人教版高中化学必修一第9讲：无机非金属材料的主角—硅(学生版)——社会苗世印

无机非金属材料的主角-硅____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．了解硅酸盐的重要用途及组成。

2．了解硅的重要用途，了解硅单质的物理性质。

3．掌握Na2SiO3的化学性质。

知识点一.硅1.硅的化学性质。

在常温下，硅的化学性质不活泼，不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等反应，但可与氟气、氢氟酸和强碱反应。

①硅和氟气反应：Si+2F2==SiF4。

②硅和氢氟酸反应：Si+4HF==SiF4↑+2H2↑。

③硅和氢氧化钠溶液反应：Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑。

④硅在氧气中加热：Si+O2△SiO2。

2.硅的工业制法。

SiO2＋2C Si(粗硅)＋2CO↑(注意产物)提纯：Si+2Cl2SiCl4；SiCl4+2H2Si+4HCl↑3.晶体硅的用途。

用来制造半导体器件，制成太阳能电池、芯片和耐酸设备等。

知识点二. 二氧化硅1.物理性质：硬度大、熔点高，难溶于水。

2.化学性质：①酸性氧化物的通性：SiO2是酸性氧化物，是H2SiO3的酸酐，但不溶于水：SiO2+CaO CaSiO3SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O (Na2SiO3是强的粘合剂)②弱氧化性：SiO2+2C Si+2CO↑③特性：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O要点解释：（A）由于玻璃的成分中含有SiO2，故实验室盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。

（B）未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀的，故盛放碱液可以用玻璃瓶（不能用玻璃塞）。

（C）因为氢氟酸腐蚀玻璃，与玻璃中的SiO2反应，所以氢氟酸既不能用玻璃塞、也不能用玻璃瓶保存，而应保存在塑料瓶或铅皿中。

3.用途：①SiO2是制造光导纤维的主要原料。

②石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。

③水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。

④石英砂常用作制玻璃和建筑材料。

4.SiO2与CO2化学性质的比较OCaSiO+2C知识点三.硅酸（H4SiO4、H2SiO3）1.不稳定性：H2SiO3△SiO2 +H2O2.极弱酸性：不能使酸碱指示剂变色：H 2SiO 3＋2NaOH=Na 2SiO 3+2H 2O 制备：Na 2SiO 3+CO 2+H 2O=H 4SiO 4↓(白色胶状)+Na 2CO 3或Na 2SiO 3+2HCl==H 2SiO 3↓+2NaCl ， H 4SiO 4＝H 2SiO 3+H 2O(不稳定、易分解)知识点四. 硅酸盐1.常用的硅酸盐是Na 2SiO 3，俗称“泡花碱”，易溶于水，其水溶液称为水玻璃，是一种矿物胶，密封保存。

可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。

2.硅酸盐改写为氧化物形式（顺序为：较活泼金属氧化物·金属氧化物·二氧化硅·水） 如高岭石Al 2(Si 2O 5)(OH)4改写为： Al 2O 3·2SiO 2·2H 2O 再如：钾长石KAlSi 3O 8不能写成12K 2O ·12Al 2O 3·3SiO 2，应写成K 2O ·Al 2O 3·6SiO 2。

3.无机非金属材料。

①传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥。

水泥的主要成分：3CaO·SiO 2、2CaO·SiO 2、3CaO·Al 2O 3 普通玻璃的主要成分：Na 2SiO 3、CaSiO 3、SiO 2②新型无机非金属材料：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。

类型一：硅例1．下列关于硅的说法不正确的是（ ）A ．硅是非金属，但它的单质是灰黑色且有金属光泽的固体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，硅能与氧气等非金属反应解析：硅是一种具有金属光泽的灰黑色固体，A 正确；硅是良好的半导体材料，B 正确；硅在常温下可与氟气、强碱溶液反应，C错误；在加热时，硅与氧气、氯气等反应，D正确。

答案: C类型二：硅的化合物例2.在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（）①焦炭②纯碱③碳酸钙④氢氟酸⑤浓硝酸⑥烧碱溶液⑦氧化钙⑧氮气A．③⑤⑦⑧B．⑤⑦⑧C．⑤⑧D．⑤解析:SiO2作为酸性氧化物，可与强碱和碱性氧化物反应，在常温下SiO2可与氢氟酸反应，在加热时SiO2可被焦炭还原，可与碳酸钙、纯碱反应。

答案: C例3.用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象与溶液”对应关系错误的是（）解析: A项，Na2SiO3溶液中通入CO2发生反应：Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3（胶体），继续通CO2至过量，硅酸胶体不溶解。

