人教版高中化学必修一《无机非金属材料的主角—硅》

无机非金属材料的主角-硅

知识点一.硅

1.硅的化学性质。

在常温下，硅的化学性质不活泼，不与O 2、Cl 2、H 2SO 4、HNO 3等反应，但可与氟

气、氢氟酸和强碱反应。

①硅和氟气反应：Si+2F 2==SiF 4。

②硅和氢氟酸反应：Si+4HF==SiF 4↑+2H 2↑。

③硅和氢氧化钠溶液反应：Si+2NaOH+H 2O==Na 2SiO 3+2H 2↑。 ④硅在氧气中加热：

Si+O 2SiO 2。

2. 硅的工业制法。 SiO 2＋2C Si(粗硅)＋2CO ↑(注意产物)

提纯：Si+2Cl 2SiCl 4 ；SiCl 4+2H 2

Si+4HCl ↑

3.晶体硅的用途。

用来制造半导体器件，制成太阳能电池、芯片和耐酸设备等。 知识点二. 二氧化硅

1.物理性质：硬度大、熔点高，难溶于水。

2.化学性质：

①酸性氧化物的通性：SiO 2是酸性氧化物，是H 2SiO 3的酸酐，但不溶于水： SiO 2+CaO

CaSiO 3

SiO 2+2NaOH ＝Na 2SiO 3+H 2O (Na 2SiO 3是强的粘合剂) ②弱氧化性：SiO 2+2C

Si+2CO ↑

③特性：SiO 2＋4HF=SiF 4↑＋2H 2O 要点解释：

（A ）由于玻璃的成分中含有SiO 2，故实验室盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。 （B ）未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀的，故盛放碱液可以用玻璃瓶（不能用玻璃塞）。

△

（C）因为氢氟酸腐蚀玻璃，与玻璃中的SiO2反应，所以氢氟酸既不能用玻璃塞、也不能用玻璃瓶保存，而应保存在塑料瓶或铅皿中。

3.用途：

①SiO2是制造光导纤维的主要原料。

②石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。

③水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。

④石英砂常用作制玻璃和建筑材料。

4.SiO2与CO2化学性质的比较

物质二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2)

与水反应CO2+H2O H2CO3

与酸反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 不反应

与碱反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

CO2+NaOH=NaHCO3

与碱性氧化物反应SiO

2

+CaO CaSiO3CO2+Na2O=Na2CO3

与碳反应SiO

2

+2C Si+2CO↑CO2+C=2CO

知识点三.硅酸（H4SiO4、H2SiO3）

1.不稳定性：H2SiO3SiO2 +H2O

2.极弱酸性：不能使酸碱指示剂变色：H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3+2H2O

制备：Na2SiO3+CO2+H2O=H4SiO4↓(白色胶状)+Na2CO3

或Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl，

H4SiO4＝H2SiO3+H2O(不稳定、易分解)

知识点四. 硅酸盐

1.常用的硅酸盐是Na2SiO3，俗称“泡花碱”，易溶于水，其水溶液称为水玻璃，是一种矿物胶，密封保存。可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。

2.硅酸盐改写为氧化物形式（顺序为：较活泼金属氧化物·金属氧化物·二氧化硅·水）

如高岭石Al2(Si2O5)(OH)4改写为：Al2O3·2SiO2·2H2O

再如：钾长石KAlSi3O8不能写成1

2

K2O·

1

2

Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。

△

3.无机非金属材料。

①传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥。

水泥的主要成分：3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3

普通玻璃的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

②新型无机非金属材料：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。

类型一：硅

例1．下列关于硅的说法不正确的是（）

A．硅是非金属，但它的单质是灰黑色且有金属光泽的固体

B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料

C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应

D．当加热到一定温度时，硅能与氧气等非金属反应

解析：硅是一种具有金属光泽的灰黑色固体，A正确；硅是良好的半导体材料，B正确；硅在常温下可与氟气、强碱溶液反应，C错误；在加热时，硅与氧气、氯气等反应，D正确。

答案: C

类型二：硅的化合物

例2.在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（）

①焦炭②纯碱③碳酸钙④氢氟酸

⑤浓硝酸⑥烧碱溶液⑦氧化钙⑧氮气

A．③⑤⑦⑧B．⑤⑦⑧C．⑤⑧D．⑤

解析:SiO2作为酸性氧化物，可与强碱和碱性氧化物反应，在常温下SiO2可与氢氟酸反应，在加热时SiO2可被焦炭还原，可与碳酸钙、纯碱反应。

答案: C

例3.用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象与溶液”对应关系错误的是（）

解析: A项，Na2SiO3溶液中通入CO2发生反应：Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3（胶体），继续通CO2至过量，硅酸胶体不溶解。B项，NaAlO2溶液通入CO2，生成不溶于水的Al(OH)3，Al(OH)3不溶于H2CO3，浑浊不消失。C项，Ca(ClO)2溶液通CO2生成CaCO3沉淀和HClO，品红溶液遇HClO 褪色；D项，Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O，CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2，

Ca(HCO

3

)2+2NaOH==CaCO3↓+Na2CO3+2H2O。

答案: B

基础演练

一．填空题

1．下列说法不正确的是( )

A．因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物

B．在反应SiO2＋2C Si＋2CO↑中SiO2作氧化剂

C．SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大

D．氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸

2．能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是( )

A．CO2溶于水生成碳酸，SiO2不溶于水也不能与水直接反应生成硅酸

B．在高温条件下，SiO2和Na2CO3能发生反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑

C．SiO2的熔点比CO2高

D．CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所生成的H2SiO3逐渐聚合而形成硅酸溶胶