高考化学一轮总复习第 4 章第1讲硅无机非金属材料

属，其导电性介于导体和绝缘体之间，是良好
的半导体材料。硅的化学性质不活泼(尤其是在
常温下)，但常温下仍能与氟气、氟化氢和
NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅
能与氯气、氧气等非金属发生反应。
答案：C
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1－2.硅及其化合物的应用范围很广，下列说法正确的 是
A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C．反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中， Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂 D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光 单晶硅
用途
饮料、制碱 光导纤维、化学仪器等
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41
3.H2CO3和H2SiO3
H2CO3
H2SiO3
酸性
均为弱酸，且酸性：H2CO3>H2SiO3
水溶性 能溶于水
难溶于水
稳定性
常温下易分 解生成 CO2
受热时易分解：H2SiO3==△===
和 H2O
SiO2＋H2O
Si
非金属一般不与非
氧化性酸反应
Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑
一般非金属单质为 硅为半导体，常用于
绝缘体
电子部件
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物质
一般规律
硅及其化合物的特性
酸性氧化物一般 与水反应生成相 应酸
SiO2不溶于水，不与水反 应
酸性氧化物一 般不与酸发生 SiO2 复分解反应
SiO2＋4HF===SiF4↑＋ 2H2O
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15
解析：据“强酸制弱酸”规律可知，B项反应证明 H2CO3酸性强于H2SiO3，故H2SiO3为弱酸。 答案：B
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4．工业制玻璃和水泥都用到的原料是( )
A．石英
B．纯碱
C．石灰石
D．黏土
解析：制玻璃的原料是：石英、纯碱、石灰石，
制水泥的原料是石灰石和黏土。
答案 ： C
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1．C和Si
自然界存在
碳 游离态和化合态
硅 化合态
单质物理 金刚石硬度最大，石 硅是半导体
性质 墨熔点最高，导电
与O2反应
能反应，且产物CO、
CO 常温下为气体 2
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能反应，产物
SiO2常温下为固
体
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碳
硅
与碱溶液
Si＋2OH－＋H2O
作用
===SiO32－＋2H2↑
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1－1.下列关于硅的说法中，不正确的是
()
A．硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽
的固体
B．硅的导电性能介于导体和绝缘体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ间，是良好
的半导体
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
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解析：晶体硅是外形像金属(有金属光泽)的非金
第四章 非金属及其化合物 第一讲 无机非金属材料的主角---硅
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1
一、硅 1．硅元素在自然界中的存在
地壳中含量： 第二位 ；存在形态：化合态 ；存 在形式： SiO2 和硅酸盐。 2．单质硅 (1)硅的同素异形体： 晶体硅 和无定形硅。
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2
(2)化学性质：
常温下，硅的化学性质不活泼，加热时，可与某些非金属
硅酸和原硅酸均难溶 于水
常见的可溶性硅酸盐为 Na2SiO3，水溶液俗称 水玻璃、泡花碱
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[特别提醒] (1)与强碱溶液反应放出 H2 的单质只有 Al、Si，常作为推断 题的突破口。 (2)硅的氢化物——甲硅烷(SiH4)，在空气中极不稳定易自燃， 由稳定性 CH4>SiH4 可知：非金属性 C>Si。
答案：C
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17
5．请将下列物质与其相应成分进行连线。
(1)水晶、光导纤维 (2)半导体元件 (3)水玻璃 (4)玻璃
a．Na2SO3溶液 b．Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 c．SiO2 d．Si
