学年高中化学人教版必修1学案第四章 第一节 第二课时 硅酸盐和硅单质 Word版含答案.docx

1、学年高中化学人教版必修1学案第四章 第一节 第二课时 硅酸盐和硅单质 Word版含答案第二课时硅酸盐和硅单质课标要求1了解硅酸盐的性质及组成的表示方法。2了解硅的性质和用途。3了解几种重要无机非金属材料的生产及用途。1硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，常用于制备黏合剂、防腐剂和耐火材料。2传统的无机非金属材料有水泥、玻璃和陶瓷。3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。4熟记三个化学方程式(1)Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(2)Si4HF=SiF42H2。(3)SiO22CSi2CO。1概念由硅、氧和金属组成的化合物的总称。2组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式

2、表示其组成。例如：硅酸钠(Na2SiO3)：Na2OSiO2。长石(KAlSi3O8)：K2OAl2O36SiO2。3最简单的硅酸盐Na2SiO34三种常见的硅酸盐产品硅酸盐产品原料主要设备主要成分水泥石灰石、黏土水泥回转窑硅酸二钙2CaOSiO2硅酸三钙3CaOSiO2铝酸三钙3CaOAl2O3玻璃纯碱、石灰石、石英玻璃窑Na2OCaO6SiO2陶瓷黏土Al2O32SiO22H2O5其他含硅物质(1)碳化硅：化学式为SiC，俗称金刚砂，具有金刚石结构特点，硬度很大，可用作砂纸、砂轮的磨料。(2)含硅4%的硅钢：具有很高的导磁性，可作变压器铁芯。(3)硅橡胶：既耐高温又耐低温的一种有良好弹性的

3、橡胶。(4)人工制造分子筛：有均匀微孔结构，主要用作吸附剂和催化剂载体。1Na2SiO3为什么必须密封保存？提示：Na2SiO3会吸收空气中的CO2和水蒸气而变质，反应的化学方程式为Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3。2硅酸盐可写成二氧化硅和金属氧化物的形式，是否可理解成硅酸盐是二氧化硅和金属氧化物的混合物？提示：否。硅酸盐结构复杂，通常用SiO2和金属氧化物的组合形式来表示其组成，但不是它们的混合物。1硅酸盐氧化物形式的改写例如：钠长石(NaAlSi3O8)不能写成Na2OAl2O33SiO2，应写成Na2OAl2O36SiO2。2新型陶瓷的性能及用途品种主要性能主要用途高

4、温结构陶瓷耐高温；耐氧化；耐磨蚀耐高温材料，洲际导弹的端头，火箭发动机的尾管及燃烧室，汽车发动机，喷气发动机压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化电波滤波器、通话器、声纳探伤器、点火器透明陶瓷优异的光学性能；耐高温；绝缘性好制高压钠灯的灯管，防弹“玻璃”超导陶瓷超导性超导材料1下列有关硅酸盐的说法中正确的是()A硅酸盐中的阴离子都是SiOB硅酸盐都难溶于水C通常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的DNa2SiO3是一种最简单的硅酸盐，其水溶液可用作黏合剂解析：选D硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，它包含结构简单的硅酸盐(如Na2SiO3)，也包含结构复杂的硅酸

5、盐，A项错误；简单的硅酸盐中有少数溶于水，如Na2SiO3、K2SiO3等，B项错误；对于硅酸盐，氧化物的形式仅仅是一种表达方式，并不是说它就是由氧化物组成的，C项错误。2青花瓷中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是()A可用氧化物形式表示为BaOCuO2SiO2B性质稳定，不易脱色C易溶解于强酸和强碱Dx等于6解析：选C“硅酸铜钡”能稳定存在说明其性质稳定，不易脱色，不易与酸、碱反应。“硅酸铜钡”

6、中Ba为2价，Cu为2价，Si为4价，则x6，用氧化物形式表示为BaOCuO2SiO2，A、B、D均正确。1形态和结构2性质(1)物理性质色、态光泽熔点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：常温下化学性质稳定，除氢氟酸和强碱外，不与其他物质发生反应。Si与氢氟酸、NaOH溶液发生反应的化学方程式分别为Si4HF=SiF42H2、Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。3重要用途(1)半导体材料，如硅芯片等。(2)新型能源，如光电池等。特别提醒硅是既能与酸(HF)反应，又能与碱反应产生H2的非金属单质，但硅不与盐酸、硫酸反应。1用焦炭在电炉中隔绝空气还原SiO2制取粗硅

