第2课时 硅酸盐和硅单质Word文件下载.docx
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硬度
质地
导电性
灰黑色固体
金属光泽
高
大
脆
半导体
（2）化学性质：
在常温下化学性质不活泼，但能与F2、HF、强碱发生反应。
3．用途
（1）半导体材料，如硅芯片等。
（2）新型能源，如光电池等。
【思考辨析】
1．下列物质中，不含有硅酸盐的是（ ）
A．水玻璃 B．硅芯片C．黏土D．普通水泥
分析：
水玻璃中含有硅酸钠，普通水泥中含有硅酸钙、硅酸钠，黏土含有复杂的硅酸盐，硅芯片中含的是硅单质。
答案：
B
2．将下列硅酸盐改写成氧化物的形式。
（1）NaAlSi3O8_________________________________
（2）Mg2Si3O8·
nH2O_____________________________
（3）普通玻璃（Na2SiO3·
CaSiO3·
4SiO2）________________________
（1）Na2O·
Al2O3·
6SiO2
（2）2MgO·
3SiO2·
nH2O（3）Na2O·
CaO·
6SiO2
3．判断正误（正确的打“√”号，错误的打“×
”号）。
（1）硅酸盐一般易溶于水，化学性质很稳定。
（ ）
（2）硅酸盐是SiO2和金属氧化物组成的混合物。
（3）Na2SiO3固体是一种很好的干燥剂。
（4）水泥、玻璃、陶瓷都属于传统的无机非金属材料。
（ ）
（1）×
（2）×
（3）×
（4）√
4．下列说法错误的是（ ）
A．硅是制造太阳能电池的常用材料
B．二氧化硅是制造光导纤维的材料
C．常温下硅性质活泼，可以与氯气、强酸、强碱溶液等起反应
D．水玻璃可用作木材防火剂
常温下硅单质性质稳定，与Cl2、强酸、强碱等物质均不反应，C错误。
C
物质
一般规律
硅及其化合物特性
Si
硅还原性大于碳
2C＋SiO2
Si＋2CO↑
非金属单质与强碱溶液一般不产生H2
硅可与强碱溶液反应产生H2
非金属一般不与非氧化性酸反应
Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
一般非金属单质为绝缘体
硅为半导体，常用于电子部件
SiO2
酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸
SiO2不溶于水，不与水反应
酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一个规律，H2CO3酸性大于H2SiO3
但SiO2在高温下有如下反应关系：
Na2CO3＋SiO2
Na2SiO3＋CO2↑
CaCO3＋SiO2
CaSiO3＋CO2↑
H2SiO3
无机酸一般易溶于水
硅酸和原硅酸均难溶于水
硅酸盐
大多数硅酸盐难溶于水
常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3，水溶液称水玻璃、泡花碱
【例题1】下列有关硅及其化合物的说法正确的是（）
A．晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料
B．常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在
C．SiO2是一种酸性氧化物，能够与水反应生成相应的酸
D．除去SiO2中混有的CaCO3可加入适量的稀盐酸
[解析] A项，晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于非金属单质；
其导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。
B项，虽然常温下硅的化学性质稳定，但自然界中没有游离态的硅，它主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在；
C项，SiO2是一种酸性氧化物，但它不溶于水也不与水反应。
D项，SiO2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的CaCO3，化学方程式为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。
[答案] D
1．化学性质
（1）常温下能与氟气、氢氟酸、强碱等反应：
2F2＋Si===SiF4，Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
（2）加热时能与氧气、氯气、碳等反应：
2．制取
（1）粗硅的制取：
2CO↑＋Si（粗硅）。
（2）纯硅的制取：
【例题2】如图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。
其中B是一种单质，其余物质也都是有B元素的化合物。
C是一种钠盐，E是C对应的酸，B的结构类似金刚石，D为B的氧化物（其他不含B元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去），请填写空白：
（1）A、D、E的化学式分别为_______、_______、_______。
（2）A和B的互相转化在工业上有什么实际意义？
_______________________________________________。
（3）写出D→C反应的化学方程式：
________________________________________________。
（4）写出E→D反应的化学方程式：
[解析] 本题的突破口是：
“B是一种单质”“B的结构类似金刚石”。
据此，容易推断出B是晶体硅。
硅与氯气在加热条件下生成SiCl4，因此，A为SiCl4。
经过分馏提纯后得到纯净的SiCl4，SiCl4可以被氢气还原得纯净的硅。
根据D能转化成B（Si），可知D为SiO2，由此可知其他答案。
[答案]
（1）SiCl4 SiO2 H2SiO3
（2）粗硅提纯
（3）SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
1．（对应考点一）下列说法正确的是（ ）
A．硅是良好的半导体材料，能与盐酸或氢氧化钠溶液反应
B．二氧化硅不导电，能与盐酸或氢
氧化钠溶液反应
C．硅酸具有多孔性结构，可用作吸附剂或催化剂载体
D．二氧化硅是酸性氧化物，能与氢氟酸反应，也能与氢氧化钠溶液反应
