硅、无机非金属材料

第一节硅、无机非金属材料（章节复习）【学习目标区】1了解硅在自然界的存在含量；了解单质硅的主要性质、工业制法、主要用途；掌握二氧化硅的性质；4．掌握硅酸钠的用途；了解传统硅酸盐产品的用途；了解新型无机非金属材料的用途及发展前景。

【课前预习区】1.传统的无机非金属材料如、、的主要成分是盐。

2.硅的存在：在地壳里，硅的含量仅次于，全部以态存在，主要存在形式为和。

一、单质硅与半导体材料1.硅的物理性质：晶体硅是色，有光泽，而脆的固体。

单质硅的导电性介于和绝缘体之间，属于半导体。

2.硅的化学性质（1）在下，硅的化学性质不活泼，硅能和F2、NaOH(aq)和HF（aq）反应，不易跟其他物质如、、、等反应。

反应方程式为、、。

（2）在条件下，硅能跟某些非金属单质发生反应。

例如，加热时，研细的硅能在氧气中燃烧，生成并放出大量的热。

方程式为3.硅的工业制法：工业制粗硅的原理：4.硅的用途：。

【特别提醒】①碳与氧气反应可以生成CO和CO2，但硅与氧气反应只生成SiO2；②反应SiO2＋2C 高温Si＋2CO↑是典型的非金属元素之间的置换反应二、二氧化硅与光导纤维1.二氧化硅自然界中的存在：沙子、石英的主要成分是；水晶的成分是。

2.二氧化硅晶体是由氧原子和硅原子构成的空间网状结构的晶体。

因此，二氧化硅晶体的高、大。

3.二氧化硅的化学性质（1）酸性氧化物：二氧化硅是一种酸性氧化物，能跟NaOH溶液缓慢反应；高温时，它能跟碱性氧化物如CaO反应。

有关化学方程式：（2）和氢氟酸反应：常温下，二氧化硅能跟氢氟酸反应，此反应常被用于。

有关化学方程式：。

4.二氧化硅的用途：二氧化硅用途广泛，常被用于石英表中的高性能的现代通讯材料——。

二氧化硅是酸性氧化物，但不能直接与水反应生成硅酸；三、硅酸盐与无机非金属材料1.常见的无机非金属材料有、、陶瓷、砖瓦、水玻璃( 的水溶液)等。

（1）玻璃①制造普通玻璃的主要原料：、、。

②主要的化学反应方程式：③玻璃的成分：制造玻璃的原料里，石英的用量较多，所以普通玻璃是、和熔化在一起所得到的物质。

（2）水泥①制造水泥的主要原料：和。

②普通水泥的主要成分：、和。

③水泥的水硬性水泥具有性。

水泥、沙子和碎石的混合物叫做。

混凝土常用钢筋做结构，这就是通常说的钢筋混凝土强度大，常用建高楼大厦、桥梁等高大建筑。

（3）陶瓷人类应用最早的硅酸盐材料是，传统陶瓷是以等天然硅酸盐为主要原料烧成的制品。

2.新型无机非金属材料常见的新型无机非金属材料有：、、等。

1.在自然界中，硅存在于地壳中的各种矿物和岩石中的主要形式是（）A.晶体硅B.硅酸C.二氧化硅和硅酸盐D.SiC2.下列关于硅的说法不正确的是（）A.硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色、有金属光泽的固体B.硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，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反应D.当加热到一定温度时，硅能与氧气发生反应【课堂互动区】一、硅的结构与性质1．晶体硅与金刚石的结构相似。

常温下硅的化学性质稳定，下列关于硅的叙述正确的是() A．硅元素在自然界中主要以单质的形式存在B．硅元素是一种亲氧元素，在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在C．Si即使在高温下也难与O2等反应D．Si与所有的酸都不反应2．制备硅单质时，主要化学反应如下：①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)=====高温Si(粗硅)＋2CO↑；②Si(粗硅)＋2Cl2=====高温SiCl4；③SiCl4＋2H2=====高温Si(纯硅)＋4HCl，下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是() A．①③为置换反应B．①②③均为氧化还原反应C．②为化合反应D．三个反应的反应物中硅元素均被还原二、二氧化硅的性质3．地壳中含量第一和第二的两种元素形成的化合物不具有的性质是()A．熔点很高B．是酸性氧化物，与水反应生成对应的酸C．可与纯碱反应D．与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质4．下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是()A．CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C．CO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物D．CO2和SiO2都是由相应的分子组成的5．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12C ．二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应D ．自然界中二氧化硅都存在于石英中 三、硅和二氧化硅的重要用途6． 硅被誉为无机非金属材料的主角。

下列物品用到硅单质的是 ( ) A ．陶瓷餐具 B ．石英钟表 C ．计算机芯片 D ．光导纤维7． 光纤通信是20世纪70年代后期发展起来的一种新型通信技术，目前长距离光纤通信系统已投入使用，光纤通信的光学纤维是由下列哪种物质经特殊工艺制成的 ( ) A ．碳 B ．石英 C ．锗 D ．硅8． 我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。

