高一化學(xué)《無機非金屬材料的主角—硅》知識點歸納及其典例解析

1、優(yōu)選精品歡迎下載無機非金屬材料的主角一硅【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、掌握硅、二氧化硅的物理、化學(xué)性質(zhì)，粗硅的制法;2、認(rèn)識硅酸鹽作為無機非金屬材料的特性及其用途。【要點梳理】要點一、二氧化硅1 .二氧化碳與二氧化硅性質(zhì)比較CO2SiO2:存在空氣硅石、石英、水晶、瑪瑙、沙子等:物理性質(zhì)熔、沸點低，溶于水熔點高，硬度大，不溶于水:類別酸性氧化物酸性氧化物化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)CO2+H2O=H2CO3不反應(yīng):與NaOH反應(yīng)；CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SQ3+H2O與CaO反應(yīng)CO2+CaO=CaCO3高溫SiO2+CaOCaSiO3與酸反應(yīng)不反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4

2、T+2HO（二氧化硅的特性）弱氧化性C+CO2=2CO高溫SiO2+2CSi+2COT與某些鹽Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3高溫SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2T高溫SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2T（工業(yè)制玻璃）用途人工降雨水晶可用于電子工業(yè)的部件、光學(xué)儀器、工藝品SiO2是制光導(dǎo)纖維的重要原料較純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點詮釋：(1)由于玻璃的成分中含有SiO2,故實驗室盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。(2)未進行磨砂處理的玻璃，在常溫下是不易被強堿腐蝕的。(3)因為氫氟酸腐蝕玻璃，與玻璃中的SiO2反應(yīng)，所以氫氟酸不

3、能用玻璃瓶保存，而應(yīng)保存在塑料瓶或鉛2 .二氧化硅的用途?常被用作石英表中的壓電材料，高性能的現(xiàn)代通訊材料一一光導(dǎo)纖維。13 .二氧化硅的結(jié)構(gòu)特點6t在SiO2晶體中，每個Si周圍結(jié)合4個O,Si在中心，O在4個頂角；許多這樣的飛四面體又通過頂角的O相連接，每個O為兩個四面體所共有，即每個。與2個Si相結(jié)合。實際上，SiO2晶體是由Si和。按1：2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。由結(jié)構(gòu)可知，二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。要點二、硅酸(H2SQ3)1 .硅酸的性質(zhì)硅酸是一種白色膠狀物質(zhì)，不溶于水，能形成膠體。硅酸經(jīng)干燥脫水形成硅酸干凝膠一一硅膠”。硅酸的酸性很弱，比碳酸的酸性還弱，在與堿反應(yīng)時只能

4、與強堿反應(yīng)。如：H2SiO3+2NaOH=Na2SQ3+2H2O。硅酸的熱穩(wěn)定性很差，受熱分解為SiO2和H2O。2 .硅酸的制取由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通過可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制得的。Na2SiO3+2HCl=H2SQ3J+2NaCjNa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3J+N2CO3(證明酸性：HzCO3H2SQ3)。要點三、硅酸鹽1.硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。一般不溶于水，穩(wěn)定性高。它是構(gòu)成巖石和土壤的主要成分，硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，通常用氧化物的形式來表示其組成。例如：硅酸鈉Na2SiO3(Na2O-SiO2),優(yōu)選精品歡迎下載高嶺石Al

5、2Si2O5（OH）4（AI2O32Si022H2。）。書寫順序為：活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅一水。注意事項：（1）氧化物之間以“隔開；（2）計量數(shù)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)應(yīng)化為整數(shù)。例如：鉀長石KAlSi3。8不能寫成-K20-AI2O33SiO2,應(yīng)寫成K20Al2O36SiO2。222 .常用的硅酸鹽是硅酸鈉，其水溶液俗稱水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火劑及黏膠劑。3 .無機非金屬材料。（1）傳統(tǒng)無機非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥。（2）新型無機非金屬材料：高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷。要點四、硅的單質(zhì)1 .硅的化學(xué)性質(zhì)。在常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑。不與02、Cl2、H2S

6、O4、HNO3等反應(yīng)。但可與氟氣、氫氟酸和強堿反應(yīng)。（1）硅和氟氣反應(yīng)：Si+2F2=SiF4。（2）硅和氫氟酸反應(yīng)：Si+4HF=SiF4T_2H21（3）硅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)：Si+2Na0H+H2O=Na2SiO3+2H2%（4）硅在氧氣中加熱：Si+O2=SiO2。規(guī)律總結(jié)：硅與燒堿溶液反應(yīng)的實質(zhì)是：Si+3H2。=H2SQ3+2H2T,H2SiO3+2NaOH=Na2SQ3+2H2O。從分步反應(yīng)看，起氧化作用的只是H2O,而NaOH既不是氧化劑又不是還原劑，僅為反應(yīng)物。其電子轉(zhuǎn)移情況2 .硅的工業(yè)制法。3 .晶體硅的用途。用來制造半導(dǎo)體器件，制成太陽能電池、芯片和耐酸設(shè)備等?！镜湫屠?/p>

