1、第三单元含硅矿物与信息材料第三单元含硅矿物与信息材料【学考报告】【学考报告】知识内容知识内容必考必考加试加试1.硅在自然界的存在形式硅在自然界的存在形式2.硅及其化合物硅及其化合物(以以SiO2和和Na2SiO3为例为例)的重要性质的重要性质3.工业制备高纯硅的方法工业制备高纯硅的方法4.三大硅酸盐产品：水泥、陶瓷、玻璃三大硅酸盐产品：水泥、陶瓷、玻璃5.硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域中的硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域中的应用应用6.光导纤维的组成和作用光导纤维的组成和作用aaaaaabbaaa一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品1.硅的硅的存在存在硅在地壳中的
2、含量占硅在地壳中的含量占第第_位位，硅主要以熔点很高，硅主要以熔点很高的的_及及_为为主要存在形式。因此硅是主要存在形式。因此硅是以以_态态存在于自然存在于自然界界。二二二氧化硅二氧化硅硅酸盐硅酸盐化合化合2.硅酸盐的表示方法硅酸盐的表示方法(1)化学式法化学式法组成较简单的硅酸盐一般用化学式直接表示组成。如组成较简单的硅酸盐一般用化学式直接表示组成。如硅酸钠硅酸钠_、硅酸钙、硅酸钙_等等。(2)氧化物法氧化物法组成相对复杂的硅酸盐通常组成相对复杂的硅酸盐通常用用_和和_等等氧化氧化物的组合形式来表示硅酸盐，如硅酸钠物的组合形式来表示硅酸盐，如硅酸钠(Na2SiO3)写写成成_、石棉石棉(Ca
3、Mg3Si4O12)写写成成_、长石长石(KAlSi3O8)写写成成_，红柱石红柱石(Al2SiO5)写写成成_。高岭石高岭石Al2(Si2O5)(OH)4写写成成_镁橄榄石镁橄榄石(Mg2SiO4)写成写成2MgOSiO2。Na2SiO3CaSiO3二氧化硅二氧化硅金属氧化物金属氧化物Na2OSiO2CaO3MgO4SiO2K2OAl2O36SiO2Al2O3SiO2Al2O32SiO22H2O3.硅酸钠的性质及硅酸钠的性质及应用应用(1)物理性质：白色固体，物理性质：白色固体，Na2SiO3可溶于水，其水溶液可溶于水，其水溶液俗称俗称_。(2)化学性质：与酸化学性质：与酸(如盐酸、碳酸如盐
4、酸、碳酸)反应反应生成生成_沉淀沉淀。(3)用途：制造硅胶和木材防火剂的原料用途：制造硅胶和木材防火剂的原料。水玻璃水玻璃硅酸硅酸4.硅酸盐产品硅酸盐产品产品产品名称名称生产原料生产原料主要设备主要设备主要成分主要成分陶瓷陶瓷硅酸盐硅酸盐玻璃玻璃Na2OCaO6SiO2水泥水泥3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3黏土黏土纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英黏土、石灰石黏土、石灰石玻璃窑玻璃窑水泥回转窑水泥回转窑【思考探究】【思考探究】1.有同学认为有同学认为“硅酸盐可以写成氧化物形式，所以硅酸盐就是由硅酸盐可以写成氧化物形式，所以硅酸盐就是由氧化物组成的氧化物组成的”，你同意
5、这个观点吗？，你同意这个观点吗？提示不同意；将硅酸盐改写成氧化物形式是为了便于分析硅提示不同意；将硅酸盐改写成氧化物形式是为了便于分析硅酸盐组成，而不能简单认为硅酸盐是由氧化物组成的，硅酸盐酸盐组成，而不能简单认为硅酸盐是由氧化物组成的，硅酸盐的组成结构是很复杂的。的组成结构是很复杂的。2.硅酸盐材料生产工艺有什么特点？硅酸盐材料生产工艺有什么特点？提示硅酸盐材料生产的特点：提示硅酸盐材料生产的特点：用含硅的物质作原料；用含硅的物质作原料；反反应条件是高温；应条件是高温；反应原理复杂，有复杂的物理、化学变化；反应原理复杂，有复杂的物理、化学变化；生成物是硅酸盐。生成物是硅酸盐。【例【例1】青花
