2018版第4章無機(jī)非金屬材料的主角——硅知識點

1、11/10第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角硅1了解SiO2的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途。(重點)2了解硅酸的制備和化學(xué)性質(zhì)。3了解硅酸鹽的性質(zhì)及組成的表示方法。4了解硅的性質(zhì)和用途。(重點)5了解幾種重要無機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)及用途。二氧化硅和硅酸基礎(chǔ) ·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的存在形式有結(jié)晶形和無定形兩大類，水晶、 瑪瑙的主要成分是結(jié)晶的(2)結(jié)構(gòu)SiO2晶體是由Si 和 O 按原子數(shù)之比為1 2 的比例組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的4個 O 原子，每個O 周圍結(jié)合2 個 Si 原子。(3)物理性質(zhì)熔點高；硬度大；溶解性：不溶于水。(4)化學(xué)性質(zhì)(

2、寫出有關(guān)化學(xué)方程式)(5)用途沙子是基本的建筑材料。純凈的SiO2是現(xiàn)代光學(xué)及光纖制品的基本原料，可以制作光導(dǎo)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(H2SiO3)1 物理性質(zhì)硅酸是一種難溶于水的白色膠狀物。2 化學(xué)性質(zhì)(1)弱酸性向Na2SiO3溶液中通入CO2，生成白色沉淀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SiO3 CO2 H2O=Na2CO3 H2SiO3。結(jié)論：H2SiO3酸性比H2CO3酸性弱。(2)不穩(wěn)定性H2SiO3不穩(wěn)定，受熱易分解，反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SiO3=H2O SiO2。3 制備Na2SiO3溶液中加入鹽酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SiO3

3、 2HCl=2NaClH2SiO3(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。(2)硅膠硅酸凝膠經(jīng)干燥脫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(zhì)及應(yīng)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(dāng)玻璃瓶配玻璃塞時，瓶口內(nèi)壁和瓶塞外壁都進(jìn)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(yīng)生成Na2SiO3，使試劑瓶受腐蝕。Na2SiO

4、3溶液有良好的黏結(jié)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(yīng)方程式?！咎崾尽坎荒堋Ｒ驗闅浞岣g玻璃，和玻璃中的成分SiO2反應(yīng)。SiO2 4HF=SiF4 2H2O。(3)寫出SiO2、 CO2與 CaO反應(yīng)的化學(xué)方程式?！咎崾尽縎iO2 CaO=CaSiO3、CO2 CaO=CaCO3。探究 2 硅酸的制備實驗探究實驗 操作實驗滴加酚酞溶液后溶液呈紅色，滴加稀鹽酸后溶液變?yōu)闊o色，現(xiàn)象有透明膠狀物生成結(jié)論Na2SiO3 溶液呈堿性；滴加稀鹽酸后反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SiO3 2HCl=2NaCl H2SiO3(

5、膠體)Na2SiO3 溶液中通入CO2 氣體，現(xiàn)象是，其離子方程式為，然后改加 NaOH 溶液，反應(yīng)的離子方程式為?！咎崾尽可砂咨恋鞸iO32 CO2 H2O=H2SiO3 CO32H2SiO3 2OH =SiO32 2H2O認(rèn)知升華升華 1 SiO2和 CO2的比較SiO2CO2不 同 點熔、沸點高低狀態(tài)無色晶體氣態(tài)與水反應(yīng)不反應(yīng)CO2 H2OH2CO3與酸反應(yīng)只與氫氟酸反應(yīng)不反應(yīng)相 同 點與堿性氧 化物反應(yīng)高溫CaO SiO2=CaSiO3CO2 CaO=CaCO3與堿反應(yīng)SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2OCO2 2NaOH=Na2CO3 H2O與某些 鹽反應(yīng)高溫SiO2 N

6、a2CO3= Na2SiO3高溫 CO2 SiO2 CaCO3=CaSiO3 CO2CO2H2ONa2CO3=2NaHCO3 CO2 H2O Na2SiO3= H2SiO3 Na2CO3與碳反應(yīng)高溫SiO2 2C=Si 2CO CO2 C=2CO升華 2 硅酸的主要性質(zhì)及應(yīng)用(1)硅酸是中學(xué)化學(xué)中惟一一個不溶于水的酸，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(yīng)。(3)硅酸的性質(zhì)：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(jīng)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

