
6、L 错因剖析:本题易忽视硅与氢氧化钠溶液的反应。由于没有考虑到在水溶液中硅能与钠跟水反应的产物(NaOH)再发生反应,从而错认为A正确。 正确解答:Na与H2O反应生成NaOH和H2,Si与NaOH溶液再反应生成H2。所以生成H2的量,应为两步反应中H2的生成量之和,Na与水反应产生H2 0.25 mol,Si与NaOH溶液反应产生H2 0.3 mol,故共得到H2 0.55 mol。 答案:C,-15-,一,二,纠错笔记我们在记忆化学方程式时有一个不好的习惯,就是只记一种产物。有时,另一反应产物对解题起很大的作用。如对于本题中,我们只想到Na与H2O反应生成H2,没想到产物中还有NaOH,自
7、然也就想不到Si与NaOH溶液的反应了。,-16-,一,二,二、忽视反应的实质 【易错题2】下列有关说法中,正确的是( ) A.硅与NaOH溶液反应,NaOH和H2O是氧化剂 B.二氧化硅溶于氢氟酸:SiO2+4H+4F- SiF4+2H2OD.在高温条件下,SiO2能与Na2CO3发生反应,错因剖析:本题易忽视硅与NaOH溶液反应的特殊性,仅凭化学方程式中元素的化合价变化,就选择A选项。 正确解答:硅与强碱溶液反应,只有H2O作氧化剂,A不正确;HF为弱酸,不能改写成离子形式,B不正确;C中, 因发生相互促进的水解反应而不能大量共存。 答案:D,-17-,一,二,纠错笔记对于特殊的反应,我们
8、应加强记忆。如物质表现的性质,Al、Si与强碱溶液反应,只有H2O作氧化剂,NaOH表现出碱性;在氢卤酸中,只有HF为弱酸,其他都为强酸;在判断离子共存时,-18-,2,3,4,1,6,7,5,1.(2018温州中学检测)下列叙述中正确的是( ) A.因为Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2,所以硅酸的酸性比碳酸的强 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.二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸,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,答案,-19-,2,3,4,1,6,7,5,2.(2018严州中
9、学月考)和田玉在我国至少有7 000年的历史,也称为软玉,是我国玉文化的主体。和田玉是一种具有链状结构的含水钙镁硅酸盐,某种和田玉的化学成分为Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2,下列有关叙述正确的是 ( ) A.其化学式改写为氧化物的形式为2CaO3MgOFe2O38SiO2H2O B.它能够抵抗任何酸碱的腐蚀 C.其中铁元素的化合价为+3价 D.其中铁元素的化合价为+2价,答案,-20-,2,3,4,1,6,7,5,3.(2018仙居中学月考)二氧化硅(SiO2)又称硅石,是制备硅及其化合物的重要原料(见下图)。已知无水CoCl2是蓝色固体,遇水变成粉红色,下列说法正确的是( )
10、A.SiO2既能与HF溶液反应,又能与NaOH溶液反应,属于两性氧化物 B.SiO2和Si都是光导纤维的主要成分 C.在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶吸水是否失效 D.图中所示转化反应都是非氧化还原反应,答案,-21-,2,3,4,1,6,7,5,4.(2018浙鳌高中段考)单质Z是一种常见的半导体材料,可由X通过如图所示的路线制备,其中X为Z的氧化物,Y为氢化物,分子结构与甲烷相似。下列说法正确的是( ) A.X为酸性氧化物,能与碱反应,不能与酸反应 B.Y的化学式为SiH4 C.X、Z都含有非极性共价键 D.X与Mg在加热条件下反应的化学方程式为SiO2+2Mg 2MgO+Si,答案,-2
11、2-,2,3,4,1,6,7,5,5.(2018宁波北仑中学检测)二氧化硅广泛存在于自然界中,在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。ae是对反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行判断,其中正确的是( ),-23-,2,3,4,1,6,7,5,a.反应中SiO2作为玻璃的成分被消耗,用于刻蚀玻璃 b.反应中SiO2表现出氧化性 c.反应中SiO2表现了酸性氧化物的通性 d.反应符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的原理 e.反应中SiO2未参加氧化还原反应 A.ace B.bde C.cde D.ab,答案,-24-,2,3,4,1,6,7,5,6.(2018临安昌化中学月考
12、)往含有0.2 mol NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的混合溶液中持续稳定地通入CO2气体,当通入气体的体积为8.96 L(标准状况)时,立即停止通气。这一过程中,溶液中离子的物质的量(n)与通入CO2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)( ),答案,解析,-25-,2,3,4,1,6,7,5,7.(2018安徽六安第一中学月考)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:,已知下列氢氧化物沉淀完全时的pH如下:,-26-,2,3,4,1,6,7,5,回答下列问题
13、: (1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是 ,还可使用 代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是 ,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为 。 (3)加氨水过程中加热的目的是 ,沉淀B的主要成分为 (写化学式)。,答案 (1)将样品中可能存在的Fe2+氧化成Fe3+ H2O2溶液(3)防止胶体生成,促使沉淀生成 Fe(OH)3、Al(OH)3 解析 水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物,加入氯化铵、盐酸和硝酸,由于二氧化硅与盐酸、硝酸不反应,则得到的沉淀A为SiO2,滤液中含有Fe3+、Al
14、3+、Mg2+等离子,加入氨水调节pH为45,可生成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀,加热的目的是防止生成胶体而难以分离;滤液主要含有Ca2+,加入草酸铵可生成草酸钙沉淀,加入硫酸酸化,然后用高锰酸钾溶液测定。 (1)铁离子在pH较小时易生成沉淀,加入硝酸可氧化亚铁离子生成铁离子,避免引入新杂质,也可用过氧化氢溶液代替硝酸。 (2)由以上分析可知沉淀A为SiO2,不溶于强酸但可与一种弱酸氢氟酸反应,反应的化学方程式为SiO2+4HF SiF4+2H2O。 (3)滴加氨水,溶液呈碱性,此时不用考虑盐类水解的问题,加热的目的是防止生成胶体而难以分离,生成的沉淀主要是Al(OH)3、Fe(OH)3。,-27-,2,3,4,1,6,7,5,