7、題】類型一、SiO2的性質(zhì)和用途例1、在一定條件下，下列物質(zhì)不能與二氧化硅反應(yīng)的是（）焦炭純堿碳酸鈣氫氟酸濃硝酸燒堿溶液氧化鈣氮氣A.B.C.D.【答案】C【解析】Si02作為酸性氧化物，可與強堿和堿性氧化物反應(yīng)，在常溫下Si02可與氫氟酸反應(yīng)，在加熱時Si02可被焦炭還原，可與碳酸鈣、純堿反應(yīng)。【總結(jié)升華】二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，常溫下只與氫氟酸、強堿溶液反應(yīng)，在加熱條件下可體現(xiàn)二氧化硅酸性氧化物的通性。舉一反三：【變式1】不能用磨口玻璃塞的試劑瓶貯存的一組物質(zhì)是（）A.濱水、氯水、碘水B.氫澳酸、鹽酸、氫硫酸C.濃硝酸、濃硫酸、高氯酸D.NaOH溶液、KOH溶液、Na2SiO3溶液【答案

8、】D【變式2】賞心悅目的雕花玻璃是用下列物質(zhì)中的一種對玻璃進行刻蝕而成的。這種物質(zhì)是（）A.鹽酸B.氫氟酸C.燒堿D.純堿【答案】B【變式3】地殼中含量位于第一、二位的元素之間形成的化合物不具有的性質(zhì)是（）A.常溫下與苛性鈉反應(yīng)B.常溫下與水反應(yīng)C.常溫下與氫氟酸反應(yīng)D.高溫下與氧化鈣反應(yīng)【答案】B【變式4】下列關(guān)于二氧化硅的敘述不正確的是（）A,二氧化硅晶體是由Si02分子構(gòu)成的，它的熔點高、硬度大優(yōu)選精品歡迎下載B.不可用石英塔期熔融燒堿C.二氧化硅可用于制造石英鐘表的壓電材料和光導(dǎo)纖維D.二氧化硅能溶于氫氟酸中，這是由它的晶體結(jié)構(gòu)決定的【答案】AD【解析】在SiO2晶體中只存在Si、。兩

9、種原子，而沒有SiO2分子；石英的主要成分是SiO2,它能與燒堿反應(yīng)，故不能用石英塔土熔融燒堿；SiO2可用于制造石英鐘表的壓電材料和光導(dǎo)纖維：二氧化硅之所以能溶于氫氟酸是因為二者反應(yīng)生成了SiF4氣體和H2O,這與它的晶體結(jié)構(gòu)無關(guān)。類型二、硅酸的性質(zhì)和制備例2、寫出以SiO2為原料制備H2SQ3的化學(xué)反應(yīng)方程式?！敬鸢浮縎iO2+2NaOH=Na2SQ3+H2O;Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SQ3J(或Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3【解析】SiO2難溶于水，不能與水發(fā)生反應(yīng)，這樣就只能先用SiO2與其他物質(zhì)作用生成硅酸鹽，再根據(jù)硅酸是弱酸，用硅酸鹽與

10、酸作用來制備硅酸?！究偨Y(jié)升華】一般來說，受熱易分解的酸或堿，其對應(yīng)的氧化物不能與水反應(yīng)。如H2SiO3=SQ2+H2O,則SiO2不能與水反應(yīng)；Cu(OH)2=CuO+H2。，則CuO不能與水反應(yīng)。舉一反三：【變式1】下列離子方程式不正確的是()A.石英與燒堿溶液反應(yīng)：SiO2+2OH=SiO32+H2OB.向氫氧化鈉溶液中通入過量CO2：CO2+2OH=CO32+H2OC.向硅酸鈉溶液中加入鹽酸：2H+SiO32=H2SiO3JD.向碳酸鈣上滴稀硝酸：CO32+2H+=H2O+CO2T【答案】BD【變式2】下列變化中，不可能通過一步反應(yīng)實現(xiàn)的是()A.Na2SiO3一H2SQ3B.SiO2一

11、Na2SiO3C. H2SQ3SiO2D.SiO2一H2SQ3【答案】D【變式3】下列過程中，生成物的化學(xué)成分相同的是()(1)純堿晶體置于空氣中，會生成白色粉末狀物質(zhì)(2)盛澄清石灰水的燒杯內(nèi)壁內(nèi)附著白色物質(zhì)(3)生石灰久置于空氣中，會生成白色固體物質(zhì)(4)Na2SiO3的水溶液置于敞口容器中，溶液中出現(xiàn)白色渾濁A.(1)(4)B.(2)(3)C.(1)(2)D.(3)(4)【答案】B【變式4】能證明碳酸比硅酸的酸性強的實驗事實是()A.CO2通入Na2SiO3溶液中有膠狀沉淀生成B.干冰(CO?)是由分子組成的，而SiO2是由原子直接組成的C.高溫下能發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3+SiO2高星N

