(word完整版)2018版第4章无机非金属材料的主角——硅知识点,推荐文档

1、1/13 第一节 无机非金属材料的主角硅 1了解 SiO2 的结构、性质和用途。 （重点） 2了解硅酸的制备和化学性质。 3了解硅酸盐的性质及组成的表示方法。 4了解硅的性质和用途。 （重点 ） 5了解几种重要无机非金属材料的生产及用途 二氧化硅和硅酸 基础初探 教材整理 1 二氧化硅 2/13 1 .硅元素的存在 2. 二氧化硅(SiO2) 存在 SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类， 水晶、玛瑙的主要成分是结晶的 氧化硅3/13 结构 SiO2晶体是由 Si 和 0 按原子数之比为 1 ： 2 的比例组成的立体网状结构的 晶体。每个硅原子周围结合 4 个 0 原子，每个 0 周围结合

2、2 个 Si 原 . 子。 (3) 物理性质 熔点高；硬度大；溶解性：不溶于水 (4) 化学性质(写出有关化学方程式) (5) 用途 沙子是基本的建筑材料。 纯净的 SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。 石英和玛瑙制作饰物和工艺品。 实验室中使用石英坩埚。 教材整理 2 硅酸(H2SQ3) 1. 物理性质 硅酸是一种难溶于水的白色胶状物。 2. 化学性质 (1) 弱酸性 向 Na2SiO3溶液中通入 C02，生成白色沉淀，反应的化学方程式为 NagSiOs + C02+ H2O=Na?CO3+ H2SiOa lo 结论：H2SQ3酸性比 H2CO3酸性弱。4/13 (2)

3、 不稳定性 H2SQ3不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为 H2SiO3=H2O+ SiO2。 3. 制备 NceSiO3溶液中加入盐酸，反应的化学方程式为 NagSiO3 + 2HCl=2NaCl + H?SiO3(胶体)。 4. 存在及用途 (1) 浓度小且边加边振荡时，形成硅酸溶胶(胶体)；浓度大时，形成硅酸凝胶。 硅胶 硅酸凝胶经干燥脱水得到的硅酸干凝胶，称为“硅胶”，具有很强的吸水性, 常用作干燥剂或催化剂的载体。 探究升华 思考探究 探究 1 SiO2的主要性质及应用 (1) 为什么实验室盛放 NaOH 溶液的试剂瓶要用橡胶塞而不能用玻璃塞？(玻 璃的成分中含有 SiO2) 【提

4、示】 当玻璃瓶配玻璃塞时，瓶口内壁和瓶塞外壁都进行了磨砂处理。 玻璃中含 SiO2,磨砂玻璃遇到强碱如 NaOH 溶液时， SiO2与 NaOH 反应生成 Na2SiO3，使试剂瓶受腐蚀。Na2SiO3溶液有良好的黏结性，它易使瓶口与瓶塞黏 在一起而难以开启。故使用橡胶塞而不能使用玻璃塞。 (2) 实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？为什么？写出反应方程式。 【提示】 不能。因为氢氟酸腐蚀玻璃，和玻璃中的成分 SiO2反应。 SiO2+ 4HF=SiF4f + 2 出 0。 (3) 写出 SiO2、CO2与 CaO 反应的化学方程式。 【提示】 SiO2+ CaO=CaSiO3、 5/13 CO2+

5、 CaO=CaCQ。 探究 2 硅酸的制备实验探究6/13 实验 操作 实验 现象 滴加酚酞溶液后溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变为无色， 有透明胶状物生成 结论 Na2SiO3溶液呈碱性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式为 Na2SiO3+ 2HCI=2NaCI + H2SiO3（胶体） 向 Na2SiO3溶液中通入 C02气体，现象是 _，其离子方程式为 _ 然后改加 NaOH 溶液，反应的离子方程式为 _ 。 【提示】 生成白色沉淀 Si03- + C02 + H2O=H2SiO3 J + C03- H2SiO3+ 2OH =SiO3- + 2H2O 认知升华 升华 1 SiO2和 CO2的比

6、较 SiO2 CO2 不 同 占 熔、沸点 高 低 状态 无色晶体 气态 与水反应 不反应 CO2+ H2O H2CO3 与酸反应 只与氢氟酸反应 不反应 相 同 与碱性氧 化物反应 咼温 CaO+ SiO2=CaSiO3 CO2 + CaO=CaCO 7/13 占 与碱反应 SiO2 + 2NaOH=Na2SiO3 + H2O CO2 + 2NaOH=Na2CO3 + H2O 与某些 盐反应 咼温 SiO2 + Na2CO3 - Na2SiO3 咼温 + CO2 T SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 T CO2 + H2O + Na2CO3=2NaHCO3 CO2 + H2

