11-12版高中化学课时讲练通配套课件：4.1 硅 无机非金属材料（鲁科版必修1）
文档属性
| 名称 | 11-12版高中化学课时讲练通配套课件：4.1 硅 无机非金属材料（鲁科版必修1） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2012-09-09 20:27:46 | ||
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文档简介
(共68张PPT)
1.硅取代锗成为使用最广泛的半导体材料与
哪些因素有关？
提示：①硅在自然界中含量仅次于氧，来源广泛、储量丰
富；
②常温下化学性质稳定；
③提炼工艺简单。
2.工业上如何将粗硅提纯？
提示：Si+2Cl2 SiCl4
SiCl4+2H2 Si+4HCl
高温
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高温
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3.实验室中，将细沙粉与镁粉混合加热，也可以制得粗硅，这种粗硅中往往含有过量的镁、氧化镁和硅化镁（Mg2Si），这些杂质应如何除去呢？（提示：Mg2Si与酸反应产物之一是SiH4），试写出有关反应的化学方程式。
提示：由于粗硅中的硅不与盐酸反应，而杂质镁、氧化镁和硅化镁等均可与盐酸反应， 可用盐酸将杂质溶解。有关反应的化学方程式：
Mg+2HCl ==== MgCl2+H2↑；
MgO+2HCl ==== MgCl2+H2O；
Mg2Si +4HCl ==== 2MgCl2+SiH4↑。
例1 下列有关说法中正确的是
A.硅是非金属元素，与任何酸都不发生反应
B.硅是构成矿物盐的主要原料，化合态的硅几乎全部是硅酸盐
C.硅的性质很稳定，能以游离态形式存在于自然界中
D.当加热到一定温度时，硅能与氧气等某些非金属单质发生反应
【规范解答】选D。硅在常温下可以与氢氟酸反应，A项错误；自然界中没有游离态的硅，化合态的硅几乎全部是二氧化硅和硅酸盐，B、C项错误；加热到一定温度时，硅可以与氧气、氯气等发生反应，D项是正确的。
【互动探究】硅在常温下除与氢氟酸反应外，也可以与碱反应：Si+2NaOH+H2O ==== Na2SiO3+2H2↑，同样属于非金属单质的Cl2也可以与碱发生反应。试从氧化还原反应的角度分析两个反应有何不同。
提示：Cl2跟碱反应时没有H2生成，而且氯气本身既是氧化剂也是还原剂，但是硅与强碱溶液反应放出H2 ，且硅是还原剂，水是氧化剂。
1.非金属单质的一般性质
（1）与金属单质反应；
（2）与非金属单质（如O2、H2等）反应；
（3）与氧化性酸反应；
（4）与碱溶液反应（如卤素、硫等）；
（5）与某些氧化物反应。
2.硅单质的特性
（1）Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：
SiO2＋2C Si＋2CO↑
（2）非金属单质跟碱液反应一般无H2放出，但Si却与强碱
反应放出H2：Si+2NaOH+H2O ==== Na2SiO3+2H2↑
（3）非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si能与HF反
应：Si+4HF ==== SiF4+2H2↑
（4）非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。
高温
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1.二氧化硅是不是酸性氧化物？
提示：SiO2既不溶于水，也不能与水反应，但是它可以与碱反应生成盐和水，也可以在一定条件下与碱性氧化物反应生成硅酸盐，具备酸性氧化物的性质，因此是一种酸性氧化物。
2.与一般酸性氧化物相比，二氧化硅有何特性
提示：难溶于水，不与水反应，熔、沸点高，可与氢氟酸反应。
3.实验室存放烧碱溶液和氢氟酸时对试剂瓶分别有怎样的要求？为什么？
提示：(1)盛放NaOH溶液可用玻璃试剂瓶，但瓶塞为橡胶塞而不是玻璃塞，以免因反应：SiO2+2NaOH ==== Na2SiO3+ H2O生成的Na2SiO3有黏性，将瓶口和瓶塞黏结。
(2)盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，而应用塑料瓶，因为玻璃中的SiO2会与HF发生反应。
例2 下列关于二氧化硅的叙述中正确的是
A.SiO2溶于水生成硅酸，其水溶液显酸性
B.光导纤维传导光的能力非常强，利用它制成光缆通讯，能同时传送大量信息
C.由于高温时二氧化硅可以与碳酸钠反应生成二氧化碳，所以硅酸的酸性强于碳酸
D.二氧化硅是酸性氧化物，可以与碱反应，但是不能与酸反应
【规范解答】选B。SiO2不溶于水，也不能与水反应，所以A错;高温时二氧化硅与碳酸钠反应生成CO2气体，与酸性强弱没有直接关系，C错;SiO2是酸性氧化物，但是可以与氢氟酸反应，D错。
【互动探究】二氧化硅晶体中，每个硅原子与4个氧原子结合，为什么其化学式反而是SiO2？
