1、 第一节第一节 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅 第第 1 课时课时 二氧化硅和硅酸二氧化硅和硅酸 学习目标定位 1.了解硅在自然界中的存在形式，硅酸盐产品的组成和重要用途。2.了解二 氧化硅的结构、性质和用途。3.了解硅酸的制备、性质和应用。 一 二氧化硅 1.硅元素在地壳中的含量是 26.3%，仅次于氧。硅元素在自然界中主要以氧化物及硅酸盐的 形式存在，原因是硅是一种亲氧元素。 2.硅的氧化物为二氧化硅，俗名为硅石，天然二氧化硅分为结晶形(如方石类、水晶等)和无定 形(如硅藻土)。根据日常生活中的实例描述二氧化硅的物理性质：坚硬固体、不溶于水、熔 点高。 3.列表比较二氧化碳和
2、二氧化硅的性质。 CO2 SiO2 物理性质 气体，熔、沸点低，易溶于水 固体，熔、沸点高，硬度大， 不溶于水 与碱性氧化物反应 CaOCO2=CaCO3 CaOSiO2= 高温 CaSiO3 与碱液反应 2NaOHCO2=Na2CO3 H2O SiO22NaOH=Na2SiO3 H2O 与 H2O 反应 CO2H2OH2CO3 不与水反应 与酸反应 不反应 只与 HF 反应：SiO2 4HF=SiF42H2O 相同点 都是酸性氧化物(酸酐)，与碱反应生成盐和水 归纳总结 二氧化硅的结构与性质 (1)二氧化硅与二氧化碳的物理性质差异较大的原因是物质晶体结构不同。 二氧化硅晶体结构如图： 二氧化
3、硅晶体是由 Si 原子和 O 原子按 12 的比例所组成的立体网状结构的晶体。 (2)二氧化硅的化学性质有稳定性强，与水、一般酸不反应，能与氢氟酸反应，能与碱、碱性 氧化物反应。 1.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 C.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.自然界中硅元素都存在于石英中 答案 B 解析 自然界中硅元素含量很高，但都以化合态形式存在，A 项错误；硅元素是亲氧元素， 主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，D 项错误；二氧化硅的性质稳定，C 项错误。 2.由 MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成
4、的混合粉末。现取两份该混合粉末试样进行实验。 (1)将一份混合粉末溶于过量的盐酸，得到沉淀 X 和滤液 Y，沉淀 X 为_，滤液 Y 中 含有的阳离子主要是_，向滤液 Y 中加入过量 NaOH 溶液，得到的沉淀是 _。 (2)将另一份混合粉末溶于过量 NaOH 溶液，发生反应的离子方程式为_。 答案 (1)SiO2 Al3 、 Mg2、 Fe3、 H Mg(OH) 2、 Fe(OH)3 (2)SiO22OH =SiO2 3H2O、 Al2O32OH =2AlO 2H2O 二 硅酸 1.硅酸的制备：按表中实验操作要求完成实验，并将观察到的实验现象及有关结论填入表中： 实验操作 实验现象 实验结论
5、 溶液变为红色 Na2SiO3溶液呈碱性 溶液由红色变为无色， 有白色 胶状沉淀物生成 硅酸为不溶于水的白色固体 有白色胶状沉淀物生成 硅酸的酸性比碳酸弱 2.写出上述实验中反应的化学方程式。 (1)Na2SiO3溶液与盐酸反应：Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl。 (2)将 CO2通入 Na2SiO3溶液中：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。 归纳总结 硅酸的性质 (1)实验室制取硅酸的方法是可溶性硅酸盐与酸反应。 (2)硅酸的性质：具有酸性，酸性比碳酸弱；受热易分解。 (3)硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，浓度大时可形成硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水得到硅胶 (或
