第一讲 无机非金属材料主角--硅
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思无机非金属材料是指在自然界中不存在金属结构的非金属材料，而硅作为无机非金属材料中的主角，具有非常重要的地位。
硅是地壳中含量最丰富的一种元素，它不仅广泛应用于建筑、电子、化工等领域，还具有重要的科研价值，对人类社会的发展起到了不可或缺的作用。
硅的化学性质稳定，熔点较高，熔融后呈黏稠状态，具有较好的导电性和耐高温性能。
硅常被用于制造光伏电池、太阳能电池板以及集成电路等电子元件，其导电性能和光学性能在电子行业中有着重要的应用价值。
硅还可以制备成硅树脂、硅酸盐水泥等结构材料，被广泛应用于建筑、工程建设等领域。
除了在应用领域有重要价值外，硅在科学研究方面也有着重要的作用。
硅具有较高的化学活性，可以与氧、氢、氮等元素发生反应，形成多种化合物。
这种化学性质为化学工业的发展提供了重要的原料资源，同时也为科学家们提供了广阔的研究空间。
在化学研究领域，硅材料的应用远非止步于此，近年来硅材料在新型材料、纳米技术等领域的研究也取得了不少突破，如硅纳米线、硅纳米薄膜、硅纳米颗粒等，这些都为科学研究和新材料的开发提供了新的思路。
通过对硅的教学，学生不仅能够了解到硅在各个领域中的广泛应用，还可以对无机非金属材料的特性和性能有更深入的了解。
教学过程中，可以通过展示硅在光伏电池、集成电路等电子元件中的应用案例，让学生了解到硅的导电性和光学性能可以在电子行业中发挥重要作用。
也可以通过对硅化学性质和硅制备工艺的介绍，让学生了解到硅在化学工业中的重要地位和发展潜力。
在教学过程中，还可以引导学生进行硅材料的实验研究，让学生通过实际操作，体会硅的特性和性能。
比如可以通过制备硅树脂、硅酸盐水泥等材料，让学生亲自参与制备过程，体会到硅材料的化学性质和应用价值。
也可以指导学生进行硅纳米材料的实验研究，让学生了解到硅在纳米技术领域中的重要作用。
通过对硅教学的开展，可以增强学生对无机非金属材料的了解和认识，培养学生的创新意识和实践能力，提高学生的综合素质和竞争力。
人教版高一化学必修一无机非金属材料的主角-----硅
为发生下列反应：
Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓ （2）硅酸钠化学性质 硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃烧， 不易被腐蚀，热稳定性好。
-1-
①与酸反应 Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3↓ ②与盐反应 CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl （3）用途
硅 石
沙子
无定形（硅 藻土）
水晶
水 晶
玛瑙
主要成份： SiO2
主要成份：
SiO2
第四章
非金属及其化合物
(2)结构
二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成的立体网状结
1:2 ，不存在 构，晶体中硅原子和氧原子的个数比为 ________
单个的 SiO2 分子。在 SiO2 晶体中，每个 Si 原子周围结合
C
人 教 版 化 学
B．镁橄榄石 Mg2SiO4 表示为2MgO·SiO2
C．钾长石 KAlSi3O8表示为K2O·Al2O3·3SiO2 D．高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示为 Al2O3·2SiO2·2H2O 提示：顺序为：活泼金属氧化物、二氧化硅、水。
5、硅酸钠（Na2SiO3） （1）、硅酸钠的物理性质
不 二氧化硅是坚硬、难熔的固体，________ 溶于水， 不导电，纯净的二氧化硅晶体无色透明。
4.物理性质：硬度大，熔沸点高，不溶于水 5.化学性质： 很稳定 .
.
