高中化学 41《无机非金属材料的主角硅》学案5 新人教版必修Word文档下载推荐.docx

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③非金属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液作用放出H2：

Si＋2NaOH＋H2O,Na2SiO3＋2H2↑。

金属H2＋金属氧化物金属＋H2O,单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：

Si＋4HFSiF4↑＋2H2↑。

（2）硅的化合物“特性”,①酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF作用。

SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O,②SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。

③无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。

④硅酸钠水溶液称泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液，并不是碱。

⑤H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2OH2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下，Na2CO3＋SiO2高温,Na2SiO3＋CO2↑也能发生。

3、硅酸盐的表示方法,方法和步骤,

（1）将硅酸盐中所有元素都写成氧化物,较活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水,

（2）在各氧化物前添上未知数x、y、z等,（3）依据原子守恒列出等式，求出x、y、z等,（4）x、y、z的具体数值写在氧化物前面,（5）氧化物之间以“”隔开，若系数配置出现分数应化为整数。

例如：

正长石KAlSi3O8不能写成K2OAl2O33SiO2，应写成K2OAl2O36SiO2。

特别提醒　,

（1）由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为了简化对硅酸盐组成的表示方法，采用了氧化物法。

实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的，而是以种种结构复杂的盐的形式存在的。

（2）在硅酸盐氧化物的表示式中，氧化物前面的计量数只对该氧化物起作用，对其他氧化物不起作用。

如2MgOSiO2表示2个MgO和1个SiO2，不能认为是2（MgOSiO2）。

【典例精讲】

题型1硅及其化合物的应用

【例1】

下列表述正确的是（

）①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐,③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料,④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛,⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能

A、①②③

B、②④

C、③④⑤　

D、③⑤解析　本题主要考查学生对身边常见的化学制品的了解情况。

侧重考查学生应用化学知识解释和解决身边化学问题的能力。

人造刚玉主要成分为Al2O3，①错；

玛瑙的主要成分是SiO2；

③水泥主要成分是硅酸盐，正确；

④变色眼镜镜片应是在普通硼酸盐玻璃中加入光敏物质AgBr等，并加入极少光敏化剂如CuO等制成，故④错。

答案　D变色眼镜的玻璃片中含有少量溴化银和微量的氧化铜（作催化剂），当玻璃受到阳光照射时，发生2AgBr光,CuO2Ag＋Br2反应，而使玻璃由无色变成灰黑色，把玻璃放到暗处，又因发生2Ag＋Br2CuO,2AgBr反应，而使玻璃由灰黑色变成无色。

