(共15张PPT)
普通高中课程标准实验教科书 化学1（必修）
第四章
第一节 硅 无机非金属材料
联想·质疑
1、无机非金属材料主要有哪些种类？
它们有何共同特点？
2、什么是半导体材料？现在用途最广的
半导体材料是什么？
3、写出硅的原子结构简图，与所学的哪
种元素的原子结构有相似之处？
4、硅属于哪一类物质，预测它可能具有
怎样的性质？
一、硅的性质与用途
1、自然界中存在形式。
2、硅是否有同素异形体？
3、硅有那些化学性质？
4、硅的用途
5、工业上 如何生产硅？
硅
常温下很稳定，在高温或点燃的条件下有较强还原性。
C+O2 CO2
2C+O2 2CO
C+CO2 2CO
C+CuO CO+Cu
C+H2O(气) CO+H2
C+2H2SO4(浓) CO2↑ +2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓) CO2↑ +4NO2↑+2H2O
【阅读·小结】碳与硅化学性质比较
点燃
△
高温
高温
△
点燃
△
碳（ C ） 硅（Si）
△
△
常温下很稳定，高温时也能
发生反应。
Si+O2 == SiO2
Si+2Cl2==SiCl4
Si+2F2=SiF4
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3
+ 2H2↑
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑
【阅读·小结】硅的工业制法与用途
制粗硅：
SiO2 +2C == Si + 2CO↑
高温
提 纯：
Si+2Cl2==SiCl4
高温
SiCl4+2H2==Si+4HCl
高温
（高纯硅）
硅铁
硅锰合金
二、SiO2与光导纤维
【阅读·小结】 CO2与SiO2的比较
化学式 CO2 SiO2
分类 酸性氧化物
物理
性质 (1)无色无味气体
(2)能溶于水(1:1常温)
(3)比空气重
(4)无毒
(1)无色晶体
(2)不溶于水
(3)熔、沸点较高
(4)硬度大
酸性氧化物
化
学
性
质 (1)酸性氧化物
CO2+H2O== H2CO3
CO2+CaO== CaCO3
CO2+2OH- == CO3 2- +H2O
(2)弱氧化性
CO2+C === 2CO
(3)与盐反应(在溶液中)
CO2+Na2CO3+H2O=
2NaHCO3
(4)不与酸反应 (1)酸性氧化物
(2)弱氧化性
(3)与盐反应(固体)
(4)与氢氟酸反应
高温
高温
高温
不与水反应
SiO2+CaO== CaSiO3
SiO2+2OH- == SiO3 2- +H2O
高温
SiO2+2C=== Si+2CO ↑
SiO2+CaCO3 == CaSiO 3 +CO2↑
高温
SiO2+4HF==SiF4+2H2O (腐蚀玻璃）
制
法
与
用
途 (1)工业法
CaCO3==CaO+CO2↑
(2)实验室制法
CaCO3+2H+==
Ca2++H2O+CO2↑
(1)化工原料：制纯碱、尿素；
(2)灭火
(3)干冰用人工降雨；
(4)制碳酸饮料等
高温
天然存在：石英
水晶
硅藻土
(1)水晶用于制造电子
仪器的重要部件、光
学仪器、工艺品
(2)光导纤维原料
(3)制玻璃
三、硅酸盐与无机非金属材料
玻璃 水泥 陶瓷
原料 纯碱、石灰石、
石英 粘土、
石灰石 粘土
反应
原理 CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑
NaCO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑ 高温下发生复杂的物理、化学变化 烧结时发生复杂物理、化学变化
反应
条件 高温 高温 高温
生产
过程 原料→熔体→玻璃 磨→烧→磨 混合→成型→干燥
凝结→冷却→陶器
高温
高温
强热
冷却
主要
成分 SiO2
CaSiO3
Na2SiO3 硅酸二钙:2CaO·SiO2
硅酸三钙:3CaO·SiO2
铝酸三钙:3CaO·Al2O3 硅酸盐
特性 非晶体，透明、无固定熔点，可在一定温度范围内软化 水硬性：无论在水中还是在空气中均能硬化（是不可逆过程） 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
种类 普通玻璃、特种玻璃 不同标号 土器、陶器、瓷器、炻器等
用途 化学仪器、光学仪器、运动器材、通讯器材、窗玻璃、玻璃瓶、杯 建筑材料 (1)化学实验中的坩埚、蒸发皿(2)建筑中的砖、瓦(3)电器中的绝缘瓷
传统无机非金属材料与新型
无机非金属材料的特性对比
材料 传统 新型
种类 普通水泥
普通玻璃
粘土质陶瓷 高温结构陶瓷
生物陶瓷
压电陶瓷
光导纤维
特性 ①耐腐蚀、耐高温
②质脆、经不起热冲击 ①耐高温、高强度