【 讨论 】为什么实验室中盛放碱液的试 剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？(玻璃中含 有SiO2)
一、二氧化硅
5.化学性质： ① 是 酸 性氧化物
人 教 版 化 学
高考理综高三一轮高考化学复习 第4章 第1讲 无机非金属材料的主角——硅
第1讲无机非金属材料的主角——硅[考纲要求] 1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。
3.以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。
考点一碳、硅单质的存在与性质1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。
碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。
(2)单质的结构、物理性质与用途比较碳硅结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池2.碳、硅单质的化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。
(2)Si ⎩⎪⎨⎪⎧与非金属单质反应⎩⎨⎧ O 2：Si ＋O 2=====△SiO 2F 2：Si ＋2F 2===SiF4Cl 2：Si ＋2Cl 2=====△SiCl4与氢氟酸反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑深度思考1．从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA 元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？答案 没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在。
2．硅单质有广泛的用途，用化学方程式表示工业上获取硅单质的过程。
答案 粗硅的制取：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑ 由粗硅制取纯硅(常用方法)： Si(粗)＋2Cl 2=====加热SiCl 4 SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯)＋4HCl题组一 新材料、新技术下C 、Si 的考查 1．下列关于硅的说法中，不正确的是( )A ．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B ．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C ．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D ．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 答案 C解析 硅在常温下能与F 2、氢氟酸等发生反应。
4-1无机非金属材料的主角-硅
SiO2 + 2C == Si + 2CO↑
思考5： 思考 ：实验室盛
装NaOH溶液的试 溶液的试 剂瓶为什么用橡胶 塞而不用玻璃塞？ 塞而不用玻璃塞？
NaOH溶液能与玻璃中的 溶液能与玻璃中的SiO2 溶液能与玻璃中的 反应生成Na 反应生成 2SiO3，使瓶塞部分粘 结而无法打开。因此盛装NaOH溶 结而无法打开。因此盛装 溶 液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用 橡胶塞。 橡胶塞。 HF能腐蚀玻璃，因此，盛装 能腐蚀玻璃，因此， 能腐蚀玻璃 氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用 塑料瓶。 塑料瓶。
放入蒸馏水 现象 结论 当水分蒸 发后燃烧 放入Na2SiO3饱和溶液 放入 当水分蒸发后 不易燃烧
用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火
阅读P77） 硅酸盐的丰富性和多样性（阅读 ）
无机非金属材料的分类
传统无机 材料： 传统无机非金属材料：水泥、玻璃、 陶瓷 无机 材料 水泥、玻璃、 新型无机非金属材料:如新型陶瓷P79页 新型无机非金属材料:如新型陶瓷P79页 无机非金属材料 P79
高温
△
硅 单 质
与强酸 不反应
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑ 制 用 备：SiO2 + 2C == Si + 2CO↑ 半导体材料、计算机芯片、 途： 半导体材料、计算机芯片、 太阳能电池（或光电池）。 太阳能电池（或光电池）。
课堂小结 • 这节课你学到了什么？ 这节课你学到了什么？
豪门二杰---碳 豪门二杰 碳、硅
统治了有机界： 碳--统治了有机界：碳是构成有机物的主 统治了有机界 要元素。 要元素。
统治了无机矿物界： 硅—统治了无机矿物界：硅是构成岩石与 统治了无机矿物界 许多矿物的基本元素。 许多矿物的基本元素。
