重庆璧山戴氏精品堂 主讲人： 成功=信心+ 勤奋+努力+知识 1第十五讲非金属专题·硅知识梳理：硅在地壳中含量 26.3％，仅次于氧以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中，占地壳质量 90％以上在无机非金属材料中，硅元素一直扮演着主角，它位于第 3 周期，第ⅣA 族，在碳的下方Si 对比 C 最外层有 4 个电子，主要形成四价的化合物一、硅单质1、物理性质：硅与碳相似，有晶体和无定形两种晶体硅结构类似于金刚石，它是带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高（1410℃） ，硬度大，有脆性，是良好的半导体2、化学性质：常温下化学性质不活泼常温可与 F2 、HF 、NaOH 反应，加热条件下可与 O2、Cl 2 等物质反应Si+2NaOH+H2O =NaSiO3+2H2↑Si+ 2F2 = SiF4 Si＋4HF = SiF 4＋2H 2Si+ O2 SiO2 Si+ 2Cl2 SiCl43、制备：（1）粗硅制取：SiO 2+2C 2CO+Si（副反应 SiO2+3C SiC+2CO↑）（2）粗硅提纯：Si+ 2Cl 2 SiCl44、应用：用途广泛，常用作半导体、晶体管及芯片、光电池等材料二、二氧化硅（SiO 2）和硅酸（一）二氧化硅（SiO 2）1、存在：硅是是一种亲氧元素，以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在。
天然存在的二氧化硅称为硅石，包括结晶形和无定形两大类石英是常见的结晶形二氧化硅，其中无色透明的就是水晶，具有彩色环带状或层状的是玛瑙重庆璧山戴氏精品堂 主讲人： 成功=信心+ 勤奋+努力+知识 22、结构：二氧化硅晶体为立体网状结构，基本单元是[SiO 4]，若干个四面体通过氧原子连接，即每个 Si 周围结合 4 个 O，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，SiO 2 晶体是由 Si 和 O 按 1：2 的比例所组成的立体网状结构的晶体SiO 2的立体网状结构决定了它有良好的物理和化学性质，被广泛应用如用作玛瑙饰物，制作实验室使用的石英坩埚，用作与信息高速公路骨架的光导纤维3、物理性质：熔沸点高、硬度大、不溶于水洁净的 SiO2 无色透光性好4、化学性质：化学稳定性好、除 HF 外一般不与其他酸反应，可以与强碱（NaOH）反应，是酸性氧化物，在一定的条件下能与碱性氧化物反应SiO2＋4HF = SiF 4 ↑＋2H 2O SiO2+CaO CaSiO3SiO2＋2NaOH = Na 2SiO3＋H 2O因此，不能用玻璃瓶装 HF，装碱性溶液的试剂瓶应用木塞或胶塞。
二）硅酸（H 2SiO3）1、性质：酸性很弱（弱于碳酸）溶解度很小，它不能使紫色石蕊试液变红色①硅酸不稳定：H 2SiO3 SiO2+H2O ②硅酸能与碱反应：H 2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O③硅酸在水中易聚合形成胶体浓度小时——硅酸溶胶，浓度大时形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体2、制备：由于 SiO2 不溶于水，硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得Na2SiO3＋2HCl = H2SiO3↓＋2NaClNa2SiO3+CO2 +H2O = H2SiO3↓+Na2CO3酸性强弱比较：HCl> H 2CO3> H2SiO3硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体硅酸易形成胶体溶液，浓度较大时，则形成硅酸干胶，称为“硅胶”硅胶是常用的干燥剂及催化剂的载体①Na 2SiO3＋CO 2＋H 2O H2SiO3↓＋Na 2CO3②SiO 2＋Na 2CO3 Na2SiO3＋CO 2↑三、硅酸盐重庆璧山戴氏精品堂 主讲人： 成功=信心+ 勤奋+努力+知识 31、硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称，在自然界分布极广。
它是一大类结构复杂的固态物质，大多不溶于水（Na 2SiO3、K 2SiO3 除外） ，化学性质很稳定2、最简单的硅酸盐是硅酸钠 Na2SiO3 ：可溶于水，其水溶液称作水玻璃或泡花碱，是制备硅胶和木材防火剂的原料，也可作肥皂填料和黏胶剂3、硅酸盐组成的表示：硅酸钠 Na2SiO3 可表示为：Na 2O·SiO2石棉 CaMg3Si4O12 可表示为：CaO·3MgO·4SiO 2长石 KAlSi3O8 可表示为：K 2O·Al2O3·6SiO2普通玻璃的大致组成：CaNa 2Si6O14 可表示为：Na 2O·CaO·6SiO2水泥的主要成分：3CaO·SiO 2、2 CaO·SiO 2、3CaO·Al 2O3黏土的主要成份 A12(Si2O5)(OH)4 可表示为：A1 2O3·2SiO2·2H2O4、常用硅酸盐工业产品：玻璃、陶瓷、水泥等，它们是使用量最大的无机非金属材料传统的硅酸盐陶瓷都是以黏土为原料，经过高温烧结而成的近年来，具有特殊功能的陶瓷材料发展迅速，如高温结构的陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷和超导陶瓷等普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉粹，在玻璃窑中熔融制得的。