提示：在二氧化硅晶体中，每个硅原子与4个氧原子结合，每个氧原子与2个硅原子结合，因此晶体中不存在分子，硅原子与氧原子的个数比为1∶2，所以其化学式为SiO2。
1.酸性氧化物是指能与碱反应生成盐和水的一类氧化物，不一定能与水反应生成相应的酸；
2.金刚石、晶体硅、二氧化硅，均是由原子直接构成的物质，没有分子式（SiO2仅仅表示晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2，是化学式）,而且通常都具有相似的物理性质，如难溶于水，熔点高，硬度较大等。
1.能否使用普通瓷质坩埚熔融烧碱？
提示：高温时烧碱可与瓷质坩埚中的硅酸盐发生反应，因此熔融烧碱应该使用铁质坩埚。
2.有色玻璃、钢化玻璃与普通玻璃有何区别？
提示：有色玻璃一般是在生产玻璃时在原料里加入某些金属氧化物而制成的，因而不像普通玻璃一样无色透明，而是呈现特殊的颜色；而钢化玻璃是把普通玻璃放入电炉中加热至软化，然后急速冷却而制成的，成分与普通玻璃相同，但强度不同。
3.传统无机非金属材料在原料、工艺、产品成分等方面的共同特点是什么？
提示：①以含硅物质为原料；
②都经过高温烧结；
③产品成分均为硅酸盐。
例3 黏土是很多硅酸盐产品的原料之一，创造历史、享誉全球的景德镇陶瓷就是利用了当地优质黏土资源。请回答下列问题：
（1）黏土主要成分的化学式为Al2Si2Ox(OH)4，其中x的值是_____，若以氧化物形式表示，应写为_______。
（2）在黏土资源丰富的地区还可以兴建水泥厂、玻璃厂、硫酸厂等，这些工厂中属于硅酸盐工业的工厂有______，玻璃厂生产雕花玻璃过程中所依据的化学原理是_______ __________（用化学方程式表示）。
【规范解答】根据化合物中各元素化合价代数和为零的原则可判断x的值。改写成氧化物时，注意除氧元素外其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。生产雕花玻璃的过程即氢氟酸腐蚀玻璃的过程。
答案：（1）5 Al2O3·2SiO2·2H2O
（2）水泥厂、玻璃厂
SiO2+4HF ==== SiF4↑+2H2O
【互动探究】新型无机非金属材料也都属于硅酸盐吗？
提示：玻璃、水泥、陶瓷等传统无机非金属材料属于硅酸盐材料，新型无机非金属材料中有很多也都属于硅酸盐，如高温结构陶瓷、生物陶瓷等，但是也有不属于硅酸盐的，如光纤、压电陶瓷等。
1.由于普通玻璃中含二氧化硅，因此实验室保存碱性溶液（如烧碱、石灰水、纯碱溶液等）不能使用磨口玻璃塞，只能使用橡胶塞；而保存氢氟酸时只能使用铅皿或塑料试剂瓶。
2.将硅酸盐改写成氧化物的方法：
（1）将除O以外所有的元素写成其氧化物形式，中间用“·”间隔，注意组成要与原硅酸盐一致。
（2）保证电荷守恒、原子守恒，必要时可以将原子按比例增多，以方便书写氧化物。
SiO2 与CO2性质的比较
通常来说，若非金属元素原子的最外层电子数相等，则容易形成结构与性质都非常相似的单质及其化合物，如氯元素与溴元素。碳与硅的原子结构最外层都是4个电子，它们可以形成CO2 、SiO2。
探究：
1.晶体硅与金刚石具有相似的物理性质， 而SiO2 与CO2在物理性质上为何却存在较大差异？
提示：晶体硅与金刚石结构相似，都是由原子相互结合而成的空间网状结构的晶体，因而性质相似；SiO2 是硅原子与氧原子相互结合而成的晶体，CO2是由分子构成的，结构不同，所以物理性质上存在较大差异。
2.Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑与Na2SiO3+H2O+CO2 ====
H2SiO3↓+Na2CO3两个反应是否相互矛盾？
提示：这两个反应并不矛盾，后者是在水溶液中进行的，
由于碳酸的酸性比硅酸强，所以碳酸跟硅酸钠反应生成硅
酸和碳酸钠，而前者是在高温下进行的，由于CO2为气体，
生成后立即离开反应体系，使反应能进行到底。
高温
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3.CO2能与水反应生成碳酸，能用SiO2与水反应制备硅酸吗？
提示：不能用SiO2和水反应制备硅酸，SiO2属于酸性氧化物，但既难溶于水也不与水反应，因此不能像其他的酸性氧化物一样通过与水反应制备硅酸，通常用可溶性硅酸盐溶液（如Na2SiO3等）加入稀盐酸或者通入CO2气体来制备硅酸。反应的化学方程式如下：Na2SiO3+2HCl ==== H2SiO3↓
+2NaCl Na2SiO3+CO2+H2O ==== H2SiO3↓+Na2CO3
1.广泛用作半导体材料的是( )
A.二氧化硅 B.硅酸 C.高纯硅 D.硅酸盐
【解析】选C。常用的半导体材料为高纯硅。
2.下列关于硅及其化合物的说法正确的是( )
A．玛瑙、水晶、石英的主要成分都是硅酸盐
B．建筑所用的水泥、沙子、石子主要成分都是硅酸盐
C．通讯光缆、计算机芯片的主要成分是硅酸盐
D．我国著名的陶瓷含有的主要成分是硅酸盐
【解析】选D。玛瑙、水晶、石英的主要成分均是二氧化硅，不属于硅酸盐，A错；水泥的成分是硅酸盐，但是沙子的主要成分是二氧化硅，石子的主要成分是碳酸钙，B错；通讯光缆的主要成分是二氧化硅，计算机芯片的主要成分是晶体硅，C错；陶瓷的主要成分是硅酸盐，D正确。
3.下列各反应中硅元素被还原的是( )