2020高考化学一轮复习专题4-1 无机非金属材料的主角-硅(教案)含答案
第１讲无机非金属材料的主角 —硅考纲要求：1.了解硅单质及其化合物的主要性质及应用。
2.了解硅单质及其化合物对环境质量的影响。
[循着图示·想一想][特色特性·记一记]1．特殊的用途：Si ——半导体材料、太阳能电池板 SiO 2——光导纤维H 2SiO 3——硅胶可作干燥剂Na 2SiO 3(水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料2．特殊的表示方法：硅酸盐可以用氧化物的形式表示 如Na 2SiO 3→Na 2O·SiO 2 3．特殊的性质：(1)Si 与NaOH 溶液的反应： Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑(2)SiO 2能溶于氢氟酸：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O (3)H 2CO 3的酸性强于H 2SiO 3：Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓ (4)粗硅的制备：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2C O↑考点一 应用广泛的非金属单质——硅[教材知识层面]1．硅元素的原子结构硅元素位于元素周期表中第三周期ⅣA族，原子结构示意图为；在自然界中均以化合态形式存在。
2．硅单质的性质 (1)物理性质：硅单质为灰黑色固体，有金属光泽、熔点高、硬度大，有脆性。
(2)化学性质——还原性。
①与氢氟酸反应的化学方程式：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑；②与NaOH 溶液反应的化学方程式：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑； ③与O 2反应：Si ＋O 2△,SiO 2。
3．硅单质的用途半导体材料、太阳能电池、合金材料。
[高考考查层面]命题点1 硅单质的特性非金属的一般规律 硅的特性硅还原性强于碳2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO↑ 非金属与强碱溶液反应一般不产生H 2 硅可与强碱溶液反应产生H 2： Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑ 非金属一般不与非氧化性酸反应Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑[典题示例]判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
第一节 无机非金属材料的主角——硅 第二课时
第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅第二课时学习目标：1．掌握硅酸盐的性质、用途。
2．了解陶瓷、玻璃、水泥等几类硅酸盐产品。
3．了解新型陶瓷和几种具有特殊功能的含硅物质。
重点难点：硅酸盐知识梳理三．硅酸盐1．概念：由组成的化合物的总称。
2．性质：硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，大多数水，化学性质很。
3．最常见的硅酸盐――Na2SiO3（1）性质：溶于水，水溶液俗称，呈性。
（2）用途：是和的原料。
4．硅酸盐组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组成形式表示其组成例如：硅酸钠：Na2SiO3：；石棉：；黏土的主要成分：；长石KAlSi3O8：。
5．三种常见的硅酸盐产品6．特殊功能的含硅物质（1）金刚砂（SiC）具有类似的结构，硬度，可以用作砂纸、砂轮磨料。
（2）硅钢（含硅4％）具有很高的，主要用作变压器铁芯。
（3）硅橡胶：既耐又耐，可用于制造火箭，导弹的零件。
（4）人工制造的分子筛（具有均匀微孔结构的铝硅酸盐），主要用作和。
7．新型陶瓷：主要有、、、几类。
四．硅单质单质硅有和两类。
（1）硅的物理性质晶体硅是有光泽的色固体，熔点、硬度、有性，是良好的。
（2）硅的化学性质①硅单质与强碱溶液反应：Si ＋2NaOH ＋H2O = Na2SiO3 + 2H2↑②硅单质与氢氟酸（HF）反应：Si ＋4HF =SiF4↑＋2H2 ↑（3）硅的用途①材料，如硅芯片等。
②新型能源，如等。