6、硅酸干凝胶)，具有较强的吸水性，常用作干燥剂及催化剂载体。 3.在既能溶解 Al(OH)3又能溶解 SiO2的无色溶液中，能大量共存的是( ) A.Na 、Al3、NO 3、Cl B.K 、Na、Cl、SiO2 3 C.Fe2 、K、SO2 4、Cl D.Na 、HCO 3、K 、NO 3 答案 B 解析 符合题干要求的应是强碱性且无色的溶液，Al3 、HCO 3能与碱反应，Fe 2有色且可与 碱反应。 4.下列反应不能一步完成的是( ) A.SiO2 Na2SiO3 B.SiO2 H2SiO3 C.SiO2 CaSiO3 D.H2SiO3 SiO2 答案 B 解析 二氧化硅可与氢氧化钠直接反
7、应生成硅酸钠；氧化钙可与二氧化硅在高温下反应生成 硅酸钙；硅酸可直接加热分解生成二氧化硅，故只有 B 符合题意。 1.华裔科学家高锟因“在光学通信领域光在光导纤维中传输的研究方面所取得的开创性成 就”获得了诺贝尔物理学奖。光导纤维的主要成分是( ) A.Si B.SiO2 C.Na2SiO3 D.SiCl4 答案 B 解析 光导纤维的主要成分为 SiO2。 2.下列说法正确的是( ) A.二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应 B.二氧化硅分子由 1 个硅原子和 2 个氧原子构成 C.硅酸的酸性比碳酸的酸性强，且硅酸不溶于水 D.CO2与 SiO2均具有氧化性，可作氧化剂 答
8、案 D 解析 SiO2可以跟氢氟酸反应， 反应的化学方程式为 SiO24HF=SiF42H2O， A 不正确； 二氧化硅中不存在 SiO2分子，B 项不正确；硅酸的酸性比碳酸弱，且不溶于水，C 不正确。 3.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是( ) A.CO2是气体，SiO2是固体 B.二氧化硅的熔点比二氧化碳高 C.根据反应 SiO2CaCO3= 高温 CaSiO3CO2，可推知硅酸的酸性比碳酸的酸性强 D.CO2通入 Na2SiO3稀溶液中析出硅酸沉淀，所生成的 H2SiO3逐渐聚合而形成硅酸溶胶 答案 D 解析 酸性强弱与这种酸的氧化物的状态和物理性质无关，A、B 均不正确；C 项
9、反应只有 在高温条件下才能进行，由于 CO2是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继续进行，但这 不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强；D 项属于较强的酸制取较弱的酸，能够证明硅酸的酸 性弱于碳酸的酸性。 4.下列溶液中碳酸钠溶液、氢氟酸、氢氧化钠溶液、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. B. C. D. 答案 A 解析 、项中溶液呈碱性，不能与光滑的玻璃反应，但能与磨口玻璃裸露的 SiO2反应， 生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶， 具有良好的黏结性， 易使瓶塞与瓶壁粘在一起而难以开启。 氢氟酸能腐蚀玻璃，不能用玻璃试剂瓶盛放。 5.下图是利用二氧化硅制备硅及其化合物
10、的流程，下列说法正确的是( ) A.SiO2属于两性氧化物 B.酸性：H2SiO3H2CO3 C.硅胶吸水后可重复再生 D.图中所示转化反应都是氧化还原反应 答案 C 解析 SiO2是酸性氧化物；酸性：H2CO3H2SiO3；图中有的转化反应不是氧化还原反应， 如 SiO2与 NaOH 溶液的反应。 6.硅胶和石英的主要成分都是 SiO2，前者是结构疏松的 SiO2，后者是结构致密的 SiO2。二者 成分相同，结构不同，化学性质相同，物理性质上表现出差别，具有不同的用途。由石英制 取硅胶，经历以下三步，试写出每步反应的化学方程式(是离子反应的，写出离子方程式)。 (1)用 NaOH(aq)溶解
11、石英：_。 (2)过滤，向滤液中加入盐酸，至沉淀不再产生： _ _。 (3)微热，浓缩硅酸溶液，加热蒸干溶液，并使固体完全分解： _。 写出硅胶的一种用途：_。 答案 (1)2OH SiO 2=SiO 2 3H2O (2)SiO2 32H =H 2SiO3 (3)H2SiO3= H2OSiO2 干燥剂(或“催化剂载体”) 解析 (1)石英的主要成分是酸性氧化物 SiO2，与碱反应生成盐和水：2NaOH SiO2=Na2SiO3H2O。(2)过滤，除去石英中的杂质，得滤液为 Na2SiO3(aq)，硅酸是弱酸， Na2SiO3与盐酸发生复分解反应：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。
