高中化学41无机非金属材料的主角—硅期末复习学案新人教版必修1.pdf

用心爱心专心1 第四章非金属及其化合物 第一节无机非金属材料的主角硅 【本节学习要点】 1了解硅在自然界中的存在，主要物理性质、用途 2了解二氧化硅的存在，知道石英、水晶、硅石、玛瑙与SiO2的关系，了解SiO2的网状结构，掌握 SiO2的化学性质。 3了解硅酸的性质和制备 4了解常见硅酸盐的性质和主要用途 【重难点讲解】 重难点一、二氧化硅和硅酸 SiO2与 CO2的比较 物质SiO2CO2 晶体微粒 Si 原子和 O 原子 (不存在 SiO2分子 ) CO2分子 物 熔点高(1723) 低(57 ) 沸点高(2230) 低(79 ) 硬度大小 溶解性不溶于水常温微溶于水 与水反应不反应 CO2H2O = H2CO3(可 逆) 化 学 性 质 与 HF 酸反应 4HF SiO2SiF4 2H2O 不反应 与 NaOH 溶液 SiO2 2NaOHNa2SiO3 H2O CO2NaOHNaHCO3 或 CO22NaOHNa2CO3 H2O 与盐反应 SiO2Na2CO3高 温 Na2SiO3 CO2 SiO2CaCO3高温 CO2 Na2SiO3 用心爱心专心2 CaSiO3CO2(制玻 璃) H2OH2SiO 3 Na2CO3 CO2 Na2CO3 H2O2NaH CO3 与碱性氧化物反 应 CaOSiO2高温CaSiO3 CaO CO2CaCO 3 Na2O CO2Na2C O3 与 C 反应 SiO22C 高温 =Si2CO CCO2 =2CO 相同点都是酸性氧化物、都能与强碱、碱性氧化物反应。都有弱氧化性 特别提醒 (1)SiO2中硅元素为4 价，是 Si 元素的最高价态，具有较弱的氧化性能与C 在高温下反应。 (2)SiO2是酸性氧化物与水不反应，只能用相应的可溶性硅酸盐与酸反应制得。 (3)实验室中，盛放Na2SiO3溶液、 NaOH 溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，要用橡胶塞。原因是玻璃中含 有 SiO2，与 NaOH 溶液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3溶液有很强的黏合性，能将玻璃塞和玻璃瓶黏合在一 起，久之不能打开。 (4)Na2SiO3溶液易与空气中的CO2反应生成H2SiO3，故应密封保存。 (5)因 HF 能腐蚀玻璃，所以实验室不能用玻璃瓶保存氢氟酸，也不能用玻璃塞。氢氟酸可用于雕刻玻 璃。 重难点、酸盐和硅单质 1硅的化学性质与制备 (1)硅的化学性质 常温下，除与F2、 HF 酸、强碱反应外，硅不与O2、 Cl2、H2SO4、HNO3等其他物质反应 与 F2反应： Si2F2=SiF4 与氢氟酸反应：Si4HF=SiF 4 2H2 与 NaOH 溶液反应： Si2NaOH H2O=Na2SiO32H2 加热时， Si 能与 O2、Cl2等反应 SiO2=高温 SiO2 Si2Cl2=高温 ,SiCl4 (2)硅的制备 用心爱心专心3 制取粗硅 SiO22C 高温 ,Si2CO 粗硅的提纯：SiCl2,SiCl4H2,Si HCl Si2Cl2高温 ,SiCl4，SiCl42H2高温 ,Si4HCl 特别提醒 C 与 SiO2反应，产物为CO，而不是 CO2，粗硅先与Cl2反应，生成挥发性的SiCl4，挥发出来的SiCl4 再与 H2反应生成Si 和 HCl。 2硅及其化合物的“特性”小结 (1)硅的“特性” 非金属单质一般为非导体(石墨能导电 )，硅的晶体是良好的半导体材料。 Si 的还原性大于C，但 C 能在高温下还原出Si： SiO2(石英砂 )2C(焦炭 )高温 ,Si(粗硅 )2CO。 非金属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si 能跟强碱溶液作用放出H2：Si2NaOH H2O,Na2SiO3 2H2。 金属2金属氧化物 高温 金属 H2O,单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si 能跟 HF 作用： Si 4HFSiF4 2H2。 ,(2) 硅的化合物“特性”,酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与 HF 作用。 ,SiO2 4HFSiF4 2H2O,SiO2是 H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。 ,无机酸 一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。 ,硅酸钠水溶液称泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液，并不是 碱。 ,H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以有Na2SiO3CO2 H2OH2SiO3 Na2CO3，但高温下，Na2CO3 SiO2高温 ,Na2SiO3CO2也能发生。 ,3.硅酸盐的表示方法,方法和步骤 ,(1)将硅酸盐中所有元素都写成氧化 物,较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水,(2)在各氧化物前添上未知数x、y、z 等,(3)依据 原子守恒列出等式，求出x、y、z等 ,(4)x、y、z 的具体数值写在氧化物前面,(5)氧化物之间以“· ”隔开，若 系数配置出现分数应化为整数。,例如：正长石KAlSi3O8不能写成 1 2K 2O · 1 2Al 2O3· 3SiO2，应写成 K2O · Al2O3· 6SiO2。,特别提醒,(1)由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为了简化对硅酸盐组成的表示方法， 采用了氧化物法。 实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的，而是以种种结构复杂的盐的形式存在的。,(2) 在硅酸盐氧化物的表示式中，氧化物前面的计量数只对该氧化物起作用，对其他氧化物不起作用。如 2MgO ·SiO2表示 2 个 MgO 和 1 个 SiO2，不能认为是2(MgO ·SiO2)。 【典例精讲】 题型 1 硅及其化合物的应用 【例 1】下列表述正确的是() 人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅 化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐,提前建成的三峡 大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料,夏天到了， 游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作 的变色眼镜来保护眼睛,太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能 A.B.C.D. 用心爱心专心4 解析本题主要考查学生对身边常见的化学制品的了解情况。侧重考查学生应用化学知识解释和解决 身边化学问题的能力。人造刚玉主要成分为Al2O3，错；玛瑙的主要成分是SiO2；水泥主要成分 是硅酸盐，正确；变色眼镜镜片应是在普通硼酸盐玻璃中加入光敏物质AgBr 等，并加入极少光敏 化剂如 CuO 等制成，故错。 答案D 变色眼镜的玻璃片中含有少量溴化银和微量的氧化铜(作催化剂 )， 当玻璃受到阳光照射时，发生 2AgBr 光,CuO2Ag Br2反应，而使玻璃由无色变成灰黑色，把玻璃放到暗处，又因发生2Ag Br2CuO,2AgBr 反应，而使玻璃由灰黑色变成无色。在制造普通玻璃时常加入少量Cu2O 可使玻璃显红色。 题型 2 硅酸盐组成表示方法 【例 2】高岭土的组成可表示为Al2Si2Ox(OH)y，其中 x、y 的数值分别是() A.7、2 B.5、4C.6、 3 D.3、6 解析本题涉及两个未知数x、 y， 但由化合价规则只能列出一个方程，因而要用不定方程的知识求解。, 根据化合价规则，Al 为 3 价，Si 为 4 价，O 为 2 价，则有 2×( 3) 2×(4)x× (2)y×( 1)0，化简得2xy14，将 A、 B、C、D 中的 x、y 值代入，只有B 项符合方程。 答案B 考查硅酸盐的表达形式，一般利用化合物中化合价的代数和等于零的规则来列方程求解。解此类题时 所列方程要正确。, 题型 3 硅及其化合物的转化关系, 【例 3】X、Y、Z、 W。,有如下图所示的转化关系：, (1)推断各、物质的名称：X_，Y_， Z_， W,_。 (2)写出化学方程式：W X , (3)写出离子方程式： Y Z, X Y_ 。 解析由 X 和 X。,的转化条件分析，X 是硅， X。,是二氧化硅，且这两种物质都能与NaOH 溶液反 应，生成硅酸钠 (Na2SiO3)，SiO2又可以由硅酸加热分解制得，所以， 推断正确。 ,答案(1)硅硅酸钠硅 酸二氧化硅 ,(2)SiO22C 高温 ,Si2CO,(3)SiO 2 3 CO2 H2OH2SiO3 CO 2 3,SiO22OH SiO2 3 H2O,。,B0001#。25 善于根据特殊反应或特殊反应条件或特殊反应现象作出假设，然后以验证的形式进行判断，对于解答较隐 用心爱心专心5 蔽的推断题，是一种较好的策略。 题型 4 硅酸盐 【例 4】矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中的一部分生成的。此处所指的风化作用是指矿物 与水和 CO2作用的过程。例如，钾长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土Al2Si2O5(OH)4，此反应的离子方程式 为 2KAlSi3O82H2CO35H2O2K 2HCO 34H2SiO3 Al2Si2O5(OH)4 (1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形 式：, KAlSi3O8_。,Al2Si2O5(OH)4_。(2)这个反应能够 发生的原因是。,较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物非金属氧化物二氧化硅水。,则 KAlSi3O8为 K2O · Al2O3· 6SiO2,Al2Si2O5(OH)4为 Al2O3· 2SiO2· 2H2O,(2)从方程式可知H2CO3制硅酸符合 强酸制弱酸，所以这个反应能够发生。 答案(1) K2O · Al2O3· 6SiO2,Al2O3· 2SiO2· 2H2O,(2) 因为碳酸酸性比硅酸强，由较强的酸可制得较弱的酸, 硅酸盐无论以何种形式表示，其组成及成分是固定不变的，即性质是不变的；硅酸盐用氧化物的形式 表示时，必须遵循各元素化合价不变的原则。, 【自测题】 用心爱心专心6 1.下列 说法不正确的是 () A.因 SiO2不溶于水，故H2SiO3不是 SiO2对应 的酸，或者SiO2不是 H2SiO3对应 的酸 酐 B.CO2通入硅酸 钠 溶液可以得到硅酸沉淀 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 雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸 答案A 解析SiO2中 Si 呈 4 价， H2SiO3中 Si 呈 4 价，且 H2SiO3,SiO2H2O，SiO2是 H2SiO3的酸 酐，故 A 项错误 。 2.实验 室中固体 试剂 可以放在广口瓶中保存，液体试剂 放在 细口瓶中 储存，但是有些 试剂 必须储 存在具有 橡胶塞的 试剂 瓶中。以下物 质 必须储 存在具有橡胶塞的试剂 瓶中的是 (),KOH 溶液Na2SiO3溶液 盐 酸氢 氟酸澄清石灰水硝酸NaOH 溶液 A.B. C.D. 答案D 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 相似 B.硅在地壳中含量居第二位，可以以游离态存在于自然界中 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 解析本题考 查硅的性 质。晶体硅的 结构与金 刚石相似，是具有空间立体网状 结构的原子晶体，所以物理 性质与金 刚石相似，熔、沸点高，硬度大；硅在地壳中含量居第二位，但在自然界中没有游离态的存在， 主要以硅酸 盐 和二氧化硅的形式存在于自然界中；晶体硅是一种良好的半 导 体材料，被广泛使用；晶体硅 是一 种非金属 单质 ，虽然它具有金属光泽。 4.将过量的 CO2分别通入 CaCl2溶液； Na2SiO3溶液； Ca(OH)2溶液； 饱 和 Na2CO3溶液。 最终溶液 中有白色沉淀析出的是() A.B.C.D. 答案B 用心爱心专心7 解析H2CO3的酸性比 盐酸弱，而比硅酸强。根据酸与 盐反应 的规律， CO2通入 CaCl2溶液无明 显现 象(弱 酸不能制 强酸 )；过量 CO2通入 Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成； CO2通入 Ca(OH)2溶液至 过 量发 生反 应：Ca(OH)2CO2CaCO3 H2O，CaCO3 H2OCO2Ca(HCO3)2，最 终生成 Ca(HCO3)2而无沉淀 产 生； 过量 CO2通入 饱和 Na2CO3溶液中： Na2CO3H2OCO22NaHCO3，生成的 NaHCO3溶解度比Na2CO3 溶解度小而 结 晶析出。 