知能检测1.下列物质中属于纯净物的是（）A.Na2CO3·10H2OB.水泥C.纯净的盐酸D.普通玻璃2．下列物质有固定熔点的是A．玻璃B．水泥C．水玻璃D．Na2O·SiO23．在实验室熔化NaOH固体，不能选用的坩锅是A ．铁坩锅B ．瓷坩锅C ．铝坩锅D ．石墨坩锅4．在玻璃工业、水泥工业中都用到的原料是 （ ）A ．纯碱B ．石英C ．石灰石D ．粘土5．下列物质稳定性由强到弱的是（ ） ①CaSiO 3,②H 2CO 3,③CaCO 3,④Ca(HCO 3)2A ．①②③④B ．②④③①C ．①③④②D ．①④③②6．高岭土的组成表示为Al 2Si 2Ox(OH)y ，其中x 、y 的数值分别为（ ）A ．7，2B ．6，3C ．5，4D ．3，67．能将CaCO 3 、SiO 2、Na 2SiO 3三种白色粉末鉴别开来的试剂是（ ）A ．苛性钠溶液B ．水C ．氢氟酸D ．稀盐酸8．下列物质的浓溶液，能用磨口玻璃试剂瓶盛放的是（ ）A ．浓H 2SO 4B ．水玻璃C ．苛性钾D ．氢氟酸9．将22.5g 石英与60g 石灰石在高温下反应，产生的气体在标况下的体积为（ ）A ．5.6LB ．11.2LC ．13.44LD ．6.72L10．下列几种物质不能长期暴露在空气中的是（ ）A ．水晶B ．水玻璃C ．醋酸D ．石英11．把26克含有SiO 2的CaCO 3固体在高温下加热到质量不再改变，冷却后称量为17.2克。
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思无机非金属材料是工程材料中的重要组成部分，其中硅作为无机非金属材料中的主角，其在现代工业和科技领域中发挥着重要作用。
本文将从硅的基本特性、应用领域和未来发展趋势等方面展开教学与反思。
一、硅的基本特性硅是一种化学元素，其化学符号为Si，原子序数为14。
在自然界中，硅以二氧化硅的形式存在于石英石、石英砂等矿石中，是地壳中丰富的元素之一。
硅的晶体结构稳定，具有优良的物理性能，具有高的硬度、良好的化学稳定性等特点，这使得硅在工程材料中具有广泛的应用前景。
硅的晶体结构具有多种形式，其中多晶硅是最常见的形式之一。
多晶硅具有较高的导电性能，因此在半导体行业中应用广泛。
硅还可以通过化学方法合成无机非金属材料，如氧化硅、硅酸盐等，这些化合物在建筑材料、玻璃制造等方面有着重要的应用价值。
二、硅的应用领域硅作为无机非金属材料的主角，在现代工业和科技领域中发挥着重要作用。
硅材料在电子行业中有着广泛的应用。
作为半导体材料，硅在集成电路、太阳能电池、光电子器件等领域发挥着关键作用。
硅在建筑材料领域也有着重要的地位，硅酸盐水泥、硅胶等材料在建筑工程中发挥着防水、绝缘、耐腐蚀等作用。
硅材料还广泛用于玻璃制造、陶瓷生产、化工工艺等领域。
在当今社会中，随着科技的不断发展，硅材料的应用领域也在不断扩展。
硅在微电子器件、生物医学材料、光学器件等领域都有着广泛的应用前景。
对硅材料的深入理解和研究对于推动科技创新和工程技术的发展具有重要意义。
三、硅材料的未来发展趋势在未来，硅材料的发展将会呈现出以下几个趋势。
硅材料的制备工艺将会更加精细化和高效化。
随着科学技术的发展，制备工艺的不断改进将会使得硅材料的品质得到进一步提高，从而满足不同领域的需求。
硅材料的应用范围将会不断扩大。
随着新兴科技的不断涌现，硅材料在电子、光电子、新能源等领域的应用前景将会更加广阔。
人们对硅材料的环保性能和可持续利用性能的要求也会越来越高，这将促使硅材料的制备和应用向着绿色环保的方向发展。
高一化学第四章第一课时无机非金属材料主角-硅全解
雕花玻璃
13
在玻璃表面涂上一层石蜡
14
在石蜡上雕刻出花纹，向挖 空部分加少量氢氟酸
15
洗掉酸并去掉石蜡
16
5. 二氧化硅与二氧化碳的比较
二氧化碳CO2
二氧化硅SiO2
物质分类
均属于酸性氧化物
与酸反应
与碱性氧化 物反应
不反应
CO2 ＋ CaO＝CaCO3
SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O
无机非金属材料的主角--硅 第一课时 二氧化硅和硅酸
硅的概况：在地壳中含量第二
钙
2
.钠7 42
钾 %. 4 7
%2
镁 氢其他 . 000.%716.%2 0 %
3.45%
铁
4.75%
铝 7.73%
硅 26.30%
氧
硅
铝
氧
铁
48.60%
钙
钠
钾
镁
氢
其他
含量：O＞Si ＞Al ＞Fe
硅的存在与分布
含量——仅次于氧，居第二位
②石英晶体中不存在单个的SiO2分子，所有的Si、O原子 连在一起， SiO2只是石英晶体的化学式，而不是分子式。 ③SiO2网状结构决定了SiO2是不溶于水的固体，其熔、 沸点高，硬度大。
④[SiO4]四面体不仅存在于SiO2晶体中，也存在于硅酸盐 中。
3. 二氧化硅的物理性质
根据SiO2的存在，请你分析以下问题： SiO2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？ 你的根据是什么？ SiO2这些性质是由什 么决定的？
高温 CaO＋SiO2 CaSiO3
与碱反应 与水反应
CO2 ＋2NaOH＝
无机非金属材料的主角--硅
5.二氧化硅的化学性质(稳定）
① 是酸性氧化物 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2 + 2OH- ==SiO32-+ H2O
高温
SiO2+CaO==CaSiO3
②不能与水反应
③在高温下与碳酸盐的反应 高温 SiO2+Na2CO3==CO2 +Na2SiO3 高温 SiO2+CaCO3===CO2 +CaSiO3
硅 芯 片
晶体硅的导电性介于导体和绝 缘体之间,是良好的半导体材料, 硅是信息技术的关键材料
利用硅的半导体 性能，制成光电 池 ，将光能转化 为电能。 硅太阳能电池
