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1、第三第三单元含硅元含硅矿物与信息材料物与信息材料【学考报告】【学考报告】知知识内容内容必考必考加加试1.硅在自然界的存在形式硅在自然界的存在形式2.硅及其化合物硅及其化合物(以以SiO2和和Na2SiO3为例例)的重要性的重要性质3.工工业制制备高高纯硅的方法硅的方法4.三大硅酸三大硅酸盐产品：水泥、陶瓷、玻璃品：水泥、陶瓷、玻璃5.硅硅、二二氧氧化化硅硅在在信信息息技技术、材材料料科科学学等等领域域中中的的应用用6.光光导纤维的的组成和作用成和作用aaaaaabbaaa一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品1.硅的存在硅的存在硅硅在在地地壳壳中中的的含含量量占占第第_位位，硅硅
2、主主要要以以熔熔点点很很高高的的_及及_为主主要要存存在在形形式式。因因此此硅硅是是以以_态存存在在于于自自然然界。界。二二二氧化硅二氧化硅硅酸硅酸盐化合化合2.硅酸盐的表示方法硅酸盐的表示方法(1)化学式法化学式法组成成较简单的的硅硅酸酸盐一一般般用用化化学学式式直直接接表表示示组成成。如如硅硅酸酸钠_、硅酸、硅酸钙_等。等。(2)氧化物法氧化物法组成成相相对复复杂的的硅硅酸酸盐通通常常用用_和和_等等氧氧化化物物 的的 组 合合 形形 式式 来来 表表 示示 硅硅 酸酸 盐 ， 如如 硅硅 酸酸 钠 (Na2SiO3)写写 成成_、石石棉棉(CaMg3Si4O12)写写成成_、长石石(KA
3、lSi3O8)写写 成成 _， 红 柱柱 石石 (Al2SiO5)写写 成成_。高岭石高岭石Al2(Si2O5)(OH)4写成写成_镁橄橄榄石石(Mg2SiO4)写成写成2MgOSiO2。Na2SiO3CaSiO3二氧化硅二氧化硅金属氧化物金属氧化物Na2OSiO2CaO3MgO4SiO2K2OAl2O36SiO2Al2O3SiO2Al2O32SiO22H2O3.硅酸钠的性质及应用硅酸钠的性质及应用(1)物物理理性性质：白白色色固固体体，Na2SiO3可可溶溶于于水水，其其水水溶溶液液俗俗称称_。(2)化学性化学性质：与酸：与酸(如如盐酸、碳酸酸、碳酸)反反应生成生成_沉淀。沉淀。(3)用途：
4、制造硅胶和木材防火用途：制造硅胶和木材防火剂的原料。的原料。水玻璃水玻璃硅酸硅酸4.硅酸盐产品硅酸盐产品产品品名称名称生生产原料原料主要主要设备主要成分主要成分陶瓷陶瓷硅酸硅酸盐玻璃玻璃Na2OCaO6SiO2水泥水泥3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3黏土黏土纯碱、石灰石、石英碱、石灰石、石英黏土、石灰石黏土、石灰石玻璃窑玻璃窑水泥回水泥回转窑窑【思考探究】【思考探究】1.有有同同学学认认为为“硅硅酸酸盐盐可可以以写写成成氧氧化化物物形形式式，所所以以硅硅酸酸盐盐就就是是由由氧化物组成的氧化物组成的”，你同意这个观点吗？，你同意这个观点吗？提提示示不不同同意意；将将硅硅酸酸
5、盐盐改改写写成成氧氧化化物物形形式式是是为为了了便便于于分分析析硅硅酸酸盐盐组组成成，而而不不能能简简单单认认为为硅硅酸酸盐盐是是由由氧氧化化物物组组成成的的，硅硅酸酸盐盐的组成结构是很复杂的。的组成结构是很复杂的。2.硅酸盐材料生产工艺有什么特点？硅酸盐材料生产工艺有什么特点？提提示示硅硅酸酸盐盐材材料料生生产产的的特特点点：用用含含硅硅的的物物质质作作原原料料；反反应应条条件件是是高高温温；反反应应原原理理复复杂杂，有有复复杂杂的的物物理理、化化学学变变化化；生成物是硅酸盐。生成物是硅酸盐。【例例1】 青青花花瓷瓷中中所所描描绘的的“瓶瓶身身描描绘的的牡牡丹丹一一如如你你初初妆”“”“色色