②具有电学特征
③具有光学特性
④具有生物功能
5、新型无机非金属材料的主要品种、性
能及用途
氧化铝（ Al2O3）陶瓷（人造刚玉）
主要
特性 ①高熔点；②高硬度；③可制成透明陶瓷；④无毒、不溶于水，强度高；⑤对人体有较好的适应性
主要
用途 高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等
氮化硅（Si3N4）陶瓷
主要
特性 ①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀，高温时也抗氧化；③抗冷热冲击而不碎裂；④耐高温且不易传热；⑤本身具有润滑性
主要
用途 制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。用于制造柴油机中发动机部件的受热面等
水晶制品(共34张PPT)
化学1（必修）
第四章
第一节 硅 无机非金属材料
（第一课时）
瓷器是中国最伟大的创造之一，所以中国被誉为“瓷国”
水晶晶莹剔透，常被人们看作纯洁和永恒的象征
太阳能电池
太阳能电池以其易获得、无污染等特点，应用越来越广泛
海边的沙子
第一节 硅 无机非金属材料
【教学目标】
1、掌握硅的性质、用途。
2、掌握二氧化硅的组成、性质和用途。
【教学重点】
硅和二氧化硅的主要性质、用途。
一、单质硅与半导体材料
方法介绍：
研究物质主要从存在、结构、性质、制备、
用途等几个角度加以考虑。
观察硅单质的实物图片，并阅读教材P107--108第一
段，总结硅的物理性质。
硅 粉
氧48.6%
硅26.3%
铝7.73%
铁4.75%
钙3.45%
钠2.74%
钾2.47%
镁2.00%
氢0.16%
其他1.20%
1、硅的存在：
自然界中的硅都以化合态存在。人工制得的硅单质
有晶体硅和无定形硅两种。
从组成角度看，晶体硅与无定形硅之间是什么关系？有相同关系的物质还有哪些？
同素异形体；金刚石与石墨、C60，氧气与臭氧等。
2、硅单质的性质
晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。
导电性介于导体和绝缘体之间，为半导体材料。
物理性质
利用所学过非金属元素的性质及硅的原子结构示意图，预测硅的化学性质？
硅的化学性质
硅的原子结构
碳原子既不易失去又不易得到电子,常温下化学性质不活泼，主要形成四价的化合物。那么硅呢？
碳的原子结构
+14
2 8 4
化学性质
常温下，性质稳定，除氟气、氢氟酸、氢氧化
钠外，一般不反应。
加热下，
Si+O2 = SiO2
了解：
Si+2F2 = SiF4
Si+4HF = SiF4+2H2
Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2
2、硅的用途：
硅不但用于制造晶体管、集成电路，
还用于制造硅整流器和太阳能电池等。
此外，硅合金的用途也很广。如含硅4%
的钢具有良好的导磁性，可用于制造变压
器铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐
酸性,可用于制造耐酸设备。
3、硅的工业制法
制粗硅：
SiO2 +2C ===Si + 2CO↑
氧化剂：SiO2 得到电子发生还原反应
高温
还原剂： C 失去电子发生氧化反应
（粗硅）
小资料：
硅芯片、大规模集成电路及相应的计算机技术都需要有
高纯度的硅才能实现，所以需要对粗硅进行提纯：
提 纯：
Si+2Cl2==SiCl4
（粗硅）
SiCl4+2H2==Si+4HCl
（高纯硅）
高温
高温
玛瑙
石英坩埚
水晶 玻璃
光 导 纤 维
二、二氧化硅与光导纤维
1、存在和组成：
从物质分类的角度，二氧化硅属于哪类物质？二氧化硅可能具有哪些性质？
二氧化硅广泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅。
二氧化硅晶体是由氧原子和硅原子构成的
2、二氧化硅的性质
物理性质：
沸点高、硬度大、不溶于水、不导电的晶体．
化学性质：
酸性氧化物的通性：
与碱反应 SiO2 ＋2NaOH＝ Na2SiO3+H2O
与碱性氧化物的反应 CaO＋SiO2 == CaSiO3
与部分盐反应 SiO2 + Na2CO3＝ Na2SiO3＋CO2
不与水反应
高温
高温
特性：
实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸(HF)
实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不
用玻璃塞,你知道是为什么吗
常温下，与氢氟酸反应
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