(5)水泥 e．3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、
3CaO·Al2O3 答案：(1)－c，(2)－d，(3)－a，(4)－b，(5)－e
坚硬难熔的固 体，不溶于水
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二氧化碳
二氧化硅
与碳 CO2＋C==△===2CO 化
SiO2
＋
2C
高温 =====
Si ＋
2CO↑
学 与水 CO2＋H2O
H2CO3
不反应
性 与酸 不反应
只与氢氟酸反应
质
与 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SiO2 + 2NaOH=Na2SiO3
单质反应，如与 O2、Cl2 反应：
Si＋O2==△===SiO2，Si＋2Cl2==△===SiCl4。
(3)工业制法：
2C＋SiO2=高==温==Si＋2CO↑。
(4)用途：作为 半导体材料 ，生产硅合金。
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3
二、二氧化硅和光导纤维
1．二氧化硅 (1)自然界中存在：沙子、 石英 、水晶。 (2)物理性质：
高岭石Al2(Si2O5)(OH)4 :
钙沸石Ca(Al2Si3O10)•3H2O :
滑石Mg3Si4O10(OH)2 :
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8
2．传统无机非金属材料
名称 生产 原料
生产 原理
玻璃
水泥
陶瓷
纯碱、石灰石、石英 CaCO3＋SiO2=高==温==
石灰石 、 黏土
黏土 复杂的
CaSiO3＋CO2↑
(2) 了 解 硅 元 素 单 质 无机推断
及其化合物与无机 (3)无机非金属材料的组成及应用
非金属材料的关系
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物质
一般规律
硅及其化合物的特性
▲ 硅还原性大于碳 2C＋SiO2===Si＋2CO↑
非金属单质与强碱 溶液反应一般不产 生H2
硅可与强碱溶液反应 产生H2
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12
解析： A项，SiO2能与氢氟酸反应；C项，通常状况 下，SiO2为固体，CO2为气体，故SiO2的熔、沸点比 CO2高；D项，SiO2不溶于水，与水不反应。 答案： B
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13
2．下列试剂中，能贮存在带磨口塞的玻璃试剂瓶里
的液体是
A．KOH溶液
B．液溴
C．Na2SiO3溶液
“较强酸制较弱 酸”是复分解反
Na2CO3＋SiO2=高==温==Na2SiO3＋
应的一般规律， CO2↑
H2CO3酸性大于 H2SiO3
CaCO3＋SiO2=高==温==CaSiO3＋CO2
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物质
一般规律
无机酸一般易 H2SiO3 溶于水
大多数硅酸盐 硅酸盐
难溶于水
硅及其化合物的特性
【提示】 不正确。SiO2与氢氟酸反应是其特性，与其他 酸不反应。SiO2是酸性氧化物，是硅酸的酸酐。
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7
三、硅酸盐与无机非金属材料
1．硅酸盐
(1)特点：质地稳定，熔点较高，大多 难 溶于水。
(2)表示方法：
硅酸盐大多成分复杂，常用氧化物形式表示。
如：黏土： Al2O3·2SiO2·2H2O， 钾长石： K2O·Al2O3·6SiO2。
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10
【思考·感悟】 2．实验室贮存碱液的试剂瓶，为什么不用磨口玻璃塞？
【提示】玻璃的成分SiO2与碱液反应，生成Na2SiO3将 瓶口与瓶塞粘在一起。
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1．下列关于SiO2和CO2的叙述中正确的是 ( ) A．两者都是酸性氧化物，故都不与酸反应 B．两者都可以与NaOH溶液反应 C．CO2的熔、沸点比SiO2高 D．两者都能与水反应生成相应的酸
D．氢氟酸
解析：A项，SiO2＋2KOH===K2SiO3＋H2O，使瓶
口与瓶塞粘在一起；C项，Na2SiO3溶液常作矿物
胶，能把瓶口与瓶塞粘在一起；D项，SiO2＋
4HF===SiF4↑＋2H2O。
答案：B
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14
3．下列反应能证明 H2SiO3 是弱酸的是( ) A．H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O B．Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 C．SiO2＋Na2CO3=高==温==Na2SiO3＋CO2↑ D．H2SiO3==△===SiO2＋H2O
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【例1】 某短周期非金属元素的原子核外最外层电 子数是次外层电子数的一半，该元素 A．在自然界中只以化合态的形式存在 B．单质常用作半导体材料和光导纤维 C．最高价氧化物不与酸反应 D．气态氢化物比甲烷稳定