12、(3)微热，浓缩 H2SiO3(aq)，H2SiO3聚合为胶体，加热硅酸溶胶脱水，生成多孔硅胶：H2SiO3= H2O SiO2。硅胶的制备过程： 石英(SiO2) NaOHNa 2SiO3 HCl H2SiO3 硅胶。 硅胶的主要用途有两种： 作干燥剂或作催化 剂的载体。 40 分钟课时作业 经典基础题 题组一 二氧化硅的性质与用途 1.关于地壳中含量占第一位和第二位的元素之间形成的化合物，有关其说法正确的是( ) A.化学性质不活泼 B.可溶于水且显酸性 C.熔沸点较低，物理性质与 CO2相似 D.是酸性氧化物，不溶于任何酸 答案 A 解析 该化合物为 SiO2，SiO2不溶于水、熔沸点很
13、高，与氢氟酸反应。 2.除去 SiO2中混有的少量生石灰和石灰石，有如下操作：加水溶解 加水煮沸 过滤 加稀盐酸 加稀 H2SO4，正确的操作顺序是( ) A. B. C. D. 答案 B 解析 加稀盐酸与 CaO、CaCO3反应生成 CaCl2溶液，然后过滤得到 SiO2固体。注意不能选 用稀 H2SO4，因 CaSO4微溶，不易分离出 SiO2。 3.下列关于 SiO2的说法，正确的是( ) A.SiO2是制造光导纤维的重要材料 B.SiO2溶于水生成硅酸 C.SiO2对应水化物的酸性比碳酸强 D.SiO2是酸性氧化物，不跟任何酸反应 答案 A 解析 SiO2不溶于水；硅酸酸性比碳酸弱；S
14、iO2是酸性氧化物，但可与氢氟酸反应。 4.下列试剂能用带玻璃塞的玻璃瓶保存的是( ) A.Na2SiO3溶液 B.KMnO4溶液 C.氢氟酸 D.NaOH 溶液 答案 B 解析 玻璃中含有 SiO2与 NaOH 溶液长时间作用会生成 Na2SiO3，Na2SiO3溶液有粘性，可 将玻璃塞与玻璃瓶粘在一起打不开，A、D 错误；氢氟酸可腐蚀玻璃，一般用塑料瓶盛装，C 错误。 5.指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用， 在AE 选项中选择正确答案填入括号内。 (1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O( ) (2)SiO2Na2CO3= 高温 Na2SiO3CO2( ) (3)SiO2
15、2C= 高温 Si2CO( ) (4)SiO23C= 高温 SiC2CO( ) (5)SiO24HF=SiF42H2O( ) 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.未参与氧化还原反应 答案 (1)C (2)D (3)B (4)E (5)A 解析 (1)中 SiO2表现的是酸性氧化物的性质。(2)中是 SiO2得电子，显氧化性。(4)中得失电 子的是 C，SiO2未参与得失电子。(5)是雕刻玻璃的反应。 6.生石灰中往往含有杂质 CaCO3和 SiO2，检验它是否存在着两种杂质的最好试剂是( ) A.水 B.盐酸 C.硫
16、酸 D.烧碱溶液 答案 B 解析 生石灰能溶于水生成氢氧化钙与二氧化硅反应生成硅酸钙沉淀，碳酸钙不溶于水，所 以有不溶于水的物质出现，不能说明杂质是否含有碳酸钙和二氧化硅，A 错误；碳酸钙和盐 酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，二氧化硅不溶于盐酸，生石灰溶于盐酸生成氯化钙和水， 所以有气体产生说明有碳酸钙，有不溶物，说明有二氧化硅，B 正确；碳酸钙和硫酸反应生 成硫酸钙，微溶于水，二氧化硅不溶于硫酸，所以有不溶于水的物质出现，不能确定是碳酸 钙还是二氧化硅，C 错误；碳酸钙不溶于氢氧化钠，二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠， 生石灰溶于水，所以不能确定是否含有二氧化硅，D 错误。 题组二 硅酸的性