在制造普通玻璃时常加入少量Cu2O可使玻璃显红色。

题型2硅酸盐组成表示方法

【例2】

高岭土的组成可表示为Al2Si2Ox（OH）y，其中x、y的数值分别是（

）

A、7、2　

B、5、4　

C、6、3　

D、3、6解析　本题涉及两个未知数x、y，但由化合价规则只能列出一个方程，因而要用不定方程的知识求解。

根据化合价规则，Al为＋3价，Si为＋4价，O为－2价，则有2（＋3）＋2（＋4）＋x（－2）＋y（－1）＝0，化简得2x＋y＝14，将

A、

B、

C、D中的x、y值代入，只有B项符合方程。

答案　B考查硅酸盐的表达形式，一般利用化合物中化合价的代数和等于零的规则来列方程求解。

解此类题时所列方程要正确。

题型3硅及其化合物的转化关系,

【例3】

X、Y、Z、W　。

有如下图所示的转化关系：

（1）推断各、物质的名称：

X________，Y_______________，Z________，W　,________。

（2）写出化学方程式：

W→X,（3）写出离子方程式：

Y→Z　,X→Y_________________________________________________________。

解析　由X和X　。

的转化条件分析，X是硅，X　。

是二氧化硅，且这两种物质都能与NaOH溶液反应，生成硅酸钠（Na2SiO3），SiO2又可以由硅酸加热分解制得，所以，推断正确。

答案　

（1）硅　硅酸钠　硅酸　二氧化硅,

（2）SiO2＋2C高温,Si＋2CO↑,（3）SiO＋CO2＋H2OH2SiO3↓＋CO,SiO2＋2OH－SiO＋H2O,　。

B0001#。

25]善于根据特殊反应或特殊反应条件或特殊反应现象作出假设，然后以验证的形式进行判断，对于解答较隐蔽的推断题，是一种较好的策略。

题型4硅酸盐

【例4】

矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中的一部分生成的。

此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2作用的过程。

例如，钾长石（KAlSi3O8）风化生成高岭土[Al2Si2O5（OH）4]，此反应的离子方程式为2KAlSi3O8＋2H2CO3＋5H2O2K＋＋2HCO＋4H2SiO3＋Al2Si2O5（OH）4

（1）

将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式：

①KAlSi3O8____________________。

②Al2Si2O5（OH）4____________________。

（2）这个反应能够发生的原因是　。

较活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→非金属氧化物→二氧化硅→水。

则KAlSi3O8为K2OAl2O36SiO2,Al2Si2O5（OH）4为Al2O32SiO22H2O,

（2）从方程式可知H2CO3制硅酸符合强酸制弱酸，所以这个反应能够发生。

答案　

（1）①K2OAl2O36SiO2,②Al2O32SiO22H2O,

（2）因为碳酸酸性比硅酸强，由较强的酸可制得较弱的酸,　①硅酸盐无论以何种形式表示，其组成及成分是固定不变的，即性质是不变的；

②硅酸盐用氧化物的形式表示时，必须遵循各元素化合价不变的原则。

【自测题】

1、下列说法不正确的是（

A、因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸，或者SiO2不是H2SiO3对应的酸酐

B、CO2通入硅酸钠溶液可以得到硅酸沉淀

C、SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大

D、氢氟酸能够雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸答案　A解析　SiO2中Si呈＋4价，H2SiO3中Si呈＋4价，且H2SiO3△,SiO2＋H2O，SiO2是H2SiO3的酸酐，故A项错误。

2、实验室中固体试剂可以放在广口瓶中保存，液体试剂放在细口瓶中储存，但是有些试剂必须储存在具有橡胶塞的试剂瓶中。

以下物质必须储存在具有橡胶塞的试剂瓶中的是（

）,①KOH溶液　②Na2SiO3溶液　③盐酸　④氢氟酸　⑤澄清石灰水　⑥硝酸　⑦NaOH溶液

A、①②⑤　

B、①②④⑤

C、①②④⑤

D、①②④⑤⑦答案　D

3、我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。

下列对晶体硅的有关叙述正确的是（

A、晶体硅和金刚石的物理性质相似

B、硅在地壳中含量居第二位，可以以游离态存在于自然界中

C、晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格昂贵

D、晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电答案　A解析　本题考查硅的性质。

晶体硅的结构与金刚石相似，是具有空间立体网状结构的原子晶体，所以物理性质与金刚石相似，熔、沸点高，硬度大；

硅在地壳中含量居第二位，但在自然界中没有游离态的存在，主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在于自然界中；

晶体硅是一种良好的半导体材料，被广泛使用；

晶体硅是一种非金属单质，虽然它具有金属光泽。

4、将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；

②Na2SiO3溶液；

③Ca（OH）2溶液；

④饱和Na2CO3溶液。

最终溶液中有白色沉淀析出的是（

A、①②③④　

C、①②③

D、②③答案　B解析　H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸强。

根据酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液无明显现象（弱酸不能制强酸）；

过量CO2通入Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；

CO2通入Ca（OH）2溶液至过量发生反应：

Ca（OH）2＋CO2CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋H2O＋CO2Ca（HCO3）2，最终生成Ca（HCO3）2而无沉淀产生；

过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：

Na2CO3＋H2O＋CO22NaHCO3，生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而结晶析出。