A.Si+O2 SiO2
B.Si+2F2 ==== SiF4
C.SiO2+2C Si（粗硅）+2CO↑
D.Si+2NaOH+H2O ==== Na2SiO3+2H2↑
【解析】选C。硅元素被还原，即硅元素化合价降低，C项
中硅元素从+4价降低为0价，所以选C，其余各项中硅元素
的化合价均从0价升高为+4价，被氧化。
高温
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△
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4.（2011·南京高一检测）下列叙述中正确的是( )
A.氮化硅陶瓷耐高温，可用来制造汽车发动机
B.普通玻璃是电的绝缘体，这种无色透明的固体属于晶体
C.某种和田玉的化学成分是2CaO·3MgO·Fe2O3·8SiO2·
H2O，表明和田玉是由四种氧化物组成的结晶水合物
D.新型陶瓷材料种类很多，但是都属于硅酸盐
【解析】选A。普通玻璃没有固定的熔点，是混合物，不属于晶体，B错；硅酸盐可以用氧化物形式表示，但并不是由氧化物组成的混合物，C错；新型陶瓷中的压电陶瓷就不属于硅酸盐，D错。
5.如何除去下列各粉末状混合物中的杂质（括号内为杂质），请选用下面提供的试剂和操作，将标号填在表内。试剂：A.盐酸 B.烧碱溶液 C.氧气 D.水 E.二氧化碳气体 F.不用其他试剂操作：①加热、②加热熔融、③过滤、④结晶
【解析】除去Na2CO3中的NaHCO3可以用直接加热法；除去SiO2中的CaCO3可先用盐酸溶解再过滤。
答案:(1)F ① (2) A ③
6.（2011·大同高一检测）在地壳内，深度每增加1千米，压力大约增加25 250～30 300 kPa，在这样的压力下，较简单的硅酸盐会转化为复杂的硅酸盐。已知：钙长石、镁橄榄石、石榴子石的化学式分别是：CaAl2Si2O8；Mg2SiO4；CaMg2Al2Si3O12。
(1)用氧化物形式表示的化学式分别为：钙长石______，镁橄榄石______，石榴子石_______。
(2)写出钙长石与镁橄榄石反应转变成石榴子石的化学方程式：____________。
【解析】用氧化物形式表示硅酸盐时，把金属氧化物写在
前面，若有多种金属元素，按活泼性依次减弱的顺序写出
其氧化物，然后写SiO2，最后写H2O，且各氧化物之间要用
“· ”隔开。根据金属活动性顺序表知，Ca、Mg、Al的活
泼性依次减弱。所以应先写钙的氧化物，再写镁的氧化
物，最后写铝的氧化物。
答案:(1)CaO·Al2O3·2SiO2 2MgO·SiO2
CaO·2MgO·Al2O3·3SiO2
(2)CaAl2Si2O8＋Mg2SiO4 CaMg2Al2Si3O12
高压
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一、选择题（本题包括6小题，每小题4分，共24分）
1.下列关于硅及硅的化合物的叙述中不正确的是( )
①晶体硅的结构和金刚石相似，所以都具有熔点高、硬度大的特点
②硅是地壳中含量最多的非金属
③晶体硅是良好的半导体材料
④SiO2是制造光导纤维的重要原料
⑤SiO2是酸性氧化物，不溶于任何酸
A.①②⑤ B.①⑤ C.③④ D.②⑤
【解析】选D。①晶体硅和金刚石都具有熔点高、硬度大的性质；②地壳中硅的含量占第二位；③晶体硅的导电能力介于导体和绝缘体之间，是半导体；④SiO2的重要用途就是制造光导纤维；⑤SiO2可与氢氟酸反应。
2.下列试剂可用带玻璃塞的玻璃试剂瓶保存的是( )
A．硅酸钠溶液 B．高锰酸钾溶液
C．氢氟酸 D．氢氧化钠溶液
【解析】选B。硅酸钠溶液是一种矿物胶,若用带磨口玻璃塞的试剂瓶,会使瓶塞与瓶口粘连,使试剂瓶无法打开；氢氟酸能够与玻璃中的二氧化硅反应；氢氧化钠溶液可与玻璃中的二氧化硅缓慢反应生成硅酸钠,所以选B。
【规律方法】实验室药品保存要注意的几个问题
（1）见光易分解的物质需用棕色试剂瓶。
如：硝酸、硝酸银、氯水等。
（2）碱性溶液不能用磨口玻璃塞，应该用橡胶塞。
如：NaOH溶液、Na2CO3溶液、Na2SiO3溶液等。
（3）强氧化性溶液、有机溶剂不能用橡胶塞，应该用玻璃塞。
如：硝酸、高锰酸钾溶液、汽油、苯等。
（4）需采用液封法保存的物质：
如：钠——煤油；白磷——水；液溴——水。
3.（2011·漳州高一检测）下列说法正确的是( )
A．水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水，所以所有的硅酸盐都不溶于水
B．水泥的主要成分有硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)及其他一些成分，所以硅酸盐都是氧化物
C．陶瓷分为陶器和瓷器，与原料黏土的纯度以及烧结温度有关
D．普通玻璃是透明的，所以硅酸盐也是透明的
【解析】选C。大多数硅酸盐都难溶于水，但是Na2SiO3是可溶的，A错；硅酸盐的成分复杂，可以用氧化物的形式来表示，但并不是氧化物，B错；很多复杂的硅酸盐是不透明的，D错误。只有C项是正确的。
4.下列离子方程式中书写不正确的是( )
A.大理石与盐酸反应：
CaCO3+2H+ ==== Ca2++H2O+CO2↑