17、质与用途 7.下列关于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的说法中不正确的是( ) A.两者均为弱酸 B.两者均可使紫色石蕊试液变红色 C.CO2气体通入 Na2SiO3溶液中可以制得硅酸 D.两者受热时均可以分解 答案 B 解析 硅酸不能使紫色石蕊试液变红， B 错误。 因为 H2CO3酸性强于 H2SiO3， 故可以用 H2CO3 制备 H2SiO3：CO2H2ONa2SiO3=Na2CO3H2SiO3。 8.在存放照相机、显微镜、食品和药品的包装盒中常发现一些袋装透明的胶状颗粒，该颗粒 的主要作用是干燥，其成分是( ) A.活性炭 B.氯化钠 C.硅胶 D.小苏打 答案 C 解析 以
18、上四种物质中只有硅胶是干燥剂。 9.下列关于硅酸的说法正确的是( ) A.硅酸可以通过 SiO2和水化合反应直接制得 B.可用反应 Na2SiO32HCl=2NaCl H2SiO3制取硅酸 C.因为硅酸难溶于水，所以它不能与 NaOH 溶液反应 D.干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠 答案 B 解析 SiO2难溶于水， 因此不能与水化合反应直接制得硅酸， A 错误； 由于酸性 HClH2SiO3， 所以可用反应 Na2SiO32HCl=2NaCl H2SiO3制取硅酸，B 正确；尽管硅酸难溶于水， 但是它仍能与 NaOH 溶液反应产生硅酸钠和水，C 错误；干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸， D 错
19、误。 10.纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是( ) 粗SiO2 NaOH溶液 X 稀H2SO4 Y 灼烧 SiO2 A.X 可用作木材防火剂 B.步骤的反应是 Na2SiO3H2SO4=H2SiO3Na2SO4 C.步骤中的稀硫酸可用 CO2来代替 D.步骤 若在实验室完成，一般在蒸发皿中进行 答案 D 解析 X 为硅酸钠溶液，可用作木材防火剂，A 正确；步骤的反应是 Na2SiO3 H2SO4=H2SiO3Na2SO4，B 正确；碳酸的酸性比硅酸强，故步骤中的稀硫酸可用 CO2 来代替，C 正确；步骤 为硅酸固体的灼烧，若在实验室完成，一般在坩埚中进行，D 错误。 能力提升题
20、11.(1)普通玻璃又称为钠玻璃，试写出生产普通玻璃过程中发生反应的一个化学方程式： _ _。 (2)实验室用于盛放碱性试剂的试剂瓶不用磨口玻璃塞的原因是： _ _( 用 离 子 方程式表示)。 (3)有一种特殊玻璃为钾玻璃，其热膨胀系数较小，较难熔化，较难受化学药品的侵蚀，可用 于制作一般的化学仪器。现以石英砂、苛性钾、熟石灰为原料，熔制钾玻璃，质量比为 752837( 假 定 这 些 原 料 不 含 杂 质 ) ， 试 用 氧 化 物 的 形 式 表 示 该 钾 玻 璃 的 组 成 _。 (4)下列叙述正确的是_(填序号)。 SO2、NO、NO2都是形成酸雨的因素，都能和水反应生成酸 NH
21、3、H2S 均不能用浓硫酸干燥 水晶的主要成分是 SiO2 SiO2与 CO2都属于酸性氧化物，都不能与酸反应 实验室可用 NaOH 溶液处理 Cl2和 SO2废气 NO 只能用排水集气法收集，不能用排空气法收集；而 NO2只能用排空气法收集，不能用 排水集气法 答案 (1)Na2CO3SiO2= 高温 Na2SiO3CO2或 CaCO3SiO2= 高温 CaSiO3CO2 (2)2OH SiO 2=SiO 2 3H2O (3)K2O 2CaO 5SiO (4) 解析 (1)工业制玻璃主要原料有石英、纯碱和石灰石。碳酸钠与二氧化硅在高温条件下反应 生成硅酸钠和二氧化碳， 该反应的化学方程式为
22、Na2CO3SiO2= 高温 Na2SiO3CO2； 碳酸钙 与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钙和二氧化碳，该反应的化学方程式为 CaCO3 SiO2= 高温 CaSiO3CO2。(2)玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅能和强碱反应 SiO2 2NaOH=Na2SiO3H2O，离子反应为 2OH SiO 2=SiO 2 3H2O，硅酸钠是一种具有粘性 的物质，导致瓶塞与瓶口粘在一起，所以盛放碱液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞；二氧化硅能 与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O，氢氟酸应保存在塑料瓶中。(3)由石英砂、苛性 钾、熟石灰质量比为 752837，根据元素原子守恒，1 2n(KOH)nC