5.在下 图所示的物 质相互 转化关 系中， A 是一 种固体 单质 ，E 是一 种白色不溶于水的物质。据此填空。, (1)写出各物 质的化学式： ,A.、B.、C.、 E.、,F._。,(2)D_。,与 a 溶液反 应的离子方程式是。, C 与过量 HNO3反 应的离子方程式是。 答案(1)SiSiO2Na2SiO3H2SiO3H2,(2)Si 2OHH2O=SiO 2 3 2H2,SiO 2 3 2H =H 2SiO3 (或 SiO 2 32H H2OH4SiO4) 解析A 是单质 ，则 B 是 A 的氧化物， E 是一 种白色沉淀。由 图中所 给出的 关系知， E、C 中均 应含有 A 元素。加 过量的 HNO3能生成白色沉淀，中学阶 段只有 H2SiO3(或 H4SiO4)符合 题意，因此， B 为 SiO2， A 为 Si，C 为 Na2SiO3，D 为 H2O， F 为 H2。 6.某普通玻璃中，Na2SiO3、CaSiO3、SiO2的物 质的量之比 为 114，请回答下列 问题 ：,(1) 该玻璃如以 aNa2O · bCaO · mSiO2表示其 组成， 则 abm_。,(2)若要制 备 1 000 kg 上述玻璃需原料的质量分 别是 _，生 产过 程中 产生_L CO2(标准状况 )。,Na2O · SiO2， CaSiO3Na2O · SiO2，CaSiO3CaO · SiO2，则可得到： abm116。(2)制玻璃的原料是Na2CO3、 CaCO3、SiO2，由 (1)可知玻璃的 组成为 Na2O · CaO · 6SiO2，根据原子守恒可以得到下列计算关 系,Na2O · CaO · 6SiO2Na2CO3,478 g106 g,1 000× 10 3 g m(Na2CO3),CaCO3。 ,B6SiO2。,B2CO2,100 g。,6×60 g。,2×22.4 L,m(CaCO3)。,m(SiO2)。,V(CO2),解得： m(Na2CO3)。,B 106 g×1 000×10 3 g 478 g ,。,221.8×10 3 g 221.8 kg, m(CaCO3) 100 g×1 000×10 3 g 478 g 209×10 3 g 209 kg,m(SiO2) 360 g×1 000×10 3 g 478 g 753.1×10 3 g753.1 kg,V(CO 2)44.8 L ×1 000×10 3 g 478 g 9.37×10 4 L,答案 (1)11 6,(2)Na2CO3：221.8 kg；CaCO3：209 kg；SiO2：753.1 kg,9.37 × 10 4 用心爱心专心8 第 1 课时二氧化硅和硅酸盐 【考点讲练】 知识点一SiO2的性质和用途 1下列说法正确的是() A二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应 B根据反应SiO2CaCO3高温 ,CaSiO3CO2可推知硅酸的酸性比碳酸强 C二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得澄清的硅酸溶液 D二氧化硅常被用来制造光导纤维 答案D 解析二氧化硅是酸性氧化物，但它可以与氢氟酸发生反应。SiO24HFSiF4 2H2O；反应 SiO2 CaCO3高温 ,CaSiO3CO2只有在高温下才能进行，由于CO2是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继 续进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强；只要比较硅酸和碳酸的酸性强弱就是要比较它们在水 溶液中电离出H 的难易程度，如 CO2 H2ON a2SiO3Na2CO3H2SiO3，符合强酸制弱酸的规律，也可 说明碳酸的酸性比硅酸的强，但由于硅酸难溶于水，不能得到溶液；SiO2是光导纤维的主要成分，光导纤 维可以用SiO2来制造。 误区警示(1)酸性氧化物是指与碱反应生成盐和水的氧化物，不一定与水反应生成酸。SiO2不溶于水， 但与碱反应生成盐和水，是酸性氧化物，对应酸为H2SiO3。 (2)强酸制弱酸的反应是在水溶液中反应的规律 CaCO3SiO2高温 ,CaSiO3CO2是在高温下的反应，不符合强酸制弱酸的原理。 