7、載體。題組 ·沖關(guān) 題組 1 SiO2的性質(zhì)與應(yīng)用1關(guān)于二氧化硅，下列敘述不正確的是()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(zhì)上有很大差別C二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反應(yīng)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(yīng)【解析】水晶的主要成分為SiO2， A 項正確；CO2 是由分子構(gòu)成的，而SiO2是Si 和 O 按 1 2 組成的空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，二者物理性質(zhì)差別較大， B 項正確；SiO2不溶于水也不與水反應(yīng)，C項正確； SiO2可以與氫氟酸反應(yīng)，D 項錯誤。【答案】D2下列說法不正確的是()【 導(dǎo)學(xué)號：95432065】A因SiO2不溶于水，故S

8、iO2不是酸性氧化物高溫B在反應(yīng)SiO2 2C=Si 2CO中SiO2作氧化劑C SiO2是一種空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)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(yīng)生成硅酸鹽和水，是酸性氧化物，錯誤；B 項，在該反應(yīng)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，故熔點高，硬度大，正確；D項，SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，故常用氫氟酸刻蝕玻璃，不能用玻璃瓶盛裝氫氟酸，正確?！敬鸢浮緼題組 2 H2SiO3的性質(zhì)、制備與應(yīng)用3下列關(guān)于硅酸的說法正確的是()【 導(dǎo)學(xué)號：95432

9、066】A硅酸可以通過SiO2和水的化合反應(yīng)直接制得B用反應(yīng)Na2SiO3 2HCl=2NaCl H2SiO3制取硅酸是利用了可溶性酸制難溶性酸的性質(zhì)C因為硅酸難溶于水，所以它不能與NaOH 溶液反應(yīng)D硅膠可用作袋裝食品的干燥劑【解析】SiO2不能與水反應(yīng)生成硅酸，A 錯誤； B 中反應(yīng)是利用了強酸制弱酸的性質(zhì)，B 錯誤；硅酸雖難溶于水，但可與強堿溶液反應(yīng)生成硅酸鹽，C 錯誤?！敬鸢浮緿4碳酸的酸性比硅酸強，某化學(xué)課外小組搜集了大量的證據(jù)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

10、淀C高溫下SiO2與碳酸鈣、碳酸鈉等固體反應(yīng)生成CO2D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(jù)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(jìn)一步確認(rèn)HCl、 H2CO3、 H2SiO3的酸性強弱，有人設(shè)計用下圖所示裝置進(jìn)行一次實驗即可達(dá)到目的(不必再選用其他酸性溶液)。請回答：(1)A中的化學(xué)反應(yīng)方程式可能為。_(2)B 裝置的作用是。 _(3)C 中的現(xiàn)象有，反應(yīng)離子方程式為 。(4)根據(jù)實驗，三種酸的強弱順序為，其依據(jù)為 【答案】(1)CaCO3 2HCl=CaCl2 CO2H2O(

11、2)除去CO2中的HCl，防止 HCl 與 Na2SiO3反應(yīng)(3)產(chǎn)生白色膠狀沉淀CO2 H2O SiO23 =H2SiO3(膠體) CO32(4)HCl>H 2CO3>H2SiO3 強酸制弱酸硅酸鹽和硅單質(zhì)基礎(chǔ) ·初探 教材整理1 硅酸鹽1 硅酸鹽的組成與表示(1)定義：由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。(2)性質(zhì)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大多不溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)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： Na2O· SiO2。長石 (KAlSi 3O8)： K2O· Al2O3·6SiO2。鎂橄欖石(Mg

12、2SiO4)： 2MgO· SiO2?！咎貏e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(xué)計量數(shù)配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則配置化學(xué)計量數(shù)，如果出現(xiàn)分?jǐn)?shù)，擴(kuò)大倍數(shù)化為整數(shù)。4 氧化物之間用“ · ” 隔開。2 最簡單的硅酸鹽 Na2SiO33 三種常見的硅酸鹽產(chǎn)品 無機(jī)非金屬材料產(chǎn)品原料主要設(shè)備主要成分水泥石灰石、黏土水泥 回轉(zhuǎn)窯硅酸二鈣2CaO· SiO2硅酸三鈣3CaO· SiO2鋁酸

