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1、版化学新学案同步必修一人教通用版讲义第四章 第一节 无机非金属材料的主角硅 第2课时第2课时硅酸盐和硅单质学习目标定位1.知道硅酸钠的性质和用途。2.学会用氧化物的形式表示复杂硅酸盐的方法。3.知道玻璃、水泥和陶瓷是硅酸盐制品以及生产它们的主要原料。4.知道晶体硅是良好的半导体材料，能说出它的主要用途。一、硅酸盐1硅酸盐的组成与性质用氧化物形式表示硅酸盐的组成(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。(2)氧化物之间以“”隔开。(3)在氧化物前面按化学式中的比例添加数字。(4)若出现分数时应化为整数。2最简单的硅酸盐3三种常见的硅酸盐产品产品原料主要设备主要成分水泥石灰

2、石、黏土水泥回转窑3CaOSiO2，2CaOSiO2，3CaOAl2O3玻璃纯碱、石灰石、石英砂玻璃窑Na2OCaO6SiO2陶瓷黏土硅酸盐4.特殊功能的含硅物质(1)金刚砂(SiC)具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮磨料。(2)硅钢(含硅4%)具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯。(3)硅橡胶：既耐高温又耐低温，用于制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料等。(4)人工制造的分子筛(具有均匀微孔结构的铝硅酸盐)，主要用作吸附剂和催化剂。例1下列叙述正确的是()A硅酸钠是硅酸盐，但不能溶于水B电影银幕用水玻璃浸泡，主要是为了防腐C建筑工业常用水玻璃作黏合剂D用水玻璃浸泡铁道的木制枕木

3、，主要是为了防火答案C解析Na2SiO3既是硅酸盐，又是钠盐，硅酸盐大多难溶于水，而钠盐均易溶于水；浸泡银幕主要是为了防火，而浸泡枕木主要是为了防腐；水玻璃有黏合作用，常作黏合剂。例2用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是()A钙沸石CaAl2Si3O103H2O表示为Al2O3CaO3SiO23H2OB镁橄榄石(Mg2SiO4)表示为MgOSiO2C钾云母(K2Al6Si6H4O24)表示为K2O2H2O3Al2O36SiO2D滑石(Mg3H2Si4O12)表示为3MgO4SiO2H2O答案D解析根据硅酸盐改写氧化物的要求可以判断，A中Al2O3和CaO的排列顺序有误；B中化学计量数出

4、现了分数；C中正确的写法应为K2O3Al2O36SiO22H2O；D的写法符合要求。二、硅单质1单质硅的结构单质硅有晶体硅和无定形硅两类。晶体硅结构如图所示：(1)具有正四面体形的网状结构；(2)与金刚石的结构相似。2单质硅的性质(1)物理性质晶体硅是一种带有金属光泽的灰黑色固体，根据其结构分析可知，晶体硅熔点高、硬度大、有脆性。导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。(2)化学性质加热时硅能与氧气、氯气、碳等发生反应。写出硅与氯气反应的化学方程式：Si2Cl2SiCl4。常温下，硅能与F2、HF反应，写出硅与氢氟酸反应的化学方程式：Si4HF=SiF42H2。写出常温下硅与氢氧化钠溶

5、液反应的化学方程式：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。3单质硅的制备单质硅常用二氧化硅来制取，主要分为两个阶段：(1)用碳还原二氧化硅制备粗硅，反应的化学方程式是SiO22CSi(粗)2CO。(2)将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还原制备纯硅，反应的化学方程式是Si(粗)2Cl2SiCl4，SiCl42H2Si(纯)4HCl。(1)硅在自然界中以化合态存在，工业上常以二氧化硅为原料来制取单质硅。(2)单质硅常用作半导体材料和合金材料。例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

