新教材课件硅文档格式.docx

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要点二、硅的氧化物—二氧化硅

1．二氧化硅的存在

（1）硅元素在自然界中的存形式：

●①在地壳中，硅的含量在所有的元素中居第二位（质量分数26.3%），仅次于氧。

●②存在形态：

自然界中无游离态的硅。

硅的化合物几乎全部是二氧化硅和硅酸盐，它们广泛地存在于地壳的各种矿物和岩石中。

硅是构成矿物和岩石的主要元素。

（2）SiO2的存在

●地球上存在的天然SiO2约占地壳质量的12%，其存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石。

●晶体形式存在的SiO2主要有水晶和玛瑙，水晶是无色透明的石英晶体，玛瑙是具有彩色环带状或层状的石英晶体。

沙子中含有小粒的石英晶体。

●无定形SiO2，硅藻土

“晶体”是有规则几何外形的固体，晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性排列。

“无定形”是指原子或分子无规则排列，无周期性、无对称性的固体叫无定形。

2．二氧化硅的结构

在SiO2晶体中，每个硅原子周围结合4个氧原子；

同时，每个氧原子跟2个硅原子相结合。

实际上，SiO2晶体是由硅原子和氧原子按1︰2的比例所组成的立体网状的晶体。

晶体中不存在单个的“SiO2”分子。

3.二氧化硅的性质

物理性质：

二氧化硅是无色透明晶体或白色粉末，熔点高、硬度大、难溶于水。

化学性质：

SiO2是酸性氧化物，常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），能与强碱溶液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应。

（1）酸性氧化物的通性

二氧化硅是酸性氧化物，能与强碱、碱性氧化物及某些盐等反应，但不与水反应。

①SiO2与强碱反应生成盐和水，SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。

【要点诠释】

硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶（磨砂玻璃中SiO2裸露，能与碱性溶液反应）存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，应用橡皮塞。

②SiO2与碱性氧化物反应生成盐，如：

SiO2＋CaO=CaSiO3。

③高温条件下，SiO2可以与Na2CO3、CaCO3等反应，化学方程式分别是：

（2）与氢氟酸反应（SiO2的特性）

SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等强酸反应，常温下只能与氢氟酸反应，

SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。

玻璃中含有SiO2，氢氟酸可以刻蚀玻璃，所以盛放氢氟酸要用塑料瓶，而不能用玻璃瓶。

同样，实验室中制备氢氟酸也要在铅皿中进行。

（3）弱氧化性

二氧化硅中硅元素的化合价为＋4价，这是硅元素的最高正化合价，因此具有一定的氧化性，如在高温下SiO2能被C、Mg等还原。

SiO2＋2Mg

Si＋2MgO

SiO2＋2C

Si＋2CO↑

【思考】SiO2＋2C

Si＋2CO↑中，SiO2是氧化剂，表现氧化性，C为还原剂，表现还原性，根据氧化性，还原性强弱判断方法知还原性：

C>

Si。

而事实上硅的还原性比碳强，这是为什么呢？

提示：

因为在高温条件下反应生成了气态的CO，促进了反应的进行，所以高温下硅单质可以用碳来制取。

5．用途

制光导纤维、石英玻璃、石英钟表等；

制造电子工业中的重要部件、光学仪器、高级工艺品、眼镜片、精密仪器、轴承、耐磨器皿等；

制作装饰品。

6．危害

在隧道开凿，石英粉加工等工作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（旧称矽肺）。

7．SiO2和CO2的比较

SiO2和CO2都具有酸性氧化物的性质，但由于SiO2晶体中不存在单个分子，而是立体网状结构，而CO2为独立的小分子，分子之间的作用力很小，因此二者又存在很大的差异。