23、a(OH)2n(SiO2) n(K2O)n(CaO)n(SiO2)28 56 1 2 37 74 75 60125，用氧化物表示玻璃的组成为活泼金属 氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水的顺序，则玻璃为 K2O 2CaO 5SiO2。(4)NO 不能与 水反应，错误；浓硫酸不能干燥碱性气体和还原性的气体，如 NH3、H2S 等，正确；水 晶的主要成分是 SiO2，正确；SiO2能与氢氟酸反应，错误；Cl2和 SO2废气都能与 NaOH 溶液反应，实验室可用 NaOH 溶液来处理，正确；NO 能与空气中的氧气反应但不溶于水 也不跟水反应，只能用排水集气法收集，不能用排空气法收集；而 NO2不与
24、氧气反应，能与 水反应，只能用排空气法收集，不能用排水集气法，正确；综上，答案选。 12.高纯二氧化硅可用来制造光纤。某稻壳灰的成分为 组分 SiO2 C Na2O K2O Al2O3 Fe2O3 质量分数 59.20 38.80 0.25 0.50 0.64 0.61 通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅。 请回答下列问题： (1)根据氧化物的性质进行分类，稻壳灰中涉及的氧化物最多有_类。 (2)步骤中涉及 SiO2的离子反应方程式为 _ _。 (3)滤渣 A 的成分有_(填化学式)。 (4)步骤反应的化学方程式为 _ _。 (5)实验室进行步骤用到的仪器有坩埚钳、酒精灯、三脚架、_和
25、_。 答案 (1)3 (2)SiO22OH =SiO2 3H2O (3)C、Fe2O3 (4)H2SiO3= SiO2H2O (5)坩埚 泥三角 解析 (1)根据氧化物的性质可以把氧化物分为碱性氧化物、酸性氧化物、两性氧化物、不成 盐氧化物、其他复杂氧化物 5 类，稻壳灰中二氧化硅属于酸性氧化物，氧化钠、氧化钾属于 碱性氧化物， 氧化铝属于两性氧化物。 (2)步骤中涉及 SiO2与氢氧根离子反应生成硅酸根离 子和水，离子方程式是 SiO22OH =SiO2 3H2O。(3)稻壳灰的成分中只有二氧化硅、氧 化铝与氢氧化钠反应，氧化钠、氧化钾与水反应，而 C 与氧化铁均不反应，所以滤渣 A 的成
26、分是 C、Fe2O3。(4)滤液 A 中含有硅酸根离子、偏铝酸根离子，加入过量稀盐酸，则偏铝酸 根离子与过量的稀盐酸反应生成铝离子，而硅酸根离子与过量的稀盐酸反应生成硅酸沉淀， 过滤得到硅酸，煅烧生成二氧化硅和水，化学方程式是 H2SiO3= SiO2H2O。(5)煅烧固 体时，需要将固体放在坩埚中，坩埚放在泥三角上，泥三角放在三脚架上，用酒精灯加热， 用坩埚钳取下坩埚，所以还需要坩埚和泥三角。 13.为确认 HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如下图所示的实验装置，一次实 验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答： (1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试
27、剂应为_。 (2)装置 B 所盛的试剂是_， 其作用是_。 (3)装置 C 所盛试剂是_， C 中反应的离子方程式是_。 (4)由此得到的结论是酸性_。 答案 (1)盐酸 (2)饱和 NaHCO3溶液 吸收 HCl 气体 (3)Na2SiO3溶液 SiO2 3CO2H2O=H2SiO3CO 2 3(或 SiO 2 32CO22H2O=2HCO 3 H2SiO3) (4)HCl H2CO3 H2SiO3 解析 根据强酸弱酸盐 弱酸强酸盐分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，A 中盛放 Na2CO3，根据 Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2可以知道酸性 HCl 强于 H2CO3，然后 将生成的
