含硅矿物与信息材料

之比为1∶2。
3.能否用SiO2与水反应制取硅酸?如果制取硅酸,应怎样制取? 提示:不能用SiO2与水反应制取硅酸,因为SiO2不溶于水,也
不与水反应。制取硅酸的方法为:SiO2先与NaOH溶液反应,得
到Na2SiO3溶液,再向Na2SiO3溶液中加入盐酸或通入足量的
CO2气体即可得硅酸。反应的化学方程式为SiO2+2NaOH
玻璃棒,其中只有三脚架是铁做的,属于硅酸盐材料的是蒸发
皿、玻璃棒、酒精灯、泥三角。
答案：(1)制备硅胶或做木材防火剂等 (2)滴加盐酸至溶液无气泡放出，滴加 BaCl2溶液，有白色 沉淀，则洗出液Ⅰ中含有硫酸根离子
2－ (3)SiO2+2OH－==== SiO3 +H2O
(4)过滤蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、泥三角
(3)氧化物前化学计量数配置原则:除氧元素外,其他元素尽 量按配置前后原子个数守恒原则配置化学计量数。 例如:硅酸钠:Na2SiO3 石棉:Mg3Ca(SiO3)4 Na2O·SiO2 CaO·3MgO·4SiO2
硅酸钠被国家列为“我国优先发展的精细化学品”和“今后 我国无机化工产品发展重点”之一。如图所示是某种品位的 石英砂矿石(主要成分是SiO2,还含有一定量的Fe2O3、Na2SO4、
2 3
(3)用途:Na2SiO3溶液在建筑工业常用作黏合剂,经Na2SiO3溶
液浸泡的木材、纺织品等,既耐腐蚀又不易着火。
3.硅酸盐产品 硅酸盐 产品 生产原料 石灰石、 _________ 黏土 _____ 主要设备 主要成分
水泥
硅酸二钙、硅酸三钙、 水泥回转 铝酸三钙 _________ 窑 ___ 石膏:调节水泥的硬化速 率
高温
2.硅 (1)物理性质: 沸点 很高 _____ 硬度 很大 _____ 溶解性 不溶于水 _________
(2)硅的化学性质: 氧气、氯气、硝酸、硫酸 很难反应。 ①稳定性:常温下与_______________________ ②还原性:加热时能与O2、Cl2等物质发生反应。 Si+O2====SiO2
====Na2SiO3+H2O;Na2SiO3+2HCl====H2SiO3↓+2NaCl或 Na2SiO3+H2O+CO2====H2SiO3↓+Na2CO3。
4.SiO2既不溶于水,也不能与水反应,它属于酸性氧化物吗? 提示:属于酸性氧化物。酸性氧化物是指与碱反应只生成盐 和水的氧化物。SiO2能与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水,所 以SiO2是酸性氧化物。 5.有人认为SiO2既能与酸(如氢氟酸)反应又能与碱反应,所 以它是一种两性氧化物,你同意这种看法吗?
玻璃
陶瓷
纯碱、石灰 __________ 玻璃熔炉 Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2 _________ 石和石英 _________ 或Na2O·CaO·6SiO2 黏土 _____
二、二氧化硅与信息材料
1.二氧化硅 (1)物理性质: 沸点 很高 _____ (2)化学性质: 硬度 溶解性 不溶于水 _________
1.碳在自然界中有稳定的单质,硅却没有,能否说明硅的化学
性质比碳活泼?
