人教版高中化学必修一第9讲无机非金属材料的主角硅教师版社会苗世印.docx
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人教版高中化学必修一第9讲无机非金属材料的主角硅教师版社会苗世印
无机非金属材料的主角-硅
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1．了解硅酸盐的重要用途及组成。
2．了解硅的重要用途，了解硅单质的物理性质。
3．掌握Na2SiO3的化学性质。
知识点一.硅
1.硅的化学性质。
在常温下，硅的化学性质不活泼，不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等反应，但可与氟气、氢氟酸和强碱反应。
①硅和氟气反应：
Si+2F2==SiF4。
②硅和氢氟酸反应：
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑。
③硅和氢氧化钠溶液反应：
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑。
④硅在氧气中加热：
Si+O2
SiO2。
2.硅的工业制法。
SiO2＋2C
Si（粗硅）＋2CO↑（注意产物）
提纯：
Si+2Cl2
SiCl4；SiCl4+2H2
Si+4HCl↑
3.晶体硅的用途。
用来制造半导体器件，制成太阳能电池、芯片和耐酸设备等。
知识点二.二氧化硅
1.物理性质：
硬度大、熔点高，难溶于水。
2.化学性质：
①酸性氧化物的通性：
SiO2是酸性氧化物，是H2SiO3的酸酐，但不溶于水：
SiO2+CaO
CaSiO3
SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O（Na2SiO3是强的粘合剂）
②弱氧化性：
SiO2+2C
Si+2CO↑
③特性：
SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O
要点解释：
（A）由于玻璃的成分中含有SiO2，故实验室盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。
（B）未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀的，故盛放碱液可以用玻璃瓶（不能用玻璃塞）。
（C）因为氢氟酸腐蚀玻璃，与玻璃中的SiO2反应，所以氢氟酸既不能用玻璃塞、也不能用玻璃瓶保存，而应保存在塑料瓶或铅皿中。
3.用途：
①SiO2是制造光导纤维的主要原料。
②石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。
③水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。
④石英砂常用作制玻璃和建筑材料。
4.SiO2与CO2化学性质的比较
物 质
二氧化硅（SiO2）
二氧化碳（CO2）
与水反应
CO2+H2O
H2CO3
与酸反应
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
不反应
与碱反应
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
CO2+NaOH=NaHCO3
与碱性氧化物反应
SiO2+CaO
CaSiO3
CO2+Na2O=Na2CO3
与碳反应
SiO2+2C
Si+2CO↑
CO2+C=2CO
知识点三.硅酸（H4SiO4、H2SiO3）
1.不稳定性：
H2SiO3
SiO2+H2O
2.极弱酸性：
不能使酸碱指示剂变色：
H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3+2H2O
制备：
Na2SiO3+CO2+H2O=H4SiO4↓（白色胶状）+Na2CO3
或Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl，
H4SiO4＝H2SiO3+H2O（不稳定、易分解）
知识点四.硅酸盐
1.常用的硅酸盐是Na2SiO3，俗称“泡花碱”，易溶于水，其水溶液称为水玻璃，是一种矿物胶，密封保存。
可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。
2.硅酸盐改写为氧化物形式（顺序为：
较活泼金属氧化物·金属氧化物·二氧化硅·水）
如高岭石Al2（Si2O5）（OH）4改写为：
Al2O3·2SiO2·2H2O
再如：
钾长石KAlSi3O8不能写成
K2O·
Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。
3.无机非金属材料。
①传统无机非金属材料：
陶瓷、玻璃、水泥。
水泥
玻璃
陶瓷
原料
黏土、CaCO3、石膏
纯碱、石灰石、石英
黏土
反应
原理
复杂反应原理
Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑
水泥的主要成分：
3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3
普通玻璃的主要成分：
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
②新型无机非金属材料：
高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。
类型一：
硅
例1．下列关于硅的说法不正确的是（ ）
A．硅是非金属，但它的单质是灰黑色且有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应
D．当加热到一定温度时，硅能与氧气等非金属反应
解析：
硅是一种具有金属光泽的灰黑色固体，A正确；硅是良好的半导体材料，B正确；硅在常温下可与氟气、强碱溶液反应，C错误；在加热时，硅与氧气、氯气等反应，D正确。
答案:
C
类型二：
硅的化合物
例2.在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（ ）
①焦炭 ②纯碱 ③碳酸钙 ④氢氟酸
⑤浓硝酸 ⑥烧碱溶液 ⑦氧化钙 ⑧氮气
A．③⑤⑦⑧ B．⑤⑦⑧ C．⑤⑧ D．⑤
解析:
SiO2作为酸性氧化物，可与强碱和碱性氧化物反应，在常温下SiO2可与氢氟酸反应，在加热时SiO2可被焦炭还原，可与碳酸钙、纯碱反应。
答案:
C
例3.用4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（）
选项
操作及现象
溶液
A
通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊不消失
Na2SiO3溶液