28、CO2通入 Na2SiO3溶液中，反应为 Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，由 此判断酸性 H2CO3H2SiO3，但需注意的是 A 中反应会有 HCl 气体逸出，故通入 Na2SiO3溶 液前需将 HCl 吸收，但不能吸收 CO2，故选用饱和 NaHCO3溶液。 14.化合物 C 可用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维，C 与烧碱反应生成化合物 D。 (1) 易 与C发 生 化 学 反 应 的 酸 是 _ ， 反 应 的 化 学 方 程 式 是 _。 (2)将 C 与纯碱混合高温熔融时发生化学反应生成 D， 同时还生成能使澄清石灰水变浑浊的氧 化物 E；将少量的 E 通入
29、 D 的水溶液中，生成化合物 F。 分别写出生成 D 和 F 的化学反应方程式： _ _， _。 要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是 _。 A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚 C.铁坩埚 (3)100 g C 与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为 11.2 L,100 g 混 合物中石灰石的质量分数是_。 答案 (1)氢氟酸(或 HF) SiO24HF=SiF42H2O (2)SiO2Na2CO3= 高温 Na2SiO3CO2 Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3 AB (3)50% 解析 二氧化硅用作光导纤维， 则 C 是 SiO2； 二氧化硅与氢
30、氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水， 故D是硅酸钠。 (1)二氧化硅与HF反应， 与一般的酸不反应， 化学方程式是SiO24HF=SiF4 2H2O。(2)二氧化硅与碳酸钠高温反应生成硅酸钠和二氧化碳气体，E 是二氧化碳，少量 的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，生成硅酸沉淀和碳酸钠，化学方程式分别是 SiO2 Na2CO3= 高温 Na2SiO3CO2，Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3。纯碱为碳酸钠， 高温下碳酸钠与二氧化硅发生反应，所以不能使用含有二氧化硅的坩埚，如石英坩埚、普通 玻璃坩埚，应选择铁坩埚，选 AB。(3)二氧化硅和碳酸钙高温反应生成硅酸钙和二氧化碳， 化学方程式是 S
31、iO2CaCO3= 高温 CaSiO3CO2，生成二氧化碳的物质的量是 11.2 L 22.4 L mol 1 0.5 mol，所以碳酸钙的质量是 0.5 mol 100 g mol 150 g，所以石灰石中碳酸钙的质量分数 是 50 g 100 g 100%50%。 第第 2 课时课时 硅酸盐和硅单质硅酸盐和硅单质 学习目标定位 1.知道硅酸钠的性质和用途。2.学会用氧化物的形式表示复杂硅酸盐的方 法。3.知道玻璃、水泥和陶瓷是硅酸盐制品以及生产它们的主要原料。4.知道晶体硅是良好的 半导体材料，能说出它的主要用途。 一 硅酸盐 1下列含硅物质：硅酸钙 CaSiO3，长石 KAlSi3O8，
32、石棉 CaMg3Si4O12，它们在组成 上的相同点是都是由硅、氧和金属元素组成的化合物，共同的物质类别是硅酸盐。它们种类 繁多，结构复杂，组成各异，通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成，如硅酸 钙 CaSiO3可表示为 CaO SiO2， 长石表示为 K2O Al2O3 6SiO2， 石棉表示为 CaO 3MgO 4SiO2。 2硅酸钠是一种白色固体，可溶于水，其水溶液俗称水玻璃。若取两个小木条(或滤纸条)， 分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中浸泡，取出稍沥干后，同时分别放置在酒精灯外焰处， 观察到的现象是用蒸馏水浸泡的木条燃烧，用硅酸钠溶液浸泡的木条不燃烧，由此可得出的 实验结论是
