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1、第一节第一节 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅 （第一课时）（第一课时） 基础知识导航 一、单质硅（一、单质硅（Si）：）： 1、物理性质：有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大。 2、化学性质： 常温下化学性质不活泼，只能跟 F2、HF 和 NaOH 溶液反应。 Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2 在高温条件下，单质硅能与 O2和 Cl2等非金属单质反应。 SiO2 高温 SiO2 Si2Cl2 高温 SiCl4 3、用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。 4、硅的制备：工业上，用 C 在高温下还原 SiO2可制得粗硅。
2、 SiO22CSi(粗)2CO Si(粗)2Cl2SiCl4 SiCl42H2Si(纯)4HCl 二、二氧化硅（二、二氧化硅（SiO2）： 1、SiO2的空间结构：立体网状结构，SiO2直接由原子构成，不存在单个 SiO2分子。 2、物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。 3、化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外） ，能与强碱溶 液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应： 与强碱反应：SiO22NaOHNa2SiO3H2O（生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻 璃塞试剂瓶存放 NaOH 溶液和 Na2SiO3溶液，避免 Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，
3、打不开，应 用橡皮塞） 。 与氢氟酸反应SiO2的特性：SiO24HFSiF4+2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃； 氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶） 。 高温下与碱性氧化物反应：SiO2CaO 高温 CaSiO3 4、用途：光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材 料等。 要点导悟 重难点一 碳和硅的比较 碳硅 原子结构示 意图 物理性质晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固 体。硅和锗是重要的半导体材料 化学性质在高温和点燃下有强还原性 2C + O2 2CO C + O2 CO2 3C + Fe2O3 2Fe + 3CO 加热条件下，能跟一些非金
4、属单质起反应。 Si + O2 SiO2 Si + 2H2 SiH4 常温下，不能强酸、强氧化性酸反应，只 能与氟气、氢氟酸（HF）和烧碱等物质反应。 Si + 2F2 = SiF4 点燃 点燃 Si + 4HF=SiF4 +H2 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 工业制法SiO2 + 2C Si + 2CO （焦炭在电炉中还原二氧化硅得到粗硅）粗 硅提纯后，可以得到可用作半导体材料的高 纯硅。 用途作还原剂、吸附剂作半导体材料晶体管、集成电路、硅整流 器和太阳能电池等； 制合金：含硅 4%的钢具有良好的导磁性 变压器铁芯； 含硅 15%左右的钢具有良好的耐酸性
5、耐 酸设备等。 重难点二 SiO2与 CO2的比较 CO2SiO2 与碱性氧化物反应 CaO+CO2CaCO3CaO+SiO2 CaSiO3 与碱液反应2NaOH+CO2=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O 与盐反应 Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3 NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3 2Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 与碳反应C+CO22CO2C+SiO2 Si+2CO 与 H2O 作用CO2+H2O H2CO3不与水化合 与酸反应 不反应只与 HF
6、 反应 SiO2+4HF=SiF4+H2O 典型题解析 例、例、下列各单质和化合物之间有以下的转化关系，而且各单质和化合物组成的元素皆为短周 期元素。 根据 A NaOH C B NaOH B 上述关系判断： (1)单质 A 可能是_，这是因为_。 (2)单质 B 一定是金属还是非金属_，这是因为_。 (3)各化合物的化学式为：甲_、乙_、丙_、丁_。 要点提示：本题是元素及化合物推断题，解题的突破口是短周期内元素的单质 A 与 NaOH 溶 液反应生成氢气 C 的元素可能是 Al 和 Si，而产生的化合物乙与过量盐酸溶液反应，生成的化 合物丁能两次失去化合物丙生成化合物甲，则进一步推断出 A