B.水玻璃中加入稀盐酸：
Na2SiO3+2H+ ==== H2SiO3↓+2Na+
C.二氧化硅与苛性钠溶液反应：
SiO2+2OH- ==== SiO32-+H2O
D.硅酸与烧碱溶液中和：
H2SiO3+2OH- ==== SiO32-+2H2O
【解析】选B。水玻璃的成分是Na2SiO3，作为可溶性盐，Na2SiO3在溶液中以离子形式存在，故该离子方程式书写错误。
5.将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液、②Na2SiO3溶液、
③Ca(ClO)2溶液、④饱和Na2CO3溶液，最终有沉淀析出的
是( )
A.只有①②③④ B.只有②④
C.只有①②③ D.只有②③
【解析】选B。CO2与CaCl2溶液不反应；与Na2SiO3溶液反应生成H2SiO3沉淀；与Ca(ClO)2反应生成可溶性的盐Ca(HCO3)2和HClO；与饱和Na2CO3溶液反应生成溶解度比Na2CO3小的NaHCO3晶体。
【举一反三】通入CO2的过程中有沉淀生成的是哪些物质？
提示：Ca(ClO)2与CO2会先生成CaCO3，然后CaCO3再与CO2和水生成Ca(HCO3)2。故可知通入CO2的过程中有沉淀生成的除了②④外，还有③。
6.现有下列5个转化，其中不可能通过一步反应实现的
是( )
①SiO2→Na2SiO3 ②Si→SiO2 ③SiO2→H2SiO3
④SiO2→SiCl4 ⑤Na2O2→NaOH
A.①② B.③④ C.②③④ D.②③④⑤
【解析】选B。反应①可以是SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3；反应②可以是硅和氧气在高温下反应生成SiO2；SiO2不溶于水且不和盐酸、Cl2反应，故反应③④不能一步发生；Na2O2和H2O反应可生成NaOH。
二、非选择题（本题包括2小题，共26分）
7.（10分）（2011·无锡高一检测）获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息产业的快速发展离不开材料科学的推动。
（1）光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维，利用光缆通讯能同时传输大量信息。制造通讯光缆的主要原材料的化学式是______，它属于______材料。
（2）信息产业的核心材料是高纯硅，高纯度的单晶硅生产方法之一是：用金属硅化物（Mg2Si）与HCl作用得硅烷，再热分解硅烷（SiH4）可得高纯硅。
写出上述方法中生产高纯硅的两个化学方程式：_________。
【解析】（1）根据SiO2的用途，SiO2是光导纤维的主要成
分，光导纤维是利用光的全反射传输声音、图像的新型无
机非金属材料。（2）由题中信息可知，Mg2Si和HCl反应生
成硅烷SiH4。方程式为：Mg2Si+4HCl ==== 2MgCl2+SiH4↑
SiH4分解可生成单质硅：SiH4 Si+2H2
答案：（1）SiO2 新型无机非金属
（2）Mg2Si+4HCl ==== 2MgCl2+SiH4↑,SiH4 Si+2H2
高温
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高温
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8.（16分）（2011·杭州高一检测）单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常在高温下还原二氧化硅制得粗硅［含铁、铝、硼(B)、磷(P)等杂质］，粗硅与纯净氯气反应生成四氯化硅（反应温度450～500 ℃）四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
已知：四氯化硅遇水极易水解：
(SiCl4+4H2O ==== 4HCl+H4SiO4)
请回答下列问题：
（1）写出装置A中发生反应的离子方程式_________。
（2）装置D中横置玻璃管中发生反应的化学方程式为
________。
（3）装置B中盛放的试剂是_______________；装置C的作用是_______________________；装置E中的h 瓶需要冷却，其目的_______________；装置F的作用是_______
________。
【解析】由题意可知，A装置是氯气发生器，据此写出反应
的离子方程式：4H++2Cl-+MnO2 Mn2++Cl2↑+2H2O。B、
C是净化装置，分别装有饱和食盐水和浓硫酸，用于除去氯
气中的氯化氢和水蒸气，D是氯气与硅在加热条件下反应生
成四氯化硅的装置，反应方程式为：Si+2Cl2 SiCl4，
反应生成的四氯化硅经冷却后凝结为液体，由于四氯化硅
极易水解，需要在F装置中装入干燥剂以防止水蒸气进入h
瓶，最后用碱溶液进行尾气吸收，防止污染空气。
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△
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答案:（1）4H++2Cl-+MnO2 Mn2++Cl2↑+2H2O