解析：
硅与盐酸不反应，A不正确；
二氧化硅与盐酸也不反应，B不正确；
具有多孔结构，用作吸附剂或
催化剂载体的是硅胶，而不是硅酸，C不正确；
D项正确，SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O,2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O。
D
2．（对应考点一）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不是酸性氧化物
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>
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
SiO2是酸性氧化物，A项错误；
反应SiO2＋2C
Si＋2CO↑不能说明碳的非金属性比硅强，该反应能发生是因为生成CO气体，它的放出促进了反应进行，B项错误；
CO2
通入Na2SiO3溶液中生成H2SiO3胶体，符合强酸制弱酸的规律，证明酸性H2CO3>
H2SiO3，C项正确；
D项中SiO2除氢氟酸外不能与其他的酸反应，SiO2为酸性氧化物，不具有两性，D项错误。
3．（对应考点二）下列关于硅的说法不正确的是（ ）
A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，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发生反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料；
硅的化学性质稳定、常温下可与F2、HF、强碱溶液反应，加热或高温下可与O2、Cl2等一些非金属发生反应。
4．（对应考点二）单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。
科学家预计，到2011年一个电脑芯片上将会集成10亿个晶体管，其功能远比我们想象的要大得多，这对硅的纯度要求很高。
用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为：
①SiO2＋2C
Si＋2CO↑ ②Si＋2Cl2
SiCl4
③SiCl4＋2H2
Si＋4HCl。
下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是（ ）
A．①③为置换反应
B．②为化合反应
C．①②③均为氧
化还原反应
D．三个反应的反应物中硅元素均被还原
反应①③中硅元素被还原，反应②中硅元素被氧化，D错误。
5．（热点题）氮化硅高温陶瓷
材料是现代重要的结构陶瓷，因其有硬度大、熔点高、化学性质稳定等特点而受到广泛关注。
工业上普遍用下列流程进行生产：
（1）SiO2和C反应除了得到粗硅外，还有可能得到一种硬度也很大的物质，是生成粗硅还
是生成该物质主要是由________决定的。
（2）反应①的条件是____________________________________________________。
（3）写出反应②的化学方程式____________________________________________。
（4）A中可能的杂质有__________________________________________________。
（5）现在是用四氯化硅、氮气、氢气在稀有气体保护下加强热，得到纯度较高的氮化硅，其反应方程式为________________________________________________________________________。
SiO2与C在高温下反应，会因C的用量不同而使产物不同：
SiO2＋2C
Si＋2CO↑或SiO2＋3C
SiC＋2CO↑；
反应①的条件是：
高温和隔绝空气；
反应②的化学方程式：
3CuO＋2NH3
3Cu＋N2＋3H2O；
A中可
能的杂质有：
NH3和H2O；
得到纯度较高的氮化硅的反应方程式为：
3Si
Cl4＋2N2＋6H2
Si3N4＋12HCl。
（1）C的用量
（2）高温
和隔绝空气
（3）3CuO＋2NH3
3Cu＋N2＋3H2O
（4）NH3和H
2O
（5）3SiCl4＋2N2＋6H2
Si3N4＋12HCl
（1）硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分。
（2）硅酸钠水溶液俗称水玻璃，常用于制备黏合剂、防腐剂和耐火材料。
（3）常见的无机非金属材料有水泥、玻璃和陶瓷。
（4）硅以化合态存在于自然界中，常用作半导体材料和合金材料。
（5）工业制硅的原理为：
SiO2＋2C
Si（粗）＋2CO，Si（粗）＋Cl2
SiCl4，SiCl4＋2H2
Si（纯）＋4HCl。
一、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分）
1．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是（ ）
A．这是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀
B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料
C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
水玻璃是一种矿物胶，可作黏合剂、耐酸水泥掺料，木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧，水玻璃的化学性质稳定，但在空气中易与二氧化碳反应生成硅酸。
2．下列关于硅单
质及其化合物的说法正确的是（ ）
①硅是构成一些
岩石
和矿物的基本元素 ②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 ③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 ④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
A．①② B．②③C．①④D．③④
硅元素在地壳中的含量仅次于氧，排第二位，是构成岩石和矿物的基本元素，①正确；
