高中化学 41 无机非金属材料的主角—硅期末复习学案 新人教版必修1

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【本节学习要点】

1．了解硅在自然界中的存在，主要物理性质、用途

2．了解二氧化硅的存在，知道石英、水晶、硅石、玛瑙与SiO2的关系，了解SiO2的网状结构，掌握SiO2的化学性质。

3．了解硅酸的性质和制备

4．了解常见硅酸盐的性质和主要用途

【重难点讲解】

重难点一、二氧化硅和硅酸

SiO2与CO2的比拟

CaSiO 3＋CO2↑(制玻璃) H2OH2SiO 3

↓＋

Na2CO3 CO2＋

Na2CO3＋H2O2NaH CO3

与碱性氧化物反响CaO＋SiO2高温CaSiO3

CaO＋

CO2CaCO

3

Na2O＋

CO2Na2C

O3

与C反响SiO2＋2C高温

=Si＋2CO↑

C＋CO2△

=2CO

相同点①都是酸性氧化物、都能与强碱、碱性氧化物反响。②都有弱氧化性特别提醒

(1)SiO2中硅元素为＋4价，是Si元素的最高价态，具有较弱的氧化性能与C在高温下反响。

(2)SiO2是酸性氧化物与水不反响，只能用相应的可溶性硅酸盐与酸反响制得。

(3)实验室中，盛放Na2SiO3溶液、NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，要用橡胶塞。原因是玻璃中含有SiO2，与NaOH溶液反响生成Na2SiO3，Na2SiO3溶液有很强的黏合性，能将玻璃塞和玻璃瓶黏合在一起，久之不能翻开。

(4)Na2SiO3溶液易与空气中的CO2反响生成H2SiO3，故应密封保存。

(5)因HF能腐蚀玻璃，所以实验室不能用玻璃瓶保存氢氟酸，也不能用玻璃塞。氢氟酸可用于雕刻玻璃。

重难点、酸盐和硅单质

1．硅的化学性质与制备

(1)硅的化学性质

①常温下，除与F2、HF酸、强碱反响外，硅不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等其他物质反响

与F2反响：Si＋2F2=SiF4

与氢氟酸反响：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑

与NaOH溶液反响：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑

②加热时，Si能与O2、Cl2等反响

Si＋O2=高温SiO2

Si＋2Cl2=高温,SiCl4

(2)硅的制备

①制取粗硅

SiO 2＋2C 高温,Si ＋2CO ↑

②粗硅的提纯：SiCl 2,SiCl 4H 2,Si ＋HCl Si ＋2Cl 2高温,SiCl 4，SiCl 4＋2H 2高温,Si ＋4HCl 特别提醒

C 与SiO 2反响，产物为CO ，而不是CO 2，粗硅先与Cl 2反响，生成挥发性的SiCl 4，挥发出来的SiCl 4

再与H 2反响生成Si 和HCl 。

2．硅及其化合物的“特性〞小结 (1)硅的“特性〞

①非金属单质一般为非导体(石墨能导电)，硅的晶体是良好的半导体材料。

②Si 的复原性大于C ，但C 能在高温下复原出Si ：SiO 2(石英砂)＋2C(焦炭)高温,Si(粗硅)＋2CO ↑。 ③非金属单质跟碱作用一般无H 2放出，但Si 能跟强碱溶液作用放出H 2：Si ＋2NaOH ＋H 2O,Na 2SiO 3