大规模集成电路
太阳能电池
电脑的中央处理器（CPU） 硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔 记本一样大小了。
硅的分布与存在
• 分布：自然界中分布广泛，在地 壳中居第二位，仅次于氧。是构 成矿物和岩石的基本元素。 • 存在：没有游离态，只有化合态
一.二氧化硅(SiO2)
硅矿 山
硅石
二氧化硅广泛存 在于自然界中，与其 他矿物共同构成了岩 石。是一种坚硬难熔 的固体。
1.二氧化硅的存在
二 氧 化 硅 的 存 在 结晶形（石英晶体）
2.结构材料——高温结构陶瓷： 氧化铝陶瓷(人造刚玉)：
氧化铝陶瓷制品
氧化铝透 明陶瓷管
高压钠灯的灯管就是用 氧化铝陶 瓷 制作的。高压钠灯是发光效率很 高的一种电光源，光色金白，在它 的灯光下看物清晰，不刺眼。平均 寿命长达 1万小时～2万小时，比高
压汞灯寿命长2倍，是白炽灯寿命的 10倍，是目前寿命最长的灯。
④不与酸反应（除氢氟酸以外） SiO2 + 4HF == SiF4 + 2H2O 玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么关系？
第四章第一讲 无机非金属材料的主角——硅
2
) )
＝ Si＋CO ↑(
考点突破 实验探究 高考演练 课时训练
考点二 物质的性质与变化
2．从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA元素，自然界中有碳的 多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？ 答：没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难 分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在。
考点突破 实验探究 高考演练 课时训练
考点一 物 质 的 分 类
解析
4．硅作为一种新型能源被广泛开发利用，关于其 有利因素的下列说法中，你认为不正确的是( ) A．硅燃烧产物对环境产生的污染，容易得到有 效控制 Δ B．从Si(s)＋O2(g) SiO2(s) Δ H＝－ 858.6 kJ·mol－1可知，硅燃烧放出的热量 多 C．自然界中硅的储量丰富，可以从自然界直接 获得单质硅 D．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是 最佳的燃料之一
考点突破 实验探究 高考演练 课时训练
考点一 物 质 的 分 类
答案： 1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”。 (1)所有非金属单质的熔点都很低( (2)所有非金属单质都是绝缘体( ) ) (1) × (2)× (3)√ (4)×
(3)硅是计算机芯片的重要材料，二氧化硅是光 导纤维的主要成分。( (4)SiO2＋C
考点突破 实验探究 高考演练 课时训练
考点一 物 质 的 分 类
解析：选B。石墨烯可由石墨剥离而成，故石墨烯是可以导电的非金属单质，它 既不是电解质，也不是非电解质，A项错；石墨烯、金刚石、C60、“碳纳米泡沫 ”都是由碳元素形成的不同的单质，它们互为同素异形体，B项正确；C项中由于 石墨转化为金刚石的ΔH>0，是吸热过程，即石墨的能量较金刚石低，因而石墨 烯稳定，C项错；C和C都是碳元素，故D项错。
《无机非金属材料的主角——硅》ppt课件
特别提醒
由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为 了简化对硅酸盐组成的表示方法，采用了氧 化物法，实际上硅酸盐不是以简单氧化物形 式存在的，而是以种种结构复杂的盐的形式 存在的。
例4 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 Al2O3·CaO·3SiO2·3H2O
3. 硅酸的存在及用途 (1)浓度小时：形成硅酸溶胶； (2)浓度大时：形成 硅酸凝胶。 (3)硅胶
硅酸凝胶经干燥脱水得到的硅酸干凝胶称 为“ 硅胶”，具有强的 吸水性，常用作干燥剂或 催化剂的载体。
三、硅酸盐 1. 概念：硅酸盐是由硅、氧和金属 元素组成的化合物的总称。 2. 硅酸盐的性质
硅酸盐是一类结构复杂的固态物质， 大多不溶于水，化学性质很 。稳定
二、硅酸 1
．硅酸的性质
(1)弱酸性
向Na2SiO3溶液中通入CO2，反应的
化学方程式为Na2SiO3＋CO2＋
H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。
弱
结论：H2SiO3酸性比H2CO3酸性 。
(2)不稳定性
2. 硅酸的制备
可溶的硅酸盐与较强的酸反应可制得硅酸， Na2SiO3与盐酸反应的化学方程式为Na2SiO3＋ 2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl。
C．钾云母(K2Al6Si6H4O24)，表示为 K2O·2H2O·3Al2O3·6SiO2 D．石棉[CaMg3Si4O12]，表示为 CaO·3MgO·4SiO2