B
通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失
NaAlO2溶液
C
通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去
Ca（ClO）2溶液
D
通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊
Ca（OH）2溶液
解析:
A项，Na2SiO3溶液中通入CO2发生反应：
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3（胶体），继续通CO2至过量，硅酸胶体不溶解。
B项，NaAlO2溶液通入CO2，生成不溶于水的Al（OH）3，Al（OH）3不溶于H2CO3，浑浊不消失。
C项，Ca（ClO）2溶液通CO2生成CaCO3沉淀和HClO，品红溶液遇HClO褪色；D项，Ca（OH）2+CO2==CaCO3↓+H2O，CaCO3+CO2+H2O==Ca（HCO3）2，Ca（HCO3）2+2NaOH==CaCO3↓+Na2CO3+2H2O。
答案:
B
例4.如右图所示，A、B、C、D分别代表有关反应中的一种化合物，其中物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸。
请填写以下空白。
（1）A、B、C、D的化学式分别是________、________、________、________。
（2）A→B的化学方程式是____________。
（3）C→D的离子方程式是____________。
解析:
本题主要考查SiO2的特性。
其突破口应从“A是一种高熔点的化合物，不溶于H2SO4、HNO3，却溶于氢氟酸”推断出A为SiO2，然后依此推出B为CO、C为CO2、D为H2SiO3。
答案:
（1）SiO2COCO2H2SiO3
（2）SiO2+2C
Si+2CO↑
（3）SiO32―+CO2+H2O==H2SiO3+CO32－
基础演练
一．填空题
1．下列说法不正确的是（ ）
A．因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物
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
2．（2014年北京第二十中学月考试题）能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是（ ）
A．CO2溶于水生成碳酸，SiO2不溶于水也不能与水直接反应生成硅酸
B．在高温条件下，SiO2和Na2CO3能发生反应：
SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2↑
C．SiO2的熔点比CO2高
D．CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所生成的H2SiO3逐渐聚合而形成硅酸溶胶
3.由下列实验事实得出的结论正确的是（ ）
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↑，可知碳的非金属性大于硅
C．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3＞H2SiO3
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
4．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是（ ）
A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出
B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解
C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成
D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解
5．将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③NaAlO2溶液；④饱和Na2CO3溶液；⑤Ca（OH）2溶液。
最终溶液中有白色沉淀析出的是（ ）
A．①②③④⑤ B．②③④
C．②④⑤D．①②④
6．下表各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是（ ）
选项
X
Y
Z
A
Na
NaOH
NaHCO3
B
Cu
CuSO4
Cu（OH）2
C
C
CO
CO2
D
Si
SiO2
H2SiO3
7．（2014年聊城市第一中学月考试题）关于工业制金刚砂的反应：
SiO2＋3C
SiC＋2CO↑，下列说法正确的是（ ）
A．SiO2是氧化剂，C为还原剂
B．碳的还原性比硅强
C．氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1
D．1molSiO2参与反应时，转移4mol电子
8．下列关于SiO2性质的说法错误的是（ ）
A．与强碱反应：
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，盛放碱性药品的试剂瓶不能用玻璃塞
B．与氢氟酸反应：
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，可用来雕刻玻璃
C．高温下与碱性氧化物反应：
SiO2＋CaO
CaSiO3，可用来做石英坩埚
D．与水反应：
SiO2＋H2O===H2SiO3，具有酸性氧化物的通性
9．下列应用与二氧化硅的性质无关的是（ ）
A．氢氟酸不能用玻璃瓶盛装
B．实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞
C．可用来做石英钟、石英表，耐高温的石英玻璃
D．硅胶是常用的干燥剂及催化剂的载体
10．试管中加入3～5mLNa2SiO3饱和溶液，滴入2～3滴酚酞试液，再用胶头滴管逐滴滴入稀盐酸，边滴边振荡，至红色变浅并接近消失停止，下列解释错误的是（ ）
A．发生的反应为Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl
B．滴加酚酞呈红色，说明硅酸钠溶液呈碱性
C．盐酸的酸性比硅酸强
D．盐酸的酸性比硅酸弱
11．下列说法正确的是（ ）
A．SiO2是酸性氧化物，它可以与强碱反应，但不能与所有的酸反应
B．根据反应SiO2＋CaCO3
CaSiO3＋CO2↑，可推知硅酸的酸性比碳酸的强
C．CO2通入硅酸钠溶液中
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