B项，NaAlO2溶液通入CO2，生成不溶于水的Al(OH)3，Al(OH)3不溶于H2CO3，浑浊不消失。

C项，Ca(ClO)2溶液通CO2生成CaCO3沉淀和HClO，品红溶液遇HClO 褪色；D项，Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O，CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2+2NaOH==CaCO3↓+Na2CO3+2H2O。

答案: B例4.如右图所示，A、B、C、D分别代表有关反应中的一种化合物，其中物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸。

请填写以下空白。

（1）A、B、C、D的化学式分别是________、________、________、________。

（2）A→B的化学方程式是____________。

（3）C→D的离子方程式是____________。

解析:本题主要考查SiO2的特性。

其突破口应从“A是一种高熔点的化合物，不溶于H2SO4、HNO3，却溶于氢氟酸”推断出A为SiO2，然后依此推出B为CO、C为CO2、D为H2SiO3。

答案:（1）SiO2CO CO2H2SiO3（2）SiO2+2C高温Si+2CO↑（3）SiO32―+CO2+H2O==H2SiO3+CO32－基础演练一．填空题1．下列说法不正确的是( )A．因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物B．在反应SiO2＋2C Si＋2CO↑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2．（2014年北京第二十中学月考试题）能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是( ) A．CO2溶于水生成碳酸，SiO2不溶于水也不能与水直接反应生成硅酸B．在高温条件下，SiO2和Na2CO3能发生反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑C．SiO2的熔点比CO2高D．CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所生成的H2SiO3逐渐聚合而形成硅酸溶胶3.由下列实验事实得出的结论正确的是( )A．由SiO2不能与水反应生成H2SiO3，可知SiO2不是H2SiO3的酸酐B．由SiO2＋2C Si＋2CO↑，可知碳的非金属性大于硅C．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3＞H2SiO3D．SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物4．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5．将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③NaAlO2溶液；④饱和Na2CO3溶液；⑤Ca(OH)2溶液。

最终溶液中有白色沉淀析出的是( )A．①②③④⑤B．②③④C．②④⑤ D．①②④6．下表各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是( )7．（2014年聊城市第一中学月考试题）关于工业制金刚砂的反应：SiO2＋3C SiC＋2CO↑，下列说法正确的是( )A．SiO2是氧化剂，C为还原剂B．碳的还原性比硅强C．氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1D．1 mol SiO2参与反应时，转移4 mol电子8．下列关于SiO2性质的说法错误的是( )A．与强碱反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，盛放碱性药品的试剂瓶不能用玻璃塞B．与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，可用来雕刻玻璃C．高温下与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO CaSiO3，可用来做石英坩埚D．与水反应：SiO2＋H2O===H2SiO3，具有酸性氧化物的通性9．下列应用与二氧化硅的性质无关的是( )A．氢氟酸不能用玻璃瓶盛装B．实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞C．可用来做石英钟、石英表，耐高温的石英玻璃D．硅胶是常用的干燥剂及催化剂的载体10．试管中加入3～5 mL Na2SiO3饱和溶液，滴入2～3滴酚酞试液，再用胶头滴管逐滴滴入稀盐酸，边滴边振荡，至红色变浅并接近消失停止，下列解释错误的是( )A ．发生的反应为Na 2SiO 3＋2HCl===H 2SiO 3↓＋2NaClB ．滴加酚酞呈红色，说明硅酸钠溶液呈碱性C ．盐酸的酸性比硅酸强D ．盐酸的酸性比硅酸弱 11．下列说法正确的是( )A ．SiO 2是酸性氧化物，它可以与强碱反应，但不能与所有的酸反应B ．根据反应SiO 2＋CaCO 3=====高温CaSiO 3＋CO 2↑，可推知硅酸的酸性比碳酸的强 C ．CO 2通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸 D ．CO 2与SiO 2均可溶于水生成相应的酸 12．下列关于二氧化硅的说法正确的是( )A ．工业上用二氧化硅制取单质硅时，理论上1 mol C 能置换出1 mol SiB ．二氧化硅具有酸性氧化物的通性C ．二氧化硅能与碱反应，不能与任何酸反应D ．由于硅酸比碳酸的酸性弱，故二氧化硅不能与碳酸钠反应 二．填空题13．某学生设计了如下图所示的装置，一次实验即可达到比较HCl 、H 2CO 3、H 2SiO 3酸性强弱的目的(不必选其他酸性物质)。

请据此回答：(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂为________。

(2)装置B 所盛试剂是________，其作用是_________________。