33、硅酸钠耐高温，不能燃烧。 3硅酸盐产品有着广泛的应用，大家熟悉的玻璃、水泥和陶瓷是常见的硅酸盐产品，也是使 用量最大的无机非金属材料。 (1)阅读教材填写下表： 硅酸盐产品 原料 主要设备 主要成分 水泥 石灰石、黏土 水泥回转窑 3CaO SiO2， 2CaO SiO2， 3CaO Al2O3 玻璃 纯碱、石灰石、石英 玻璃窑 Na2O CaO 6SiO2 陶瓷 黏土 硅酸盐 (2)硅酸盐产品水泥与陶瓷的共同原料是黏土，水泥与玻璃的共同原料是石灰石。 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(含硅 4%)具有很高的导磁性，
34、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、飞机的零件和绝缘材料等。 (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。 归纳总结 硅酸盐的表示方法及性质 (1)硅酸盐的概念是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐的表示方法： 将硅酸盐中所有元素都写成氧化物(二氧化硅和氧化物的组合)。氧化物的书写顺序：活泼 金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。 氧化物之间以“ ”隔开。 在氧化物前面按化学式中的比例添加数字。 (2)最常见的硅酸盐硅酸钠化学性质相对稳定，不易腐蚀，不能燃烧，热稳定性强，其水 溶液呈碱性，能与酸反应，其离子方程式为 S
35、iO2 32H =H 2SiO3。 1用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是( ) A钙沸石(CaAl2Si3O10 3H2O)，表示为 Al2O3 CaO 3SiO2 3H2O B镁橄榄石(Mg2SiO4)，表示为 MgO 1 2SiO2 C钾云母(K2Al6Si6H4O24)，表示为 K2O 2H2O 3Al2O3 6SiO2 D滑石(Mg3H2Si4O12)表示为 3MgO 4SiO2 H2O 答案 D 解析 根据硅酸盐改写氧化物的要求可以判断，A 中 Al2O3和 CaO 的排列顺序有误；B 中化 学计量数出现了1 2；C 中正确的写法应为 K2O 3Al2O3 6SiO2 2H
36、2O；D 的写法完全符合要求。 2歌曲青花瓷中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗 底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料的成分一直是个谜。近年来科学家才得知大多 为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为2 价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确 的是( ) A可用氧化物形式表示为 BaO CuO 2SiO2 B性质稳定，不易脱色 C易溶于强酸和强碱 Dx 等于 6 答案 C 解析 BaCuSi2Ox中 Ba 为2 价， Cu 为2 价， Si 为4 价， O 为2 价， 由化合价规则： ( 2)(2)2(4)(2)x0， 得 x6， 则用氧化物形式表示硅
37、酸铜钡为 BaO CuO 2SiO2， A、D 项正确；由题干信息可知硅酸铜钡性质稳定，不易脱色，故 B 项正确，C 项错误。 二 硅单质 1单质硅可分为晶体硅和无定形硅两种。晶体硅结构如图所示，为具有正四面体形网状结构 的晶体，与金刚石结构相似。晶体硅是一种带有金属光泽的灰黑色固体，根据其结构分析可 知，晶体硅熔点高、硬度大、有脆性。 晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 2硅原子最外层有 4 个电子，得失电子都较难，化学性质不活泼。常温下，除与 F2、HF 和 强碱溶液反应外，硅不与其他物质(如强酸和强氧化剂)反应。加热时，硅能与 O2、Cl2、C 发 生化合反应。 归