（2）Si+2Cl2 SiCl4
（3）饱和氯化钠溶液 干燥氯气 冷凝四氯化硅使之成为
液态 防止水蒸气进入h瓶中与四氯化硅反应
△
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1.硅取代锗成为使用最广泛的半导体材料与
哪些因素有关？
提示：①硅在自然界中含量仅次于氧，来源广泛、储量丰
富；
②常温下化学性质稳定；
③提炼工艺简单。
2.工业上如何将粗硅提纯？
提示：Si+2Cl2 SiCl4
SiCl4+2H2 Si+4HCl
高温
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高温
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3.实验室中，将细沙粉与镁粉混合加热，也可以制得粗硅，这种粗硅中往往含有过量的镁、氧化镁和硅化镁（Mg2Si），这些杂质应如何除去呢？（提示：Mg2Si与酸反应产物之一是SiH4），试写出有关反应的化学方程式。
提示：由于粗硅中的硅不与盐酸反应，而杂质镁、氧化镁和硅化镁等均可与盐酸反应， 可用盐酸将杂质溶解。有关反应的化学方程式：
Mg+2HCl ==== MgCl2+H2↑；
MgO+2HCl ==== MgCl2+H2O；
Mg2Si +4HCl ==== 2MgCl2+SiH4↑。
例1 下列有关说法中正确的是
A.硅是非金属元素，与任何酸都不发生反应
B.硅是构成矿物盐的主要原料，化合态的硅几乎全部是硅酸盐
C.硅的性质很稳定，能以游离态形式存在于自然界中
D.当加热到一定温度时，硅能与氧气等某些非金属单质发生反应
【规范解答】选D。硅在常温下可以与氢氟酸反应，A项错误；自然界中没有游离态的硅，化合态的硅几乎全部是二氧化硅和硅酸盐，B、C项错误；加热到一定温度时，硅可以与氧气、氯气等发生反应，D项是正确的。
【互动探究】硅在常温下除与氢氟酸反应外，也可以与碱反应：Si+2NaOH+H2O ==== Na2SiO3+2H2↑，同样属于非金属单质的Cl2也可以与碱发生反应。试从氧化还原反应的角度分析两个反应有何不同。
提示：Cl2跟碱反应时没有H2生成，而且氯气本身既是氧化剂也是还原剂，但是硅与强碱溶液反应放出H2 ，且硅是还原剂，水是氧化剂。
1.非金属单质的一般性质
（1）与金属单质反应；
（2）与非金属单质（如O2、H2等）反应；
（3）与氧化性酸反应；
（4）与碱溶液反应（如卤素、硫等）；
（5）与某些氧化物反应。
2.硅单质的特性
（1）Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：
SiO2＋2C Si＋2CO↑
（2）非金属单质跟碱液反应一般无H2放出，但Si却与强碱
反应放出H2：Si+2NaOH+H2O ==== Na2SiO3+2H2↑
（3）非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si能与HF反
应：Si+4HF ==== SiF4+2H2↑
（4）非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。
高温
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1.二氧化硅是不是酸性氧化物？
提示：SiO2既不溶于水，也不能与水反应，但是它可以与碱反应生成盐和水，也可以在一定条件下与碱性氧化物反应生成硅酸盐，具备酸性氧化物的性质，因此是一种酸性氧化物。
2.与一般酸性氧化物相比，二氧化硅有何特性
提示：难溶于水，不与水反应，熔、沸点高，可与氢氟酸反应。
3.实验室存放烧碱溶液和氢氟酸时对试剂瓶分别有怎样的要求？为什么？
提示：(1)盛放NaOH溶液可用玻璃试剂瓶，但瓶塞为橡胶塞而不是玻璃塞，以免因反应：SiO2+2NaOH ==== Na2SiO3+ H2O生成的Na2SiO3有黏性，将瓶口和瓶塞黏结。
(2)盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，而应用塑料瓶，因为玻璃中的SiO2会与HF发生反应。
例2 下列关于二氧化硅的叙述中正确的是
A.SiO2溶于水生成硅酸，其水溶液显酸性
B.光导纤维传导光的能力非常强，利用它制成光缆通讯，能同时传送大量信息
C.由于高温时二氧化硅可以与碳酸钠反应生成二氧化碳，所以硅酸的酸性强于碳酸
D.二氧化硅是酸性氧化物，可以与碱反应，但是不能与酸反应
【规范解答】选B。SiO2不溶于水，也不能与水反应，所以A错;高温时二氧化硅与碳酸钠反应生成CO2气体，与酸性强弱没有直接关系，C错;SiO2是酸性氧化物，但是可以与氢氟酸反应，D错。
【互动探究】二氧化硅晶体中，每个硅原子与4个氧原子结合，为什么其化学式反而是SiO2？
提示：在二氧化硅晶体中，每个硅原子与4个氧原子结合，每个氧原子与2个硅原子结合，因此晶体中不存在分子，硅原子与氧原子的个数比为1∶2，所以其化学式为SiO2。
1.酸性氧化物是指能与碱反应生成盐和水的一类氧化物，不一定能与水反应生成相应的酸；