7、 单质不是金属 Al，而只能是 Si。又由于单质 A 和化合物甲都能跟 NaOH 溶液反应，都生成化合物乙(Na2SiO3)，只不过 A 的另一种产物是氢气，而化合物甲的另一种产物为化合物丙，丙又可通过氢气与单质 B 反应 生成，故单质 B 为 O2，其它的各种化合物也就能推出来了。 答案： (1)硅 Si；在短周期内，能与 NaOH 溶液反应放出氢气的只可能是铝和硅，但铝的氢 氧化物可溶于过量盐酸中，不符合题意；故 A 只能是单质硅。(2)是非金属，硅只有和氧气反 应，才能生成酸性氧化物(SiO2)与碱液(NaOH 溶液)反应。(3)甲 SiO2、乙 Na2SiO3、丙 H2O、丁 H4Si
8、O4。 练习练习 1. 光纤通信是一种现代化的通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目f 前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，即信息高速公路。光纤通信所使用的光 缆，其主要部件为光导纤维。下列说法正确的是（ ） 制造光导纤维的主要原料是 CaCO3；制造光导纤维的主要原料是 SiO2；光导纤维传递 光信号的基本物理原理是光的全反射；光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的折射 A B C D 2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 HNO3（常温） 3在浓硝酸 水 盐酸
9、氢氟酸 氢氧化钾溶液中，能与二氧化硅起化学反应 的有 （ ） A . B. C. D. 4硅元素在自然界只以化合态的形式存在，如铁矿石中的硅主要以脉石（SiO2）的形式存在。 炼铁时为了除去脉石，向炼铁高炉中加入石灰石。该过程可能涉及的化学反应是（ ） A. CaCO3 CaO + CO2 B. 2FeO + Si 2Fe + SiO2 C. SiO2 + 3C SiC + 2CO D. CaO + SiO2 CaSiO3 5下列盛放试剂的方法正确的是 （ ） A氢氟酸或浓硝酸存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中 B汽油或煤油放存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中 C碳酸钠溶液或氢氧化钙溶液存放在配有磨口塞的
10、棕色玻璃瓶中 D氯水或硝酸银溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中 6生石灰中往往含有杂质 CaCO3和 SiO2，检验它是否存在着两种杂质的最好试剂是（ ） A.水 B.盐酸 C.硫酸 D.烧碱溶液 7熔化烧碱应选用的坩埚应该是 （ ） A.铁坩埚 B.玻璃坩埚 C.石英坩埚 D.瓷坩埚 8接触法制硫酸是重要的化工原理：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2。现有 1g 含脉石（SiO2）的 黄铁矿（FeS2）样品，将其在氧气流中充分灼烧，反应完全后得 0.78g 残渣，则此黄铁矿的 纯度是 （ ） A.33% B.66% C.78% D.88% 9向下列溶液中，通过量的 CO2 ，溶液出
11、现浑浊的是 （ ） A澄清石灰水 BCaCl2溶液 C NaAlO2溶液 D NaHCO3溶液 10下列物质有固定熔点的是 （ ） A钢化玻璃 B过磷酸钙 C消石灰 D水玻璃 11人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料。它类似于人骨和天然牙的性质和结 构。人造骨可以依靠从人体液中补充某些离子形成新骨。可在骨骼接合界面产生分解、吸收、 析出等反应，实现与骨骼牢固结合。人遗骨植入人体内需要吸收人体中（ ）离子形成新 骨。 A. Ca2 B. Br C. Na D. Cl 12下列说法摘自某科普杂志，你认为无科学性错误的是（ ） A铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可能用嘴吮咬铅笔，以免引
12、起铅中毒 B一氧化碳有毒，生有煤炉的居室，可放置数盆清水，这样可有效地吸收一氧化碳，防止 煤气中毒 C “汽水”浇灌植物有一定的道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用 D硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说“硅是信息技术革命的 催化剂” 13纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余固体质量为原试样质量的一半时，碳酸氢钙 的分解率是 （ ） A50% B75% C92.7% D100% 14工业上制取金刚砂的化学反应方程式如下：SiO2+3CSiC+2CO。在这个氧化还原反应 中，氧化剂和还原剂物质的量之比为 （ ） A1：2 B2：1 C5：3 D3：5 15. 新型无机材料碳化钛（TiC） 、碳化硼（B4C） 、氮化硅（Si3N4）等称为非氧化物陶瓷，合成 这些物质需在高温下进行，在合成工艺中必须注意 （ ） A. 通入充足的氧气 B. 避免与氧气接触 C可在氮气气氛中合成 D通入少量氧气 练习答案：1、B 2 D 3 C 4 AD 5 D 6 B 7 A 8 B 9 C 10 B 11 A 12 D 13 D 14 A 15 BC