6、似B晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应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解析晶体硅的结构与金刚石相似，是具有正四面体形的空间立体网状结构，所以物理性质与金刚石相似，熔、沸点高，硬度大；硅的化学性质不活泼，但常温下可与F2、HF和强碱反应；晶体硅是一种良好的半导体材料，被广泛使用；晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于非金属单质。例4下列关于碳和硅的比较，正确的是()A它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸B碳和硅的最高正价都是4价C硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位D碳和硅在自然界中的存在形式都是既

7、有游离态也有化合态答案B解析SiO2不溶于水，也不与水反应；地壳中含量最多的元素是氧，其次是硅；自然界中有游离态的碳(金刚石)，没有游离态的硅。故正确答案为B。思维启迪(1)硅与碳相似，常温下化学性质都不活泼，但硅单质常温下能与F2、HF、强碱溶液反应。(2)虽然碳比硅活泼，但碳在自然界中以游离态和化合态存在，而硅只能以化合态存在，原因是硅是亲氧元素。硅及其化合物的转化关系1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)制水泥、玻璃的共同原料是石灰石()(2)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的混合物()(3)硅酸盐结构较为复杂，大多不溶于水，化学性质很稳定()(4)传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的

8、主要成分都是硅酸盐()(5)水玻璃、胆矾都是纯净物()(6)Na2SiO3性质稳定，长期保存在空气中不变质()(7)硅在电子工业中是最重要的半导体材料()(8)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料()(9)单质硅常用作光电池和光导纤维()(10)硅单质与NaOH溶液反应时，H2O与NaOH作氧化剂()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)2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答案D解析硅酸盐是由硅

9、、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。3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

10、等于6答案C解析“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”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。4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答案B解析工业上生产玻璃的原料有纯碱、石灰石和石英；玻璃的成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，属于混合物，在加热熔化时没有固定的熔点；普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和

11、二氧化硅；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。5(2018大庆高一下学期开学考试)下列有关硅的说法不正确的是()A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B硅的导电性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反应D加热到一定程度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应答案C解析A项，晶体硅常用作制造太阳能电池的材料，实现太阳能转化成电能，正确；B项，硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料，正确；C项，硅的化学性质不活泼，在常温下能与F2、HF等物质发生反应，错误；D项，在加热条件下，硅单质能与氯气

12、、氧气等物质发生反应，正确。6硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。(1)SiO2是玻璃的成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_，工艺师常用_(填物质名称)来雕刻玻璃。(2)用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现Na2SiO3的用途为可作_的原料。(3)工业上常用2CSiO2Si2CO制备粗硅，该反应中有元素化合价升高的物质是_(填化学式，下同)，氧化剂是_。答案(1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O氢氟酸 (2)防火剂(3)CSiO2解析(1)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。由于S

13、iO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(2)Na2SiO3的水溶液又称“水玻璃”，它具有阻燃的功能，因此可作防火剂。(3)反应中C被氧化，SiO2被还原，因此SiO2作氧化剂。对点训练题组一硅酸盐1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 B5,8 C3,8 D8,5答案B解析根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。2我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测。月球

14、的矿产资源极为丰富，仅月球表层5 cm厚的沙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，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B斜长石的氧化物形式可表示为K2OAl2O36SiO2C铁橄榄石(Fe2SiO4)中铁为2价D月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱答案D解析辉石、斜长石及橄榄石均由硅、氧和金属元素组成，属于硅酸盐；根据化合价不变、原子比例不变，可将扩大2倍后的KAlSi3O8改写为K2OAl2O36SiO2；含变价元素的化合物，可根据化合价代数和为0来讨论，硅为4

15、价，氧为2价，铁化合价必为2价，含亚铁离子；无论是地球还是月球上，铁原子核及核外电子均相同，化学性质相同，只是因月球大气层无氧气，因此月球上有游离态铁存在。3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答案A解析通入少量CO2气体时，发生的反应为Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3(胶体)，加热后H2SiO3分解为SiO2和H2O，再高温灼烧，SiO2与Na2CO3反应生成Na2SiO3和CO2。4现有硅酸钠、石灰石、二氧