2.金刚石、晶体硅、二氧化硅，均是由原子直接构成的物质，没有分子式（SiO2仅仅表示晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2，是化学式）,而且通常都具有相似的物理性质，如难溶于水，熔点高，硬度较大等。
1.能否使用普通瓷质坩埚熔融烧碱？
提示：高温时烧碱可与瓷质坩埚中的硅酸盐发生反应，因此熔融烧碱应该使用铁质坩埚。
2.有色玻璃、钢化玻璃与普通玻璃有何区别？
提示：有色玻璃一般是在生产玻璃时在原料里加入某些金属氧化物而制成的，因而不像普通玻璃一样无色透明，而是呈现特殊的颜色；而钢化玻璃是把普通玻璃放入电炉中加热至软化，然后急速冷却而制成的，成分与普通玻璃相同，但强度不同。
3.传统无机非金属材料在原料、工艺、产品成分等方面的共同特点是什么？
提示：①以含硅物质为原料；
②都经过高温烧结；
③产品成分均为硅酸盐。
例3 黏土是很多硅酸盐产品的原料之一，创造历史、享誉全球的景德镇陶瓷就是利用了当地优质黏土资源。请回答下列问题：
（1）黏土主要成分的化学式为Al2Si2Ox(OH)4，其中x的值是_____，若以氧化物形式表示，应写为_______。
（2）在黏土资源丰富的地区还可以兴建水泥厂、玻璃厂、硫酸厂等，这些工厂中属于硅酸盐工业的工厂有______，玻璃厂生产雕花玻璃过程中所依据的化学原理是_______ __________（用化学方程式表示）。
【规范解答】根据化合物中各元素化合价代数和为零的原则可判断x的值。改写成氧化物时，注意除氧元素外其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。生产雕花玻璃的过程即氢氟酸腐蚀玻璃的过程。
答案：（1）5 Al2O3·2SiO2·2H2O
（2）水泥厂、玻璃厂
SiO2+4HF ==== SiF4↑+2H2O
【互动探究】新型无机非金属材料也都属于硅酸盐吗？
提示：玻璃、水泥、陶瓷等传统无机非金属材料属于硅酸盐材料，新型无机非金属材料中有很多也都属于硅酸盐，如高温结构陶瓷、生物陶瓷等，但是也有不属于硅酸盐的，如光纤、压电陶瓷等。
1.由于普通玻璃中含二氧化硅，因此实验室保存碱性溶液（如烧碱、石灰水、纯碱溶液等）不能使用磨口玻璃塞，只能使用橡胶塞；而保存氢氟酸时只能使用铅皿或塑料试剂瓶。
2.将硅酸盐改写成氧化物的方法：
（1）将除O以外所有的元素写成其氧化物形式，中间用“·”间隔，注意组成要与原硅酸盐一致。
（2）保证电荷守恒、原子守恒，必要时可以将原子按比例增多，以方便书写氧化物。
SiO2 与CO2性质的比较
通常来说，若非金属元素原子的最外层电子数相等，则容易形成结构与性质都非常相似的单质及其化合物，如氯元素与溴元素。碳与硅的原子结构最外层都是4个电子，它们可以形成CO2 、SiO2。
探究：
1.晶体硅与金刚石具有相似的物理性质， 而SiO2 与CO2在物理性质上为何却存在较大差异？
提示：晶体硅与金刚石结构相似，都是由原子相互结合而成的空间网状结构的晶体，因而性质相似；SiO2 是硅原子与氧原子相互结合而成的晶体，CO2是由分子构成的，结构不同，所以物理性质上存在较大差异。
2.Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑与Na2SiO3+H2O+CO2 ====
H2SiO3↓+Na2CO3两个反应是否相互矛盾？
提示：这两个反应并不矛盾，后者是在水溶液中进行的，
由于碳酸的酸性比硅酸强，所以碳酸跟硅酸钠反应生成硅
酸和碳酸钠，而前者是在高温下进行的，由于CO2为气体，
生成后立即离开反应体系，使反应能进行到底。
高温
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3.CO2能与水反应生成碳酸，能用SiO2与水反应制备硅酸吗？
提示：不能用SiO2和水反应制备硅酸，SiO2属于酸性氧化物，但既难溶于水也不与水反应，因此不能像其他的酸性氧化物一样通过与水反应制备硅酸，通常用可溶性硅酸盐溶液（如Na2SiO3等）加入稀盐酸或者通入CO2气体来制备硅酸。反应的化学方程式如下：Na2SiO3+2HCl ==== H2SiO3↓
+2NaCl Na2SiO3+CO2+H2O ==== H2SiO3↓+Na2CO3
1.广泛用作半导体材料的是( )
A.二氧化硅 B.硅酸 C.高纯硅 D.硅酸盐
【解析】选C。常用的半导体材料为高纯硅。
2.下列关于硅及其化合物的说法正确的是( )
A．玛瑙、水晶、石英的主要成分都是硅酸盐
B．建筑所用的水泥、沙子、石子主要成分都是硅酸盐
C．通讯光缆、计算机芯片的主要成分是硅酸盐
D．我国著名的陶瓷含有的主要成分是硅酸盐
【解析】选D。玛瑙、水晶、石英的主要成分均是二氧化硅，不属于硅酸盐，A错；水泥的成分是硅酸盐，但是沙子的主要成分是二氧化硅，石子的主要成分是碳酸钙，B错；通讯光缆的主要成分是二氧化硅，计算机芯片的主要成分是晶体硅，C错；陶瓷的主要成分是硅酸盐，D正确。
3.下列各反应中硅元素被还原的是( )
A.Si+O2 SiO2
B.Si+2F2 ==== SiF4
C.SiO2+2C Si（粗硅）+2CO↑
D.Si+2NaOH+H2O ==== Na2SiO3+2H2↑