提高：二氧化硅与二氧化碳的比较
二氧化碳CO2 二氧化硅SiO2
物质分类
与碱性氧化物反应
与碱反应
与水反应
与HF反应
均属于酸性氧化物
CO2 ＋ CaO＝CaCO3
CaO＋SiO2 CaSiO3
高温
CO2 ＋2NaOH＝
Na2CO3+H2O
SiO2 ＋2NaOH＝
Na2SiO3+H2O
CO2 ＋ H2O＝H2CO3
不反应
不反应
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
阅读教材P109归纳二氧化硅的用途
(1)水晶用于制造电子仪器的重要部件、光学仪器、
工艺品
(2)光导纤维原料
(3)制玻璃
巩固练习
1．常温下不能与硅反应的是（ ）
（A）氢氟酸 （B）氟气
（C）氢氧化钠溶液 （D）氯气
2．不能直接由氧化物和水生成的酸是（ ）
（A） H2SO4 （B） H2SO3
（C） H2SiO3 （D）H2CO3
D
C
3、生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2，要检验是否存在这两种杂质，最好选用（ ）
（A）水 （B）盐酸
（C）烧碱浓溶液 （D）硫酸钠
4、下列物品或设备：①水泥路桥、②门窗玻璃、③水晶镜片、④石英钟表、⑤玛瑙手镯、⑥硅太阳能电池、⑦光导纤维、⑧计算机芯片。所用材料为SiO2或要用到SiO2的是（ ）
A．⑥⑧ B．①②⑦⑧
C．①②③④⑤⑦ D．全部
B
C
小结：
本节课重点介绍了硅及二氧化硅的存在、结构、性质、用途及制备的相关问题。
单质硅：硅元素在自然界化合态；常温很稳定，高温与氧气反应；用在半导体及合金工业上。
二氧化硅：自然界形式多样；具有酸性氧化物的通性和自己的特性；用途很广泛。(共15张PPT)
普通高中课程标准实验教科书 化学1（必修）
第四章
第一节 硅 无机非金属材料
联想·质疑
1、无机非金属材料主要有哪些种类？
它们有何共同特点？
2、什么是半导体材料？现在用途最广的
半导体材料是什么？
3、写出硅的原子结构简图，与所学的哪
种元素的原子结构有相似之处？
4、硅属于哪一类物质，预测它可能具有
怎样的性质？
一、硅的性质与用途
1、自然界中存在形式。
2、硅是否有同素异形体？
3、硅有那些化学性质？
4、硅的用途
5、工业上 如何生产硅？
硅
常温下很稳定，在高温或点燃的条件下有较强还原性。
C+O2 CO2
2C+O2 2CO
C+CO2 2CO
C+CuO CO+Cu
C+H2O(气) CO+H2
C+2H2SO4(浓) CO2↑ +2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓) CO2↑ +4NO2↑+2H2O
【阅读·小结】碳与硅化学性质比较
点燃
△
高温
高温
△
点燃
△
碳（ C ） 硅（Si）
△
△
常温下很稳定，高温时也能
发生反应。
Si+O2 == SiO2
Si+2Cl2==SiCl4
Si+2F2=SiF4
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3
+ 2H2↑
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑
【阅读·小结】硅的工业制法与用途
制粗硅：
SiO2 +2C == Si + 2CO↑
高温
提 纯：
Si+2Cl2==SiCl4
高温
SiCl4+2H2==Si+4HCl
高温
（高纯硅）
硅铁
硅锰合金
二、SiO2与光导纤维
【阅读·小结】 CO2与SiO2的比较
化学式 CO2 SiO2
分类 酸性氧化物
物理
性质 (1)无色无味气体
(2)能溶于水(1:1常温)
(3)比空气重
(4)无毒
(1)无色晶体
(2)不溶于水
(3)熔、沸点较高
(4)硬度大
酸性氧化物
化
学
性
质 (1)酸性氧化物
CO2+H2O== H2CO3
CO2+CaO== CaCO3
CO2+2OH- == CO3 2- +H2O
(2)弱氧化性
CO2+C === 2CO
(3)与盐反应(在溶液中)
CO2+Na2CO3+H2O=
2NaHCO3
(4)不与酸反应 (1)酸性氧化物
(2)弱氧化性
(3)与盐反应(固体)
(4)与氢氟酸反应
高温
高温
高温
不与水反应
SiO2+CaO== CaSiO3
SiO2+2OH- == SiO3 2- +H2O
高温
SiO2+2C=== Si+2CO ↑
SiO2+CaCO3 == CaSiO 3 +CO2↑
高温
SiO2+4HF==SiF4+2H2O (腐蚀玻璃）
制
法
与
用
途 (1)工业法
CaCO3==CaO+CO2↑
(2)实验室制法
CaCO3+2H+==
Ca2++H2O+CO2↑
(1)化工原料：制纯碱、尿素；