下列对晶体硅的有关叙述正确的是( )A ．晶体硅和金刚石的物理性质相似B ．晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应C ．晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格昂贵D ．晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电 9． 下列有关硅及其化合物的说法中，正确的是 ( )A ．由于硅的化学性质很稳定，故自然界中存在大量的单质硅B ．二氧化硅用于制造晶体管集成电路C ．二氧化硅是制造光导纤维的主要材料D ．二氧化硅是酸性氧化物，与水反应可以生成硅酸 10．硅单质是从它的氧化物中提取出来的，主要的化学反应如下：SiO 2 ＋ 2C=====高温电炉Si ＋2CO↑ Si(粗)＋2Cl 2=====高温SiCl 4 SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯)＋4HCl 石英砂 焦炭 粗硅根据以上反应，回答下列问题：(1)在制取粗硅的反应中，焦炭的作用是____________________________________。

(2)在由粗硅制取纯硅的反应中Cl 2与Si 的反应属于__________________(填四种基本反应类型)；SiCl 4与H 2的反应属于______________(填四种基本反应类型)，H 2的作用是________。

11．A 、B 、C 、D 、E 代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如图所示。

A 为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。

请回答：(1)形成单质A 的原子的结构示意图为____________，它的最高化合价为________。

(2)B 的化学式为________， B 与炭反应生成A 和E 的化学方程式是__________________________________。

(3)C 的化学式为___________________，D 的化学式为_____________________。

12．把河沙(主要成分是SiO 2)跟镁粉按一定质量比(质量比约大于15∶24)混合均匀，装入试管中加热大约一分钟后发生剧烈反应，生成一种白色固体化合物和一种硅化物，待生成的混合物冷却后放入盛有稀硫酸的烧杯中，立即产生气泡并伴有爆炸声，产生的气体是一种能在空气中自燃的硅的气态氢化物。

(1)写出河沙与镁粉在加热时反应的化学方程式： _________________________，该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。

(2)生成的混合物放入稀硫酸中，产生的气体是(填化学式)____________。

(3)写出产生“爆炸声”的化学方程式：______________________________________。

13．制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。

三氯甲硅烷(SiHCl 3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：石英砂――→焦炭高温粗硅――→HCl 573 K 以上SiHCl 3粗――→蒸馏SiHCl 3纯――→H 21 357 K高纯硅 (1)写出由纯SiHCl 3制备高纯硅的化学反应方程式：____________________________。

(2)整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl 3遇水剧烈反应生成H 2SiO 3、HCl 和另一种物质，写出反应的化学反应方程式：____________________________________；H 2还原SiHCl 3过程中若混有O 2，可能引起的后果是_______________________________。

【课后巩固区】四、硅酸盐的组成与性质1． 汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。

20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡(化学式：BaCuSi 2O x ，Cu 为＋2价)，下列有关“汉紫”的说法中不正确的是( )A ．用盐的形式表示：BaSiO 3·CuSiO 3B ．用氧化物形式表示：BaO·CuO·2SiO 2C ．易溶于强酸、强碱D ．性质稳定，不易褪色 2、我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的 分布及含量进行探测．月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5 cm 厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石[CaMgSi 2O 6]、斜长石[KAlSi 3O 8]和橄榄石[(Mg ，Fe)2SiO 4]等，下列 说法或分析不正确的是A ．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿B ．斜长石的氧化物形式可表示为：K 2O·Al 2O 3·6SiO 2C ．橄榄石中铁为＋2价D ．月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱 3． 下列有关硅酸盐的叙述中不正确的是 ( )A ．大部分硅酸盐都难溶于水，Na 2SiO 3是常见的可溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，可用作建筑黏合剂 B ．石英砂可与烧碱反应制水玻璃：SiO 2＋2OH －===SiO 2－3＋H 2O C ．硅酸具有酸的通性，但不能使石蕊试液变红 D ．石棉CaMg 3(SiO 3)4可表示为氧化物形式3MgO·CaO·4SiO 24． 下列溶液中①硅酸钠溶液 ②氢氟酸 ③氢氧化钠溶液④氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是( )A ．①③ B ．②④ C ．②③ D ．①④ 五、无机非金属材料5． 下列各项叙述中，错误的是( )A ．普通水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙等B ．水泥是一种混合物C ．混凝土常以钢筋做骨架，而不用其他金属，是因为钢筋的硬度大且其热膨胀系数和混凝土相差不大D ．水泥具有水硬性，故不适合水下施工 6． 下列叙述正确的是 ( )A ．石灰窑、玻璃熔炉出来的气体的主要成分不相同B ．用石灰抹墙和用水泥砌墙两过程的硬化原理相同C ．玻璃、陶瓷、水泥容器均不能贮存氢氟酸D ．任何酸均不能与酸性氧化物反应 7． 下列有关材料的说法不正确的是 ( )A ．传统的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 ．传统的无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同8． 据报道我国科学家研制出一种新型的“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成的。