12、a2SiO3+CO2TD. CO2溶于水生成碳酸，而SiO2卻不溶于水【答案】A【解析】A中反應(yīng)方程為Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3J+N2CO3,符合強酸制弱酸的規(guī)律，可證明碳酸比硅酸酸性強；B中是CO2和SiO晶體結(jié)構(gòu)的對比，D中是CO2和SiO2溶解性的對比，都不能證明碳酸酸性比硅酸強；C中說明高溫下硅酸鹽比碳酸鹽穩(wěn)定，也不能證明碳酸比硅酸酸性強。類型三、硅酸鹽的性質(zhì)及其表示方法例3、用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，其中正確的是()A.鈣沸石Ca(Al2Si3O1o)3H2。,表示為3SiO2CaOA12033H2。B.鎂橄欖石(Mg2SiO4),表示為MgO1SiO22C

13、.鉀云母(K2Al6Si6H4O24),表示為K2O2H2O3AI2O36SiO2D.高嶺石Al2(Si2O5)(OH)4,表示為AI2O32Si022H2O【答案】D【解析】根據(jù)硅酸鹽改寫氧化物的要求可以判斷，A中AI2O3和SiO2的排列順序有誤，正確寫法為優(yōu)選精品歡迎下載CaO-Al2O33SiO23H2O,B中化學(xué)計量數(shù)出現(xiàn)了1,C正確的寫法應(yīng)為K2O3Al2O36SiO22H2O,D的寫法完全2符合上述要求?！究偨Y(jié)升華】硅酸鹽表示成氧化物形式按以下順序：活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水。舉一反三：【變式1】正長石(KAlSi3O8)風(fēng)化生成高嶺土A12S2O5(OH)4時反應(yīng)

14、的離子方程式為：2KAlSi3O8+2H2CO3+5H2O=2K+2H2CO3+4H2SiO3+Al2Si2O5(OH)4(1)將上述復(fù)雜硅酸鹽改寫成氧化物形式： KAlSi3O8; Al2Si2O5(OH)4。(2)上述反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是。【答案】(1)K2OAI2O36SiO2AI2O32Si022H2O(2)強酸制弱酸【變式2】高嶺土是制造瓷器的主要原料，其組成可以表示為Al2Si2Ox(OH)y。其中x、y的數(shù)值分別是()A.7、2B.5、4C.6、3D.3、6【答案】B【變式3】用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，不正確的是()A.鈣沸石Ca(Al2Si3Oio3H2O)

15、CaOAl2O33SiO23H2OB.鎂橄欖石Mg2SiO42MgOSiO2C.正長石KAlSi3O8K2OA2O33SiO2D.高嶺石Al2(Si2O5)(OH)4Al2O32Si022H2O【答案】C類型四、單質(zhì)硅例4、下列關(guān)于硅的說法不正確的是()A.硅是非金屬，但它的單質(zhì)是灰黑色且有金屬光澤的固體B.硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料C.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)起反應(yīng)D.當(dāng)加熱到一定溫度時，硅能與氧氣、氯氣等非金屬反應(yīng)【答案】C【解析】硅是一種具有金屬光澤的灰黑色固體，A正確；硅是良好的半導(dǎo)體材料，B正確；硅在常溫下可與氟氣、強堿溶液反應(yīng)，C錯誤；在加熱

16、時，硅與氧氣、氯氣等反應(yīng)，D正確?！究偨Y(jié)升華】要注意歸納硅的特殊性質(zhì)：硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下可與氟氣、燒堿溶液發(fā)生；在加熱條件下，硅能與氧氣、氯氣等非金屬反應(yīng)。舉一反三：【變式1】可以用來做半導(dǎo)體材料的是()A.二氧化硅B.粗硅C.高純硅D.硅酸鹽【答案】C【變式2】硅在太陽能發(fā)電過程中具有重要作用，有關(guān)硅的說法中不正確的是()A.硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下不與酸、堿反應(yīng)B.自然界中硅貯量豐富，易于開采C.高純度的硅可被用于制造計算機芯片D.自然界中硅主要以二氧化硅的形式存在，SiO2是光導(dǎo)纖維的主要成分【答案】A【變式3】有A、B、C、D四種含硅元素的物質(zhì)，它們能發(fā)生如下反應(yīng)：(1) C與燒

17、堿反應(yīng)生成A和水；(2) A溶液與鈣鹽溶液反應(yīng)生成白色沉淀D;(3) B在空氣中燃燒生成C;(4) C在高溫下與碳反應(yīng)生成單質(zhì)Bo根據(jù)上述變化，寫出A、B、C、D的化學(xué)式：A,B,C,D?！敬鸢浮縉a2SiO3SiSiO2CaSiO3【變式4】硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣，請回答下列問題：(1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。SiHCl3還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過程示意圖優(yōu)選精品歡迎下載一焦炭|HCl一kl精播、rT：一LIH2一一|石央砂一謫3相碼573K次TSiHCl3（相）|SSiHCl3（純）|_T35TkT局純砂寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)方程式。整個制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧，SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SQ3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式;H2還原SiHCl3過程中若混入。2,可能引起的后果是。（2）下列有關(guān)硅材料的說法正確的是（填字母）。A.碳化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可用于生產(chǎn)耐高溫水泥B.高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料一一光導(dǎo)纖維C.普通玻璃是由純堿、石灰石和石