(2)灭火
(3)干冰用人工降雨；
(4)制碳酸饮料等
高温
天然存在：石英
水晶
硅藻土
(1)水晶用于制造电子
仪器的重要部件、光
学仪器、工艺品
(2)光导纤维原料
(3)制玻璃
三、硅酸盐与无机非金属材料
玻璃 水泥 陶瓷
原料 纯碱、石灰石、
石英 粘土、
石灰石 粘土
反应
原理 CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑
NaCO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑ 高温下发生复杂的物理、化学变化 烧结时发生复杂物理、化学变化
反应
条件 高温 高温 高温
生产
过程 原料→熔体→玻璃 磨→烧→磨 混合→成型→干燥
凝结→冷却→陶器
高温
高温
强热
冷却
主要
成分 SiO2
CaSiO3
Na2SiO3 硅酸二钙:2CaO·SiO2
硅酸三钙:3CaO·SiO2
铝酸三钙:3CaO·Al2O3 硅酸盐
特性 非晶体，透明、无固定熔点，可在一定温度范围内软化 水硬性：无论在水中还是在空气中均能硬化（是不可逆过程） 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
种类 普通玻璃、特种玻璃 不同标号 土器、陶器、瓷器、炻器等
用途 化学仪器、光学仪器、运动器材、通讯器材、窗玻璃、玻璃瓶、杯 建筑材料 (1)化学实验中的坩埚、蒸发皿(2)建筑中的砖、瓦(3)电器中的绝缘瓷
传统无机非金属材料与新型
无机非金属材料的特性对比
材料 传统 新型
种类 普通水泥
普通玻璃
粘土质陶瓷 高温结构陶瓷
生物陶瓷
压电陶瓷
光导纤维
特性 ①耐腐蚀、耐高温
②质脆、经不起热冲击 ①耐高温、高强度
②具有电学特征
③具有光学特性
④具有生物功能
5、新型无机非金属材料的主要品种、性
能及用途
氧化铝（ Al2O3）陶瓷（人造刚玉）
主要
特性 ①高熔点；②高硬度；③可制成透明陶瓷；④无毒、不溶于水，强度高；⑤对人体有较好的适应性
主要
用途 高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等
氮化硅（Si3N4）陶瓷
主要
特性 ①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀，高温时也抗氧化；③抗冷热冲击而不碎裂；④耐高温且不易传热；⑤本身具有润滑性
主要
用途 制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。用于制造柴油机中发动机部件的受热面等
水晶制品(共86张PPT)
一、单质硅与半导体材料
1．硅元素
(1)存在
在地壳中的含量居第三位，仅次于 ，自然界中存在形态： ，主要存在形式： 和硅酸盐等。
(2)硅在周期表中的位置
硅元素位于周期表的第 周期 族，其原子结构示意图为 .
氧
化合态
SiO2
三
ⅣA
2．单质硅
单质硅有 和 两种，其晶体结构与 类似，硬而脆。
(1)化学性质
①常温下
②加热时
晶体
无定形
金刚石
(2)工业制法
用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅，反应的化学方程式为：
(3)主要用途
用做 材料、生产硅合金等。
3．半导体材料
最早使用的是 ，现在被广泛应用的是 。
半导体
Ge
Si
二、二氧化硅和光导纤维
1．二氧化硅
(1)存在和物理性质
在自然界主要存在于 、 和 (至少填三种)等物质中，是一种硬度 ，熔、沸点 的晶体。
石英
沙子
水晶
大
高
(2)化学性质
①酸性氧化物部分通性
a．与烧碱溶液反应
化学方程式为：
b．高温时与氧化钙反应
化学方程式为：
c．与碳酸盐(如Na2CO3、CaCO3等)反应
化学方程式为：
②特性——与氢氟酸反应(雕刻玻璃)
化学方程式：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
③弱氧化性——与碳反应
化学方程式为：SiO2＋2CSi＋2CO↑。
2．光导纤维
(1)主要成分： .
(2)用途：用于通讯、能量传输、信息处理、遥测遥控、医疗器械制造等方面。
(3)优点：耐腐蚀、传送量大、损耗少、抗干扰等。
SiO2
三、硅酸及其盐
1．硅酸
水溶性： ，酸性比H2CO3 ，受热或在干燥空气中易分解，化学方程式为 H2SiO3===SiO2＋H2O。
2．硅酸钠(Na2SiO3)
其水溶液俗称 ，有黏性； 其水溶液因
而显 性，长期露置于空气中会变质，有关反应的化学方程式为 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。
3．用途：硅胶可用作 ，也可作 载体等.