【答案】 D
变式训练
4．钾长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土 [Al2Si2O5(OH)4]时反应的离子方程式为：
2KAlSi3O8＋2H2CO3＋5H2O===2K＋＋ 2HCO3－＋4H2SiO3＋Al2Si2O5(OH)4
第四章 第1讲 无机非金属材料的主角—硅
通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管 (3)CO2(O2) ：____________________________________________。
通过饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液 (4)CO2(SO2)：_________________________________________。 通过饱和NaHCO3溶液 (5)CO2(HCl)：_________________________________________。 通过CuSO4溶液 (6)CO2(H2S)：_________________________________________。
高温
(2)SiO2＋Na2CO3 =====Na2SiO3＋CO2↑ (4)SiO2＋3C=====SiC＋2CO↑
高温
高温
D．将挥发性的酸酐从其盐中置换出来
题组二
知识梳理·题型构建
二氧化碳与弱酸盐溶液反应的规律
( 操作及现象 )
3．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对 应关系错误的是 选项
(2)新型无机非金属材料，如 高温结构陶瓷 、 光导纤维 、
生物陶瓷 、 压电陶瓷 等。
知识梳理·题型构建
题组一
无机非金属材料的组成和性质
1．世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证 说： “中国至少在距今 3 000 年以前， 就已经使用玻璃了。 ” 下列有关玻璃的说法不正确的是 (
A
)
A．制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土 B．玻璃在加热熔化时没有固定的熔点 C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅 D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧 碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
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第四章非金属及其化合物第一讲无机非金属材料主角—硅教学重点：SiO2的性质教学难点：SiO2的结构、硅酸盐的组成在地壳里，硅的含量在所有元素中居第次于氧全部以＿＿＿＿＿态存在。
硅元素位于元素周期表中的第＿＿＿周期，族：＿＿其原子结构示意图：＿＿＿＿＿。
一、二氧化硅及硅酸1、二氧化硅(1)物理性质:二氧化硅广泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅，SiO2不溶于水，熔点＿＿＿、硬度＿＿＿。
水晶、石英是二氧化硅晶体。
(2)结构:二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成的，晶体中硅原子和氧原于的个数比为＿＿＿，Si02晶体的平面结构图：(3)二氧化硅出化学性质①酸性氧化物的性质:Si02是酸性氧化物，是＿＿＿的酸酑，＿＿＿于水。
常温下Si02与NaOH溶液反应得到硅酸钠(Na2SiO3)，反应的化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
高温下Si02能和碱性氧化物(如CaO)反应生成硅酸盐，反应的化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②常温下，SiO2能与氢氟酸(HF)反应，此反应常用于刻蚀玻璃，反应的化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
③二氧化硅的弱氧化性:Si02高温下与C作用可制取粗硅，反应的化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(4)二氧化硅的用途 :①Si02是制造光导纤维的主要原料。
②Si02常被用来制造石英表中的压电材料(3)Si02用于制造各种玻璃制品。
思考:(1)实验室为什么不用带玻璃塞的试剂瓶盛放NaOH溶液?应用什么样的塞子?(2)Si02不溶于水，如何由Si02制取H2SiO3?2、硅酸(1)硅酸(H2Si03)硅酸不溶于水，其酸性比碳酸的酸性＿＿＿。
(2)硅酸钠(Na2Si03): Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，常用作黏合剂。
