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1、第1节硅无机非金属材料1了解硅元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2了解硅元素单质及其重要化合物对环境的影响。3以上各部分知识的综合应用。硅单质及其重要化合物知识梳理1硅的存在及原子结构硅元素位于元素周期表第三周期第A族，原子结构示意图为；在自然界中均以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧元素。2.单质硅(1)物理性质,晶体硅是灰黑色的固体，有金属光泽，硬度大，熔、沸点高，导电性介于导体和绝缘体之间。(2)化学性质还原性(3)工业制法(4)用途作为半导体材料；生产硅合金；制造太阳能电池。3二氧化硅(1)物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。(2)化学性质(3)主要用途制造信息
2、高速公路的骨架光导纤维；制造石英坩埚、石英玻璃、石英钟表等；制造电子工业的重要部件、光学仪器；用作工艺饰品，如水晶、玛瑙等。4硅酸(H2SiO3)(1)工业上制备硅的流程石英(SiO2)Si(粗)SiCl4Si(纯)；制粗硅时必须隔绝空气在电炉中进行。(2)SiO2晶体是由Si原子和O原子按12的比例组成的立体网状结构的晶体，不存在单个分子。CO2晶体存在单个CO2分子。(3)不能依据反应2CSiO2Si2CO来说明C的还原性比Si强，也不能依据反应SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2来说明SiO2对应水化物H2SiO3的酸性比H2CO3强。(4)计算机芯片的主要成分是晶体硅，光导纤维的主
3、要成分是SiO2。自我检测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)SiO2为酸性氧化物，不与任何酸反应。()(2)加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应。()(3)工业上用焦炭和石英制取粗硅反应的化学方程式为SiO2CSiCO2。()(4)不能用SiO2与水反应的方法来制取硅酸，不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化。() 答案： (1)(2)(3)(4)2如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)，将所选答案的编号填入下表相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可空着)。可供选择的试剂：A盐酸；B氢氧化钠溶液；C氧气；D水；E二氧化碳。可选用的操作：水
4、洗；加热；高温灼烧；过滤；结晶。序号粉末状混合物选择的试剂选用的操作(1)CaCO3(SiO2)(2)NaCl(SiO2)(3)SiO2(Fe2O3)(4)SiO2(CaCO3)(5)SiO2(NH4Cl)解析：可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物，可跟强碱反应，不跟酸(氢氟酸除外)反应，受热不分解等性质来除杂。而三氧化二铁、碳酸钙可跟盐酸反应，氯化铵受热能分解。通过一定操作，除去杂质。除杂过程中所发生反应的化学方程式如下：(1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O；(3)Fe2O36HCl=2FeCl33H2O；(4)CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O；(5)NH4ClNH3HC
5、l。答案：(1)B(2)D(3)A(4)A(5)(2018榆林模拟)下列说法正确的是()A单质氧化物酸或碱盐，碳或硅单质可以按上述关系进行转化B若a，b，c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现转化：bcaC太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属元素与非金属元素的交界位置D单质硅常用于制造光导纤维解析A项，SiO2与H2O不反应，故无法实现氧化物酸的转化；B项，SiO2不能通过一步反应转化为H2SiO3，H2SiO3不能通过一步反应转化为Si；D项，SiO2为光导纤维的主要成分。答案C 题组硅及其化合物的考查1下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是()ACO2、SiO2
6、分别是碳酸和硅酸的酸酐BCO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸CCO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物DCO2和SiO2都是由相应的分子组成的解析：选A。SiO2不能与水反应，B项错；SiO2是酸性氧化物，C项错；SiO2中不存在分子，其化学式仅代表Si、O原子个数比为12，D项错。2(2018长春统考)如图是利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程。容器A中发生的反应为Si(粗)3HClSiHCl3H2，容器B中发生的反应为SiHCl3H2Si(纯)3HCl。下列说法正确的是()A该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用B最好用分液的方法分离Si和SiHCl3C反应和中HCl均作氧化剂D反应说
7、明还原性：CSi解析：选A。该工艺流程中，HCl和H2可循环使用，A项正确；可用过滤的方法分离Si与SiHCl3，B项错误；反应中HCl是氧化产物，C项错误；由于碳的非金属性强于硅，故碳的还原性弱于硅，D项错误。3下列反应中含硅化合物表现出了不同的作用或性质。根据要求，填写下列空白：ASiO24HF=SiF42H2OBNa2SiO32HCl=2NaClH2SiO3CSiO22NaOH=Na2SiO3H2ODSiO22CSi2CO(1)体现SiO2具有酸性氧化物通性的反应是_(填序号，下同)。(2)体现强酸制弱酸原理的反应是_。(3)可表示刻蚀玻璃原理的反应是_。(4)体现SiO2弱氧化性的反应