16、化硅三种白色粉末，只用一种试剂就可以将它们鉴别开，该试剂是()A纯水 B盐酸C硝酸银溶液 D碳酸钠溶液答案B解析硅酸钠、石灰石、二氧化硅中后两种难溶于水；硅酸钠溶液与盐酸反应会出现白色胶状沉淀，后两种与盐酸反应分别出现气体和无明显现象；硅酸钠溶液可与硝酸银溶液反应生成白色沉淀，其余无明显现象；加入碳酸钠溶液后均无明显现象。5(2018金华十校期末调研)金华市博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器(婺州窑)。下列说法不正确的是()A古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品B普通玻璃的主要成分是SiO2C工业上制取水泥的主要原料为黏土、石灰石D婺州窑胎体的原料为高岭土Al2Si2O5(OH)4，以氧化物形式表示

17、：Al2O32SiO22H2O答案B解析普通玻璃是由碳酸钙、碳酸钠和二氧化硅在高温下反应得到的产物，主要成份为硅酸钙、硅酸钠和二氧化硅的混合物，B错误；工业上制取水泥的主要原料为黏土、石灰石，在高温下反应得到复杂的产物，C正确；Al2Si2O5(OH)4用氧化物形式表示：Al2O32SiO22H2O，D正确。6据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述不正确的是()A它耐高温、抗氧化B它比钢铁轻、硬，但质地较脆C它没有固定熔点D它是一种新型无机非金属材料答案B解析航空材料的特点是质轻、强度高、稳定性好，故A项正确，B项

18、不正确；复合材料属于混合物，没有固定的熔、沸点，根据其组成可知属于新型无机非金属材料，故C、D项正确。题组二硅7碳化硅又称金刚砂(SiC)，它的分解温度很高(约2 200 )，硬度极大，溶解性很差，性质很稳定。由此推断，下列物质中可能与它有相似结构的是()A晶体硅 B硅酸C干冰 D水玻璃答案A解析晶体硅和碳化硅都由原子构成，具有空间网状的立体结构，结构相似，性质相似。硅酸和干冰是分子构成的。水玻璃是硅酸钠的水溶液。8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

19、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答案B解析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、D项正确，B项错。9(2018鹰潭高一期末)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：下列说法正确的是()A自然界中存在大量的单质硅B电弧炉中的化学方程式为SiO2CSiCO2C二氧化硅能与氢氟酸反应，

20、而硅不能与氢氟酸反应DSiHCl3(沸点33.0 )中含有少量的SiCl4(沸点67.6 )，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3答案D解析A项，硅在自然界中没有单质硅，只有化合态的硅，错误；B项，电弧炉中的化学方程式为SiO22CSi2CO，错误；C项，二氧化硅和硅都能与氢氟酸反应，错误；D项，SiHCl3(沸点33.0 )和SiCl4(沸点67.6 )的沸点有较大差距，所以可通过蒸馏(或分馏)提纯SiHCl3，正确。题组三硅及其化合物的综合应用10能用磨口玻璃塞玻璃瓶存放的试剂有()A烧碱溶液 B浓硝酸C氢氟酸 D硅酸钠溶液答案B解析硅酸钠水溶液具有粘性，易将玻璃塞和试剂瓶粘结在一起；磨口

21、玻璃塞中的二氧化硅能与氢氧化钠溶液发生反应，生成具有粘性的硅酸钠，容易使玻璃塞与瓶口粘结在一起；氢氟酸易与玻璃中的二氧化硅发生反应，氢氟酸能腐蚀玻璃，应用塑料瓶存放；浓硝酸和二氧化硅不反应，可以用磨口玻璃塞玻璃瓶存放。11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CSiO2可由两种单质直接反应生成，将其加入BaCl2溶液中同时有气体和沉淀产生D除去SiO2中混有的BaCO3可加入适量的稀盐酸答案D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

