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1、1无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅【学习目标学习目标】 1、掌握硅、二氧化硅的物理、化学性质，粗硅的制法； 2、认识硅酸盐作为无机非金属材料的特性及其用途。【要点梳理要点梳理】要点一、二氧化硅要点一、二氧化硅 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅 IDID：395499#395499#二氧化硅的性质探究二氧化硅的性质探究】 1二氧化碳与二氧化硅性质比较CO2SiO2存 在空气硅石、石英、水晶、玛瑙、沙子等物理性质熔、沸点低，溶于水熔点高，硬度大，不溶于水类别酸性氧化物酸性氧化物与水反应CO2+H2O=H2CO3不反应与 NaOH 反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
2、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与 CaO 反应CO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO 高温 CaSiO3与酸反应不反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O（二氧化硅的特性）弱氧化性C+ CO2 =2COSiO2+2C 高温 Si+2CO化学性质与某些盐Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3SiO2+Na2CO3 高温 Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3 高温 CaSiO3+CO2（工业制玻璃）用 途人工降雨水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品SiO2是制光导纤维的重要原料较纯的石英用于制造石英玻璃石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料要点诠释：要点诠释： （1）
3、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。（2）未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀的。（3）因为氢氟酸腐蚀玻璃，与玻璃中的 SiO2反应，所以氢氟酸不能用玻璃瓶保存，而应保存在塑料瓶或 铅皿中。2二氧化硅的用途 常被用作石英表中的压电材料，高性能的现代通讯材料光导纤维。 3二氧化硅的结构特点 在 SiO2晶体中，每个 Si 周围结合 4 个 O，Si 在中心，O 在 4 个顶角；许多这样的2四面体又通过顶角的 O 相连接，每个 O 为两个四面体所共有，即每个 O 与 2 个 Si 相结合。实际上，SiO2晶体是 由 Si 和 O 按 12 的比例
4、所组成的立体网状结构的晶体。由结构可知，二氧化硅的化学性质很稳定。 要点二、硅酸（要点二、硅酸（H H2 2SiOSiO3 3）1硅酸的性质硅酸是一种白色胶状物质，不溶于水，能形成胶体。硅酸经干燥脱水形成硅酸干凝胶“硅胶” 。硅酸的酸性很弱，比碳酸的酸性还弱，在与碱反应时只能与强碱反应。如：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O。硅酸的热稳定性很差，受热分解为 SiO2和 H2O。2硅酸的制取由于 SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得的。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl，Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3（证明酸性：
5、H2CO3H2SiO3） 。要点三、硅酸盐要点三、硅酸盐1硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。一般不溶于水，稳定性高。它是构成岩石和土壤的 主要成分，硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常用氧化物的形式来表示其组成。例如：硅酸钠 Na2SiO3（Na2OSiO2） ，高岭石 Al2Si2O5(OH)4（Al2O32SiO22H2O） 。书写顺序为：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。注意事项：（1）氧化物之间以“ ”隔开；（2）计量数配置出现分数应化为整数。例如：钾长石 KAlSi3O8不能写成K2OAl2O33SiO2，应写成 K2OAl2O36SiO2。1 21 22常用的硅
6、酸盐是硅酸钠，其水溶液俗称水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。3无机非金属材料。（1）传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥。（2）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。要点四、硅的单质要点四、硅的单质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。规律总结：硅与烧碱溶液
7、反应的实质是：Si+3H2O H2SiO3+2H2，H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O。从分步反应看，起氧化作用的只是 H2O，而 NaOH 既不是氧化剂又不是还原剂，仅为反应物。其电子转移情 况为：2硅的工业制法。33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。【典型例题典型例题】 类型一、类型一、 SiOSiO2 2的性质和用途的性质和用途 例 1、在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（ ）焦炭 纯碱 碳酸钙 氢氟酸 浓硝酸 烧碱溶液 氧化钙 氮气A B C D【答案】C【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 Si