7、时，为什么生成CO而不是CO2?提示：制取粗硅时，工业生产中使用过量焦炭，发生反应：CCO22CO，故产物是CO而不是CO2。2在焦炭与SiO2制取粗硅的反应中，哪种物质是还原剂？还原产物是什么？提示：焦炭；硅。1硅的制备硅单质是由其氧化物制得的，主要分为两个阶段：(1)粗硅的制备：2CSiO2Si(粗硅)2CO(2)纯硅的制备：Si(粗硅)2Cl2SiCl4、SiCl42H2Si(纯硅)4HCl。2硅及其化合物的“反常”(1)非金属的单质跟碱反应一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液反应放出H2。(2)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si能跟氢氟酸反应：Si4HF=SiF42H2。(3)非金

8、属氧化物的晶体中一般有分子，但SiO2晶体只含有O、Si原子。(4)酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能与氢氟酸反应生成SiF4气体。(5)无机酸一般易溶于水，但H2SiO3却难溶于水。(6)硅酸钠水溶液称泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。3硅及其化合物的转化发生反应的化学方程式：SiO2SiO2；SiO22NaOH=Na2SiO3H2O；CO2H2ONa2SiO3=Na2CO3H2SiO3；H2SiO3SiO2H2O；SiO22CSi2CO。1在室温下，下列物质不与晶体硅反应的是()AF2 B氢氟酸CKOH溶液 DCl2解析：选DSi的性质不活泼，常温下除与F2、氢氟酸和强碱溶液反应外，不与其

9、他物质反应，加热时可与O2、Cl2等反应。2制备硅单质时，主要化学反应如下：SiO2(石英砂)2C(焦炭) Si(粗硅)2CO；Si(粗硅)2Cl2SiCl4；SiCl42H2Si(纯硅)4HCl。下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是()A为置换反应B均为氧化还原反应C为化合反应D三个反应的反应物中硅元素均被还原解析：选D反应中硅元素的化合价升高，被氧化，D项错误。三级训练节节过关1下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是()A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，在空气中不易变质解析

10、：选DNa2SiO3的水溶液称为水玻璃，是一种矿物胶，通常用作耐火材料。在空气中发生反应：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3(胶体)Na2CO3，故D项不正确。2下列有关硅的叙述中，正确的是()A硅只有在高温下才能跟氢气起化合反应，单质硅有多种不同的结构B硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位C硅的化学性质不活泼，在常温下只与Cl2、F2、HF、强碱反应D硅在电子工业中，是最重要的半导体材料，也是制造光导纤维的原料解析：选AA项正确，硅的化学性质稳定，常温下不易与氢气、氧气、氯气等反应；B项不正确，氧元素在地壳中的含量居第一位；C项不正确，硅的化学性质不活泼

11、，但可与F2、氢氟酸和强碱等反应，不与Cl2、O2反应；D项不正确，通常用天然的石英作为光导纤维的原料。3昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为()ACaOMgOSiO2H2OB2CaO5MgO8SiO2H2OC2CaOMgOSiO22H2OD5CaO2MgO8SiO2H2O解析：选B根据昆仑玉的化学式，将Ca、Mg、Si、H分别写成氧化物的形式，按较活泼金属氧化物较不活泼金属氧化物SiO2H2O的顺序排列，再调整各氧化物前的计量数并使其与昆仑玉化学式中一致，可得昆仑玉氧化物表示形式为2CaO5MgO8SiO2H2O。4世界著名的科

12、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3 000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解析：选B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Na2OCaO6SiO2，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

13、此盛NaOH等强碱溶液的试剂瓶不得用玻璃塞。5黏土是很多硅酸盐产品的原料之一，创造历史、享誉全球的景德镇陶瓷就是利用了当地的优质黏土资源。请回答下列问题：(1)黏土的主要成分的化学式为Al2Si2Ox(OH)4，其中x的值是_，黏土的主要成分若以氧化物形式表示，应写为_。(2)在黏土资源丰富的地区还可以兴建水泥厂、玻璃厂、硫酸厂等，这些工厂中属于硅酸盐工业的有_，玻璃厂生产雕花玻璃过程所依据的化学原理是_(用化学方程式表示)。解析：(1)根据化合物中各元素的正、负化合价代数和为零可得3242(2)x(1)40，x5；黏土的主要成分以氧化物形式可表示为Al2O32SiO22H2O。(2)传统硅酸