知识点二硅酸的制备与性质 2写出以 SiO2为原料制备H2SiO3的化学方程式_ 。 答案SiO22NaOHNa2SiO3H2O， Na2SiO32HCl2NaCl H2SiO3 或 Na2SiO3CO2H2ONa2CO3 H2SiO3， Na2SiO32CO22H2O2NaHCO3 H2SiO3 解析一般来说，受热易分解的酸或碱，其对应的氧化物不能与水反应，如H2SiO3,H2OSiO2，则 SiO2不能与水反应；Cu(OH)2,CuO H2O，则 CuO 不能与水反应。硅酸不能溶于水，且不能溶于(HCl 、 H2SO4、HNO3等)强酸。不溶于强酸的物质还有：CuS、 AgS、PbS、HgS、 AgCl、 AgBr 、 AgI 、 BaSO4等。 3为确认 HCl、H2CO3、 H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的 (不必选其他酸性物质)。请据此回答： 用心爱心专心9 (1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗中所盛试剂应为_。 (2)装置 B 所盛的试剂是_，其作用是。 答案(1)盐酸(2) 饱和 NaHCO3溶液除去盐酸中挥发出的HCl 气体 解析考查对强酸制弱酸原理的应用。注意B 装置的作用是除去盐酸挥发出的HCl 气体 否则对 C 装置证明碳酸酸性强于硅酸形成干扰。 【课时作业】 1二氧化硅是酸酐(即酸性氧化物)的原因是 () A它溶于水得相应的酸 B它对应的水化物是可溶性强酸 C它与强碱溶液反应只生成盐和水 D它是非金属氧化物 答案C 解析从酸性氧化物的概念来分析，酸性氧化物是指能够与碱反应生成盐和水的氧化物，由于SiO2 2NaOHNa2SiO3 H2O，所以 SiO2是酸性氧化物。SiO2不溶于水，对应的酸H2SiO3不是强酸。 2熔融氢氧化钠反应选用的器皿是() A陶瓷坩埚B.石英坩埚 C普通玻璃坩埚D.生铁坩埚 答案D 解析陶瓷的成分中含有SiO2，石英的成分就是SiO2，玻璃的主要成分中也含有SiO2，而 SiO2在高 温下可以跟NaOH 发生如下反应： SiO22NaOH 高温 ,Na2SiO3 H2O 所以 A、 B、C 的器皿都不能选用，只能用生铁坩埚。 3下列叙述中，正确的是() A自然界中存在大量的游离态的硅 B石英、水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅 C二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱的溶液发生化学反应 D自然界中硅都存在于石英中 答案B 解析自然界中的硅，都以化合态存在，硅是亲氧元素，主要以氧化物及硅酸盐形式存在，如石英、 水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅。二氧化硅性质稳定。 4下列关于硅酸的叙述中错误的是() A硅酸是一种很弱的酸 B硅酸不稳定，加热脱水会产生二氧化硅 C硅酸可由二氧化硅与水反应制得 D硅酸应由可溶性硅酸盐与盐酸或二氧化碳反应制得 用心爱心专心10 答案C 解析硅酸是一种比碳酸的酸性还弱的弱酸，难溶于水， 受热不稳定易分解；制备 H2SiO3时应向可溶 性的硅酸盐的溶液里通入CO2或加入盐酸等来制备，可见A、B、 D 项正确。虽然SiO2是硅酸的酸酐，但 因 SiO2难溶于水且不跟水反应，所以不能用SiO2与 H2O 反应来制H2SiO3，C 错。 5下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是() ACO2H2CO3 B。SiO2Na2SiO3 CNa2CO3Na2CO3 D。 H2SiO3 H2SiO3 答案D 解析由于 SiO2不溶于水也不与水反应，所以由 SiO2制取 H2SiO3需先使 SiO2与强碱反应制得可溶性 硅酸盐后，再与其他酸反应才能制得H2SiO3。 6在反应 SiO23C 高温 ,SiC2CO中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为() A1 3 B.31 C21 D.12 答案D 解析根据化合价升降规律，可确定C 既为氧化剂又为还原剂，假设3 mol C 参与反应，化合价降低 的 C 即氧化剂为1 mol，化合价升高的C 即还原剂为2 mol，因此二者的物质的量之比为12。分析化合 价变化，来确立氧化剂和还原剂；由得失电子数相等确定氧化剂与还原剂的物质的量之比(或质量比 )。