5、在下图所示的物质相互转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色不溶于水的物质。

据此填空。

（1）写出各物质的化学式：

、

C、

、E、　、,F、________。

（2）D________________________________________________________。

与a溶液反应的离子方程式是　。

②C与过量HNO3反应的离子方程式是　。

答案　

（1）Si　SiO2　Na2SiO3　H2SiO3　H2,

（2）①Si＋2OH－＋H2O=SiO＋2H2↑,②SiO＋2H＋=H2SiO3↓（或SiO＋2H＋＋H2OH4SiO4↓）解析　A是单质，则B是A的氧化物，E是一种白色沉淀。

由图中所给出的关系知，E、C中均应含有A元素。

加过量的HNO3能生成白色沉淀，中学阶段只有H2SiO3（或H4SiO4）符合题意，因此，B为SiO2，A为Si，C为Na2SiO3，D为H2O，F为H2。

6、某普通玻璃中，Na2SiO

3、CaSiO

3、SiO2的物质的量之比为1∶1∶4，请回答下列问题：

（1）该玻璃如以aNa2ObCaOmSiO2表示其组成，则a∶b∶m＝________。

（2）若要制备1000kg上述玻璃需原料的质量分别是________________________，生产过程中产生________LCO2（标准状况）。

Na2OSiO2，CaSiO3→Na2OSiO2，CaSiO3→CaOSiO2，则可得到：

a∶b∶m＝1∶1∶6。

（2）制玻璃的原料是Na2CO

3、CaCO

3、SiO2，由

（1）可知玻璃的组成为Na2OCaO6SiO2，根据原子守恒可以得到下列计算关系,Na2OCaO6SiO2

～

Na2CO3　～,478g　106g,1000103g

m（Na2CO3）,CaCO3

。

B]6SiO2

B]2CO2,100g　。

]660g　。

]2

22、4L,m（CaCO3）　。

]m（SiO2）　。

]V（CO2）,解得：

m（Na2CO3）　。

B]＝,　。

]＝2

21、8103g＝2

21、8kg,m（CaCO3）＝＝209103g＝209kg,m（SiO2）＝＝7

53、1103g＝7

53、1kg,V（CO2）＝＝

9、37104L,答案　

（1）1∶1∶6,

（2）Na2CO3：

2

21、8kg；

CaCO3：

209kg；

SiO2：

7

53、1kg,

9、37104第1课时　二氧化硅和硅酸盐

【考点讲练】

1、下列说法正确的是（

A、二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应

B、根据反应SiO2＋CaCO3高温,CaSiO3＋CO2↑可推知硅酸的酸性比碳酸强

C、二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得澄清的硅酸溶液

D、二氧化硅常被用来制造光导纤维答案　D解析　二氧化硅是酸性氧化物，但它可以与氢氟酸发生反应。

SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O；

反应SiO2＋CaCO3高温,CaSiO3＋CO2↑只有在高温下才能进行，由于CO2是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继续进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强；

只要比较硅酸和碳酸的酸性强弱就是要比较它们在水溶液中电离出H＋的难易程度，如CO2＋H2O＋Na2SiO3Na2CO3＋H2SiO3↓，符合强酸制弱酸的规律，也可说明碳酸的酸性比硅酸的强，但由于硅酸难溶于水，不能得到溶液；

SiO2是光导纤维的主要成分，光导纤维可以用SiO2来制造。

误区警示　

（1）酸性氧化物是指与碱反应生成盐和水的氧化物，不一定与水反应生成酸。

SiO2不溶于水，但与碱反应生成盐和水，是酸性氧化物，对应酸为H2SiO3。

（2）强酸制弱酸的反应是在水溶液中反应的规律CaCO3＋SiO2高温,CaSiO3＋CO2↑是在高温下的反应，不符合强酸制弱酸的原理。

2、写出以SiO2为原料制备H2SiO3的化学方程式__________________。

答案　SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O，Na2SiO3＋2HCl2NaCl＋H2SiO3↓或Na2SiO3＋CO2＋H2ONa2CO3＋H2SiO3↓，Na2SiO3＋2CO2＋2H2O2NaHCO3＋H2SiO3↓解析　一般来说，受热易分解的酸或碱，其对应的氧化物不能与水反应，如H2SiO3△,H2O＋SiO2，则SiO2不能与水反应；