8、是_。解析：由于酸性：HClH2SiO3，故Na2SiO3可与HCl反应制取H2SiO3。玻璃中含有SiO2，HF可与SiO2反应生成SiF4气体，因而可用HF刻蚀玻璃。答案：(1)C(2)B(3)A(4)D硅及其化合物的特征物质一般规律硅及其化合物的特征Si硅的还原性比碳强，但C在高温下能还原SiO2生成SiSiO22CSi2CO非金属单质与强碱反应一般不生成氢气Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2非金属单质一般不与非氧化性酸反应Si4HF=SiF42H2一般非金属单质为绝缘体硅为半导体SiO2酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸SiO2不溶于水，不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生复分解
9、反应SiO24HF=SiF42H2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，碳酸酸性大于硅酸Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，但在高温下：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2H2SiO3无机酸一般易溶于水硅酸和原硅酸难溶于水硅酸盐及无机非金属材料知识梳理1硅酸盐(1)概念：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，常用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可写成 Na2OSiO2，钾云母(KH2Al3Si3O12)可写成 K2O3Al2O36SiO22H2O。(3)硅酸钠(Na2SiO3)白色
10、、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。它能与较强的酸反应，如与盐酸反应的化学方程式为Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3；与CO2水溶液反应的化学方程式为Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3(或Na2SiO32CO22H2O=H2SiO32NaHCO3)。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。2无机非金属材料(1)传统无机非金属材料水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石和石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃熔炉陶瓷窑主要成分3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2硅酸盐生产条件高温(2)玻
11、璃的生产反应原理：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，CaCO3SiO2CaSiO3CO2。(3)特殊功能的含硅物质碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。含硅元素4%的硅钢具有导磁性。硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。(4)新型无机非金属材料如高温结构陶瓷、压电陶瓷、生物陶瓷、光导纤维等。(1)硅酸盐用氧化物形式表示时，氧化物的顺序为活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较不活泼金属氧化物二氧化硅水。应注意各元素的化合价不变，各元素的原子个数比不变。(2)氢氟酸能腐蚀玻璃，可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。(3)未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀的。可用玻璃瓶盛放NaOH溶
12、液，但不能使用磨口玻璃塞。(4)水晶、石英、玛瑙等主要成分是SiO2，而不是硅酸盐。自我检测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)玻璃容器可长期盛放各种酸。()(2)氢氟酸刻蚀玻璃的过程不涉及化学变化。()(3)向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2出现白色沉淀，证明H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强。()(4)依据Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，说明H2SiO3的酸性比H2CO3强。()(5)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料。()(6)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料。()(7)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品。()答案
13、：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) 2下列关于材料的叙述中正确的是()A氮化硅陶瓷耐高温，可用来制造汽车发动机B钢化玻璃属于新型无机非金属材料C水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水，所以所有的硅酸盐都不溶于水D新型陶瓷材料种类很多，其中高温结构陶瓷具有耐高温、耐氧化、不耐腐蚀等特点解析：选A。钢化玻璃是把普通玻璃高温软化，迅速降温获得的机械强度增大的玻璃，成分还是硅酸盐，属于传统无机非金属材料，所以B错误；大多数硅酸盐都难溶于水，但是Na2SiO3是可溶的，所以C错误；高温结构陶瓷具有耐腐蚀的优良特性，所以D错误。氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示：其中NH2中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学反应方程式表示其原因：_。(2)图示的变化中，属于氧化还原反应的是_。(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为_。(4)在反应中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为_