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[解析] 本题考查硅及其化合物，意在考查考生对硅 及其化合物知识的理解与应用。该短周期非金属元 素为Si，硅在自然界中只以化合态形式存在，A项正 确；单质硅可用作半导体材料，而光导纤维的主要 成分是SiO2，B项错误；Si的最高价氧化物为SiO2， 其可以与氢氟酸反应，C项错误；由于非金属性Si＜ C，因此气态氢化物稳定性：SiH4＜CH4，D项错误。 [答案] A
复杂的物理、物理、
Na2CO3＋SiO2=高==温== 化学变化 化学变
Na2SiO3＋CO2↑
化
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9
玻璃
水泥
主要
Na2SiO3、CaSiO3、
3CaO·SiO2、 2CaO·SiO2
成分 SiO2、
3CaO·Al2O3
重要 特性
无固定熔点
水硬性
陶瓷 耐腐蚀
3．新型无机非金属材料 常见的有 高温结构陶瓷 、生物陶瓷、压电陶瓷等。
硬度大、熔点高，不溶于水。
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4
(3)化学性质：
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5
2．光导纤维 (1)主要成分： SiO2 ； (2)用途：用于通信、能量传输、信息处理、遥 测遥控。
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6
[思考·感悟] 1．SiO2 既能与氢氟酸反应又能与碱反应，所以说 SiO2 是一
种两性氧化物，这种说法正确吗？
NaOH
溶液 或 CO2＋NaOH===NaHCO3 ＋H2O
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二氧化碳
二氧化硅
化 与纯 Na2CO3＋CO2＋ Na2CO3＋SiO2=高==温==
学 碱 H2O===2NaHCO3
Na2SiO3＋CO2↑
性 质与
CO2+CaO==CaCO3
CaO
SiO2＋CaO=高==温== CaSiO3
和E的化学方程式是________________________
__________________________________________。
(3)C的化学式(分子式)为________。D的化学式(分子
式)为________________________。
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解析：根据“A 为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单 质”可知 A 是单质硅，它可由 SiO2 和 C 在高温下反应制取， 由此可知 B 为 SiO2，则 C 为 CaSiO3，D 为 Na2SiO3。
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33
解析：粗硅提纯涉及的反应：Si＋2Cl2=高==温==SiCl4，SiCl4＋ 2H2=高==温==Si＋4HCl 都是氧化还原反应；硅与氢氧化钠溶液反 应中 NaOH 既不是氧化剂，也不是还原剂，只是反应物，起 氧化作用的只是 H2O；硅能与氢氟酸反应，不能与盐酸反应。
答案 ： A
与水蒸气 C＋H2O(g)
作用
=高==温==CO＋H2
与 F2、HF 反应
Si＋2F2===SiF4 Si＋ 4HF===SiF4↑ ＋ 2H2↑
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2．CO2和SiO2 存在
物理性质
二氧化碳 空气中
二氧化硅 硅石、石英、水 晶、硅藻土等
常温下为气体， 以1∶1的体积比 溶于水
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答案：(1) (2)SiO2 SiO2＋2C=高==温== Si＋2CO↑
(3)CaSiO3 Na2SiO3
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考纲展示
考点关注
(1) 了 解 硅 元 素 单 质 (1)关于硅及其化合物性质，制备
及其化合物的主要 的实验探究
知识和应用 (2)以硅及其化合物转化为载体的
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1－3.下列物质中不能通过化合反应制得的是( )
A．SiO2 C．H2SiO3
B．NaHCO3 D．SiF4
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解析：A 项，Si＋O2==△===SiO2；B 项，Na2CO3＋CO2＋ H2O===2NaHCO3；D 项，Si＋2F2===SiF4。
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6．A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的 相互转换关系如图所示。A为地壳中含量仅次于氧 的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。
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请填空：
(1)形成单质A的原子的结构示意图为________，它的
最高化合价为________。
(2)B的化学式(分子式)为________，B和碳反应生成A