提示:不能。对比硅和碳的化学性质可知硅的活泼性不如碳 的活泼性强。 高温 2.电炉中制粗硅的反应是SiO2+2C====Si+2CO↑,从氧化还原 反应角度分析,氧化剂、还原剂分别是什么?其物质的量的比 值是多少? 提示:氧化剂是SiO2,还原剂是C,氧化剂和还原剂的物质的量
Na2CO3等杂质)制备硅酸钠的工艺流程示意简图:
阅读上述资料,回答下列问题 (1)作为“我国优先发展的精细化学品”,硅酸钠用途很多,
请列举一个硅酸钠的用途
。
的实验操 (2)石英矿粉用水淋洗,检验洗出液Ⅰ中含有S O2 4
作和实验现象分别是:用胶头滴管取2 mL洗出液Ⅰ于试管
中, 。
(3)在操作Ⅰ得到的滤渣中加入烧碱溶液,请写出反应的离 子方程式: (4)“操作Ⅰ”的名称为 。 ,“操作Ⅱ”包含“蒸发
高温
③特殊性质:
a.SiO2与HF反应的化学方程式为
SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O _______________________
b.SiO2与C在高温下反应的化学方程式为 SiO2+2C====Si+2CO↑ ___________________ (3)应用: ①制造光学镜片、石英坩埚。 光导纤维 。 ②制造现代通讯材料——_________
【变式训练】关于水玻璃的叙述不正确的是 A.它是一种矿物胶,既不能燃烧也不易腐蚀 B.在建筑工业上可用作黏合剂和耐火材料
(
)
2 +CO +H O====H SiO ↓+C 2 C.它在空气中易变质,因为Si O3 O3 2 2 2 3
D.水玻璃的主要成分是二氧化硅
【解析】选D。水玻璃是Na2SiO3的水溶液,它是一种矿物胶,
一、硅酸盐的性质
硅酸盐的性质和硅酸盐产品
(1)一个主要性质:硅酸盐是弱酸盐,所以在溶液中能与酸性
比硅酸强的酸反应生成硅酸和盐。 (2)两种制取方法: ①用二氧化硅和强碱溶液反应生成硅酸盐和水。 ②用二氧化硅和碳酸盐在高温下反应生成硅酸盐和二氧化碳。
1.实验室怎样来保存Na2SiO3溶液?
提示:因为硅酸的酸性比碳酸还弱,所以空气中的CO2可以和
与CaO CO2+CaO====CaCO3 SiO2+CaO====CaSiO3
高温
【误区警示】硅和二氧化硅特性的注意事项
1.单质硅的特性
化学式法
举
例
硅酸钠(Na2SiO3) 硅酸钙(CaSiO3)
氧化物法 硅酸钠(Na2O·SiO2)
硅酸钙(CaO·SiO2)
2.硅酸钠
水玻璃 ”。 (1)物理性质:可溶于水,其水溶液俗称“_______ (2)化学性质:Na2SiO3能够与盐酸、H2CO3等很多酸发生反应, 生成酸性极弱的难溶于水的H2SiO3,反应的方程式为 Na2SiO3+2HCl====H2SiO3↓+2NaCl ①与盐酸反应:______________________________ Na2SiO3+H2CO3====Na2CO3+H2SiO3↓ ②与H CO 反应:______________________________
【释义链接】
①硅酸盐产品 硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐。硅 酸盐产品属于传统的无机非金属材料,性质稳定,熔点较高, 大都难溶于水。 ②硅酸盐的表示方法 由于硅酸盐的结构比较复杂,为了简化硅酸盐的组成,采用氧
化物的形式。实际上,硅酸盐不是以简单的氧化物的形式存
在,而是以各种结构复杂的盐的形式存在。
3.向Na2SiO3溶液中通入二氧化碳或滴加稀盐酸可观察到什 么现象? 提示:均有白色沉淀生成。反应方程式为 Na2SiO3+H2O+CO2====H2SiO3↓+Na2CO3,
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Na2SiO3+2HCl====H2SiO3↓+2NaCl。 高温 4.根据反应:Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑,说明硅酸酸性 比碳酸强吗?
很大 _____
水、酸(HF除外) 不活泼 不与_____________ ①稳定性:二氧化硅的化学性质______,
发生反应。
②酸性氧化物的通性: a.与NaOH溶液反应的化学方程式为 SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O ________________________; SiO2+CaO====CaSiO3 。 b.高温下与CaO反应的化学方程式为__________________
( ×)
提示:玻璃是混合物,没有固定的熔沸点。
3.(判一判)二氧化硅是良好的半导体材料,所以可用来制造
光导纤维。( ×) 提示:硅是很好的半导体材料,二氧化硅可用于制造光导纤维。
4.保存NaOH溶液的试剂瓶为什么不能用玻璃塞?