水泥是以黏土和石灰石为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，研成细粉就得到普通水泥5、其他具有特殊功能的含硅物质：硅与碳的化合物碳化硅（SiC，俗称金刚砂） ，具有金刚石结构，硬度很大，可用作砂轮、砂纸的磨料；含硅 4%的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯；人工合成的硅橡胶是目前最好的既耐高温又耐低温的橡胶；人工制造的分子筛（一种具有均匀微孔结构的铝硅酸盐） ，主要用作吸附剂和催化剂等等6．特殊功能的含硅物质物质 性质 用途碳化硅 俗称金刚砂、具有金刚石的结构，硬度很大砂纸、砂轮的磨料含 4%的硅钢 有很高的磁性 变压器芯片硅橡胶 目前最好的耐高温又耐低温的材料制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料人工制造的分子筛 具有均匀微孔结构，表面积大、具有吸附性吸附剂和催化剂重庆璧山戴氏精品堂 主讲人： 成功=信心+ 勤奋+努力+知识 4巩固练习：1、选择题：1．下列说法正确的是（ ）A．SiO 2 溶于水显酸性B．CO 2 通入水玻璃可得硅酸C．SiO 2 是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO 2 晶体中不存在单个 SiO2 分子BD 解析：SiO 2 不溶于水；SiO 2 是 Si—O 键结合而成的空间网状的原子晶体，其中 Si、O 原子个数比为1∶2，不存在单个的“SiO 2”分子。
SiO 2 是酸性氧化物，但不与水和一般酸反应，常温下只能与氢氟酸反应H 2CO3 的酸性比 H2SiO3 强，故 CO2 通入 Na2SiO3 溶液中可发生反应：CO2＋ Na2SiO3＋H 2O Na2CO3＋H 2SiO3↓正确选项为 B、D2．下列关于碳和硅的叙述中不正确的是（ ）A．金刚石和晶体硅都是原子晶体B．地壳中硅元素比碳元素含量多C．自然界里碳元素化合物比硅元素化合物种类多D．碳和硅的氧化物都是分子晶体3．下列说法正确的是（ ）A．SiO 2 溶于水显酸性B．CO 2 通入水玻璃中可得到原硅酸C．SiO 2 是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．因高温时 SiO2 与 Na2CO3 反应放出 CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强B 解析：SiO 2 是一种难溶于水的固体，故 A 是不正确的SiO 2 可与 HF 作用，故保存氢氟酸时不能使用玻璃瓶SiO 2 可与 Na2CO3 在高温条件下反应是因为生成的 CO2 气体能不断地从反应体系中逸出，从而促进平衡向正反应方向移动，而并非因为 H2SiO3 酸性比 H2CO3 强4．10g 含有杂质的 CaCO3 和足量的盐酸反应，产生 CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂质是（ ）A．KHCO 3 和 MgCO3 B ．MgCO 3 和 SiO2C．K 2CO3 和 SiO2 D．无法确定B 解析：10gCaCO 3 刚好相当于 0.1mol，完全反应时恰好可放出 0.1mol 的 CO2。
若其中含有杂质，则应是一个产生 CO2 的能力强的（等质量的情况产生比 CaCO3 更多的气体）和另一个产生 CO2 的能力不如CaCO3 或干脆不产生 CO2 的物质组成的混合物，符合该条件的只有 B 项重庆璧山戴氏精品堂 主讲人： 成功=信心+ 勤奋+努力+知识 55．下列物质中不与二氧化硅反应的是（ ）A．烧碱 B．氢氟酸 C．硝酸 D．生石灰C 解析：一般而言，酸性氧化物不与酸起反应，但 SiO2 与 HF 的反应是此规律的特例由二氧化硅的化学性质知，SiO 2 能与 NaOH、HF、CaO 反应，但不能与 HNO3 反应6．石墨炸弹爆炸时，能在方圆几百米范围内撒下大量的石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏这是由于石墨（ ）A．有剧毒 B．易燃、易爆 C．能导电 D．有放射性C 解析：学习中要将基础知识与实际应用相联系，解题时要善于捕捉关键信息本题主要考查石墨的性质根据题干中信息“造成输电线、电厂设备损坏” ，可分析知与石墨物理性质中的导电性相关7．下列关于二氧化硅的说法中，错误的是（ ）A．二氧化硅也叫硅酐B．二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成C．不能用二氧化硅跟水直接作用制取硅酸D．二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与烧碱反应，所以它是两性氧化物D 解析：酸酐与对应的酸中心元素化合价相同，SiO 2 和 H2SiO3 的化合价相同，所以 SiO2 尽管难溶于水，但它仍是硅酸的酸酐，A 正确；SiO 2 为原子晶体，故 SiO2 不能表示其分子组成，即二氧化硅中并不存在SiO2 分子， B 错误；二氧化硅难溶于水，且不与水反应，无法直接与水反应制取硅酸，C 正确；SiO 2 与HF 酸反应的方程式为：SiO 2＋4HF SiF4↑十 2H2O，SiF 4 不是盐，SiO 2 与 HF 酸反应只是一种特殊情况，所以不能说 SiO2 是两性氧化物，D 错误。
8．纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余的固体物质质量为原试样质量一半时，碳酸氢钙的分解率是（ ）A．50％ B．75％ C．92.7％ D．100％D 解析：Ca（HCO 3） 2 103aCO＋ 62H＋ ↑①CaCO 3 CaO＋CO 2↑②由①可知当 Ca（HCO 3） 2 全部分解后，剩余固体质量大于一半，所以只有②也发生反应才有可能使质量减少一半又因为 Ca（HCO 3） 2 稍加热就分解，而 CaCO3 必须在高温下才分解即当 CaCO3 发生分解时，Ca（HCO 3） 2 已全部分解完毕重庆璧山戴氏精品堂 主讲人： 成功=信心+ 勤奋+努力+知识 69．二氧化硅是酸酐的原因是（ ）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C 解析：SiO 2 是酸酐的原因应当是它与强碱溶液反应只生成盐和水，它不溶于水，对应的酸 H2SiO3 也不是强酸，故应选 C10．下面关于硅的叙述中，正确的是（ ）A。