往Na2SiO3溶液中通人CO2，能制得硅酸，反应的化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
二、硅酸盐1、硅酸盐制品性质稳定、熔点较高，大都难溶于水，(1)硅酸盐的组成比较复杂，常用氧化物的形式表示。
表示顺序为：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水。
例如：硅酸钠(Na2Si03)改写为氧化物形式为：＿＿＿＿＿＿＿＿；钠长石： (NaAlSi308)改写为氧化物形式为＿＿＿＿＿＿＿＿。
(2)玻璃①生产原料：＿＿＿＿＿＿＿＿。
②生产设备：＿＿＿＿＿＿＿＿。
③生产过程：把原料粉碎并按适当比例混合后，放人玻璃熔炉中加热、熔化，冷却后得到普通玻璃。
主要的化学反应有：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
④主要成分：普通玻璃是Na2Si03、CaSi03和SiO2在一起的混合物。
⑤重要性质：玻璃在常温下呈固态，没有固定的熔点，受热在一定温度范围内逐渐软化。
⑥玻璃的种类：铅玻璃(用于制光学仪器)；有色玻璃[蓝色钴玻璃(Co202)、红色玻璃(Cu2O)；钢化玻璃(用于汽车车窗)：(3)水泥：水泥是重要的建筑材料，其主要成分是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，水泥具有＿＿＿＿性。
(4)陶瓷：陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料，①高温结构陶瓷，如氮化硅(Si3N4)陶瓷，碳化硅(SiC)陶瓷等。
②生物陶瓷：如氧化铝陶瓷(A1203)，氧化锆陶瓷(Zr02) 等；③压电陶瓷：以钛酸钡(BaTi03)和钛酸铅(PbTi03)为主要成分。
三、硅单质1、硅的物理性质单质硅有晶体硅和无定形硅两种。
晶体硅是＿＿＿色、有＿＿＿光泽、脆而硬的固体，是良好的＿＿＿材料。
2．硅的化学性质(1)常温下硅的化学性质稳定，但能和氟(HF)、强碱(NaOH)发生反应。
①硅和氟气反应生成四氟化硅气体，化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②硅和氢氟酸反应生成四氟化硅，放出学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
③硅与NaOH溶液作用生成硅酸钠，反应的化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(2)在加热条件下，硅能和某些非金属单质发生反应。
①硅与氧气在加热时反应生成二氧化硅程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②硅和C12在加热条件下反应生成四氯的化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
3．硅的制取：自然界中没有游离态的硅，常见的化合态的硅有＿＿和＿＿等。
工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。
反应的化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
在该反应中，氧化荆是＿＿＿＿，还原剂＿＿＿＿。
4．硅主要的用途：硅可以用来制造＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿等。
四、小结：比较SiO2、CO2在物理化学性质上异同。
一、硅及其化合物的有哪些特性？1.Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2+2C=Si+2CO↑2.非金属与碱反应一般无氢气放出，但Si可以：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑3.非金属单质一般不与无氧酸反应，但Si可以与HF作用：Si+4HF=SiF4+2H2↑4.非金属单质一般为非导体，但Si可以作为半导体。
5.SiO2是硅酸的酸酐，但不溶于水，不能直接与水作用生成硅酸。
6.非金属的氧化物的熔点一般较低，但二氧化硅的熔点很高，原因是它为原子晶体。
7.酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2可以与HF酸作用： SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O8.硅酸不溶于水。
二、为什么玻璃没有固定的熔点？有规则空间排列的晶体是有固定熔点的。
玻璃是一种玻璃态物质，玻璃态是介于结晶态与无定形之间的一种物质状态。
它的结构特点是：它的粒子不象晶体那样有严格的空间排列，但又不象无定形那样无规则排列。
人们把玻璃态的这种结构特征称为“短程有序而远程无序”。
即从小范围来看，它有一定的晶体排列，但从整体上看，却像无定形物质那样无晶形的排列规律。
所以，玻璃态物质没有固定的熔点，而是在一定的温度范围内逐渐软化而变化为液态。