7、O + Na2SiO3= H2SQ3 J + Na2CO3 与碳反应 咼温 SiO2 + 2C=Si + 2CO T CO2+ C=2CO 升华 2 硅酸的主要性质及应用 (1) - 硅酸是中学化学中惟 个不溶于水的酸，硅酸酸性很弱、不能使酸碱 指示剂变色。 (2) 实验室制取硅酸的方法是可溶性硅酸盐与酸反应。 (3) 硅酸的性质：具有酸性，酸性比碳酸弱；受热易分解。 (4) 硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，浓度大时可形成硅酸凝胶。硅酸凝胶经 干燥脱水得到硅胶(或硅酸干凝胶)，具有较强的吸水性，常用作干燥剂及催化剂 载体。 题组冲关 | 题组 1 SiO2的性质与应用 1. 关于二氧化硅，下列叙述

8、不正确的是( ) A .水晶的主要成分是二氧化硅 B. 二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别 C. 二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸 D. 二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸起反应 【解析】 水晶的主要成分为 SiO2, A 项正确；CO2是由分子构成的，而 SiO2是 Si 和 O 按 1 : 2 组成的空间立体网状结构的晶体，二者物理性质差别较 大，B项正确；SiO2不溶于水也不与水反应，C 项正确；SiO2可以与氢氟酸反应, D 项错误。 【答案】 D 2. 下列说法不正确的是( ) 【导学号：95432065】 A .因 SiO2不溶于水，故 SiO2不是酸性氧化物 8

9、/13 咼温 B. 在反应 SiO2 + 2C=Si + 2C0 T 中 SiO2作氧化剂 C. SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大 D. 氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸 【解析】 A 项，SiO2不溶于水，但它能与碱反应生成硅酸盐和水，是酸性 氧化物，错误；B 项，在该反应中 SiO2被 C 还原为 Si，SiO2作氧化剂，正确； C 项，由于 SiO2是一种空间立体网状结构的物质，故熔点高，硬度大，正确； D 项，SiO2能与氢氟酸反应，故常用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸， 正确。 【答案】 A 题组 2 H2SQ3的性质、制备与应用 3. 下列

10、关于硅酸的说法正确的是（ ） 【导学号：95432066】 A .硅酸可以通过 SiO2和水的化合反应直接制得 B. 用反应 Na2SiO3 + 2HCI=2NaC+ H2SQ3 J制取硅酸是利用了可溶性酸 制难溶性酸的性质 C. 因为硅酸难溶于水，所以它不能与 NaOH 溶液反应 D. 硅胶可用作袋装食品的干燥剂 【解析】 SiO2不能与水反应生成硅酸，A 错误；B 中反应是利用了强酸制 弱酸的性质，B 错误；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐， C 错 误。 【答案】 D 4. 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

11、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 9/13 成沉淀 【解析】根据强酸制弱酸的原理，C02通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀， 此项实验事实可证明碳酸的酸性比硅酸强。 【答案】 B 5为了进一步确认 HCI、H2CO3、H2SQ3的酸性强弱，有人设计用下图所 示装置进行一次实验即可达到目的(不必再选用其他酸性溶液)。 请回答： (1) A 中的化学反应方程式可能为 _ 。 (2) B

12、 装置的作用是_ 。 (3) C 中的现象有 _ 反应离子方程式为 _ 。 (4) 根据实验，三种酸的强弱顺序为 _ 其依据为 _ 【答案】 (1)CaC03 + 2HCI=CaCl2+ CO2 T+ H2O 除去 C02中的 HCI，防止 HCI 与 Na2SiO3反应 (3) 产生白色胶状沉淀 CO2 + H2O + SiO?T =H2SiO3(胶体)+ CO2 (4) HCIH 2CO3H2SiO3 强酸制弱酸 硅酸盐和硅单质 10/13 基础初探 教材整理 1 硅酸盐 1. 硅酸盐的组成与表示 定义：由硅、氧和金属组成的化合物的总称。 (2) 性质：结构复杂，大多不溶于水，化学性质稳定

