《金属材料》完整版人教2

3．硅胶：
制备
脱水
――→H2SiO3的溶胶―→硅酸凝胶――→硅胶
硅胶—
―用―途→__干__燥____剂、___催__化___剂的载体
点拨：硅酸是中学阶段唯一难溶性酸。
四、硅酸盐
1．硅酸盐的组成和性质：
概念 —由硅、氧和金属组成的化合物的总称 |
性质 —固态，大多不溶于水，化学性质很__稳__定____ |
是还原剂，CO2和SiO2都作氧化剂，C正确；CO2是由分子构成的化合物，SiO2
是由硅原子和氧原子构成的立体网状结构的化合物，不存在单个的分子，两者
结构不同，物理性质相差较大，D错误。
4 ． (2019· 黑 龙 江 哈 尔 滨 六 中 高 一 月 考 ) 诺 贝 尔 物 理 学 奖 曾 授 予 “ 光 纤 之 父”英国华裔科学家高锟以及两位美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯。 光导纤维的主要成分是二氧化硅，下列关于二氧化硅的说法正确的是 ( D )
新知预习
一、硅元素的存在及结构 1．硅元素的存在： 含量 —仅次于__氧____，居第二位
| 存在 —全部以__化__合____态存在，主要是___氧__化__物___和硅酸盐
| 特点 —化合态的硅元素呈__＋__4___价
2．硅的原子结构：硅的原子结构示意图是____________，最外层有__4___ 个电子，反应中，既不容易__失__去____电子也不容易__得__到____电子。
表示 可用氧化物的形式表示， 方法 —如Na2SiO3：____N__a_2O__·_S_iO__3_____
2．常见的硅酸盐——Na2SiO3：
水玻璃 Na2SiO3＋2HCl==属材料：
硅酸盐产品 水泥
普通玻璃 陶瓷
原料 黏土和石灰石、少量石膏
6．除去下列粉末中的杂质(括号内为杂质)，将选用的试剂填在横线上。
①SiO2(CaCO3)___盐__酸___； ②SiO2(C)__氧__气____； ③NaCl(Na2SiO3)__盐__酸____； ④CuO(SiO2)___N_a_O__H__溶__液_____； ⑤SiO2(NaCl)__水____。
C＋CO2==△===2CO CO2＋H2O H2CO3
不反应
干冰用于人工降雨，合成 肥料
SiO2
SiO2＋Na2CO3
高温
=====
Na2SiO3＋
CO2↑
2C＋SiO2=高==温==Si＋2CO↑
与水不反应
只与氢氟酸反应SiO2＋4HF=== SiF4↑＋2H2O 制饰品、制实验室里的坩埚、制光导
A．二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸 B．因SiO2不溶于水，故SiO2不是H2SiO3的酸酐 C．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆 D．二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反 应
解 析 ： 二 氧 化 硅 是 酸 性 氧 化 物 ， 与 水 不 反 应 ， A 错 误 ； 虽 然 SiO2 不 溶 于 水，不能与水反应生成H2SiO3，但SiO2仍可看作是H2SiO3失去一分子H2O而形 成，且SiO2与H2SiO3中硅元素价态相同，故SiO2是H2SiO3的酸酐，B错误；二氧 化硅不能导电，C错误；二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体
课堂探究
知识点1 CO2与SiO2的性质比较
问题探究：1.实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞，为什么不用玻璃 塞？
2．SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应，SiO2属于两性氧化物 吗？
探究提示：1.玻璃中含SiO2，SiO2与NaOH反应生成有黏性的Na2SiO3，会 使瓶塞与瓶口粘在一起，不易打开。
2 ． (2019· 山 西 康 杰 中 学 高 一 月 考 ) 我 国 科 学 家 成 功 研 制 SiO2 超 分 子 纳 米
管，其微观结构如图，下列叙述不正确的是
(A)
A．该超分子性质稳定，不与任何酸发生反应
B．SiO2是酸性氧化物 C．SiO2在工业上可用于制造光导纤维 D．SiO2与碱的反应是非氧化还原反应 解析：二氧化硅能与氢氟酸发生反应，A错误；SiO2能与碱反应生成盐和 水，属于酸性氧化物，B正确；SiO2在工业上可用于制造光导纤维，C正确； SiO2能与碱反应生成盐和水，是非氧化还原反应，D正确。
