硅及硅的化合物相关化学知识点

高中化学：硅及硅的化合物

考点一：硅的存在

例1：下列叙述中，正确的是（）

A．自然界中存在大量的单质硅

B．石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅

C．二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱的溶液发生化学反应

D．自然界中二氧化硅都存在于石英中

解析：自然界中硅的含量很高，但都是以化合态形式存在，A选项错误；硅是亲氧元素，在自然界中主要以氧化物及硅酸盐形式存在，如石英、水晶、硅石等主要成分都是二氧化硅，C项正确，D项错误；二氧化硅的性质很稳定，C项错误。答案：B

点评：二氧化硅虽然能够和碱性氧化物、碱溶液反应，但不能说明二氧化硅的化学性质就活泼。

变式训练1：下列物质中，主要成分不是SiO2的是（）

A．刚玉B．玛瑙C．水晶D．石英

考点二：SiO2的性质

例2：下列叙述正确的是( )

A．因为有反应Na2CO3+SiO2=高温=Na2SiO3+ CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强

B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似

C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又能溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物

D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸

解析：根据酸盐之间复分解反应进行的方向判断酸性强弱一般是在常温湿态下适用，在高温干态下不适用，事实上碳酸酸性比硅酸强，故A项错误；CO2和SiO2属不同类型晶体，在物理性质方面有很大差异，故B项错误；SiO2与氢氟酸反应，不属于酸性氧化物的通性，故C项错误；SiO2虽属于酸性氧化物，但不能直接与H2O反应生成H2SiO3，D项正确。

答案：D

点评：Si02高温下能与碳酸盐反应，不能说明硅酸的酸性比碳酸强，而是遵循高沸点物质制低沸点物质的原理，又由于CO2是气体，生成后脱离反应体系，使反应向右进行彻底。

变式训练2-1：下列有关说法正确的是( )

A．CO2与水反应生成碳酸，是酸性氧化物；SiO2不能与水反应生成相应的硅酸，不是酸性氧化物

B．NaOH溶液不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放

C．除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质应选用水

D．粗硅制备时，发生的反应为：SiO2+ C＝Si + CO2↑

例2-2：熔融烧碱应选用的器皿是（）

A.石英坩埚

B.普通玻璃坩埚

C.生铁坩埚

D.刚玉坩埚

解析：石英坩埚和普通玻璃坩埚中都含有SiO2，烧碱能与SiO2发生如下反应：SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O；刚玉坩埚的主要成分是Al2O3，也能与NaOH 反应：Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O。

答案：C

点评：二氧化硅的化学性质是一个重要考点，而二氧化硅与碱的反应更是重点，应牢固掌握SiO2与NaOH的反应。

变式训练2-2：证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是（）

A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出

B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解

C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成

D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解

考点三：硅酸的性质及制备

例3：能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是（）

A．CO2是气体，SiO2是固体

B．高温下能发生反应：Na2CO3+SiO2 ==高温==N a2SiO3+CO2↑

C．CO2溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水

D．CO2通入NaSiO3溶液中有胶状沉淀生成

解析：氧化物的状态不能决定其水化物的酸性强弱，故A错误；该反应之所以能发生是因为生成了挥发性的气体二氧化碳，故B错误；氧化物的水溶性不能决定其水化物的酸性强弱，故C错误；CO2+H2O+Na2SiO3═Na2CO3+H2SiO3↓，根据酸性较强的酸可制取酸性较弱的酸的原则，所以酸性：碳酸＞硅酸，故D正确。

答案：D

点评：根据化学反应遵循强酸制弱酸的原则，比较碳酸比硅酸强的反应应在水溶液中进行。

变式训练3：为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如下图

(不必选其他酸性物质)。请据此回答：

(1)试写出试剂a、b、c、d的名称：

a. ,

b. ,

c. ,

d.

。

(2)装置B的作用是。

(3)写出A、B、C中发生反应的化学方程式：

A.

B.

C.

(4)实验结论：酸性由强到弱的顺序是。

考点四：硅酸盐和无机非金属材料

例4-1：蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成。现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，得到沉淀X和滤液Y。下列叙述正确的是（）

A.沉淀X的成分是SiO2、Fe2O3

B.从蛇纹石组成看，其成分皆是碱性氧化物

C.溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+

D.在滤液Y中加入过量的氨水，过滤得到的沉淀的成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2

解析：混合物中加入过量的盐酸后，MgO、Al2O3、Fe2O3会与盐酸反应生成MgCl2、AlCl3、FeCl3，而SiO2不会溶于盐酸，所以得到的沉淀是二氧化

硅，故A错误；蛇纹石由MgO、A12O3、SiO2、Fe2O3组成，MgO，Fe2O3是碱性氧化物，A12O3是两性氧化物，SiO2是酸性氧化物，故B错误；在滤液Y中加入过量的氨水，生成的氢氧化铝沉淀是两性氢氧化物不溶于弱酸、弱碱，所以过滤得到的沉淀的成分是Fe(OH)3、Mg(OH)2和Al(OH)3，故D错误。

答案：C

点评：本题考查物质的组成和性质，明确组成中各物质与酸、碱发生的化学反应是解答本题的关键，难度不大，关键是理解氧化铝是两性氧化物，氢氧化铝是两性氢氧化物。

变式训练4-1：某科研小组用高岭土(主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O并含少量CaO、Fe2O3)研制新型净水剂(铝的化合物)。其步骤如下：将土样和纯碱混匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块，过滤，弃去残渣。滤液用过量盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即为净水剂。

(1)熔融时主要成分与纯碱的反应方程式(A12O3与纯碱反应和SiO2与纯碱反应相似)为：

__________________________________________

。

(2)最后沉淀物是___________，生成该沉淀的离子方程式为

_____________________ 。

(3)净水剂的净水原理是

_____________________

。

(4)实验室常用的坩埚有瓷坩埚、铁坩埚和刚玉坩埚，本实验在熔融土样时应选用____坩埚。

(1)用氧化物形式表示该硅酸盐的组成为

____________ 。

(2)1 mol该硅酸盐与足量稀盐酸完全反应，消耗HCl ____mol。

(3)工业上制普通玻璃的化学方程式为

_________________________________________

。