注 意产物是CO 而不是 CO2。 7下列各组物质间，不能发生反应的是() A二氧化硅与氧化钙(高温 ) B二氧化硅与氢氧化钠(常温 ) C二氧化硅与碳(高温 ) D二氧化硅与浓硝酸(常温 ) 答案D 解析在高温下SiO2能被 C 还原。在众多的酸中能与SiO2反应的只有HF。 8下列离子在水溶液中能大量共存的是() A H 、 K 、 HCO 3、Ca 2 BOH 、Na、Mg2、 HCO 3 CNa 、 H、 Cl、NO 3 DNa 、SiO 2 3 、H 、Cl 答案C 解析A 中 H 可与 HCO 3发生反应： H HCO 3H2OCO2而不能大量共存；B 中 OH 与 Mg2、 HCO 3不能大量共存： Mg 22OHMg(OH) 2， OH HCO 3CO 2 3 H2O；D 中 2H SiO 2 3H2SiO3。 9实验室保存试剂的方法正确的是() A氢氟酸存放在带橡皮塞的玻璃瓶中 B氢氧化钙溶液存放在配有磨口玻璃塞的玻璃瓶中 用心爱心专心11 CNaOH 溶液存放在带橡皮塞的细口玻璃瓶中 D氢氧化钠固体盛放在带橡皮塞的细口玻璃瓶中 答案C 解析氢氟酸能与玻璃中的二氧化硅(SiO2)反应，选项A 错误；氢氧化钙溶液呈碱性，选项B 错误； 氢氧化钠固体盛放在广口瓶中，选项D 错误。要根据物质性质选用合适的保存试剂的方法。 10下列离子方程式书写不正确的是() A往 NaOH 溶液中通入过量CO2： CO2OH HCO 3 B单质硅与烧碱溶液反应： Si2OH H2OSiO 2 32H2 C石英砂与烧碱反应制水玻璃： SiO22OH SiO2 3 H2O D往水玻璃中通入二氧化碳： Na2SiO32H2OCO2H4SiO4 2Na CO2 3 答案D 解析往 NaOH 溶液中通入适量CO2生成正盐Na2CO3，弱酸的正盐能与酸反应变为酸式盐，所以当 CO2过量时即溶液中H2CO3过量时，生成物为NaHCO3，故 A 式正确；单质硅能和烧碱溶液反应生成硅酸 钠和氢气， NaOH 是易溶于水的强碱，Na2SiO3是易溶于水的盐，均完全电离，故Na 可以简化掉， B 式正 确；石英的成分是二氧化硅，与烧碱发生复分解反应生成硅酸钠和水，故C 式正确；碳酸比硅酸酸性强， 所以往水玻璃即硅酸钠的水溶液中通入二氧化碳可以制硅酸。反应物中的Na2SiO3和生成物中的Na2CO3 均为易溶于水的盐，能完全电离写成离子形式，并且Na 可以简化掉，故 D 式不正确。正确的离子方程式 应为： SiO 2 32H2OCO2H4SiO4 CO 2 3。 11证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是() A加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出 B加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解 C加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成 D先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠 溶液中看其是否溶解 答案D 解析生石灰的成分是氧化钙，若不含杂质，加盐酸能完全溶解并且无气体生成。加盐酸充分反应后 仍有不溶于水的固体，说明有石英杂质存在。加盐酸溶解，但放出无色无味并能使澄清石灰水变浑浊的气 体，说明生石灰中含有石灰石。有关的化学方程式为：CaO2HClCaCl2 H2O；CaCO32HClCaCl2 H2O CO2； CO2Ca(OH)2CaCO3 H2O。 12(1)指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在AD 选项中选择正确答案填入括号内。 SiO22NaOHNa2SiO3 H2O() 用心爱心专心12 SiO22C 高温 ,Si2CO() SiO23C 高温 ,SiC2CO() SiO24HFSiF4 2H2O() A作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀 B弱氧化性 C酸性氧化物的通性 D未参加氧化还原反应 (2)2002 年 9 月 26 日， 中国北京曙光公司研制出了第一款具有我国完全自主知识产权的高性能CPU 芯 片 “龙芯” 1 号。 “龙芯” (芯片 )的主要化学成分是_。 目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是_。 