【解析】选C。硅元素被还原，即硅元素化合价降低，C项
中硅元素从+4价降低为0价，所以选C，其余各项中硅元素
的化合价均从0价升高为+4价，被氧化。
高温
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△
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4.（2011·南京高一检测）下列叙述中正确的是( )
A.氮化硅陶瓷耐高温，可用来制造汽车发动机
B.普通玻璃是电的绝缘体，这种无色透明的固体属于晶体
C.某种和田玉的化学成分是2CaO·3MgO·Fe2O3·8SiO2·
H2O，表明和田玉是由四种氧化物组成的结晶水合物
D.新型陶瓷材料种类很多，但是都属于硅酸盐
【解析】选A。普通玻璃没有固定的熔点，是混合物，不属于晶体，B错；硅酸盐可以用氧化物形式表示，但并不是由氧化物组成的混合物，C错；新型陶瓷中的压电陶瓷就不属于硅酸盐，D错。
5.如何除去下列各粉末状混合物中的杂质（括号内为杂质），请选用下面提供的试剂和操作，将标号填在表内。试剂：A.盐酸 B.烧碱溶液 C.氧气 D.水 E.二氧化碳气体 F.不用其他试剂操作：①加热、②加热熔融、③过滤、④结晶
【解析】除去Na2CO3中的NaHCO3可以用直接加热法；除去SiO2中的CaCO3可先用盐酸溶解再过滤。
答案:(1)F ① (2) A ③
6.（2011·大同高一检测）在地壳内，深度每增加1千米，压力大约增加25 250～30 300 kPa，在这样的压力下，较简单的硅酸盐会转化为复杂的硅酸盐。已知：钙长石、镁橄榄石、石榴子石的化学式分别是：CaAl2Si2O8；Mg2SiO4；CaMg2Al2Si3O12。
(1)用氧化物形式表示的化学式分别为：钙长石______，镁橄榄石______，石榴子石_______。
(2)写出钙长石与镁橄榄石反应转变成石榴子石的化学方程式：____________。
【解析】用氧化物形式表示硅酸盐时，把金属氧化物写在
前面，若有多种金属元素，按活泼性依次减弱的顺序写出
其氧化物，然后写SiO2，最后写H2O，且各氧化物之间要用
“· ”隔开。根据金属活动性顺序表知，Ca、Mg、Al的活
泼性依次减弱。所以应先写钙的氧化物，再写镁的氧化
物，最后写铝的氧化物。
答案:(1)CaO·Al2O3·2SiO2 2MgO·SiO2
CaO·2MgO·Al2O3·3SiO2
(2)CaAl2Si2O8＋Mg2SiO4 CaMg2Al2Si3O12
高压
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一、选择题（本题包括6小题，每小题4分，共24分）
1.下列关于硅及硅的化合物的叙述中不正确的是( )
①晶体硅的结构和金刚石相似，所以都具有熔点高、硬度大的特点
②硅是地壳中含量最多的非金属
③晶体硅是良好的半导体材料
④SiO2是制造光导纤维的重要原料
⑤SiO2是酸性氧化物，不溶于任何酸
A.①②⑤ B.①⑤ C.③④ D.②⑤
【解析】选D。①晶体硅和金刚石都具有熔点高、硬度大的性质；②地壳中硅的含量占第二位；③晶体硅的导电能力介于导体和绝缘体之间，是半导体；④SiO2的重要用途就是制造光导纤维；⑤SiO2可与氢氟酸反应。
2.下列试剂可用带玻璃塞的玻璃试剂瓶保存的是( )
A．硅酸钠溶液 B．高锰酸钾溶液
C．氢氟酸 D．氢氧化钠溶液
【解析】选B。硅酸钠溶液是一种矿物胶,若用带磨口玻璃塞的试剂瓶,会使瓶塞与瓶口粘连,使试剂瓶无法打开；氢氟酸能够与玻璃中的二氧化硅反应；氢氧化钠溶液可与玻璃中的二氧化硅缓慢反应生成硅酸钠,所以选B。
【规律方法】实验室药品保存要注意的几个问题
（1）见光易分解的物质需用棕色试剂瓶。
如：硝酸、硝酸银、氯水等。
（2）碱性溶液不能用磨口玻璃塞，应该用橡胶塞。
如：NaOH溶液、Na2CO3溶液、Na2SiO3溶液等。
（3）强氧化性溶液、有机溶剂不能用橡胶塞，应该用玻璃塞。
如：硝酸、高锰酸钾溶液、汽油、苯等。
（4）需采用液封法保存的物质：
如：钠——煤油；白磷——水；液溴——水。
3.（2011·漳州高一检测）下列说法正确的是( )
A．水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水，所以所有的硅酸盐都不溶于水
B．水泥的主要成分有硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)及其他一些成分，所以硅酸盐都是氧化物
C．陶瓷分为陶器和瓷器，与原料黏土的纯度以及烧结温度有关
D．普通玻璃是透明的，所以硅酸盐也是透明的
【解析】选C。大多数硅酸盐都难溶于水，但是Na2SiO3是可溶的，A错；硅酸盐的成分复杂，可以用氧化物的形式来表示，但并不是氧化物，B错；很多复杂的硅酸盐是不透明的，D错误。只有C项是正确的。
4.下列离子方程式中书写不正确的是( )
A.大理石与盐酸反应：
CaCO3+2H+ ==== Ca2++H2O+CO2↑
B.水玻璃中加入稀盐酸：
Na2SiO3+2H+ ==== H2SiO3↓+2Na+
C.二氧化硅与苛性钠溶液反应：
SiO2+2OH- ==== SiO32-+H2O
