2018学年高一化学必修1同步讲义：硅及其化合物

无机非金属材料的主角-硅

【知识回顾】

1．碳和硅在自然界中以什么形式存在？

2．CO2的物理性质：是一种色体，溶于水，固态CO2俗称。

一、碳、硅元素的存在及单质的性质和用途

1、存在形态

自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。

3、碳、硅元素的单质及其化合物的特殊性

4、硅与铝的相似性及区别

（1）与强碱溶液反应时相似

①Si、Al均与NaOH溶液反应生成盐和H2。

②SiO2、Al2O3、H2SiO3、H3AlO3Al(OH)3］均与NaOH溶液反应生成盐和水。

③Na2SiO3、NaAlO2溶液通入过量CO2均生成白色沉淀。

（2）区别

①除氢氟酸外，Si、SiO2、H2SiO3不与其它酸反应。

②Al2O3、Al(OH)3属两性化合物。

③Na2SiO3溶液、NaAlO2溶液与过量盐酸反应时现象不同

【典型例题1】对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是( B)

A．SiO2和CO2中Si和O，C和O之间都是共价键

B．C、Si、Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8

C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应

D．该族元素的主要化合价是＋4和＋2

【迁移训练1】下列关于碳和硅的叙述中，正确的是

(B)

A．其氧化物都能与NaOH溶液反应B．其单质在加热时都能跟O2反应C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸D．碳和硅两种元素共有两种单质

二、CO2和SiO2的比较

【典型例题1】指出下列反应中SiO 2所表现的化学性质或作用，在A ～E 选项中选择正确答案填入括号内。

（1）SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O

( C )

（2）SiO 2＋Na 2CO 3=====高温

Na 2SiO 3＋CO 2↑

( D )

（3）SiO 2＋2C=====高温

Si ＋2CO↑

( B )

（4）SiO 2＋3C=====高温

SiC ＋2CO↑ ( E )

（5）SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O

( A )

A ．作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀

B ．氧化性

C ．酸性氧化物的通性

D ．将挥发性的酸酐从其盐中置换出来

E ．未参加氧化还原反应

【典型例题2】下列说法错误的是(D)

A．二氧化硅是光导纤维的主要原料B．硅是信息技术的关键材料

C．陶瓷餐具所用材料为硅酸盐D．水晶镜片所用原料为硅酸盐

【迁移训练1】下列关于石墨烯的叙述正确的是(B)

A．石墨烯可导电，说明它是电解质

B．石墨烯、金刚石、C60、“碳纳米泡沫”四种物质都是碳的单质

C．由于C(石墨，s)===C(金刚石，s)ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1知金刚石比石墨烯稳定

D．尽量使用含12 6C的产品，减少使用含13 6C的产品，此举符合“促进低碳经济”

的宗旨

【迁移训练2】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.全部

C．①③④⑤D．②③⑥

【迁移训练3】下列离子方程式不正确的是（ C ）

A．硅酸钠溶液与澄清石灰水反应：SiO2－3＋Ca2＋===CaSiO3↓

B．向澄清的石灰水中通入过量的CO2：CO2＋OH－===HCO－3

C．向小苏打溶液中加入过量的石灰水：2HCO－3＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋2H2O＋CO2－3

D．向水玻璃中加入过量盐酸：2H＋＋SiO2－3===H2SiO3↓

【迁移训练4】华裔科学家高琨因“在光纤传输信息领域中的突破性成就”获得2009

年诺贝尔物理学奖，下列有关硅材料的说法正确的是（

A．光纤的主要成分是高纯度的单质硅

B．金刚砂的主要成分是二氧化硅

C．28 g硅含有6.02×1023个电子

D．28Si、29Si、30Si是不同的核素

三、硅酸和硅酸盐、传统无机非金属材料

1、硅酸

（1）溶解性：溶解度很小。

（2）化学性质——弱酸性：酸性比碳酸还弱。Na2SiO3＋CO2+H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓ 。（3）制备：可用硅酸钠与盐酸反应制得：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓

2、硅酸盐

（1）硅酸盐：是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。（2）硅酸钠：硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。

（3）硅酸盐组成的表示

通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2 。

注意事项：

氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。

氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。

①氧化物之间以“·”隔开；②系数配置出现分数应化为整数。

例如：长石：KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。

【典型例题1】世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3 000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的是(A)

A．制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土

B．玻璃在加热熔化时没有固定的熔点

C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅

D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起

【典型例题2】下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是（ B ）

A.传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料

B.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差

C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点

D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同