―＋―氢―氟―酸→Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ 硅—
―＋―溶N―a液O―H→Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
预习自测
1．下列有关说法正确的是
(D)
A．碳、硅原子最外电子层均有4个电子，其原子既不易失去也不易得到电
子，故二者的单质很难发生化学反应
B．硅是一种亲氧元素，在地壳中只有SiO2一种存在形式 C．碳元素只有有机物和氧化物两种存在形式
三、硅酸 1．性质： (1)弱酸性： 向Na2SiO3溶液中通入CO2，生成白色沉淀：Na2SiO3＋CO2＋H2O=== H2SiO3↓＋Na2CO3。结论：H2SiO3酸性比H2CO3酸性更__弱____。 (2)不稳定性。 H2SiO3不稳定，受热易分解：H2SiO3==△===SiO2＋H2O。
解析：SiO2能和氢氧化钠等碱溶液反应，只能和氢氟酸反应而不能与其他
酸反应，故SiO2属于酸性氧化物，A错误；反应Na2CO3＋SiO2
高温
=====
Na2SiO3＋
CO2↑是利用高沸点酸制低沸点酸的原理，不能据此说明硅酸的酸性比碳酸
强，事实上碳酸的酸性强于硅酸，B错误；CO2和SiO2都能与碳反应，反应中碳
在高温时发生反应生成硅酸钠和CO2，D正确。
5．下列物质：①氢氟酸；②浓H2SO4；③烧碱溶液；④Na2CO3固体；⑤
氧化钙；⑥浓HNO3。其中在一定条件下能与SiO2反应的有
(C)
A．①②⑥
B．②③⑥
C．①③④⑤
D．全部
解析：SiO2是酸性氧化物，除氢氟酸外，不与其他任何酸发生反应，故② ⑥不能与SiO2反应，其他物质在一定条件下均能与SiO2反应，故C项正确。
纯__碱__、___石___灰__石___和___石__英___砂_
黏土
主要设备 水泥回转窑
玻璃窑 /
4．特殊功能的含硅物质： (1)金刚砂(SiC)具有类似___金__刚__石___的结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮 磨料。 (2)硅钢(含Si 4%)具有很高的__导__磁__性____，主要用作变压器铁芯。 (3)硅橡胶，既耐高温又耐低温，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)，主要用作吸附剂和 __催__化__剂____。
3．物理性质：熔点__高____；硬度__大____；__难____溶于水。
4．化学性质： 点拨：SiO2与焦炭高温下反应生成的是CO而不是CO2。
5．用途：
(1)沙子是基本的建筑材料。 (2)纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本材料，可以制作__光__导__纤__维___。 (3)石英和玛瑙制作饰品和工艺品。 (4)实验室中使用__石__英____坩埚。
2．不属于。两性氧化物既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和 水的氧化物。SiO2能与氢氟酸反应只是SiO2的一个特性，SiO2属于典型的酸性 氧化物。
知识归纳总结：
CO2与SiO2的比较
构成 物理性质
CO2 CO2分子 气体，熔、沸点低，溶于
SiO2 1个Si周围有4个O,1个O周围有2个 Si，呈空间网状结构，无SiO2分子 固体，熔、沸点高，硬度大，不溶于
点拨：硅酸不能使紫色石蕊试液变色。
2．制备
实验 操作
实验 现象
结论
滴加酚酞溶液后溶液呈___红___色，滴加稀盐酸后溶液变为__无____ 色，有__白__色__胶__状__物____生成
Na2SiO3溶液呈__碱____性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式为 ____N_a_2_S_i_O_3_＋__2_H_C__l=__=_=_2_N_a__C_l_＋__H_2_S_i_O_3_↓_______________
3．(2019·四川成都七中高一阶段性测试)下列叙述正确的是
(C )
A．SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以SiO2属于两性氧 化物