14、盐产品有水泥、玻璃和陶瓷，故水泥厂、玻璃厂属于硅酸盐工业；生产雕花玻璃是利用氢氟酸对玻璃的腐蚀性，即：SiO24HF=SiF42H2O。答案：(1)5Al2O32SiO22H2O(2)水泥厂、玻璃厂SiO24HF=SiF42H2O1下列物质不属于硅酸盐的是()A黏土 B石英CAl2Si2O5(OH)4 DMg2SiO4解析：选B硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，黏土、Al2Si2O5(OH)4、Mg2SiO4均是硅酸盐，石英是二氧化硅，属于酸性氧化物。2水玻璃是建筑行业常用的黏合剂，并可用于木材防火和防腐处理。水玻璃为()ACaSiO3固体 BSiO2CNa2SiO3水溶液 DH2

15、SiO3解析：选C水玻璃是硅酸钠的水溶液。3硅酸铜钡是当今用最新科学技术合成的一种物质，然而，科学家惊奇地发现，我国秦朝兵马俑用的一种颜料竟也是硅酸铜钡。依据以上事实推测下列关于硅酸铜钡的说法错误的是()A硅酸铜钡属于硅酸盐 B硅酸铜钡难溶于水C硅酸铜钡难被氧化 D硅酸铜钡易溶于水解析：选D根据名称判断，硅酸铜钡为硅酸盐，符合硅酸盐的通性，不溶于水，稳定不易被氧化，故D错。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解析：选C硅单质性质稳定，常温下与Cl2、强酸等物质不反应，C项

16、错误。5下列离子方程式书写正确的是()A二氧化硅跟氢氟酸反应：SiO24H=Si42H2OB碳酸钡溶于稀硝酸：CO2H=CO2H2OC硅跟氢氧化钾溶液反应：Si2OH2H2O=SiO3H2D把水玻璃滴入盐酸中：SiO2H=H2SiO3解析：选DA项氢氟酸为弱酸，应写成化学式HF，生成的产物SiF4是挥发性物质，也应写成化学式；B项BaCO3是难溶物质，应写成化学式；C项未配平，正确的离子方程式为Si2OHH2O=SiO2H2。6有一粗硅，含铁和硅两种成分，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的氢气，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是()物质的量之比为11物质的量之比

17、为21质量之比为41质量之比为21A BC D解析：选B粗硅与稀盐酸反应是铁与稀盐酸反应：Fe2HCl=FeCl2H2；粗硅与稀氢氧化钠溶液反应是硅与稀氢氧化钠溶液反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2，因放出等量氢气，则铁与硅的物质的量之比为21，质量之比为41。7在水玻璃中通入少量CO2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为()ANa2SiO3BNa2SiO3与Na2CO3CSiO2与Na2CO3DSiO2、Na2SiO3及Na2CO3解析：选A通入少量CO2气体时，发生的反应为Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3，加热后H2SiO3分解

18、为SiO2和H2O，再高温灼烧，SiO2与Na2CO3反应生成Na2SiO3和CO2。8下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()硅是构成一些岩石和矿物的基本元素水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A BC D解析：选C许多岩石和矿物中含有硅元素，正确；水晶的主要成分是二氧化硅，所以水晶不是硅酸盐制品，错误；光导纤维是由高纯度的二氧化硅制成的，错误；陶瓷属于硅酸盐制品，正确。9.根据如图所示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BA的化学方程式：_。(3)写出下列反应的离子方程式：

19、AE：_；BE：_。解析：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，应确认A是硅，B是二氧化硅，则E是硅酸钠，D是硅酸。答案：(1)硅硅酸(2)SiO22CSi2CO(3)Si2OHH2O=SiO2H2SiO22OH=SiOH2O10含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。(1)易与C发生化学反应的酸是_，反应的化学方程式是_。(2)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E

20、与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。写出生成D和F的化学反应方程式：_。(3)100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是_。解析：(1)C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。(2)SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2，生成的Na2SiO3溶于水又和生成的CO2完全反应产生Na2CO3和H2SiO3。(3)若SiO2恰好(或过量)与CaCO3反应的方程式只有一个，即CaCO3SiO2CaSiO3CO2。若CaCO3过量，除发生上述反应外，还会发生反应：CaCO

21、3CaOCO2。总之，CaCO3的多少决定了CO2的产量，可通过以下关系式列式求解：CaCO3CO2 100 g22.4 Lm(CaCO3)11.2 Lm(CaCO3)50 g。混合物中CaCO3的质量分数：100%50%。答案：(1)氢氟酸(HF)SiO24HF=SiF42H2O(2)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3(3)50%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普通水泥解析：选B水玻璃中含有硅酸钠，普通水泥中含有硅酸钙、铝酸钙，黏土含有复杂的硅酸盐，硅芯片中含的是硅单质。2下列关于硅的说法不正确的是()