13、。 (3) 表示：通常以二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。例如， Na?SiO3： NagO Si02。 长石(KAlSi 308): K2OAI2O3 6SiO2。 镁橄榄石(MggSiO4): 2MgO- SiO2。 【特别提醒】 以氧化物形式表示硅酸盐组成的方法 1 方法：找出组成元素；写出氧化物的形式；注意原子守恒；检查有无遗 漏。 2 氧化物的顺序：活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物二氧化硅水 3 氧化物前化学计量数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子 个数守恒原则配置化学计量数，如果出现分数，扩大倍数化为整数。 4 氧化物之间用“”隔开。 2.最简单的硅酸盐 一一 N

14、 単 SiO3 一白色固体易溶于水 T 俗名泡花嵐水溶液俗称水玻璃 NSiO. 化学性质与酸(盐酸、碳酸等)反应， 土成硅酸就腔 吕芝能制备硅胶和木材防火剂 3.三种常见的硅酸盐产品 无机非金属材料 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 3CaOAl 2O3 玻璃 纯碱、石灰 石和石英砂 玻璃窑 Na2O -CaO-6SiO2 陶瓷 黏土 11/13 4.其他含硅物质 SiC:俗称金刚砂，类似金刚石的结构和性能。 (2) 含 4%硅的硅钢具有导磁性，用作变压器铁芯。 (3) 硅橡胶：耐高温又耐低温。

15、(4) 人造分子筛：作吸附剂和催化剂。 教材整理 2 硅单质 1. 种类及结构 单质硅分为晶体和无定形两种，晶体硅的结构与金刚石类似 2. 性质 (1) 物理性质 色、态 光泽 熔点 硬度 质地 导电性 灰黑色固体光泽 金属 高 大 脆 半导体 (2)化学性质 在常温下化学性质不活泼，但能与氟气、HF、 NaOH 溶液发生反应。 3. 用途 半导体材料，如硅芯片等。 新型能源，如光电池等。 【特别提醒】 硅单质性质的特殊性 1 一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅和金刚石 熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。 2 一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导

16、体，石墨为电的良导体。 3 Si 的还原性大于 C,但单质 C 在高温下能从 SiO2中还原出 Si: SiO2+ 咼温 2C=Si + 2CO t o 4 非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅 与碱溶液反应只作还原剂，且反应能放出氢气： Si + 2NaOH+ H2O=Nc2SiO3+ 2H2f。 5 非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能与氢氟酸反应： Si + 12/13 4HF=SiF4 T+ 2H2T。 题组冲关 题组 1 硅酸盐的组成、性质和应用 1 下列关于硅酸盐的说法中正确的是() A .硅酸盐都难溶于水 B. Na2SiO3是一种最简单的硅酸盐，其

17、水溶液可用作黏合剂 C. 硅酸盐通常可用氧化物的形式表示，说明硅酸盐就是由各种氧化物组成 的 D. 硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅 【解析】 A 项，Na2SiO3可溶于水，错误；C 项，硅酸盐可用氧化物的形 式表示，但不是由各种氧化物组成，错误； D 项，所用原料可能不含硅，错误。 【答案】 B 2. 用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是 ( ) 【导学号：95432067】 A .钙沸石Ca(AI 2Si3Oio) 3H2O，表示为 Al 2O3 CaO-3SiO2 3H2O 1 B. 镁橄榄石(Mg2SiO4),表示为 MgO2SiO2 C. 钾云母(K2Al6Si6H4O2

18、4)，表示为 K2O2H2O3AbO3 6SiO2 D. 高岭石Al 2(Si2O5)(OH)4，表示为 Al2O3 2SiO2 2H2O 【解析】 A 项，Ca(Al2Si3O10) 3H2O 应表示为 CaO -Al 2O3 3SiO2 3H2O(排序 错);B 项，Mg2SiO4应表示为 2MgO- SiO2(不能在系数中出现分数)；C 项， K2Al6Si6H4O24应表示为 K2O - 3Al 2O3 6SQ2 2H2O(排序错)。 【答案】 D 3. 下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中正确的是 () 【导学号：95432068】13/13 A .它是一种纯净物，既不燃烧也不易腐蚀 B. 水玻璃是生产玻璃的主要原料之一 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】 水玻璃是硅酸钠的水溶液，A 错误；水玻璃易与空气中的二氧化 碳反应，D 错误 【答案】 C 题组 2 硅单质及其化合物的性质及综合应用 4. 硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是 （ ） A .硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B. 粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C. 反应：Si + 2NaOH+ H2O=Na?SiO3 + 2H2 T 中，Si 为还原剂，NaOH 和 H20 为氧化剂 D. 盐酸可以与硅反应