不溶于水
水玻璃
水解
碱
干燥剂
催化剂
弱
四、无机非金属材料
1．玻璃、水泥、陶瓷工业生产情况的比较
2.新型无机非金属材料
碳和硅性质的比较
1．碳、硅元素单质及其化合物的特性
(1)一般情况下，非金属元素单质，熔、沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。
(2)一般情况下，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。
(3)一般情况下，较强氧化剂＋较强还原剂===较弱氧化性的氧化产物＋较弱还原性的还原产物，而碳却能还原出比它更强的还原剂：
(4)硅为非金属，却可以和强碱反应，放出氢气：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(5)一般情况下，较活泼金属＋酸===盐＋氢气，然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
(6)一般情况下，碱性氧化物＋酸===盐＋水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
(7)一般情况下，较强酸＋较弱酸盐===较弱酸＋较强酸盐。虽然酸性：H2CO3>H2SiO3，却能发生如下反应：Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑。
(8)一般情况下，非常活泼金属(Na、K等)才能够置换出水中的氢，但C＋H2O(g) CO＋H2。
(9)一般情况下，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2＋H2O??H2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。
(10)一般情况下，无机酸易溶于水，但H2SiO3和H4SiO4均难溶于水。
与强碱反应生成H2的固体单质有Al和Si，能够置换出水中的氢的非金属单质为C，这些特征反应常作为推断题的突破口。
2．硅与铝的相似性及区别
(1)与强碱溶液反应时相似
①Si、Al均与NaOH溶液反应生成盐和H2。
②SiO2、Al2O3、H2SiO3、H3AlO3[Al(OH)3]均与NaOH溶液反应生成盐和水。
③Na2SiO3、NaAlO2溶液中通入过量CO2均生成白色沉淀。
(2)区别
①除氢氟酸外，Si、SiO2、H2SiO3不与其它酸反应。
②Al2O3、Al(OH)3属两性化合物。
③Na2SiO3溶液、NaAlO2溶液与过量盐酸反应时现象不同。
含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。
(1)在元素周期表中，A位于________族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为______，A与B在原子的电子层结构上的相同点是___________________________________。
(2)易与C发生化学反应的酸是________，反应的化学方程式__________________________。
(3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。
①写出生成D和F的化学方程式：___________。
②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．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
(4)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________。
【解析】 (1)A元素单质可做半导体材料，含A元素的某化合物是制造光导纤维的原料，可知A为硅元素，比硅相对原子质量小的同族元素为碳。
(2)C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。
(3)SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料、普通玻璃、石英玻璃以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融Na2CO3。
(4)若SiO2恰好或过量，与CaCO3反应方程式只有一个，即CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑。
若CaCO3过量，除发生上述反应外，还会发生反应：CaCO3 CaO＋CO2↑。总之，CaCO3的多少决定了CO2的产量，可通过以下关系式列式求解：
混合物中CaCO3的质量分数：
【答案】 (1)ⅣA 最外层均有4个电子，最内层均有2个电子
(2)氢氟酸 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 最外层均有4个电子，最内层均有2个电子
(3)①SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑；
Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓
②ABC (4)50%
1．已知A是一种单质，在一定条件下可发生如下图所示的转化关系，则下列叙述中正确的是( )
①A可能是铝或硅
②向B中滴加少量盐酸可得到C
③D是一种两性物质
④D熔点极高
A．①②③ B．①②④
C．②③④ D．③④
解析：可以与强碱溶液反应的单质是铝或硅，
由此可知，当A为Si时，SiO2不是两性物质，D不论是Al2O3还是SiO2，均具有很高的熔点。
答案：B
碳、硅化合物的比较
1．CO2和SiO2的比较
2.H2CO3和H2SiO3的比较
(1)水溶性：H2CO3溶于水且只存在于溶液中，H2SiO3不溶于水也不能由SiO2与H2O反应生成。
(2)中学常见弱酸的酸性：
故向Na2SiO3、NaAlO2、Ca(ClO)2、 溶液中通入CO2均变浑浊，生成相应的弱酸，但CO2通入比H2CO3强的酸对应的盐如CaCl2、AgNO3溶液中一定没有沉淀生成。
下列叙述正确的是( )
A．因为Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强
B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似
