碳和硅及其化合物

非金属及其化合物

知识梳理----碳和硅及其化合物间的相互转化关系

第一节无机金属材料的主角——硅

基础巩固

一、硅单质

1．元素的存在形态、单质的物理性质及其用途

（1）结构：与金刚石相似，为_________结构。

（2）物理性质：熔点和沸点_______，导电性介于_______和_______之间。

（3）用途：制造________（信息材料）、制造________等。

2．化学性质：在常温下，除与F2、HF和强碱溶液反应以外，硅不易和其他物质反应。有关化学反应方程式为：________________________；___________________________；________________________________。

3．制取：________________________；________________________；_____________

________________________。

【思考交流1】硅的性质有哪些特殊性？

提示：（1）硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅。

SiO2+2C==Si+2CO↑

（2）非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还有H2生成

（与酸反应产生氢气是活泼金属的性质）。Si+4HF==SiF4↑+2H2↑

（3）非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然。

Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑

二、二氧化硅

1．存在：广泛存在于自然界中（_______、_______、_______的主要成分均是二氧化硅）。

2．物理性质：纯SiO2是___色透明的晶体，硬度______，熔沸点_______。

3．化学性质：

（1）酸性氧化物：与NaOH反应____________________________。

（2）和氢氟酸反应：____________________________。

（3）在高温下，可与Na2CO3、CaCO3等碳酸盐反应。

4．用途：____用于建筑，石英用于制造________，纯SiO2用于制造光学器材和_____________。

【思考交流2】有人认为SiO2既能与酸反应又能与碱反应，所以认为它是一种两性氧化物，你同意这种看法吗？

提示：因为SiO2只能与HF反应，而与其他酸不反应，且与HF反应时并没有同时生成盐和水。

三、硅酸和硅酸盐

1．硅酸

（1）物理性质：____溶于水。

（2）化学性质：

①弱酸性——比碳酸的酸性弱

与NaOH溶液反应的化学方程式为____________________________；

向Na2SiO3溶液中通入少量CO2反应的化学方程式为______________________________。

②不稳定性

受热分解，化学方程式为__________________________。

（3）用途：硅胶可用做_________，也可用做_________的载体等。

2．硅酸盐

（1）硅酸盐

由__________________等元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。

（2）硅酸钠

硅酸钠的水溶液俗称_________，是无色黏稠状液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。

（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来表示硅酸盐的组成：如硅酸钠（Na2SiO3）可表示为______________，石棉（CaMg3Si4O12）可表示为______________________。

四、无机非金属材料

（1）三大硅酸盐材料—使用量最大的无机非金属材料

水泥玻璃陶瓷

生产原料__________________________________________

主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑

（2）特殊功能的含硅物质

①碳化硅：化学式为________，俗称________，与金刚石结构相似，硬度很大。

②硅钢：具有很高的导磁性，用做变压器的铁芯。

③硅橡胶：既耐高温又耐低温的橡胶。

重点突破

一、直击考点

考点一硅及其重要化合物知识网络

【例1】在下图所示的物质相互转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色不溶于水的物质。据此填空：

（1）写出各物质的化学式

A_________ B_________ C________ D__________ E_________ F________

（2）B与a溶液反应的离子方程式是________________________________________；

（3）A与a溶液反应的离子方程式是________________________________________。

考点二用氧化物的形式来表示硅酸盐的组成

【例2】矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此处所指的风化作用是指矿物与水、CO2同时作用的过程。

例如钾长石（KAlSi3O8）风化生成高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，此后反应的离子方程式为：

2KAlSi3O8+2H2CO3+9H2O==2K++2HCO3－+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4。

（1）将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式

①KAlSi3O8______________ ②Al2Si2O5(OH)4________________

（2）上述反应能够发生的原因是_________________________________________。

考点三比较水泥和玻璃的生产方法

2

2

石英玻璃、普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃的化学组成和性质异同点：石英玻璃是由二氧化硅组成的玻璃。把普通玻璃加热到接近软化的温度后急速均匀冷却，得到钢化玻璃。所以普通玻璃和钢化玻璃的化学组成相同，。有色玻璃的化学组成与普通玻璃相比，增加了某些金属氧化物。

【例3】下列表述正确的是（）

①人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分为二氧化硅

②化学家采用玛瑙研砵磨擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐

③提前建成的三峡大坝使用了大量的水泥，水泥是硅酸盐材料

④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛

⑤太阳能电池可用硅材料制作，其应用有利于环保、节能

A．①②③B．②④C．③④⑤D．③⑤