6、瓷中所描绘的青花瓷中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色色白花青的锦鲤跃然于碗底白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多数为硅酸盐，如颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多数为硅酸盐，如蓝紫色为硅酸铜钡蓝紫色为硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为，铜为2价价)，下列关于硅酸铜钡，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是的说法不正确的是()A.可用氧化物形式表示为可用氧化物形式表示为BaOCuO2SiO2B.性质稳定，不易脱色性质稳定，不易脱色C.易溶解于强酸或强碱溶液易溶解于强酸或强
7、碱溶液D.x等于等于6解析解析根据化合物中化合价代数和为零，所以有根据化合物中化合价代数和为零，所以有2242(2)x0，所以，所以x6，硅酸铜钡的化学式为，硅酸铜钡的化学式为BaCuSi2O6，写，写成氧化物形式为成氧化物形式为BaOCuO2SiO2，又因为硅酸盐性质稳定，故，又因为硅酸盐性质稳定，故C项错误。项错误。答案答案C【训练【训练1】用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中不正确的是其中不正确的是()A.钙沸石钙沸石CaAl2Si3O103H2O表示为表示为CaOAl2O33SiO23H2OB.镁橄榄石镁橄榄石Mg2SiO4表
8、示为表示为2MgO3SiO2C.钾长石钾长石KAlSi3O8表示为表示为K2OAl2O36SiO2D.高岭石高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示为表示为Al2O32SiO22H2O解析解析Mg2SiO4应表示为应表示为2MgOSiO2，B错误。错误。答案答案B二、二、SiO2与信息与信息材料材料(一一)二氧化硅二氧化硅(SiO2)1.SiO2的物理性质及的物理性质及应用应用二氧化硅是一种熔二氧化硅是一种熔沸点沸点_、硬度、硬度_的的氧化物，除可用于氧化物，除可用于制作制作_、_外外，还可用于，还可用于制造制造_。光学镜片光学镜片大大石英坩埚石英坩埚高高光导纤维光导纤维2.SiO2的的化学性
9、质化学性质(1)二氧化硅是一种酸性氧化物，具有酸性氧化物的二氧化硅是一种酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性通性二氧化硅在常温时可以与碱溶液缓慢反应生成盐和水：二氧化硅在常温时可以与碱溶液缓慢反应生成盐和水：_二氧化硅在高温下可与碱性氧化物反应：二氧化硅在高温下可与碱性氧化物反应：_SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(2)二氧化硅的特性二氧化硅的特性SiO2不溶于水，也不与水反应。不溶于水，也不与水反应。二氧化硅在常温下与氢氟酸反应：二氧化硅在常温下与氢氟酸反应：_二氧化硅中的硅为二氧化硅中的硅为4价，具有弱的氧化性：价，具有弱的氧化性：_二氧化硅在高温下可与盐反应：二氧化硅在高温下可与盐反
10、应：_SiO24HF=SiF42H2O(二二)单质硅单质硅1.硅的物理性质和硅的物理性质和用途用途硅单质硅单质有有_和和_两种两种，硅晶体的熔点和沸点都，硅晶体的熔点和沸点都很很_，硬度也硬度也很很_，晶体硅是一种重要的半导体材料晶体硅是一种重要的半导体材料。晶体硅晶体硅无定形硅无定形硅高高大大2.硅的硅的化学性质化学性质(1)常温下，硅的化学性质不活泼，只与氟单质、氢氟酸、强碱常温下，硅的化学性质不活泼，只与氟单质、氢氟酸、强碱(如如NaOH溶液溶液)发生反应。其反应的化学方程式分别为：发生反应。其反应的化学方程式分别为：_；_；_。(2)加热条件下和某些非金属单质加热条件下和某些非金属单质
11、(如如O2、Cl2)发生反应，其化学发生反应，其化学方程式为：方程式为：_；_。Si2F2=SiF4Si4HF=SiF42H2Si2NaOHH2O=Na2SiO32H23.硅的硅的制备制备工业上用碳在高温下还原二氧化硅的方法，制得含有少量杂质工业上用碳在高温下还原二氧化硅的方法，制得含有少量杂质的粗硅。将粗硅在高温下和氯气反应生成四氯化硅，四氯化硅的粗硅。将粗硅在高温下和氯气反应生成四氯化硅，四氯化硅经提纯后，再用氢气还原，就可以得到高纯度的硅。反应过程经提纯后，再用氢气还原，就可以得到高纯度的硅。反应过程中发生的反应为：中发生的反应为：粗硅的制备粗硅的制备：_。精炼精炼制高纯硅制高纯硅：_，