＋2H 2↑。

金属H 2＋金属氧化物――→高温

金属＋H 2O,单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si 能跟HF 作用：Si ＋4HFSiF 4↑＋2H 2↑。,(2)硅的化合物“特性〞,①酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO 2能与HF 作用。,SiO 2＋4HFSiF 4↑＋2H 2O,②SiO 2是H 2SiO 3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H 2SiO 3。,③无机酸一般易溶于水，但H 2SiO 3难溶于水。,④硅酸钠水溶液称泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液，并不是碱。,⑤H 2CO 3的酸性强于H 2SiO 3，所以有Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2OH 2SiO 3↓＋Na 2CO 3，但高温下，Na 2CO 3＋SiO 2高温,Na 2SiO 3＋CO 2↑也能发生。,3.硅酸盐的表示方法,方法和步骤,(1)将硅酸盐中所有元素都写成氧化物,较活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水,(2)在各氧化物前添上未知数x 、y 、z 等,(3)依据原子守恒列出等式，求出x 、y 、z 等,(4)x 、y 、z 的具体数值写在氧化物前面,(5)氧化物之间以“·〞隔开，假设系数配置出现分数应化为整数。,例如：正长石KAlSi 3O 8不能写成12K 2O·1

2Al 2O 3·3SiO 2，应写成

K 2O·Al 2O 3·6SiO 2。,特别提醒 ,(1)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。,(2)在硅酸盐氧化物的表示式中，氧化物前面的计量数只对该氧化物起作用，对其他氧化物不起作用。如2MgO·SiO 2表示2个MgO 和1个SiO 2，不能认为是2(MgO·SiO 2)。

【典例精讲】

题型1硅及其化合物的应用

【例1】 以下表述正确的选项是( )

① 人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅

②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反响物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐,③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料,④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛,⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能 A.①②③ B.②④ C.③④⑤ D.③⑤

解析此题主要考查学生对身边常见的化学制品的了解情况。侧重考查学生应用化学知识解释和解决身边化学问题的能力。人造刚玉主要成分为Al2O3，①错；玛瑙的主要成分是SiO2；③水泥主要成分是硅酸盐，正确；④变色眼镜镜片应是在普通硼酸盐玻璃中参加光敏物质AgBr等，并参加极少光敏化剂如CuO等制成，故④错。

答案 D

变色眼镜的玻璃片中含有少量溴化银和微量的氧化铜(作催化剂)，当玻璃受到阳光照射时，发生2AgBr 光,CuO2Ag＋Br2反响，而使玻璃由无色变成灰黑色，把玻璃放到暗处，又因发生2Ag＋Br2CuO,2AgBr 反响，而使玻璃由灰黑色变成无色。在制造普通玻璃时常参加少量Cu2O可使玻璃显红色。

题型2硅酸盐组成表示方法

【例2】高岭土的组成可表示为Al2Si2O x(OH)y，其中x、y的数值分别是()

A.7、2

B.5、4

C.6、3

D.3、6

解析此题涉及两个未知数x、y，但由化合价规那么只能列出一个方程，因而要用不定方程的知识求解。,根据化合价规那么，Al为＋3价，Si为＋4价，O为－2价，那么有2×(＋3)＋2×(＋4)＋x×(－

2)＋y×(－1)＝0，化简得2x＋y＝14，将A、B、C、D中的x、y值代入，只有B项符合方程。

答案 B

考查硅酸盐的表达形式，一般利用化合物中化合价的代数和等于零的规那么来列方程求解。解此类题时所列方程要正确。,

题型3硅及其化合物的转化关系,

【例3】X、Y、Z、W。,有如以下图所示的转化关系：,

(1)推断各、物质的名称：X________，Y_______________，Z________，W,________。

(2)写出化学方程式：W→X ,

(3)写出离子方程式：

Y→Z,

X→Y_________________________________________________________。

解析由X和X。,的转化条件分析，X是硅，X。,是二氧化硅，且这两种物质都能与NaOH溶液反响，生成硅酸钠(Na2SiO3)，SiO2又可以由硅酸加热分解制得，所以，推断正确。,答案(1)硅硅酸钠硅酸二氧化硅,(2)SiO2＋2C高温,Si＋2CO↑,(3)SiO2－3＋CO2＋H2OH2SiO3↓＋CO2－3,SiO2＋2OH－SiO2－3＋

H2O,。,B0001#。25]

善于根据特殊反响或特殊反响条件或特殊反响现象作出假设，然后以验证的形式进行判断，对于解答较隐