第4章 第1讲 硅 无机非金属材料

第4章一举双得的课前预案一气贯通的课堂学案一卷冲关的课后练案第1讲一、硅1．硅元素在自然界中的存在地壳中含量：

；存在形态：

；存在形式：

和硅酸盐。2．单质硅(1)硅的同素异形体：

和无定形硅。第二位化合态SiO2晶体硅半导体材料二、二氧化硅和光导纤维1．二氧化硅(1)自然界中存在：沙子、

、水晶。(2)物理性质：硬度大、熔点高，不溶于水。石英(3)化学性质：2．光导纤维(1)主要成分：

；(2)用途：用于通信、能量传输、信息处理、遥测遥控。SiO2三、硅酸盐与无机非金属材料1．硅酸盐(1)特点：质地稳定，熔点较高，大多

溶于水。(2)表示方法：硅酸盐大多成分复杂，常用氧化物形式表示。如：黏土：

，钾长石：

。Al2O3·2SiO2·2H2OK2O·Al2O3·6SiO2难2．传统无机非金属材料名称玻璃水泥陶瓷生产原料

、黏土黏土生产原理复杂的物理、化学变化复杂的物理、化学变化纯碱、石灰石、石英石灰石CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑玻璃水泥陶瓷主要成分重要特性无固定熔点耐腐蚀Na2SiO3、CaSiO3、SiO2、3CaO·SiO2、2CaO·SiO23CaO·Al2O3水硬性3．新型无机非金属材料常见的有

、生物陶瓷、压电陶瓷等。高温结构陶瓷[思考·感悟]2．实验室贮存碱液的试剂瓶，为什么不用磨口玻璃塞？[提示]玻璃的成分SiO2与碱液反应，生成Na2SiO3将瓶口与瓶塞粘在一起。1．下列关于SiO2和CO2的叙述中正确的是(

)A．两者都是酸性氧化物，故都不与酸反应B．两者都可以与NaOH溶液反应C．CO2的熔、沸点比SiO2高D．两者都能与水反应生成相应的酸解析：

A项，SiO2能与氢氟酸反应；C项，通常状况下，SiO2为固体，CO2为气体，故SiO2的熔、沸点比CO2高；D项，SiO2不溶于水，与水不反应。答案：

B2．下列试剂中，能贮存在带磨口塞的玻璃试剂瓶里的液体是 (

)A．KOH溶液 B．液溴C．Na2SiO3溶液

D．氢氟酸解析：A项，SiO2＋2KOH===K2SiO3＋H2O，使瓶口与瓶塞粘在一起；C项，Na2SiO3溶液常作矿物胶，能把瓶口与瓶塞粘在一起；D项，SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。答案：B解析：据“强酸制弱酸”规律可知，B项反应证明H2CO3酸性强于H2SiO3，故H2SiO3为弱酸。答案：B4．工业制玻璃和水泥都用到的原料是(

)A．石英

B．纯碱C．石灰石

D．黏土解析：制玻璃的原料是：石英、纯碱、石灰石，制水泥的原料是石灰石和黏土。答案：C5．请将下列物质与其相应成分进行连线。(1)水晶、光导纤维a．Na2SO3溶液(2)半导体元件

b．Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(3)水玻璃

c．SiO2(4)玻璃

d．Si(5)水泥

e．3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3答案：(1)－c，(2)－d，(3)－a，(4)－b，(5)－e6．A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。请填空：(1)形成单质A的原子的结构示意图为________，它的最高化合价为________。(2)B的化学式(分子式)为________，B和碳反应生成A和E的化学方程式是__________________________________________________________________。(3)C的化学式(分子式)为________。D的化学式(分子式)为________________________。物质一般规律硅及其化合物的特性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，水溶液俗称水玻璃、泡花碱[例1]

(2011·山东高考)某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素(

)A．在自然界中只以化合态的形式存在B．单质常用作半导体材料和光导纤维C．最高价氧化物不与酸反应D．气态氢化物比甲烷稳定[解析]

本题考查硅及其化合物，意在考查考生对硅及其化合物知识的理解与应用。该短周期非金属元素为Si，硅在自然界中只以化合态形式存在，A项正确；单质硅可用作半导体材料，而光导纤维的主要成分是SiO2，B项错误；Si的最高价氧化物为SiO2，其可以与氢氟酸反应，C项错误；由于非金属性Si＜C，因此气态氢化物稳定性：SiH4＜CH4，D项错误。[答案]

A1－1.下列关于硅的说法中，不正确的是 (

)A．硅是非金属元素，晶体硅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．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应.解析：晶体硅是外形像金属(有金属光泽)的非金属，其导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下)，但常温下仍能与氟气、氟化氢和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属发生反应。答案：C1－2.(2011·苏州模拟)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===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅答案

：

A1－3.下列物质中不能通过化合反应制得的是(

)A．SiO2

B．NaHCO3C．H2SiO3 D．SiF4答案

：

C1．C和Si碳硅自然界存在游离态和化合态化合态单质物理性质金刚石硬度最大，石墨熔点最高，导电硅是半导体与O2反应能反应，且产物CO、CO2常温下为气体能反应，产物SiO2常温下为固体2．CO2和SiO2二氧化碳二氧化硅存在空气中硅石、石英、水晶、硅藻土等物理性质常温下为气体，以1∶1的体积比溶于水坚硬难熔的固体，不溶于水3.H2CO3和H2SiO3[解析]

根据酸盐之间复分解反应进行的方向判断酸性强弱一般是在常温湿态下适用，在高温干态下不适用，事实是碳酸酸性比硅酸强；CO2和SiO2在物理性质方面有很大差异；SiO2与氢氟酸反应，不属于碱性氧化物与酸的一般反应，在此反应中SiO2没有表现碱性；SiO2虽属于酸性氧化物，但不能直接与H2O反应生成H2SiO3。[答案]

D解析：酸性氧化物指与碱反应生成盐和水的氧化物。答案：B2－2.能说明碳的非金属性强于硅的事实是 (

)A．CO2比SiO2熔、沸点低B．CO2可溶于水，SiO2不溶于水C．酸性：H2CO3>H2SiO3D．H2CO3溶于水，H2SiO3不溶于水解析：据比较元素非金属强弱的依据分析。元素的非金属性越强，其气态氢化物的稳定性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。答案：C2－3.(2011·洛阳高三联考)将足量CO2气体通入水玻璃

(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，

最后得到的固体物质是 (

)

A．Na2SiO3

B．Na2CO3、Na2SiO3

C．Na2CO3、SiO2

D．SiO2答案：A一、命题常设误角度诊断1病例：二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器(2011·江苏高考)

诊断：除氢氟酸之外，SiO2不与任何酸反应2病例：硅单质常作半导体材料和光导纤维(2011·山东高考)诊断：硅单质作半导体材料，SiO2作光导纤维的材料3病例：

均能实现一步转化(2010·福建高考)

诊断：SiO2不能一步转化成H2SiO3，H2SiO3不能一步转化成Si5病例：用纯碱制玻璃不产生温室气体(2010·重庆高考)

诊断：用纯碱制玻璃的反