22、A硅是非金属元素，但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、氢气等非金属反应解析：选C硅既有非金属性，又有金属性，其单质具有金属光泽，具有导电性，是一种半导体材料。常温下，硅可与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应，加热和高温条件下，硅能与氧气、氢气起反应。3下列说法中正确的是()A由Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2可知，酸性H2SiO3H2CO3B氢氟酸需要密封存放在橡胶塞的玻璃试剂瓶中C向硅酸钠溶液中加入盐酸产生白色沉淀，过量时沉淀溶解D瓷坩埚、氧化铝坩埚均不可作为融

23、化NaOH固体的仪器解析：选DA项，强酸制弱酸都是在溶液中进行的，而SiO2与Na2CO3是在高温下的反应，与最高价含氧酸的酸性无关，错误；B项，氢氟酸与玻璃中的成分反应，氢氟酸需要密封存放在橡胶塞的塑料试剂瓶中，错误；C项，向硅酸钠溶液中加入盐酸产生白色沉淀硅酸，硅酸与盐酸不反应，盐酸过量时沉淀不溶解，错误；D项，瓷坩埚、氧化铝坩埚都和NaOH反应，均不可作为融化NaOH固体的仪器，正确。4国际上已禁止民用产品使用石棉制品，避免吸入石棉纤维而诱发肺病。某石棉(硅酸盐)的化学式可表示为Ca2MgxSiyO22(OH)2，式中的x、y的值分别为()A8,3 B5,8C3,8 D8,5解析：选B根

24、据化合物中各元素的正、负化合价代数和为零可得222x4y222120。则x2y21，只有B项符合。5有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”等观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是()A硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料B自然界中存在大量单质硅C硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制D自然界硅的贮量丰富解析：选B自然界硅的贮量丰富，大多数是以SiO2和硅酸盐的形式存在，无单质硅存在；硅单质是固体，化学性质不活泼，所以硅便于运输、贮存，其燃烧产物SiO2对环境污染程度低，容易有效控制，故A、C、

25、D项正确，B项错。6下列有关说法中错误的是()A氢氟酸不能盛放在玻璃试剂瓶中B玻璃、水晶、陶瓷的主要成分均是硅酸盐C灼烧NaOH固体时不能使用瓷坩埚，因为坩埚中的SiO2能与NaOH反应D由沙子制备光伏材料时的反应之一为SiO22CSi2CO解析：选BA项，氢氟酸能腐蚀玻璃，所以氢氟酸不能盛放在玻璃试剂瓶中，正确；B项，水晶的主要成分是SiO2，不是硅酸盐，错误；C项，瓷坩埚是硅酸盐产品，坩埚中的SiO2能与NaOH反应，正确；D项，沙子的主要成分是SiO2，光伏材料的成分是晶体硅，由沙子制备光伏材料时的反应之一为SiO22CSi2CO，正确。7月球的矿产资源极为丰富，仅月面表层5 cm厚的沙

26、土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)和橄榄石(Mg或Fe)2SiO4等，下列说法或分析不正确的是()A辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿B橄榄石中铁为2价C月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气D斜长石的氧化物形式可表示为K2OAl2O33SiO2解析：选DA项，根据辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)和橄榄石(Mg或Fe)2SiO4的元素组成可知，它们均属于硅酸盐矿，正确；B项，橄榄石(Mg或Fe)2SiO4中根据化合价的代数和等于0可得42x8，解得x2，正确；C项，铁属于活泼金属，由于月球表面没有氧

27、气，所以月球上有游离态的铁，正确；D项，斜长石的氧化物形式可表示为K2OAl2O36SiO2，错误。8铝硅合金具有熔点低、凝固时收缩率小等优点，适合铸造。现取试样10.0 mg，放在纯净氧气中完全燃烧，燃烧后的固体经称量发现比原来试样增重9.23 mg，由此计算硅铝合金中硅的质量分数为()A12.3% B15.4%C13.4% D17.0%解析：选C铝、硅燃烧反应的化学方程式分别为4Al3O22Al2O3，SiO2SiO2。固体增重质量就是参加反应的氧气的质量。设Si的质量为x g，则Al的质量为(10x)g，根据化学反应，铝消耗的氧气的质量为96(10x)108，硅消耗的氧气的质量为32x28，96(10x)10832x289.23 g，解得x1.34 g，硅铝合金中硅的质量分数为1.34 g10.0