名称

二氧化碳

二氧化硅

化学式

CO2

化学式的意义

表示二氧化碳分子及其组成

表示二氧化硅晶体中硅氧原子个数比

通常状况下的状态

气态

固态

硬度

很小

很大

溶解性

可溶于水

不溶于水

熔沸点

很低

很高

稳定性

稳定

很稳定

与水反应

CO2+H2O=H2CO3

不反应

与碱性氧化物反应

CO2+CaO=CaCO3

SiO2+CaO

CaSiO3

与NaOH反应

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

与酸反应（HF）

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

弱氧化性

CO2+C

2CO

SiO2+2C

Si+2CO↑

与Na2CO3等反应

CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3

SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑

用途

干冰（固态CO2）常用于人工降雨、制饮料、制碳酸盐、灭火等。

饰物、工艺品、建筑材料、光导纤维、光学仪器。

要点三、硅酸--H2SiO3

1．硅酸

二氧化硅对应的水化物是硅酸，即二氧化硅是硅酸的酸酐。

与一般的酸相比，硅酸的组成与结构都复杂得多，常用化学式H2SiO3来简单地表示硅酸。

不溶于水的白色胶状物，能形成硅胶，吸附水分能力强

◆化学性质：

⏹①弱酸性

◆硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂变色。

◆与碱反应生成盐和水：

H2SiO3＋2OH－=2H2O＋SiO32-

⏹②不稳定性

◆硅酸受热易分解H2SiO3=SiO2＋H2O

⏹③硅酸的制备

◆SiO2不能与水反应生成硅酸。

◆实验室制取硅酸常用的方法是Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3（胶体）

①硅酸是一种白色胶状物，难溶于水。

②硅酸有不同的组成，为了简便，我们用H2SiO3代表硅酸。

③H2SiO3浓度大小不同，形成硅酸胶体的种类不同；

硅酸胶体最终凝聚成为硅酸沉淀。

④硅酸的酸性小于碳酸的酸性，所以也可以把CO2通入可溶性硅酸盐溶液中来制取硅酸：

Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3（胶体）＋Na2CO3

2．硅酸性质的探究

（1）实验原理

Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓。

（2）实验步骤

在饱和Na2SiO3溶液中逐滴加入1～2滴酚酞，再逐滴加入稀盐酸，溶液红色变浅直至消失，停止加入，可以看到先生成的H2SiO3逐渐聚合而形成胶体——硅酸。

（3）实验现象

加入酚酞后，溶液变红，再滴入稀盐酸，红色变浅，继续加入稀盐酸，红色消失，有白色胶状沉淀生成。

（4）实验结论

◆①Na2SiO3的水溶液呈碱性。

◆②Na2SiO3溶液能够与稀盐酸反应生成硅酸。

◆③H2SiO3胶体最终凝聚成为H2SiO3沉淀。

3．硅酸的用途

新制备的H2SiO3逐渐聚合而形成胶体——硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。

硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。

硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。

要点四、硅酸盐

1．硅酸钠（Na2SiO3）

（1）物理性质：

白色固体，俗名泡花碱，易溶于水，其水溶液是无色黏稠液体，是一种矿物胶，又叫水玻璃。

（2）化学性质：

◆①与酸反应：

Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3（胶体）＋2NaCl

◆②与CO2反应：

◆③Na2SiO3不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性良好。

（3）实验探究硅酸钠的性质

耐火性

实验操作

实验现象

实验结论

蒸馏水浸过的滤纸条，当水分蒸发后就着火燃烧，饱Na2SiO3溶浸过的滤纸条，水分蒸干后不燃烧。

用Na2SiO3水溶液浸泡过的物质可防火

碱性

滴入酚酞溶液后，溶液显红色；

滴入盐酸后，红色逐渐消失，同时生成透明胶状物质。

Na2SiO3溶液显碱性，可跟酸发生反应

Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3↓＋2NaCl

SiO32-+2H+=H2SiO3↓

①制备硅酸和硅胶；

②用作黏合剂、防腐剂；

③用作木材防火剂。

硅酸盐变质

Na2SiO3可以与空气中的CO2和H2O反应：

CO2＋Na2SiO3＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，使Na2SiO3变质

2．硅酸盐的概念、性质及用途

（1）概念：

硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。

（2）硅酸盐的化学性质

硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，大多不溶于水，化学性质很稳定。

◆①硅酸盐有很强的热稳定性，即能耐高温。

◆②硅酸盐易与酸发生反应，如：

◆SiO32-＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋CO32-

◆SiO32-＋2H＋=H2SiO3↓

（3）硅酸盐组成的表示方法

硅酸盐的种类繁多、结构复杂，其组成的表示方法有两种。

◆①盐化学式法：

如硅酸钠（Na2SiO3）、硅酸钙（CaSiO3），此方法一般适用于组成较简单的硅酸盐。

◆②氧化物法：

如硅酸钠（Na2O·

SiO2）、石棉（3MgO·

CaO·

4SiO2）

（4）传统硅酸盐产品

水泥

玻璃

陶瓷

主要原料

石灰石、黏土、石膏

纯碱、石灰石、石英

黏土反应

原理

发生复杂的物理、化学变化

Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑

CaCO3＋SiO2

CaSiO3＋CO2↑

发生复杂的物理化学变化

主要成分

硅酸三钙（3CaO·

SiO2）

硅酸二钙（2CaO·

铝酸三钙（3CaO·

Al2O3）

Na2O·

6SiO2

典型设备

水泥回转窑

玻璃窑

陶瓷窑

（5）新型功能材料

①高温结构陶瓷

◆a结构材料：

是指利用其强度、硬度、韧性等机械性能制成的各种材料，如金属单质及合金等。

◆b高温结构陶瓷的性能：

高温结构陶瓷既具有传统意义上的陶瓷的优点，又弥补了金属材料的缺点，其优点是：

能经受高温、耐氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度较小等。

◆c高温结构陶瓷的品种：

已得到广泛使用的有氧化铝陶瓷，氮化硅陶瓷，碳化硼陶瓷等。

◆d普通柴油机是用金属制作的，金属制品在高温时容易损坏，必须有一个水箱进行冷却；

这样就会使大量的热散失到空气中而浪费掉。

氮化硅陶瓷是一种高温结构陶瓷，具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、不易传热等优点，用它做的柴油机不需水冷却，热效率大大提高。

②光导纤维

光导纤维即光纤，其工作原理是利用光纤材料具有较大的折射率，光可在其中传导而很少损耗的性质，从而可用光纤来传送光学信号。

多条经过处理的光纤绕在一起就成为光缆，光纤主要应用于通讯，具有容量大，抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，防窃听等诸多优点；

另外光纤还用于医疗、信息处理、传输图像、照明等许多方面。

【课堂练习】

1．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是（　　）

A.水玻璃是一种矿物胶，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

2．硅酸钠被国家列为“我国优先发展的精细化学品”和“今后我国无机化工产品发展重点”之一．如图是用海边的石英砂（含氯化钠、氧化铁等杂质）制备硅酸钠的工艺流程示意简图：

（1）要将上流程图中洗出液中的溶质析出，采用的方法是______．

A．蒸发结晶 

B．冷却结晶

C．先蒸发，再冷却结晶 

D．先冷却，再蒸发结晶

（2）在以上流程中，要将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是______．

A．增加反应物的浓度，增大化学反应速率，提高生产效率．

B．作为催化剂载体，增加反应物与催化剂接触面积，增加反应速率，提高生产效率．

C．增加反应物之间的接触面积，增大反应速率，提高生产效率．

D．增加正反应速率，减小逆反应速率，使平衡向正反应方向移动，降低生产成本．

（3）蒸发时用到的硅酸盐仪器有______．

（4）上流程中加入NaOH溶液，反应的离子方程式是______．

（5）硅酸钠溶液呈碱性，其原因是（用一离子方程式表示）______．硅酸钠的用途很广，其中的一种用途是______．

（6）用上流程中的残渣来焊接铁轨，反应的化学方程式是______ 

2Fe+Al2O3

3．下列说法中不正确的是（　　）

A.硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅

B.水泥、普通玻璃都是混合物

C.生产水泥和玻璃都必须用石灰石

D.用纯净的石英制成石英玻璃，它的膨胀系数小，常用来制造耐高温的化学仪器

4．据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土．下列关于二氧化硅的说法中，正确的是

A.二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物

B.将二氧化碳通入硅酸钠溶液可以得到硅酸

C.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强

D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸

5．硅单质及其化合物应用很广．请回答下列问题：

（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅．三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图