在计算机长距离联网使用的传输很快的线路中使用的材料叫_，主要化学成分是_。 如果这种埋在地下的材料裸露在碱性土壤中，结果会断路，用离子方程式说明原因：。 答案(1)CE_ 。 DA(2)硅硅光导纤维SiO2SiO22OH SiO 2 3 H2O 解析(1)本题全面考查SiO2的性质，将所给选项结合实际一一对应查找。A 用来雕刻玻璃，应有氢 氟酸 (HF)参与反应； B 中弱氧化性是指反应物SiO2中 Si 元素得电子，化合价降低；C 项表现酸性氧化物 的通性是指SiO2与碱反应； D 项是指 Si 元素化合价没有变化。 (2)SiO2属于酸性氧化物，易与碱反应。 13A、 B、 C、D、E 代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。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_。 答案(1)。 4(2)SiO2 SiO22C 高温 Si2CO(3)CaSiO3Na2SiO3 解析本题以框图题的形式考查Si 及其化合物的有关知识，框图推断题关键是找准“切入点”。本题 切入点为A 及 B 与 A、C、D 的转化关系及条件。本题侧重考查审题能力、分析推理能力和综合运用知识 用心爱心专心13 解决问题的能力。由“ A 为地壳中含量仅次于氧的非金属单质，晶体结构与金刚石相似”推知A 为 Si，根 据 B 加碳 ,高温 AE，B 加氧化钙 ,高温 C，B 加氢氧化钙 ,加热 DH2O， 不难推知B 为 SiO2， C 为 CaSiO3， D 为 Na2SiO3。 14把 26 g 含有 SiO2和 CaCO3的固体在高温下加热至质量不再改变，冷却后称重为17.2 g。(相对原 子质量： O：16， Si： 28，Ca：40， C： 12) (1)写出有关的化学方程式。 (2)求生成 CO2的体积 (标准状况 )。 (3)求原混合物中所含SiO2的质量。 答案(1)SiO2CaCO3高温 CaSiO3CO2(2)4.48 L (3)6 g 解析解法一： (2)由 (1)中的反应方程式可以看出，固体质量的减少为生成的CO2的质量。 m(CO2)26 g17.2 g8.8 g V(CO2) 8.8 g 44 g ·mol 1×22.4 L ·mol 1 4.48 L 据 C 原子守恒知： n(CaCO3)n(CO2) 4.48 L 22.4 L ·mol 10.2 mol m(CaCO3)0.2 mol× 100 g ·mol 120 g m(SiO2)26 g20 g6 g 解法二：设混合物中SiO2、CaCO3的质量分别为：x， y， 据题意有： xy26 g CaOCO2，据 Ca 原子守恒有： n(CaCO3)n(CaO) y 100 g ·mol 1 CaOCO2，据 Ca 原子守恒有： n(CaCO3)n(CaO) y 100 g ·mol 1 据题意有： x y 100 g ·mol 1×56 g·mol 117.2 g 解两式得：x6 gy20 g n(CO2) n(CaCO3) 20 g 100 g ·mol 10.2 mol V(CO2)0.2 mol×22.4 L ·mol 14.48 L 。 第 2 课时硅和硅酸 盐 【考点讲练】 知识点一硅的性质 1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 用心爱心专心14 D碳和硅在自然界中的存在形式都是既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，A 不正确；在地壳中含量第一的是氧元素，硅占第二位，C 不正 确；自然界中有游离态的碳(金刚石等 )，但是没有游离态的硅，因为硅是一种亲氧元素，D 不正确。选B。 温馨提示虽然碳比硅活泼，但是由于硅是亲氧元素，所以碳在自然界中有单质，而硅只能以化合态 形式存在。 归纳拓展 硅单质与碳单质的比较 领悟整合晶体硅性质较特殊，要掌握硅的特性：(1)Si 的还原性大于C，但 C 却能在高温下还原出 Si：SiO22C 高温 ,Si2CO；(2)非金属与碱反应一般无氢气放出，但 Si 可以： Si2NaOH H2ONa2SiO3 2H2； (3)非金属单质一般不与无氧酸反应，但Si 可以与 HF 作用： Si4HFSiF4 2H2； (4)非金属 单质一般为非导体，但Si 是良好的半导体。 