D.硅酸与烧碱溶液中和：
H2SiO3+2OH- ==== SiO32-+2H2O
【解析】选B。水玻璃的成分是Na2SiO3，作为可溶性盐，Na2SiO3在溶液中以离子形式存在，故该离子方程式书写错误。
5.将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液、②Na2SiO3溶液、
③Ca(ClO)2溶液、④饱和Na2CO3溶液，最终有沉淀析出的
是( )
A.只有①②③④ B.只有②④
C.只有①②③ D.只有②③
【解析】选B。CO2与CaCl2溶液不反应；与Na2SiO3溶液反应生成H2SiO3沉淀；与Ca(ClO)2反应生成可溶性的盐Ca(HCO3)2和HClO；与饱和Na2CO3溶液反应生成溶解度比Na2CO3小的NaHCO3晶体。
【举一反三】通入CO2的过程中有沉淀生成的是哪些物质？
提示：Ca(ClO)2与CO2会先生成CaCO3，然后CaCO3再与CO2和水生成Ca(HCO3)2。故可知通入CO2的过程中有沉淀生成的除了②④外，还有③。
6.现有下列5个转化，其中不可能通过一步反应实现的
是( )
①SiO2→Na2SiO3 ②Si→SiO2 ③SiO2→H2SiO3
④SiO2→SiCl4 ⑤Na2O2→NaOH
A.①② B.③④ C.②③④ D.②③④⑤
【解析】选B。反应①可以是SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3；反应②可以是硅和氧气在高温下反应生成SiO2；SiO2不溶于水且不和盐酸、Cl2反应，故反应③④不能一步发生；Na2O2和H2O反应可生成NaOH。
二、非选择题（本题包括2小题，共26分）
7.（10分）（2011·无锡高一检测）获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息产业的快速发展离不开材料科学的推动。
（1）光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维，利用光缆通讯能同时传输大量信息。制造通讯光缆的主要原材料的化学式是______，它属于______材料。
（2）信息产业的核心材料是高纯硅，高纯度的单晶硅生产方法之一是：用金属硅化物（Mg2Si）与HCl作用得硅烷，再热分解硅烷（SiH4）可得高纯硅。
写出上述方法中生产高纯硅的两个化学方程式：_________。
【解析】（1）根据SiO2的用途，SiO2是光导纤维的主要成
分，光导纤维是利用光的全反射传输声音、图像的新型无
机非金属材料。（2）由题中信息可知，Mg2Si和HCl反应生
成硅烷SiH4。方程式为：Mg2Si+4HCl ==== 2MgCl2+SiH4↑
SiH4分解可生成单质硅：SiH4 Si+2H2
答案：（1）SiO2 新型无机非金属
（2）Mg2Si+4HCl ==== 2MgCl2+SiH4↑,SiH4 Si+2H2
高温
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高温
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8.（16分）（2011·杭州高一检测）单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常在高温下还原二氧化硅制得粗硅［含铁、铝、硼(B)、磷(P)等杂质］，粗硅与纯净氯气反应生成四氯化硅（反应温度450～500 ℃）四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
已知：四氯化硅遇水极易水解：
(SiCl4+4H2O ==== 4HCl+H4SiO4)
请回答下列问题：
（1）写出装置A中发生反应的离子方程式_________。
（2）装置D中横置玻璃管中发生反应的化学方程式为
________。
（3）装置B中盛放的试剂是_______________；装置C的作用是_______________________；装置E中的h 瓶需要冷却，其目的_______________；装置F的作用是_______
________。
【解析】由题意可知，A装置是氯气发生器，据此写出反应
的离子方程式：4H++2Cl-+MnO2 Mn2++Cl2↑+2H2O。B、
C是净化装置，分别装有饱和食盐水和浓硫酸，用于除去氯
气中的氯化氢和水蒸气，D是氯气与硅在加热条件下反应生
成四氯化硅的装置，反应方程式为：Si+2Cl2 SiCl4，
反应生成的四氯化硅经冷却后凝结为液体，由于四氯化硅
极易水解，需要在F装置中装入干燥剂以防止水蒸气进入h
瓶，最后用碱溶液进行尾气吸收，防止污染空气。
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答案:（1）4H++2Cl-+MnO2 Mn2++Cl2↑+2H2O
（2）Si+2Cl2 SiCl4
（3）饱和氯化钠溶液 干燥氯气 冷凝四氯化硅使之成为
液态 防止水蒸气进入h瓶中与四氯化硅反应
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