B．因为Na2CO3＋SiO2=高==温==Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强 C．CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂 D．CO2和SiO2都是由分子构成的化合物，所以两者物理性质相似
五、硅单质的结构及性质 1．形态及结构： 形态 —有__晶__体__硅____和无定形硅两大类
具有正四面体构型的空间立体网状结构， 结构 — 与金刚石结构类似
2．主要性质： (1)物理性质：晶体硅是有金属光泽的灰黑色固体 ，熔点__高____、硬度 __大____，有脆性、导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的__半__导__体____材料。 (2)化学性质：常温下化学性质稳定，除氢氟酸和强碱外，不与其他物质发 生反应。写出下列两个化学方程式：
水
水
与碱性氧化 物反应
CaO＋CO2===CaCO3
CaO＋SiO2=高==温==CaSiO3
与碱液的 反应
2NaOH＋CO2===Na2CO3 ＋H2O
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
与盐反应 与碳反应 与H2O作用 与酸反应
用途
CO2 Na2SiO3＋CO2＋H2O=== Na2CO3＋H2SiO3↓
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
1
激趣入题
2
新知预习
3
预习自测
4
课堂探究
6
课堂达标
7
课时作业
激趣入题
看到计算机的芯片，传导电话的光缆，化学实验的玻璃仪器，你能想象得 出它们都是以硅或硅的化合物材料制成的吗？除了以硅酸盐为主要成分的传统 无机非金属材料外，你还知道其他无机非金属材料吗？让我们走进教材一起学 习无机非金属材料的主角——硅。
应生成Na2SiO3和CO2，最终所得固体为Na2SiO3，故选A。
〔变式训练1〕下列各种应用中，利用了硅元素的还原性的是
(B )
A．用硅制造集成电路、晶体管等半导体器件
B．在野外，用硅、石灰、烧碱的混合物制成氢气：Si＋Ca(OH)2＋2NaOH
===Na2SiO3＋CaO＋2H2↑
纤维
典例 1 (2019·河北定州中学高一月考)将过量CO2气体通入水玻璃中，
然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是
(A)
A．Na2SiO3
B．Na2CO3、Na2SiO3
C．Na2CO3、SiO2
D．SiO2
解析：CO2与水玻璃反应生成硅酸和NaHCO3，蒸干灼烧时，硅酸分解为
SiO2和H2O，NaHCO3分解为Na2CO3、水和CO2，SiO2和Na2CO3在高温下又反
点拨：自然界中有游离态的碳，却不存在游离态的硅。
二、二氧化硅 1．存在：
石英
石英、水晶、玛瑙、光导纤维、沙子的主要成分是___S_i_O_2____。
2．结构： SiO2晶体是由Si和O按原子数之比为__1_∶__2___的比例组成的立体网状结构的 晶体。每个硅原子周围结合4个氧原子，每个氧原子周围结合2个硅原子。
解 析 ： ① SiO2 不 溶 于 盐 酸 ， CaCO3 能 溶 于 盐 酸 ， 可 用 盐 酸 除 去 SiO2 中 的 CaCO3；
②C与O2反应转化为CO2气体，可将SiO2中的C除去； ③Na2SiO3与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓，可用盐酸除 去NaCl中的Na2SiO3； ④CuO为碱性氧化物，SiO2为酸性氧化物，可用NaOH溶液除去CuO中的 SiO2； ⑤加入水，SiO2不溶解，NaCl溶解，可除去SiO2中的NaCl。
D．硅的氧化物和硅酸盐是构成地壳的主要物质
解析：碳、硅原子最外电子层均有4个电子，虽说其原子既不易失去也不易 得到电子，但二者的单质在一定的条件下也比较容易发生化学反应，如碳、硅 单质在一定条件下均能与氧气发生化学反应，A错误；硅是一种亲氧元素，在 自然界中它主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，B错误；碳元素是构成有机物 的主要元素，但在自然界中还有单质、氧化物、石灰岩、碳酸盐等多种存在形 式，C错误；硅的氧化物和硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤， 故是构成地壳的主要物质，D正确。