6、白白花花青青的的锦鲤跃然然于于碗碗底底”等等图案案让人人赏心心悦悦目目，但但古古瓷瓷中中所所用用颜料料成成分分一一直直是是个个谜，近近年年来来科科学学家家才才得得知知大大多多数数为硅硅酸酸盐，如如蓝紫紫色色为硅硅酸酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为2价价)，下下列列关关于于硅硅酸酸铜钡的的说法不正确的是法不正确的是()A.可用氧化物形式表示可用氧化物形式表示为BaOCuO2SiO2B.性性质稳定，不易脱色定，不易脱色C.易溶解于易溶解于强强酸或酸或强强碱溶液碱溶液D.x等于等于6解解析析根根据据化化合合物物中中化化合合价价代代数数和和为为零零，所所以以有有2242(2)x0，所所以以x6，硅硅酸
7、酸铜铜钡钡的的化化学学式式为为BaCuSi2O6，写写成成氧氧化化物物形形式式为为BaOCuO2SiO2，又又因因为为硅硅酸酸盐盐性性质质稳稳定定，故故C项错误。项错误。答案答案C【训训练练1】 用用二二氧氧化化硅硅和和金金属属氧氧化化物物的的形形式式表表示示硅硅酸酸盐的的组成成，其中不正确的是其中不正确的是()A.钙沸石沸石CaAl2Si3O103H2O表示表示为CaOAl2O33SiO23H2OB.镁橄橄榄石石Mg2SiO4表示表示为2MgO3SiO2C.钾长石石KAlSi3O8表示表示为K2OAl2O36SiO2D.高岭石高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示表示为Al2O32SiO2
8、2H2O解析解析Mg2SiO4应表示为应表示为2MgOSiO2，B错误。错误。答案答案B二、二、SiO2与信息材料与信息材料(一一)二氧化硅二氧化硅(SiO2)1.SiO2的物理性质及应用的物理性质及应用二二氧氧化化硅硅是是一一种种熔熔沸沸点点_、硬硬度度_的的氧氧化化物物，除除可可用用于于制制作作_、_外，外，还可用于制造可用于制造_。光学光学镜片片大大石英坩石英坩埚高高光光导纤维2.SiO2的化学性质的化学性质(1)二氧化硅是一种酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性二氧化硅是一种酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性二氧化硅在常温二氧化硅在常温时可以与碱溶液可以与碱溶液缓慢反慢反应生成生成盐和水：和
9、水：_二氧化硅在高温下可与碱性氧化物反二氧化硅在高温下可与碱性氧化物反应：_SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(2)二氧化硅的特性二氧化硅的特性SiO2不溶于水，也不与水反不溶于水，也不与水反应。二氧化硅在常温下与二氧化硅在常温下与氢氟酸反氟酸反应：_二氧化硅中的硅二氧化硅中的硅为4价，具有弱的氧化性：价，具有弱的氧化性：_二氧化硅在高温下可与二氧化硅在高温下可与盐反反应：_SiO24HF=SiF42H2O(二二)单质硅单质硅1.硅的物理性质和用途硅的物理性质和用途硅硅单质有有_和和_两两种种，硅硅晶晶体体的的熔熔点点和和沸沸点点都都很很_，硬度也很，硬度也很_，晶体硅是一种重要的半，晶
10、体硅是一种重要的半导体材料。体材料。晶体硅晶体硅无定形硅无定形硅高高大大2.硅的化学性质硅的化学性质(1)常常温温下下，硅硅的的化化学学性性质不不活活泼，只只与与氟氟单质、氢氟氟酸酸、强强碱碱(如如NaOH溶液溶液)发生反生反应。其反。其反应的化学方程式分的化学方程式分别为：_；_；_。(2)加加热条条件件下下和和某某些些非非金金属属单质(如如O2、Cl2)发生生反反应，其其化化学学方程式方程式为：_； _ 。Si2F2=SiF4Si4HF=SiF42H2Si2NaOHH2O=Na2SiO32H23.硅的制备硅的制备工工业上上用用碳碳在在高高温温下下还原原二二氧氧化化硅硅的的方方法法，制制得得