12、_。【思考探究】【思考探究】3.保存保存NaOH溶液时能使用玻璃塞吗？为什么？溶液时能使用玻璃塞吗？为什么？提示不能。提示不能。2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O，Na2SiO3有有强黏性，使瓶塞黏在试剂瓶上，不易打开。强黏性，使瓶塞黏在试剂瓶上，不易打开。4.光能电池板的原料是什么光能电池板的原料是什么？提示高纯度的晶体硅。提示高纯度的晶体硅。5.硅精制的三个反应中，硅元素总是被还原吗硅精制的三个反应中，硅元素总是被还原吗？提示不是。硅与氯气的反应中，硅元素被氧化。提示不是。硅与氯气的反应中，硅元素被氧化。【例【例2】下列关于二氧化硅的说法中正确的是下列关于二氧化硅的说法中正确的是()
13、A.二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物B.二氧化碳通入硅酸钠溶液可以得到硅酸二氧化碳通入硅酸钠溶液可以得到硅酸C.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强的酸性比碳酸强D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸解析解析二氧化硅是酸性氧化物，但是它不溶于水，不能和水反二氧化硅是酸性氧化物，但是它不溶于水，不能和水反应生成硅酸，应生成硅酸，A项错误；二氧化硅在高温下与碳酸钠的反应不项错误；二氧化硅在高温下与碳酸钠的反应不能用作
14、判断硅酸与碳酸酸性强弱的依据，判断的依据是能用作判断硅酸与碳酸酸性强弱的依据，判断的依据是CO2通通入入Na2SiO3溶液中产生硅酸沉淀，得出溶液中产生硅酸沉淀，得出H2CO3的酸性强于的酸性强于H2SiO3，C项错误，项错误，B项正确；二氧化硅可以与氢氟酸发生反项正确；二氧化硅可以与氢氟酸发生反应，应，D项错误项错误。B解析解析(1)该反应不是复分解反应，且该反应不是复分解反应，且SiO2对应的酸是对应的酸是H2SiO3，属于弱酸，其酸性小于属于弱酸，其酸性小于H2CO3酸性，故不属于强酸制弱酸。该酸性，故不属于强酸制弱酸。该反应之所以能发生是由于在加热条件下能将挥发性的酸酐从其反应之所以能
15、发生是由于在加热条件下能将挥发性的酸酐从其中代换出来。中代换出来。(2)该反应是氧化还原反应，该反应是氧化还原反应，SiO2作氧化剂，证明作氧化剂，证明SiO2具有氧化具有氧化性。性。(3)玻璃中含有玻璃中含有SiO2，能与，能与HF发生反应而使玻璃腐蚀。发生反应而使玻璃腐蚀。答案答案(1)B(2)C(3)A【例【例3】(加试题加试题)硅被誉为无机非金属材料的主角。有科学家提硅被誉为无机非金属材料的主角。有科学家提出硅是出硅是“21世纪的能源世纪的能源”“”“未来的石油未来的石油”，下列有关说法正确，下列有关说法正确的是的是()A.硅的含量居第二位，在地球上有丰富的单质硅资源，如石硅的含量居第
16、二位，在地球上有丰富的单质硅资源，如石英、水晶、码瑙的主要成分都是单质硅英、水晶、码瑙的主要成分都是单质硅B.硅相对于氢气便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是有硅相对于氢气便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是有开发价值的燃料开发价值的燃料C.存放存放NaOH溶液的试剂瓶应用玻璃塞溶液的试剂瓶应用玻璃塞D.硅是一种良好的半导体材料，可用于制造电缆硅是一种良好的半导体材料，可用于制造电缆答案答案B【训练【训练3】(加试题加试题)下列关于硅及其化合物的叙述中正确的是下列关于硅及其化合物的叙述中正确的是()A.单质硅性质稳定，常温下不会与任何物质发生反应单质硅性质稳定，常温下不会与任何物质发生反应B.实验室里熔化烧碱可用瓷坩埚实验室里熔化烧碱可用瓷坩埚C.硅是光导纤维的主要原料硅是光导纤维的主要原料D.水玻璃可作黏合剂及耐火材料水玻璃可作黏合剂及耐火材料答案答案D