C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物
D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸
【解析】 根据酸盐之间复分解反应进行的方向判断酸性强弱一般是在常温湿态下适用，在高温干态下不适用，事实是碳酸酸性比硅酸强，故A项错误；
CO2和SiO2属不同类型晶体，在物理性质方面有很大差异，故B项错误；
SiO2与氢氟酸反应，不属于酸性氧化物与酸的一般反应，在此反应中SiO2没有表现碱性，故C项错误；
SiO2虽属于酸性氧化物，但不能直接与H2O反应生成H2SiO3，D项正确。
【答案】 D
2．能证明碳酸比硅酸的酸性强的实验事实是( )
A．CO2(干冰)是分子晶体，而SiO2却是原子晶体
B．高温下能发生反应：Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑
C．CO2溶于水生成碳酸，而SiO2不溶于水
D．CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成
答案：D
3．下列物质不能由化合反应得到的( )
①SiO2 ②H2SiO3 ③Na2O2 ④Al(OH)3 ⑤FeCl2 ⑥Fe(OH)3
A．①②③④ B．②④
C．②④⑤ D．②④⑤⑥
解析：①是Si和O2化合，③由Na和O2化合，⑤由FeCl3与Fe化合，⑥由4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3化合。
答案：B
无机非金属材料
2．硅酸盐的表示方法
(1)盐化学式法
例如：硅酸钠Na2SiO3，硅酸钙CaSiO3等。此法一般用于组成较简单的硅酸盐。
(2)氧化物法
例如：高岭土：Al2O3·2SiO2·2H2O
石棉：CaO·3MgO·4SiO2
沸石：Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O
云母：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水
氧化物前计量数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数。
注意事项：①氧化物之间以“·”隔开；②计量数配置出现分数应化为整数。
(1)有一种矿石，经测定镁、硅、氧元素的质量比为12∶7∶16。
①用盐的组成表示其化学式：___________________________________________；
②用氧化物的组成表示其化学式：_________________________________________；
③该矿石的成分属于________(填物质的分类)。
(2)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式：
(3)三硅酸镁(2MgO·3SiO2·nH2O)被用来治疗胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。写出三硅酸镁与盐酸(胃酸中含有盐酸)反应的化学方程式：
____________________________________。
【答案】 (1)①Mg2SiO4 ②2MgO·SiO2 ③硅酸盐
(2)①CaO·3MgO·4SiO2
②K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
(3)2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl===2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O
4．(2009年济宁质检)(1)想一下为什么可将陶瓷、玻璃、水泥归纳在一起，然后从所给的4个词中选出1个与它们同类的物质( )
A．光导纤维 B．有机陶瓷
C．人造纤维 D．砖瓦
(2)下列物质中，属于新型无机非金属材料的是( )
A．钢化玻璃 B．碳化硼陶瓷
C．光导纤维 D．硼酸盐玻璃
(3)人造骨是一种新型无机非金属材料，它类似于人骨和天然牙的性质结构，这是利用了这类材料的________特性，人造骨可以依靠从人体体液中补充某些离子形成新骨，可在骨骼界面产生分解、吸收、析出等反应，实现骨髓的牢固结合。人造骨植入人体内需要吸收人体中________形成新骨。
A．Ca2＋ B．Cl－
C．Na＋
答案：(1)D (2)BC (3)生物 AD
1．(2009年潍坊模拟)硅在无机非金属材料中一直扮演着重要角色，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．玻璃制品 B．石英钟表
C．计算机芯片 D．光导纤维
答案：C
2．下列说法不正确的是( )
A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸，或者说SiO2不是H2SiO3的酸酐
B．CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀
C．SiO2熔点高、硬度大
D．氢氟酸能够雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
解析：虽然SiO2不能与水化合生成H2SiO3，但它仍是H2SiO3的酸酐，A不正确。
答案：A
3．下列关于硅的说法中不正确的是( )
A．硅是非金属元素，它的单质晶体是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
解析：C项不正确，常温下Si可与F2、HF、NaOH溶液反应。
答案：C
4．下列离子方程式的书写正确的是( )
A．水玻璃中通入过量的二氧化碳：
Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO ＋H2SiO3↓
B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：
Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO
C．水玻璃中加入过量盐酸：
SiO ＋2H＋===H2SiO3↓
D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：
SiO2＋2OH－===SiO ＋H2O
解析：A项过量CO2应生成 。B项石灰水应写成Ca2＋和OH－。C项正确，D项正确。
答案：CD