Cu（OH）2△,CuO＋H2O，则CuO不能与水反应。

硅酸不能溶于水，且不能溶于（HCl、H2SO

4、HNO3等）强酸。

不溶于强酸的物质还有：

CuS、AgS、PbS、HgS、AgCl、AgBr、AgI、BaSO4等。

3、为确认HCl、H2CO

3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的（不必选其他酸性物质）。

请据此回答：

（1）锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗中所盛试剂应为______________。

（2）装置B所盛的试剂是________，其作用是　。

答案　

（1）盐酸　

（2）饱和NaHCO3溶液　除去盐酸中挥发出的HCl气体解析　考查对强酸制弱酸原理的应用。

注意B装置的作用是除去盐酸挥发出的HCl气体否则对C装置证明碳酸酸性强于硅酸形成干扰。

【课时作业】

1、二氧化硅是酸酐（即酸性氧化物）的原因是（

A、它溶于水得相应的酸

B、它对应的水化物是可溶性强酸

C、它与强碱溶液反应只生成盐和水

D、它是非金属氧化物答案　C解析　从酸性氧化物的概念来分析，酸性氧化物是指能够与碱反应生成盐和水的氧化物，由于SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O，所以SiO2是酸性氧化物。

SiO2不溶于水，对应的酸H2SiO3不是强酸。

2、熔融氢氧化钠反应选用的器皿是（

A、陶瓷坩埚

B、石英坩埚

C、普通玻璃坩埚

D、生铁坩埚答案　D解析　陶瓷的成分中含有SiO2，石英的成分就是SiO2，玻璃的主要成分中也含有SiO2，而SiO2在高温下可以跟NaOH发生如下反应：

SiO2＋2NaOH高温,Na2SiO3＋H2O所以

B、C的器皿都不能选用，只能用生铁坩埚。

3、下列叙述中，正确的是（

A、自然界中存在大量的游离态的硅

B、石英、水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅

C、二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱的溶液发生化学反应

D、自然界中硅都存在于石英中答案　B解析　自然界中的硅，都以化合态存在，硅是亲氧元素，主要以氧化物及硅酸盐形式存在，如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅。

二氧化硅性质稳定。

4、下列关于硅酸的叙述中错误的是（

A、硅酸是一种很弱的酸

B、硅酸不稳定，加热脱水会产生二氧化硅

C、硅酸可由二氧化硅与水反应制得

D、硅酸应由可溶性硅酸盐与盐酸或二氧化碳反应制得答案　C解析　硅酸是一种比碳酸的酸性还弱的弱酸，难溶于水，受热不稳定易分解；

制备H2SiO3时应向可溶性的硅酸盐的溶液里通入CO2或加入盐酸等来制备，可见

B、D项正确。

虽然SiO2是硅酸的酸酐，但因SiO2难溶于水且不跟水反应，所以不能用SiO2与H2O反应来制H2SiO3，C错。

5、下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（

A、CO2→H2CO3B。

SiO2→Na2SiO3

C、Na2CO3→Na2CO3D。

H2SiO3→H2SiO3答案　D解析　由于SiO2不溶于水也不与水反应，所以由SiO2制取H2SiO3需先使SiO2与强碱反应制得可溶性硅酸盐后，再与其他酸反应才能制得H2SiO3。

6、在反应SiO2＋3C高温,SiC＋2CO↑中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为（

A、1∶3

B、3∶1

C、2∶1

D、1∶2答案　D解析　根据化合价升降规律，可确定C既为氧化剂又为还原剂，假设3molC参与反应，化合价降低的C即氧化剂为1mol，化合价升高的C即还原剂为2mol，因此二者的物质的量之比为1∶2。