11、含含有有少少量量杂质的的粗粗硅硅。将将粗粗硅硅在在高高温温下下和和氯气气反反应生生成成四四氯化化硅硅，四四氯化化硅硅经提提纯后后，再再用用氢气气还原原，就就可可以以得得到到高高纯度度的的硅硅。反反应过程程中中发生的反生的反应为：粗硅的制粗硅的制备：_。精精炼制高制高纯硅：硅：_，_。【思考探究】【思考探究】3.保存保存NaOH溶液时能使用玻璃塞吗？为什么？溶液时能使用玻璃塞吗？为什么？提提示示不不能能。2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O，Na2SiO3有有强黏性，使瓶塞黏在试剂瓶上，不易打开。强黏性，使瓶塞黏在试剂瓶上，不易打开。4.光能电池板的原料是什么？光能电池板的原料是什么？提示高
12、纯度的晶体硅。提示高纯度的晶体硅。5.硅精制的三个反应中，硅元素总是被还原吗？硅精制的三个反应中，硅元素总是被还原吗？提示不是。硅与氯气的反应中，硅元素被氧化。提示不是。硅与氯气的反应中，硅元素被氧化。【例【例2】 下列关于二氧化硅的下列关于二氧化硅的说法中正确的是法中正确的是()A.二氧化硅溶于水二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物B.二氧化碳通入硅酸二氧化碳通入硅酸钠溶液可以得到硅酸溶液可以得到硅酸C.因因为高高温温时二二氧氧化化硅硅与与碳碳酸酸钠反反应放放出出二二氧氧化化碳碳，所所以以硅硅酸酸的酸性比碳酸的酸性比碳酸强强D.二氧化硅是酸性氧化物
13、，它不溶于任何酸二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸解解析析二二氧氧化化硅硅是是酸酸性性氧氧化化物物，但但是是它它不不溶溶于于水水，不不能能和和水水反反应应生生成成硅硅酸酸，A项项错错误误；二二氧氧化化硅硅在在高高温温下下与与碳碳酸酸钠钠的的反反应应不不能能用用作作判判断断硅硅酸酸与与碳碳酸酸酸酸性性强强弱弱的的依依据据，判判断断的的依依据据是是CO2通通入入Na2SiO3溶溶液液中中产产生生硅硅酸酸沉沉淀淀，得得出出H2CO3的的酸酸性性强强于于H2SiO3，C项项错错误误，B项项正正确确；二二氧氧化化硅硅可可以以与与氢氢氟氟酸酸发发生反应，生反应，D项错误。项错误。B解解析析(1)该该反反
14、应应不不是是复复分分解解反反应应，且且SiO2对对应应的的酸酸是是H2SiO3，属属于于弱弱酸酸，其其酸酸性性小小于于H2CO3酸酸性性，故故不不属属于于强强酸酸制制弱弱酸酸。该该反反应应之之所所以以能能发发生生是是由由于于在在加加热热条条件件下下能能将将挥挥发发性性的的酸酸酐酐从从其其中代换出来。中代换出来。(2)该该反反应应是是氧氧化化还还原原反反应应，SiO2作作氧氧化化剂剂，证证明明SiO2具具有有氧氧化化性。性。(3)玻璃中含有玻璃中含有SiO2，能与，能与HF发生反应而使玻璃腐蚀。发生反应而使玻璃腐蚀。答案答案(1)B(2)C(3)A【例例3】 (加加试试题题)硅硅被被誉誉为无无机
15、机非非金金属属材材料料的的主主角角。有有科科学学家家提提出出硅硅是是“21世世纪的的能能源源”“”“未未来来的的石石油油”，下下列列有有关关说法法正正确确的是的是()A.硅硅的的含含量量居居第第二二位位，在在地地球球上上有有丰丰富富的的单质硅硅资源源，如如石石英、水晶、英、水晶、码瑙的主要成分都是瑙的主要成分都是单质硅硅B.硅硅相相对于于氢气气便便于于运运输、贮存存，从从安安全全角角度度考考虑，硅硅是是有有开开发价价值的燃料的燃料C.存放存放NaOH溶液的溶液的试剂瓶瓶应用玻璃塞用玻璃塞D.硅是一种良好的半硅是一种良好的半导体材料，可用于制造体材料，可用于制造电缆答案答案B【训训练练3】 (加加试试题题)下下列列关关于于硅硅及及其其化化合合物物的的叙叙述述中中正正确确的的是是()A.单质硅性硅性质稳定，常温下不会与任何物定，常温下不会与任何物质发生反生反应B.实验室里熔化室里熔化烧碱可用瓷坩碱可用瓷坩埚C.硅是光硅是光导纤维的主要原料的主要原料D.水玻璃可作黏合水玻璃可作黏合剂及耐火材料及耐火材料答案答案D