①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式　　．

②整个制备过程必须严格控制无水、无氧．SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式　　；

（2）下列有关硅材料的说法正确的是　　．

A．单质硅化学性质稳定，但可以被强碱溶液腐蚀

B．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高

D．光导纤维的主要成分是SiO2

（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃．取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入盐酸，振荡．写出实验现象并给予解释（用化学方程式说明）　　．

（4）在人体器官受到损伤时，需要使用一种新型无机非金属材料来植入体内，这种材料是　　（填字母）．

A．高温结构陶瓷　B．生物陶瓷　C．导电陶瓷．

6．光导纤维的主要成分是SiO2，下列叙述正确的为

A.SiO2的摩尔质量为60

B.标况下，15gSiO2的体积为5.6L

C.SiO2中Si和O的质量比为7：

8

D.相同质量的SiO2和CO2中所含O原子的数目相同

7．将过量的二氧化碳通入下列溶液中，最终呈现浑浊现象的是（）

A.氯化钙溶液

B.硅酸钠溶液

C.澄清的石灰水

D.硝酸钡溶液

8．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>

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

9．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是

A.晶体硅是最早使用的半导体材料

B.盛NaOH溶液的试剂瓶塞可用玻璃塞

C.水泥、玻璃、水晶都是硅酸盐制品

D.自然界中没有单质硅

10．元代青花瓷的制作原料采用瓷土加高岭土[主要成分Al2Si2O5（OH）x]的“二元配方”，青花瓷釉料的成分主要是钾长石（KAlSi3O8），在1300℃左右高温一次烧成的釉可形成精美的青花瓷。