13、三鈣3CaO· Al 2O3玻璃純堿、石灰 石和石英砂玻璃窯Na2O· CaO· 6SiO2陶瓷黏土4 其他含硅物質(zhì)(1)SiC：俗稱金剛砂，類似金剛石的結(jié)構(gòu)和性能。(2)含 4%硅的硅鋼具有導(dǎo)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(zhì)1 種類及結(jié)構(gòu)單質(zhì)硅分為晶體和無定形兩種，晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似。2 性質(zhì)(1)物理性質(zhì)色、態(tài)光澤熔點硬度質(zhì)地導(dǎo)電性灰黑色固體光澤金屬高大脆半導(dǎo)體(2)化學(xué)性質(zhì)在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，但能與氟氣、HF、NaOH 溶液發(fā)生反應(yīng)。3 用途(1)半導(dǎo)體材料，如硅芯片等。(2

14、)新型能源，如光電池等?！咎貏e提醒】硅單質(zhì)性質(zhì)的特殊性1 一般情況下，非金屬元素單質(zhì)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(zhì)。2 一般情況下，非金屬單質(zhì)為絕緣體，但硅為半導(dǎo)體，石墨為電的良導(dǎo)體。3 Si 的還原性大于C，但單質(zhì)C 在高溫下能從SiO2 中還原出Si： SiO2高溫2C=Si 2CO 。4 非金屬單質(zhì)與堿反應(yīng)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(yīng)只作還原劑，且反應(yīng)能放出氫氣：Si 2NaOH H2O=Na2SiO32H2 。5 非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)，但硅能與氫氟酸反應(yīng)：Si4HF=SiF4 2H2 。

15、題組 ·沖關(guān) 題組 1 硅酸鹽的組成、性質(zhì)和應(yīng)用1下列關(guān)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D硅酸鹽工業(yè)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?！敬鸢浮緽2用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，其中正確的是()導(dǎo)學(xué)號：95432067】A鈣沸石Ca(Al 2Si3O10) ·3H2O，表示為Al2O3·CaO

16、· 3SiO2·3H2O1B鎂橄欖石(Mg2SiO4)，表示為MgO· 2SiO2C鉀云母(K2Al6Si6H4O24)，表示為K2O· 2H2O· 3Al2O3·6SiO2D高嶺石Al 2(Si2O5)(OH)4，表示為Al2O3·2SiO2·2H2O【解析】A 項， Ca(Al2Si3O10) ·3H2O應(yīng)表示為CaO· Al2O3·3SiO2·3H2O(排序錯 )； B 項，Mg2SiO4 應(yīng)表示為2MgO· SiO2(不能在系數(shù)中出現(xiàn)分?jǐn)?shù))； C 項，K2A

17、l6Si6H4O24應(yīng)表示為K2O· 3Al2O3·6SiO2·2H2O(排序錯)。【答案】D3下列關(guān)于水玻璃的性質(zhì)和用途的敘述中正確的是()導(dǎo)學(xué)號：95432068】A它是一種純凈物，既不燃燒也不易腐蝕B水玻璃是生產(chǎn)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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不易變質(zhì)【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(yīng)，D 錯誤?！敬鸢浮緾題組 2 硅單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)及綜合應(yīng)用4硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說法正確的是()A硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料B粗硅制備單晶硅不涉及氧

18、化還原反應(yīng)C反應(yīng)：Si 2NaOH H2O=Na2SiO3 2H2中，Si 為還原劑，NaOH 和D鹽酸可以與硅反應(yīng)，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(yīng)，氫氟酸才可?！敬鸢浮緼5下圖中的每一方格表示相關(guān)的一種反應(yīng)物或生成物。其中，B 是一種單質(zhì)，其余物質(zhì)也都是含B 元素的化合物。C 是一種鈉鹽，E 是 C 對應(yīng)的酸，B 的結(jié)構(gòu)類似金剛石，D 為 B 的氧化物 (其他不含B 元素的反應(yīng)產(chǎn)物以及各步反應(yīng)添加的必要試劑和反應(yīng)條件已被略去)。請?zhí)顚懣瞻祝骸?導(dǎo)學(xué)號：95432069】(1)A、 D、 E 的化學(xué)式分別為、(2)A 和 B 的相互轉(zhuǎn)化在工業(yè)上有什么實際意義？(3)寫出DC反應(yīng)的化學(xué)方程式：(4)寫出