水晶饰物的材质主要是二氧化硅，不是硅酸盐产品，②错误；
广泛用于制作光导纤维的是二氧化硅，而不是硅单质，③错误；
陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料，④正确。
3．二氧化碳通入下列溶液中，不可能产生沉淀的是（ ）
A．氯化钙溶液B．石灰水
C．饱和碳酸钠溶液D．硅酸钠溶液
A项，因为盐酸的酸性比H2CO3的酸性强，所以不可能产生沉淀；
B项会生成CaCO3沉淀；
C项因为NaHCO3溶解度更小，会生成NaHCO3沉淀；
D项会生成H2SiO3沉淀。
A
4．用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中不正确的是（ ）
A．钙沸石Ca（Al2Si3O10）·
3H2O表示为CaO·
3H2O
B．镁橄榄石Mg2SiO4表示为2MgO·
3SiO2
C．正长石KAlSi3O8表示为K2O·
D．高岭石Al2（Si2O5）（OH）4表示为Al2O3·
2SiO2·
2H2
O
用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其通式为：
aMxNy·
bSiO2·
cH2O。
当金属有多种时，先写活泼金属的氧化物，按K2O、Na2O、CaO、MgO等顺序排列；
各氧化物化学式之间用“·
”隔开；
各氧化物前的计量数只能取整数；
写成氧化物后，原化学式中各元素的原子个数比应保持不变。
Mg2SiO4应表示为2MgO·
SiO2，B错误。
5．世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：
“中国至少在距今3000年以前，就已经使用玻璃了。
”下列有关普通玻璃的说法不正确的是（ ）
A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英
B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点
C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅
D．盛放烧碱溶液的试
剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
普通玻璃以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得，A正确。
玻璃是混合物，没有固定的熔点，B错误。
普通玻璃的大致组成为：
Na2O·
6SiO2，C正确。
二氧化硅易与碱液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很强的黏合性，因此盛NaOH等强碱性溶液的试剂瓶不得用玻璃塞。
二、非选择题（本题包括3小题，共30分）
6．（9分）用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。
例如：
（1）计算机的芯片的主要成分是________。
（2）光导纤维的主要成分是________。
（3）目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是________。
（4）用作吸附剂、干燥剂或催化剂的载体的人造分子筛大多是一类称为_______的化合物。
（1）硅（或Si或单晶硅）
（2）二氧化硅（或SiO2）（3）硅（或Si）
（4）铝硅酸盐或硅铝酸盐（注：
此题明确是分子筛，不应答硅胶，答硅酸盐也不对）
7．（9分）氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高，化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮气在1300℃时反应获得。
（1）根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是________（填字母）。
A．制气轮机叶片B．制有色玻璃
C．制永久性模具D．制造柴油机
（2）画出N的原子结构示意图________，已知得电子能力N>
Si，请写出氮化硅的化学式__________。
（3）氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。
试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式________________________。
由氮化硅的性质（硬度大、熔点高，化学性质稳定）可判断其用途为A、C、D。
有色玻璃只是在制作玻璃
的过程中熔入了有颜色的化合物如Co2O3、Cu2O等；
因非金属性N>
Si，故在氮化硅中，N显－3
价，Si显＋4价，由此可写出其化学式为Si3N4；
氮化硅被氢氟酸腐蚀是由于Si3N4能与HF发生化学反应，由于Si与F有极强的
亲合性生成Si
F4，则另一种产物为NH3。
（1）ACD
（2）
Si3N4（3）Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑
8．（12分）根据下图A、B、D、E的变化关系，回答下列问题：
（1）写出A、D的名称：
A________，D________。
（2）写出B→A的化学方程式：
______________________________________________。
（3）写出下列反应的离子方程式：
A→E：
；
E→D：
。
（1）由图示分析：
A与O2反应生成B，而B与碳在高温下反应生成A，可推知A是单质，B是氧化物。
而A、B均能与NaOH溶液反应，可确认A是硅，B是二氧化硅，则E是硅酸钠，D是硅酸。
（2）B→A的化学方程式即工业制粗硅的化学方程式：
Si＋2CO↑。
（3）A→E的化学方程式为Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑；
E→D的化学方程式为Na2SiO3＋2H2O＋2CO2===H2SiO3↓＋2NaHCO3。
再将它们改写成离子方程式即可。
（1）硅 硅酸
（2）SiO2＋2C
（3）Si＋2OH－＋H2O===SiO
＋2H2↑SiO
＋2H2O＋2CO2===H2SiO3＋2HCO
。
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