提示:玻璃中含有SiO2,能和NaOH发生反应:SiO2+2NaOH==== Na2SiO3+H2O,生成的Na2SiO3有黏性,将瓶口和瓶塞黏结。所 以保存NaOH溶液的试剂瓶不用玻璃塞,一般用木塞或橡胶塞。 5.(判一判)可以用橡皮塞的玻璃瓶盛放氢氟酸。( ×) 提示:因为玻璃中的二氧化硅和氢氟酸反应生成四氟化硅气 体,所以不能用带橡皮塞的玻璃瓶盛放氢氟酸。
Na2SiO3水溶液发生如下反应Na2SiO3+H2O+CO2====H2SiO3↓+ Na2CO3从而使硅酸钠变质,因此保存硅酸钠要密封保存。 2.黏土的主要成分的化学式为Al2Si2Ox(OH)4,试写出其氧化 物的形式,并确定x的值。 提示:根据化合物中各元素化合价代数和为零的原则可判断 x=5。黏土的主要成分可写作Al2O3·2SiO2·2H2O。
可以作黏合剂、防腐剂和耐火材料,在空气中容易吸收二氧 化碳而变质。
二、硅和二氧化硅
二氧化硅的四个性质
(1)酸性氧化物的通性:SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O 高温 (2)与碳酸盐反应:SiO2+CaCO3====CaSiO3+CO2↑ (3)与氢氟酸反应:SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O 高温 (4)弱氧化性:SiO2+2C====Si+2CO↑
于试管中,先加入过量盐酸,至溶液无气泡冒出再加入BaCl2
溶液,产生白色沉淀说明原溶液中含有S O2 。 4
(3)操作Ⅰ得到的滤渣是SiO2,和烧碱溶液反应的方程式是
2 +H O。 SiO2+2OH-====Si O3 2
(4)操作Ⅰ是过滤操作,把不溶于水的SiO2过滤出来。“蒸发 浓缩”所用到的仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、蒸发皿、
提示:上述反应不是在溶液中,而是在高温熔融状态下进行, 故该反应不能用于比较酸性强弱。
【知识点睛】普通玻璃的生产原理 高温 Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑, 高温 CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑
【规律方法】硅酸盐的表示方法
硅酸盐的种类很多,结构也很复杂,多以氧化物的形式来表示 它的组成,通式为aMxOy·bSiO2·cH2O。 (1)当金属不仅是一种时,先写活泼金属,再写较活泼金属,然 后是二氧化硅,最后写水。 (2)氧化物化学式之间用“·”隔开,化学式前的化学计量数 只能取整数,且只代表该氧化物本身。
浓缩、冷却结晶”系列操作,其中“蒸发浓缩”所用到的 硅酸盐材料的仪器有 。
【解析】(1)硅酸钠用途很多,可以涂刷材料表面,提高抗风
化能力、加固土壤、配制速凝防水剂、配制耐酸胶凝、耐酸
砂浆和耐酸混凝土、配制耐热胶凝、耐热砂浆和耐热混凝土、 防腐工程应用等。
(2)本题考查的是S O2 的检验,用胶头滴管取2 mL洗出液Ⅰ 4
与碳 高温 CO2+C====2CO
二氧化硅 高温 SiO2+2C====Si+2CO↑, 高温 SiO2+3C====SiC+2CO↑
CO2+H2O H2CO3 不反应 化 与水 学 与酸 不反应 SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O 性 质 与NaOH CO +2NaOH==== 2 SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O 溶液 Na2CO3+H2O
第三单元 含硅矿物与信息材料
1.了解以玻璃、水泥和陶瓷为主的硅酸盐工业产品主 学习 目标
要成分。
2.了解硅、二氧化硅、硅酸钠的存在与性质。 3.认识硅及其化合物在生活实际中的重要应用。
学习 重点
硅、二氧化硅和硅酸钠的化学性质。
【自主预习】
一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品① 1.硅酸盐的表示方法②
表示方法
高温
高温
Si+2Cl2====SiCl4
(3)硅的工业制法:
高温
SiO2+2C====Si+2CO↑
Si+2Cl2====SiCl4
高温
高温
SiCl4+2H2====Si+HCl
【自我小测】 判断或回答下列问题: 1.硅酸盐都不溶于水吗? 提示:不是。硅酸钠是极少数可溶于水的硅酸盐中的一种。 2.(判一判)玻璃加热时能熔化,所以具有固定的熔沸点。
提示:不同意。SiO2和氢氟酸反应生成SiF4,不是盐,所以SiO2
不符合两性氧化物的概念。
【知识点睛】二氧化碳和二氧化硅的比较 二氧化碳 二氧化硅 岩石中,硅石、石英、水晶、 硅藻土中都含SiO2
存在
物理性质
主要存在于空气中
熔、沸点低,常温时 坚硬难熔的固体,不溶于水 是气体,微溶于水
二氧化碳