三、玻璃瓶塞会跟NaOH等碱性溶液反应，为什么NaOH溶液还能用玻璃瓶盛装？由于玻璃不是简单的Na2SiO3、CaSiO3、 SiO2机械混合物,它们相互结合为多聚硅酸的长链,金属阳离子处于无规则的多聚硅酸的长链包围之中。
所以玻璃中的Na2SiO3、CaSiO3、 SiO2不是独立存在的，即玻璃中SiO2与一般所说的是有区别的。
瓶口内侧与瓶塞都是经过磨砂处理的，表面粗糙，造成碱性的液体容易滞留，并且水分蒸发，碱液浓度增大，促使二者更易反应。
其他部位因表面光滑而难于反应。
由于从组成和结构上看多聚硅酸的长链与SiO2相似，所以通常把玻璃跟NaOH等碱性溶液反应简单地看成SiO2与碱溶液的反应。
四、二氧化硅与碳酸钠和碳酸钙反应的原因？玻璃工业生产的主要原理是在强热的条件下发生：Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2↑，CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2↑上述反应都是在高温条件下进行的，有利于二氧化碳从体系中挥发出来，而二氧化硅不行，所以反应可以进行。
符合难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理。
所以上述反应不与“Na2SiO3 + CO2+H2O= Na2CO3+ H2SiO3↓”矛盾，因为后者是在溶液中进行的，符合复分解反应的原理。
五、怎样用氧化物来表示硅酸盐？氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，氧化物前系数的确定：除氧元素外，其他的元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。
注意事项：氧化物之间用“·”隔开；系数配置出现分数应化为整数。
如：正长石KAlSi3O8要写成K2O·Al2O3·6SiO2形式。
六、碳族元素化合价有哪些特点？碳族元素主要化合价为+2和+4，非金属元素还有-4价。
其中Pb+2价稳定；其余的+4价稳定。
【例1】向下列物质的浓溶液中缓慢地通入过量CO2气体，整个过程中无明显现象的是A．水玻璃 B．苯酚钠 C．漂白粉 D．饱和碳酸钠 E．氯化钙解析： CO2溶于水生成碳酸，碳酸的酸性比盐酸弱，而比硅酸、次氯酸、苯酚强。
根据酸与盐反应的规律（弱酸不能制强酸），过量CO2通入硅酸钠溶液中有白色沉淀H2SiO3生成，CO2通入苯酚钠溶液中会生成苯酚浊液；CO2通入次氯酸钙溶液过程中会生成碳酸钙白色沉淀，CO2过量最终沉淀会消失；过量CO2通入饱和碳酸钠溶液会生成碳酸氢钠，碳酸氢钠溶解度比碳酸钠溶解度小而结晶析出；CO2通入氯化钙溶液无明显现象。
答案：E。
规律总结：此题易出错的地方有三个：①CO2通入氯化钙溶液无明显现象；②题干中CO2是过量的；③碳酸氢钠因溶解度小而结晶析出。
【例2】(2002年上海)将足量CO2通人KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（n）和通入CO2体积（y）的关系正确的是A B C D解析：CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合溶液中，首先发生反应CO2+2OH－+Ca2＋=CaCO3↓+H2O，此段时间内随着CO2的不断通入，沉淀量逐渐增加；等Ca(OH)2反应完，溶液中还剩余OH－，再通CO2，即发生反应：CO2+2KOH=K2CO3+H2O，此段时间内，随着CO2的不断通入，沉淀量保持不变; 等KOH反应完，继续通CO2，即发生反应：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2，沉淀量逐渐减少，一直到沉淀完全溶解。
D图象符合题意。
实际上这里还有一个定量关系：完全生成碳酸钙沉淀所需的CO2的体积和使碳酸钙沉淀完全溶解所需的CO2的体积相等。
答案：D。
规律总结：遇到通入气体沉淀又溶解的这类题，首先联想到碳酸盐，亚硫酸盐转化为酸式盐，当全部转化为正盐时，如有OH－，则应把OH－中和完毕，酸式盐再转化为正盐。
【例3】Fe3O4若看作“混合氧化物”时可写成FeO·Fe2O3，若看作一种盐时又可写成Fe(FeO2)2．根据化合价规则和这种书写方法，Pb3O4可以分别写成________和________。
解析: Fe元素有＋2、＋3价，Fe3O4中有1/3Fe元素为＋2价，2/3Fe元素为＋3价．与Fe元素不同，铅是＋2价、＋4价．按化合价规则及题中要求的写法(即低价在前，高价在后，且高价元素形成酸根)，故Pb3O4应改写为下列两种形式2PbO·PbO2和Pb2PbO4。
【例4】草酸晶体与浓硫酸共热可制得CO，其化学方程式如下：H2C2O4CO ↑+CO2↑+H2O，现利用该反应制取CO气体，要求：a．验证CO还原性及其氧化产物。
b．剩余气体CO不能排入大气中，并回答有关问题：（1）试从图中选用几种装置（有些可重复使用）连接成一套实验装置，所选用的装置及连接顺序为。
（2）用简洁的文字说明所选的装置，如何达到上述两要求：a．；b．。
（3）在装置C中的化学反应方程式为。
（4）本实验有四个酒精灯A、B、C、H，正确操作时点燃酒精灯的顺序是；试简单说明理由；。
熄灭酒精灯的顺序是；试简单说明理由：。