22、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；D项，SiO2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的BaCO3，化学方程式为BaCO32HCl=BaCl2CO2H2O。12下图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是()ASiO2属于两性氧化物B酸性：H2SiO3H2CO3C硅胶吸水后可重复再生D图中所示转化反应都是氧化还原反应答案C解析SiO2是酸性氧化物；酸性：H2CO3H2SiO3；图中有的转化反应不是氧化还原反应，如SiO2与NaOH溶液的反应等。综合强化13氮化硅陶瓷因其熔点高，对于金属及氧化物熔体具有相当的高温稳

23、定性，越来越多地被应用于热工的各个领域，如陶瓷烧成棚板、辊棒，以及高温轴承、涡轮叶片等。(1)下列关于氮化硅陶瓷的说法正确的是_(填字母)。A硅粉合成氮化硅的反应属于氧化还原反应B氮化硅陶瓷属于硅酸盐C氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料D太阳能光伏产业的主体材料为氮化硅(2)在烧结氮化硅陶瓷的过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比362反应生成两种化合物。该反应的化学方程式为_。该反应中氧化剂与还原剂的质量比为_。答案(1)AC(2)3SiO22N26CSi3N46CO 79解析(1)Si与N2反应前后，N、Si元素的化合价发生变化，故属于氧化还原反应，A正确；氮化硅属于新型高温结构陶瓷，不属于硅

24、酸盐，B错误；根据氮化硅的性能，可用于制造磨刀材料，C正确；太阳能光伏产业的主体材料为硅，D错误。(2)硅原子最外层有4个电子，氮原子最外层有5个电子，在氮化硅中硅显4价，氮显3价，根据化合物中化合价代数和等于零的原则，可得氮化硅的化学式为Si3N4。烧结Si3N4的反应物为SiO2、N2、C，生成物为Si3N4和另一种化合物，则有3SiO22N26CSi3N4另一种化合物，根据原子守恒可得另一种化合物为CO，故反应方程式为3SiO22N26CSi3N46CO。根据反应3SiO22N26CSi3N46CO，氮元素价态降低，N2为氧化剂，碳元素价态升高，C单质为还原剂，其质量比为(2 mol28

25、 gmol1)(6 mol12 gmol1)79。14(2018滁州高一期末)如图所示物质的转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色沉淀。请回答下列问题：(1)B的化学式是_，目前B已被用作_的主要原料。(2)B和a溶液反应的离子方程式是_。(3)A和a溶液反应的离子方程式是_。(4)C和过量的盐酸反应的离子方程式是_。答案(1)SiO2光导纤维(2)SiO22OH=SiOH2O(3)Si2OHH2O=SiO2H2(4)SiO2H=H2SiO3解析C和过量的盐酸反应产生不溶于盐酸的白色沉淀，可知E可能为是硅酸，A可能是硅，带入题目进行验证，a溶液是强碱溶液或氢氟酸溶液，而硅和二氧化硅与氢氧化

26、钠溶液反应均生成硅酸钠溶液，硅酸钠溶液与过量的盐酸反应产生氯化钠和硅酸白色沉淀；硅酸加热分解为二氧化硅和水，与题意相符，硅、二氧化硅与氢氟酸反应均生成四氟化硅，四氟化硅与盐酸不反应，与题意矛盾；因此A是Si、B是SiO2、C是Na2SiO3或K2SiO3、D是H2O、E是H2SiO3、F是H2、a是NaOH或KOH。15(2018邢台一中下学期开学考试)某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO PdCl2 H2O=CO22HCl Pd(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。(1)实验时要通入足够长时间的N2，其

27、原因是_。(2)装置B的作用是_。(3)装置C、D中所盛试剂分别为_、_，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为_。(4)该装置的缺点是_。(5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体为13.44 L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为_。(6)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：_。答案(1)避免空气中的O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰(2)作安全瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水PdCl2溶液3SiO24C2CO22CO3Si(4)无尾气吸收装置(5)21(6)向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊解析(1)碳与二氧化硅反