分析化合价变化，来确立氧化剂和还原剂；

由得失电子数相等确定氧化剂与还原剂的物质的量之比（或质量比）。

注意产物是CO而不是CO2。

7、下列各组物质间，不能发生反应的是（

A、二氧化硅与氧化钙（高温）

B、二氧化硅与氢氧化钠（常温）

C、二氧化硅与碳（高温）

D、二氧化硅与浓硝酸（常温）答案　D解析　在高温下SiO2能被C还原。

在众多的酸中能与SiO2反应的只有HF。

8、下列离子在水溶液中能大量共存的是（

A、H＋、K＋、HCO、Ca2＋

B、OH－、Na＋、Mg2＋、HCO

C、Na＋、H＋、Cl－、NO

D、Na＋、SiO、H＋、Cl－答案　C解析　A中H＋可与HCO发生反应：

H＋＋HCOH2O＋CO2↑而不能大量共存；

B中OH－与Mg2＋、HCO不能大量共存：

Mg2＋＋2OH－Mg（OH）2↓，OH－＋HCOCO＋H2O；

D中2H＋＋SiOH2SiO3↓。

9、实验室保存试剂的方法正确的是（

A、氢氟酸存放在带橡皮塞的玻璃瓶中

B、氢氧化钙溶液存放在配有磨口玻璃塞的玻璃瓶中

C、NaOH溶液存放在带橡皮塞的细口玻璃瓶中

D、氢氧化钠固体盛放在带橡皮塞的细口玻璃瓶中答案　C解析　氢氟酸能与玻璃中的二氧化硅（SiO2）反应，选项A错误；

氢氧化钙溶液呈碱性，选项B错误；

氢氧化钠固体盛放在广口瓶中，选项D错误。

要根据物质性质选用合适的保存试剂的方法。

10、下列离子方程式书写不正确的是（

A、往NaOH溶液中通入过量CO2：

　CO2＋OH－HCO

B、单质硅与烧碱溶液反应：

　Si＋2OH－＋H2OSiO＋2H2↑

C、石英砂与烧碱反应制水玻璃：

　SiO2＋2OH－SiO＋H2O

D、往水玻璃中通入二氧化碳：

　Na2SiO3＋2H2O＋CO2H4SiO4↓＋2Na＋＋CO答案　D解析　往NaOH溶液中通入适量CO2生成正盐Na2CO3，弱酸的正盐能与酸反应变为酸式盐，所以当CO2过量时即溶液中H2CO3过量时，生成物为NaHCO3，故A式正确；

单质硅能和烧碱溶液反应生成硅酸钠和氢气，NaOH是易溶于水的强碱，Na2SiO3是易溶于水的盐，均完全电离，故Na＋可以简化掉，B式正确；

石英的成分是二氧化硅，与烧碱发生复分解反应生成硅酸钠和水，故C式正确；

碳酸比硅酸酸性强，所以往水玻璃即硅酸钠的水溶液中通入二氧化碳可以制硅酸。

反应物中的Na2SiO3和生成物中的Na2CO3均为易溶于水的盐，能完全电离写成离子形式，并且Na＋可以简化掉，故D式不正确。

正确的离子方程式应为：

SiO＋2H2O＋CO2H4SiO4↓＋CO。

11、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答案　D解析　生石灰的成分是氧化钙，若不含杂质，加盐酸能完全溶解并且无气体生成。

加盐酸充分反应后仍有不溶于水的固体，说明有石英杂质存在。

加盐酸溶解，但放出无色无味并能使澄清石灰水变浑浊的气体，说明生石灰中含有石灰石。

有关的化学方程式为：

CaO＋2HClCaCl2＋H2O；

CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑；

CO2＋Ca（OH）2CaCO3↓＋H2O。

12、

（1）指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A～D选项中选择正确答案填入括号内。

①SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O（

）②SiO2＋2C高温,Si＋2C