（1）下列说法正确的是________。

A．高岭土化学式中x＝2

B．钾长石能完全溶于盐酸

C．烧制青花瓷的过程中发生了复杂的物理变化，但没有化学变化

D．青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品

（2）工业上可利用海边石英砂生产粗硅，其主要原理：

工业上可通过下图所示流程由粗硅进一步制纯硅：

①反应a的化学方程式为Si（粗）＋3HCl（g）

SiHCl3（l）＋H2（g），反应b的化学方程式为______________________________。

②以上工艺中可循环使用的物质是________。

③若上述两步反应中硅元素的利用率均为80%，制粗硅时有10%的SiO2转化为SiC，则生产25.2吨纯硅需纯度为75%石英砂________吨。

11．下列有关SiO2的叙述中错误的是

A.SiO2是酸性氧化物，它对应的水化物是硅酸（H2SiO3）

B.硅酸可由SiO2跟水反应制得

C.SiO2可与碱性氧化物或强碱反应

D.光导纤维的主要原料就是SiO2

12．硅在无机非金属材料中一直扮演着重要角色，被誉为无机非金属材料的主角．

（1）下列物品用到硅单质的是　　

A．玻璃制品B．石英钟表C．计算机芯片D．光导纤维

（2）实验室盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞，请用离子方程式说明原因：

（3）根据水泥和玻璃的生产过程，总结出硅酸盐工业的一般特点是　　

①原料一定有含硅元素的物质

②生成物是硅酸盐

③反应条件是高温

④发生复杂的物理、化学变化

A．①②B．①②③C．①③④D．①②③④

（4）根据下列化学方程式回答问题：

SiO2+2C+2Cl2=SiCl4+2CO

①请在方程式上标出该反应的双线桥　　．

②在该反应中，若上述反应制得14gCO，则转移的电子数目是　　个．

13．下列关于SiO2和CO2的说法中不正确的是

A.CO2和SiO2都能与碱及碱性氧化物反应

B.CO2和SiO2都能与水反应生成相应的酸

C.CO2和SiO2都能与焦炭反应生成CO

D.SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨

14．下列说法错误的是

A.SiO2是难溶于水的酸性氧化物

B.高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2

C.SiO2不能与任何酸反应

D.碳化硅（SiC）具有金刚石的结构，硬度很大

15．下列关于二氧化硅的说法正确的是

A.二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸

B.用二氧化硅制取单质硅时，当生成2.24L气体（标准状况）时，得到2.8g硅

C.二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆

D.二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应

16．无论是从在国民经济中的地位来看，还是从科学发展的角度来看，硅都发挥着重要的作用．

（1）人类使用硅酸盐产品（陶瓷等）的历史已经快一万年了，但在1823年才获得单质硅，瑞典化学家贝采尼乌斯用金属钾还原SiF4获得单质硅，写出化学方程式　　．

（2）由于制取方法和条件的不同，得到的单质硅形态不同，其性质也不同．

①用铝热法还原氟硅酸钾制得较纯净的晶体硅：

4Al+3K2SiF6=3Si+2KAlF4+2K2AlF5，关于该反应的说法正确的是　　（填序号）．

A．Al是还原剂B．氧化产物只有KAlF4

C．每转移6NA电子，得到42gSiD．Al元素在KAlF4和K2AlF5中化合价不同

②用白砂子与镁粉混合在高温条件下得到无定形硅，反应的化学方程式为　　．

（3）在野外，为了迅速得到氢气，用硅粉与干燥的Ca（OH）2和NaOH混合，并加强热，即可迅速得到H2、Na2SiO3、CaO．这种混合物叫做生氢剂．请写出该反应的化学方程式　　．

17．经过下列试验，溶液中不会出现浑浊或沉淀的是（）

A.饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2

B.水玻璃溶液中通入足量CO2

C.Ca（HCO3）溶液中加入过量KOH溶液

D.CO2通入CaCl2溶液中

18．碳酸的酸性比硅酸强，某化学课外小组搜集了大量的证据证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性。

其中能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（　　）

A.CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水

B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀

C.高温下SiO2与碳酸钙、碳酸钠等固体反应生成CO2

D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀

19．将足量的CO2通入下列溶液中，能产生沉淀的是（）

A.硅酸钠溶液

B.石灰水

C.氯化钡溶液

D.氯化钙溶液

20．下列关于碳酸（H2CO3）和硅酸（H2SiO3）的说法中不正确的是（　　）

A.两者均为弱酸

B.两者均可使紫色石蕊试液变红色

C.CO2气体通入Na2SiO3溶液中可以制得硅酸

D.两者受热时均可以分解

21．下列有关说法正确的是（　　）

A.水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水，所以所有的硅酸盐都不溶于水

B.水泥的主要成分有硅酸三钙（3CaO•SiO2）、硅酸二钙（2CaO•SiO2）及其他一些成分，所以硅酸盐都是氧化物

C.陶瓷分为土器、陶器、瓷器、炻器，与原料粘土的纯度有关

D.普通玻璃是透明的，所以硅酸盐也是透明的

22．下列有关制取水泥和玻璃的共同特点的叙述中,错误的是（　　）

A.生产所用设备相同

B.反应都在高温的条件下进行

C.原料中均有石灰石

D.都发生复杂的物理、化学变化

23．材料的获得过程涉及多种技术和设备．请回答下列有关问题：

（1）传统的硅酸盐材料包括陶瓷、玻璃、水泥，这些材料的制备过程均涉及___________操作工艺；

水泥和玻璃生产过程中均使用的原料是___________．

复合材料的应用极为广泛，大到航空航天，小到人们的日常生活．复合材料包括基体和___________两部分．玻璃钢是一种复合材料，该复合材料是由合成树脂和___________复合而成．

（3）生铁的冶炼原理是在高温下将铁从其氧化物中还原出来，工业上一般以铁矿石、焦炭、石灰石和空气为原料在___________（填设备名称）中炼制生铁．生铁冶炼成钢的过程是在高温下用___________剂将过多的碳和其它杂质除去．

（4）高分子材料包括塑料、橡胶、纤维等．合成这些材料的方法有加聚反