38、纳总结 1物理性质 色、态 光泽 熔点 硬度 导电性 质地 灰黑色固体 金属光泽 高 大 半导体 脆 2.化学性质 3 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 答案 A 解析 晶体硅的结构与金刚石相似，是具有正四面体形的空间立体网状结构，所以物理性质 与金刚石相似，熔、沸点高，硬度大；硅的化学性质不活泼，但常温
39、下可与 F2、HF 和强碱 反应；晶体硅是一种良好的半导体材料，被广泛使用；晶体硅是一种非金属单质，虽然它具 有金属光泽。 4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 答案 C 1下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是( ) A这是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀 B在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料 C木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 D水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质 答案 D 解析 水玻璃是一种矿物胶，可作黏合剂、耐酸水泥掺料，木材、织物浸过水玻璃后具有防 腐性能且不易燃烧，水玻璃的化学性质稳定
40、，但在空气中易与二氧化碳反应生成硅酸。 2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。”下列有关普通玻璃的说法不正确的是( ) A制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英 B玻璃在加热熔化时有固定的熔点 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反应生成硅酸钠而使 瓶塞与瓶口粘在一起 答案 B 解析 普通玻璃以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得，A 正 确；玻璃是混合物，没有固定的熔点，B 错误；普通玻璃的大致组成为：Na2O CaO 6
41、SiO2， C 正确；二氧化硅易与碱液反应生成 Na2SiO3，Na2SiO3具有很强的黏合性，因此盛 NaOH 等 强碱性溶液的试剂瓶不得用玻璃塞，D 正确。 3美国“9 11”恐怖袭击事件给纽约带来了一场严重的环境灾难石棉污染，易使吸入石 棉纤维者患肺癌。已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为 Ca2MgxSiyO22(OH)2， 其中 x、y 的值分别为( ) A5,8 B8,3 C3,8 D8,5 答案 A 解析 Ca 元素为2 价，Mg 元素为2 价，Si 元素为4 价，O 元素为2 价，氢氧根离子 为1 价，则有(2) 2(2) x(4) y(2) 22(1) 20，化简得
42、 x2y21。将四 个选项中 x、y 的值代入，只有 A 符合。 4青石棉(crocidolite)是一种致癌物质，是鹿特丹公约中受限制的 46 种化学品之一，其 化学式为 Na2Fe5Si8O22(OH)2，青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有 NO，下列说法不 正确的是( ) A青石棉是一种硅酸盐产品 B青石棉中含有一定量的石英晶体 C青石棉的化学组成可表示为 Na2O 3FeO Fe2O3 8SiO2 H2O D1 mol 青石棉能使 1 mol HNO3被还原 答案 B 解析 硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的 化合物的总称，所以青石棉是一种硅酸盐产品，A 正确；硅酸盐中不含二氧化硅，所以青石 棉中不含石英晶体，B 错误；硅酸盐写成氧化物形式的先后顺序为活泼金属氧化物、较活泼 金属氧化物、二氧化硅、水，所以青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为 Na2O 3FeO Fe2O3 8SiO2 H2O，C 正确；青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有 NO，N 元素由5 价降低