知识点二硅酸盐 2已知石棉是由钙、镁、硅、氧四种元素组成，其中各成分的质量分数约为：Ca 10%，Mg 17%， Si 用心爱心专心15 27%，其余为氧。求： (1)用 SiO2和金属氧化物的形式表示石棉的组成。 (2)石棉中 CaO、MgO 和 SiO2的质量分数。 答案(1)3MgO ·CaO · 4SiO2(2)w(CaO)13%， w(MgO) 29%，w(SiO2)58% 解析(1)石棉中含氧的质量分数为1 (10%17%27%)46%。则每 100 份质量的石棉中含Ca、 Mg、Si、O 原子的物质的量之比为 10 40 17 24 27 28 46 160.250.71 0.962.881 3412 所以石棉的化学组成可表示为CaMg3Si4O12，氧化物形式为3MgO ·CaO · 4SiO2。 (2)石棉的相对分子质量为416。石棉组成中CaO、MgO、SiO2的质量分数分别为： w(CaO) 56 416×100%13% w(MgO) 40×3 416 ×100%29% w(SiO2) 60×4 416 ×100%58% 方法探究我们通常所写的化学式中各元素原子的数目关系，也就是1 mol 该物质中所含各元素的物 质的量的关系。本题即是此方法的逆运算。 3下列溶液中可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是() A硅酸钠溶液B.氢氟酸 C氢氧化钠溶液D.氯化钠溶液 答案AC 解析玻璃的主要成分之一是二氧化硅，它能跟氢氟酸迅速反应，所以，氢氟酸不能盛放在玻璃、陶 瓷容器中；氢氧化钠溶液与二氧化硅在常温下反应十分缓慢，所以可以盛放在玻璃瓶中，但瓶的磨口处的 二氧化硅跟氢氧化钠缓慢反应后，生成的硅酸钠是一种矿物胶，使瓶塞与瓶口粘在一起，因此不能用磨口 玻璃塞；硅酸钠溶液可以用玻璃瓶盛放，只是不能用磨口玻璃塞(原因同氢氧化钠溶液)；氯化钠溶液不跟 玻璃中各种成分反应。 拓展延伸碱溶液 Na2SiO3、Na2CO3等显碱性的盐和氢氟酸，不能用磨口带玻璃塞的试剂瓶保存；强 氧化剂、酸、有机试剂不能用橡胶塞的试剂瓶长期保存，氢氟酸保存在铅皿或塑料瓶中。 知识点硅的制备 (备课资源 ) 备课资源晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下： 高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅 粗硅与干燥HCl 气体反应制得SiHCl3： Si3HCl300SiHCl3 H2 SiHCl3与过量 H2在 1 0001 100反应制得纯硅 已知 SiHCl3能与 H2O 强烈反应，在空气中易自燃。 请回答下列问题： 用心爱心专心16 (1)第步制备粗硅的化学反应方程式为。 (2)粗硅与 HCl 反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点 33.0)中含有少量SiCl4(沸点 57.6)和 HCl(沸点 84.7)，提纯 SiHCl3采用的方法为。 (3)用 SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)： 装置 B 中的试剂是。 装置 C 中的烧瓶需要加热，其目的是。 反应一段时间后，装置D 中观察到的现象是， 装置 D 不能采用普通玻璃管的原因是， 装置 D 中发生反应的化学方程式为。 为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以 及。 为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂(填写字母 代号 )是。 a碘水b氯水cNaOH 溶液d KSCN 溶液 e Na2SO3 溶液 答案(1)SiO2+2C 高温 Si2CO (2)分馏 (或蒸馏 ) (3)浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 有固体物质生成在反应温度下，普通玻璃会软化 SiHCl3H21 0001 100 Si 3HCl 排尽装置中的空气 bd(或 c) 解析(1)根据题意给信息，粗硅可以用碳还原二氧化硅的办法来制得，故反应方程式为SiO22C 高 温,Si2CO； (2)因 HCl 易溶于水，而SiHCl3与 H2O 强烈反应，故提纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下利用它们 的沸点不同，采用分馏的方法