5．光纤通信是一种现代化的通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，即信息高速公路。光纤通信所使用的光缆，其主要部件为光导纤维。下列说法正确的是( )
①制造光导纤维的主要原料是CaCO3；②制造光导纤维的主要原料是SiO2；③光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的全反射；④光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的折射
A．①④ B．②③
C．①③ D．②④
答案：B
6．有三种透明、不溶于水的坚硬固体，A固体在氧气中完全燃烧只得到一种无色气体，此气体能使澄清石灰水变浑浊，标准状况下测得此气体密度为氧气密度的1.375倍。B固体可溶于热的苛性钠溶液，再往该溶液中加入过量盐酸时，析出白色胶状沉淀，此沉淀干燥后，为不溶于水的白色粉末，它是一种比碳酸还弱的酸；将B与石灰石、纯碱按比例混合加热得到C，C在高温时软化，无固定熔点。
(1)A为__________________，有关反应的化学方程式为____________________； ___________。
(2)B为________，有关反应的化学方程式为_______________；_____________。
(3)C为__________，生成C的有关反应的化学方程式为_____________________________。
解析：(1)A燃烧产物相对分子质量为：1.375×32＝44，故A为金刚石。(2)B能与碱反应，且产物加过量盐酸得胶状沉淀，由此可确定B为水晶。(3)SiO2、CaCO3、Na2CO3可在高温下反应制得的C为玻璃。
常见防污染装置
1．设置防污染装置的原因
由于很多气体具有毒性、刺激性气味或可燃性等性质，如果直接将这些气体排入空气中，会对环境、人体造成危害，所以在进行相关气体的制备及性质实验时，需要设置防污染装置，将有害气体进行合理处理。
2．常见防污染装置及其原理
一、选择题(每小题5分，共50分)
1．下列关于硅及硅的化合物的叙述不正确的是( )
①硅的晶体结构和金刚石相似，熔点高、硬度大
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摩尔质量是60
⑥SiO2是酸性氧化物，不溶于任何酸
A．①②⑥ B．①⑤⑥
C．③④⑤ D．②⑤⑥
解析：地壳中含量最多的非金属是氧，②错；SiO2的摩尔质量为60 g·mol－1，⑤错；SiO2溶于氢氟酸，⑥错。
答案：D
2．根据水泥、玻璃和陶瓷的生产过程，总结出硅酸盐工业的一般特点是( )
①原料一定有含硅元素的物质
②生成物是硅酸盐
③反应条件是高温
④发生复杂的物理、化学变化
A．①和② B．①②③
C．①③④ D．①②③④
答案：D
3．将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；
③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是( )
A．①②③④ B．②④
C．①②③ D．②③
答案：B
4．石英玻璃是用较纯净的二氧化硅制成的。下列关于二氧化硅和石英玻璃的有关说法不正确的是( )
A．二氧化硅晶体中Si、O原子个数比为1∶2
B．石英玻璃中含有硅酸盐、二氧化硅，耐任何酸碱腐蚀
C．石英玻璃制成的光导纤维是一种新型无机非金属材料
D．石英玻璃有较高的熔点
答案：BD
解析：石英玻璃中的SiO2与氢氟酸反应，也可与NaOH溶液反应，B错；石英玻璃属玻璃态物质，无固定熔点，D错。
5．(2010年常州模拟)《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．易溶解于强酸和强碱
D．x等于6
答案：C
6．人造金刚砂(SiC)可由SiO2和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为：SiO2＋3C===SiC＋2CO↑，下列有关制造人造金刚砂的说法中正确的是( )
A．该反应中的氧化剂是SiO2，还原剂是C
B．该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2
C．该反应中转移的电子数为12e－
D．该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO，其物质的量之比为1∶2
解析：由SiO2＋3C=SiC得到4e－＋2C失去2×2e－O知只有D正确。
答案：D
7．下列各组物质中，不是按(“→”表示一步完成)关系相互转化的是( )
a b c
A SiO2 Na2SiO3 H2SiO3
B Cl2 NaClO NaCl
C Si SiO2 H2SiO3
D HNO3 NO NO2
解析：SiO2不能与H2O直接化合生成H2SiO3。
答案：C
8．磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可用于制造人造骨骼，这是利用这类材料的( )
A．耐高温的特性 B．电学特性
C．光学特性 D．生物功能
解析：能用于制造人造骨骼，说明该陶瓷具有生物功能。
答案：D
9．(2010年山东省调研)气凝胶的应用被英国《泰晤士报》评为2007年度最受关注的十大新闻。气凝胶是一种世界上最轻的固体，密度仅为5 mg·cm－3，被称为“固态烟”。非常坚固耐用，它可以承受相当于自身重量几千倍的压力，在温度达到1 200°C时才会熔化，绝热性能十分优越，其成分是二氧化硅，下列说法正确的是( )
A．该材料有良好的导电性能
B．硅原子与氧原子间以共价键连接
C．石灰石的主要成分也是二氧化硅
D．其中的二氧化硅以分子的形式存在
解析：气凝胶是一种新材料，由其坚固、耐高温、绝热性能好的性质不难推出，组成它的材料是原子晶体，这正好与二氧化硅是原子晶体相符。原子晶体导电能力差，没有单个的分子，因此A、D不正确，而石灰石的主要成分是碳酸钙，故选B。
答案：B
10．(2010年华南师大附中质检)下列物品或设备：
①水泥路桥 ②门窗玻璃 ③水晶镜片 ④石英钟表
⑤玛瑙手镯 ⑥硅太阳能电池 ⑦光导纤维 ⑧计算机芯片
所用材料为SiO2或要用到SiO2的是( )
A．⑥⑧ B．①②⑦⑧
C．①②③④⑤⑦ D．全部
解析：硅太阳能电池和计算机芯片用晶体硅，其余均用到SiO2，其中玛瑙、水晶均为较纯净的结晶SiO2。
答案：C
二、非选择题(共50分)