8、O2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。 【总结升华】二氧化硅的化学性质很稳定，常温下只与氢氟酸、强碱溶液反应，在加热条件下可体现二氧化 硅酸性氧化物的通性。 举一反三：举一反三： 【变式 1】不能用磨口玻璃塞的试剂瓶贮存的一组物质是（ ）A溴水、氯水、碘水B氢溴酸、盐酸、氢硫酸C浓硝酸、浓硫酸、高氯酸DNaOH 溶液、KOH 溶液、Na2SiO3溶液【答案】D【变式 2】 赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种对玻璃进行刻蚀而成的。这种物质是（ ）A盐酸 B氢氟酸 C烧碱 D纯碱【答案】B 【变式 3】地壳中含量位于第一、二位的元素之间形成的化合物不具有的性
9、质是（ ） 。A常温下与苛性钠反应 B常温下与水反应C常温下与氢氟酸反应 D高温下与氧化钙反应 【答案】B 【变式 4】下列关于二氧化硅的叙述不正确的是（ ） 。A二氧化硅晶体是由 SiO2分子构成的，它的熔点高、硬度大B不可用石英坩埚熔融烧碱C二氧化硅可用于制造石英钟表的压电材料和光导纤维 D二氧化硅能溶于氢氟酸中，这是由它的晶体结构决定的【答案】AD 【解析】在 SiO2晶体中只存在 Si、O 两种原子，而没有 SiO2分子；石英的主要成分是 SiO2，它能与烧碱反 应，故不能用石英坩埚熔融烧碱；SiO2可用于制造石英钟表的压电材料和光导纤维：二氧化硅之所以能溶于氢 氟酸是因为二者反应生成
10、了 SiF4气体和 H2O，这与它的晶体结构无关。 类型二、类型二、 硅酸的性质和制备硅酸的性质和制备 例 2、写出以 SiO2为原料制备 H2SiO3的化学反应方程式_。【答案】SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O；4Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（或 Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3） 【解析】SiO2难溶于水，不能与水发生反应，这样就只能先用 SiO2与其他物质作用生成硅酸盐，再根据硅 酸是弱酸，用硅酸盐与酸作用来制备硅酸。【总结升华】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 SiO2+H2O，则 S
11、iO2不能与水反应；Cu(OH)2 CuO+H2O，则 CuO 不能与水反应。举一反三：举一反三： 【变式 1】下列离子方程式不正确的是（ ） 。A石英与烧碱溶液反应：SiO2+2OH=SiO32+H2OB向氢氧化钠溶液中通入过量 CO2：CO2+2OH=CO32+H2OC向硅酸钠溶液中加入盐酸：2H+SiO32=H2SiO3D向碳酸钙上滴稀硝酸：CO32+2H+=H2O+CO2 【答案】BD【变式 2】下列变化中，不可能通过一步反应实现的是（ ）ANa2SiO3H2SiO3 BSiO2Na2SiO3CH2SiO3SiO2 DSiO2H2SiO3【答案】D【变式 3】下列过程中，生成物的化学成
12、分相同的是（ ）（1）纯碱晶体置于空气中，会生成白色粉末状物质（2）盛澄清石灰水的烧杯内壁内附着白色物质（3）生石灰久置于空气中，会生成白色固体物质（4）Na2SiO3的水溶液置于敞口容器中，溶液中出现白色浑浊A（1）（4） B（2）（3） C（1）（2） D（3）（4）【答案】B 【变式 4】能证明碳酸比硅酸的酸性强的实验事实是（ ）ACO2通入 Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成B干冰（CO2）是由分子组成的，而 SiO2是由原子直接组成的C高温下能发生反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2DCO2溶于水生成碳酸，而 SiO2却不溶于水【答案】A【解析】A 中反应方程为 Na2
13、SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3，符合强酸制弱酸的规律，可证明碳酸比硅酸 酸性强；B 中是 CO2和 SiO 晶体结构的对比，D 中是 CO2和 SiO2溶解性的对比，都不能证明碳酸酸性比硅酸强； C 中说明高温下硅酸盐比碳酸盐稳定，也不能证明碳酸比硅酸酸性强。类型三、类型三、 硅酸盐的性质及其表示方法硅酸盐的性质及其表示方法 例 3、用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是（ ） 。A钙沸石Ca(Al2Si3O10)3H2O，表示为 3SiO2CaOAl2O33H2OB镁橄榄石（Mg2SiO4） ，表示为 MgOSiO21 2C钾云母（K2Al6Si6H4O24） ，
14、表示为 K2O2H2O3Al2O36SiO2D高岭石Al2(Si2O5)(OH)4，表示为 Al2O32SiO22H2O5【答案】D【解析】根据硅酸盐改写氧化物的要求可以判断，A 中 Al2O3和 SiO2的排列顺序有误，正确写法为CaOAl2O33SiO23H2O，B 中化学计量数出现了，C 正确的写法应为 K2O3Al2O36SiO22H2O，D 的写法1 2 完全符合上述要求。【总结升华】硅酸盐表示成氧化物形式按以下顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。举一反三：举一反三： 【变式 1】正长石（KAlSi3O8）风化生成高岭土Al2S2O5(OH)4时反应的离子方程式为：2KA
15、lSi3O8+2H2CO3+5H2O=2K+2H2CO3+4H2SiO3+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）上述反应能够发生的原因是_。 【答案】 （1）K2OAl2O36SiO2 Al2O32SiO22H2O （2）强酸制弱酸【变式 2】高岭土是制造瓷器的主要原料，其组成可以表示为 Al2Si2Ox(OH)y。其中 x、y 的数值分别是（ ）A7、2 B5、4 C6、3 D3、6【答案】B 【变式 3】用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，不正确的是（ ）A钙沸石Ca(Al2Si3O103H2O) CaOAl2O33SiO23H2OB镁橄榄石Mg2SiO4 2MgOSiO2C正长石KAlSi3O8 K2OAl2O33SiO2D高岭石Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O【答案】C类型四、单质硅类型四、单质硅例 4、下列关于硅的说法不正确的是（ ）A硅是非金属，但它的