11．(12分)某化学兴趣小组想利用高岭土(其主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O)试验新型的净水剂。实验程序如图所示：
其中滤液C就是欲求的净水剂。试回答下列问题：
(1)写出混合物A、B，滤液C，滤渣D的主要成分的化学式：A.________________；B.__________________；C.________________；D.________________。
(2)写出高岭土与纯碱熔融反应的两个化学方程式
__________________；________________。
(3)该实验中，熔融高岭土可以选用的坩埚有( )
A．玻璃坩埚 B．瓷坩埚
C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
解析：(3)SiO2、Al2O3在高温下均与Na2CO3反应，故用铁坩埚。
12．(12分)常见物质A、B、C、D、E、F、G、H、I有如图所示一系列转化关系：
已知：
①单质E可作为半导体材料；
②化合物F是不能生成盐的氧化物；
③化合物I能溶于水呈酸性，它能够跟氧化物A起反应
据此，请填空：
(1)化合物A是________。
(2)化合物F是________。
(3)反应②的化学方程式是____________________________________。
(4)反应③的化学方程式是_________________________________。
解析：解题的突破口为：E可作为半导体材料且为常见，故E为单晶Si，由单晶硅的制备反应方程式可推知A为SiO2，B为碳，F为CO。由反应②可知：G为H2，氧化物C为H2O，由反应③知：单质H为O2。
13．(12分)(2009年浙江理综)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与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。
相关信息如下：
a．四氯化硅遇水极易水解；
b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；
c．有关物质的物理常数见下表：
物质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5
沸点/℃ 57.7 12.8 — 315 —
熔点/℃ －70.0 －107.2 — — —
升华温度/℃ — — 180 300 162
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A中g管的作用是________；装置C中的试剂是________；装置E中的h瓶需要冷却的理由是______________________________________。
(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是________(填写元素符号)。
(4)为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2＋，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：
①滴定前是否要滴加指示剂？________(填“是”或“否”)，请说明理由__________________________。
②某同学称取5.000 g残留物，经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL试样溶液，用1.000×10－2 mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00 mL，则残留物中铁元素的质量分数是________。
解析：制四氯化硅是由粗硅与Cl2反应得到的，所以必须先制得Cl2，因SiCl4极易水解，所以Cl2须干燥，再根据表格数据分析提纯SiCl4的方法。(1)书写的是离子方程式，B装置中盛放饱和食盐水除去HCl，C装置中用浓H2SO4除水以制得干燥纯净的Cl2；(2)A中用恒压分液漏斗平衡压强，使液体顺利流下；h瓶用冷却液冷却主要目的是得到SiCl4；(3)精馏粗产物得到SiCl4，温度应控制在57.7 ℃，此时BCl3变为气体，但AlCl3、FeCl3、PCl5均残留在瓶中，所以残留杂质元素是Fe、Al、P、Cl；(4)中①滴定时 是自身指示剂，终点时变为紫红色且30 s内不变即可读数；
②中
(1)由于O2和H2O(g)的存在对该实验有不良影响，实验中应通入X气体作为保护气。在A、B、C三种仪器中反应开始前的试剂分别是：A________，B__________，C________(填序号)。
①稀硫酸 ②浓硫酸 ③稀盐酸 ④石灰石 ⑤纯碱
⑥锌粒
(2)实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是________________________________；
当反应引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，其原因是_________________。
(3)反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为：
①_________________，②___________________。
(4)这样制得的硅会混有杂质(如SiO2等)而称粗硅，有人设计了如下流程进行提纯
①操作(Ⅰ)的名称是________。
②涉及的化学反应方程式为：________________。
解析：(1)从给出的试剂看，可产生的气体只有CO2和H2，CO2与Mg能反应，故不能作保护气，因此保护气为H2。制取H2的试剂是稀H2SO4和锌粒，浓H2SO4为气体干燥剂。
(2)装置内的O2不被排出，与H2混合在加热条件下会发生爆炸；Mg与SiO2的反应是放热反应。
(3)Mg2Si与HCl会发生复分解反应生成MgCl2和SiH4，SiH4常温下可自燃。
(4)SiCl4为液态物质，可经蒸馏而提纯。
答案：(1)① ⑥ ②
(2)防止在加热条件下H2和O2混合发生爆炸 SiO2和Mg粉的反应是放热反应
(3)①Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑
②SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O
(4)①蒸馏 ②Si＋2Cl2 SiCl4
SiCl4＋2H2 Si＋4HCl
