《创新方案》2013-2014学年高中化学苏教版必修一同步课堂名师章节精讲：专题3 第三单元 含硅矿物与信息材料（共3个课时）
文档属性
| 名称 | 《创新方案》2013-2014学年高中化学苏教版必修一同步课堂名师章节精讲：专题3 第三单元 含硅矿物与信息材料（共3个课时） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 882.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2013-11-09 20:41:45 | ||
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文档简介
1．硅元素在地壳中的含量居第2位，仅次于氧。
2．在冶铁工业中，生成炉渣的主要成分为CaSiO3，相关反应为：CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3。
一、硅酸盐
1．表示方法——氧化物法
俗名 锆石 红柱石 钙铝石榴子石 镁橄榄石
氧化物表示法 ZrO2·SiO2 Al2O3·SiO2 3CaO·Al2O3·3SiO2 2MgO·SiO2
2.硅酸钠
(1)物理性质：可溶于水，其水溶液称“水玻璃”。
(2)化学性质：
①与盐酸反应：
Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3＋2NaCl。
②与H2CO3反应：
Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3＋Na2CO3。
3．用途
Na2SiO3溶液在建筑行业常用做黏合剂，经Na2SiO3溶液浸泡过的产品既耐腐蚀又不易着火。
二、硅酸盐产品
硅酸盐产品 原料 主要设备
水泥 黏土、石灰石 水泥回转窑
玻璃 石灰石、纯碱、石英 玻璃熔炉
陶瓷 黏土
三、二氧化硅与信息材料
1．二氧化硅
(1)物理性质：
熔、沸点高，硬度大，不溶于水。
(2)化学性质：
①酸性氧化物的通性：
与NaOH溶液反应：
2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O。
与碱性氧化物(CaO)反应：CaO＋SiO2CaSiO3。
②特性：与氢氟酸反应SiO2＋4HF===SiF4＋2H2O。
(3)用途：制作光学镜片，石英坩埚，还可用于制作光导纤维。
2．硅
(1)物理性质：
熔、沸点都很高，硬度大，导电性介于导体和绝缘体之间。
(2)化学性质：
①常温下，性质稳定，与O2、Cl2、HNO3、H2SO4都很难发生反应。
(3)工业制法：
SiO2Si(粗)SiCl4Si(纯)
反应的化学方程式依次为：SiO2＋2CSi＋2CO，
Si＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si＋4HCl。
(4)用途：
硅用作半导体材料，制造集成电路。
1．光能电池板的原料是什么？
答案：高纯度的晶体硅。
2．(1)硅酸钠水溶液为什么要密闭保存？
(2)实验室如何盛放氢氟酸？
(3)实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶为什么要用橡胶塞而不用玻璃塞？
答案：(1)Na2SiO3水溶液会与空气中的CO2反应。
(2)放在塑料瓶中密闭保存。
(3)NaOH与玻璃中的SiO2反应，生成Na2SiO3，把试剂瓶和瓶塞黏在一块不易打开。
3．工业上生产水泥、玻璃需要的共同原料是什么？
答案：石灰石。
4．工业制硅的三个反应中，硅元素总是被还原吗？
答案：不是，硅与氯气的反应中，硅元素被氧化。
5．连连看。
①光导纤维
②硅芯片 a．硅单质
③水泥 b．二氧化硅
④水晶 c．硅酸盐
⑤水玻璃
答案：①－b ②－a ③－c ④－b ⑤－c
硅酸盐和硅酸盐产品
1．硅酸盐表示方法——氧化物法
硅酸盐通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成，改写时的规律为：
(1)氧化物的排列顺序：
活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。
(2)氧化物之间以“·”隔开。
(3)氧化物前的化学计量数配置原则：各元素原子总个数比符合原来的组成。
(4)化学计量数配置出现分数应化为整数。
2．三种硅酸盐产品的比较
水泥 玻璃 陶瓷
主要原料 石灰石、黏土、石膏 纯碱、石灰石、石英 黏土
生产过程及主要反应 原料生料熟料成品 Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑ 混合→成型→干燥→烧结→冷却
主要成分及种类 3CaO·SiO2(硅酸三钙)、2CaO·SiO2(硅酸二钙)、3CaO·Al2O3(铝酸三钙) 普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2)、石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃、有色玻璃 土器、陶瓷、瓷器
主要性能 水硬性、不可逆过程 玻璃态物质，没有固定的熔沸点，可在一定范围内软化 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
典型设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑
共同特点 高温条件下发生复杂的物理化学变化，冷却后成为成分复杂的硅酸盐
[例1] 下列说法正确的是( )
A．制取水泥和玻璃的原料中均有纯碱
B．普通玻璃是电的绝缘体，这种透明的固体物质是混合物，无固定的熔点
C．普通玻璃俗称水玻璃
D．硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅
[解析] 制取玻璃的原料中有纯碱，而制取水泥的原料中没有纯碱，A不正确；普通玻璃的组成一般为Na2O·CaO·6SiO2，故玻璃属于混合物，没有固定的熔、沸点，B正确；普通玻璃和水玻璃的成分不同，水玻璃不是普通玻璃的俗名，C不正确；制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石，石灰石中不含有硅，D不正确。
[答案] B
(1)硅酸盐工业使用的原料中有含硅的物质，但不是每种物质都含有硅；硅酸盐产品都是混合物。
(2)硅酸盐的组成可用氧化物的形式来表示，但不能认为它们的成分就是氧化物，仍应理解为硅酸盐。
二氧化硅的性质
二氧化碳与二氧化硅的比较
二氧化碳 二氧化硅
物理性质 熔、沸点低，常温时是气体，微溶于水 坚硬难熔的固体，不溶于水
化学性质 与碳 CO2＋C2CO SiO2＋2CSi＋2CO
与水 CO2＋H2O??H2CO3 不反应
与酸 不反应 除氢氟酸外不反应
与NaOH溶液 CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
与CaO CO2＋CaO===CaCO3 SiO2＋CaOCaSiO3
用途 饮料、制碱 光导纤维、化学仪器、光学仪器、电子部件
[例2] 下列关于二氧化硅的叙述中，正确的是( )
A．二氧化硅不溶于水，也不与水反应生成对应的酸
B．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不与任何酸发生反应
C．二氧化硅在高温下与碳酸钠发生反应生成硅酸钠，产生CO2，说明硅酸的酸性强于碳酸，这就是用较强的酸制较弱的酸
D．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别
[解析] 二氧化硅在常温下为固体，熔点、沸点高，硬度大，不溶于水及一般溶剂，而二氧化碳在常温下为气体，熔点、沸点低，可溶于水形成碳酸。二氧化硅为酸性氧化物，因为二氧化硅可与碱溶液反应，生成盐和水。二氧化硅不能与一般的酸反应，但它可与氢氟酸反应，化学方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，二氧化硅在高温下可与Na2CO3发生反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，此反应能发生并不是硅酸的酸性强于碳酸，而是遵循高沸点物质制低沸点物质的原理。
[答案] AD
SiO2既能与NaOH、KOH等反应，也能与氢氟酸反应，但SiO2不是两性氧化物，而属于酸性氧化物，因其与氢氟酸反应的产物不是盐和水。
硅及其化合物的特性
(1)硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑。
(2)非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(3)一般情况下，活泼金属与酸发生置换反应生成氢气，非金属单质与非氧化性酸不反应，但硅例外：
Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
(4)一般情况下，酸性氧化物不与酸反应，但SiO2能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
(5)一般情况下，较强的酸与较弱的酸的盐溶液反应，制得较弱的酸，如Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)。但制玻璃时却发生了下列反应：
Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑。
(6)SiO2是熔点最高的非金属氧化物，H2SiO3是常温下呈固态的酸。
(7)硅酸钠叫泡花碱，但它是盐，水溶液俗称水玻璃，但它和玻璃的成分并不完全相同。
(8)硅与烧碱溶液反应的实质和铝与烧碱溶液反应的实质相似，其中的氧化剂都是水。
(9)硅具有“亲氟”性：
Si＋2F2===SiF4，Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
[例3] 下列关于硅的说法不正确的是( )
A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，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发生反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
[解析] 硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料；硅的化学性质稳定、常温下可与F2、HF、强碱溶液反应，加热和高温下可与O2、Cl2等非金属发生反应。
[答案] C
1．(对应考点一)在玻璃工业、水泥工业中都用到的原料是( )
A．纯碱 B．石英
C．石灰石 D．黏土
解析：玻璃工业的原料是石灰石、纯碱、石英；水泥工业的原料主要是石灰石、黏土，两者都用到石灰石。
答案：C
2．(对应考点一)昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为( )
A．CaO·MgO·SiO2·H2O
B．2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
C．2CaO·MgO·SiO2·2H2O
D．5CaO·2MgO·8SiO2·H2O
解析：根据昆仑玉的化学式，将Ca、Mg、Si、H分别写成氧化物的形式，按较活泼金属氧化物→较不活泼金属氧化物→SiO2→H2O的顺序排列，再调整各氧化物前的计量数并使其与昆仑玉化学式中一致，可得昆仑玉氧化物表示形式为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O。
答案：B
3．(对应考点二)下列描述的性质与二氧化硅无关的是( )
A．装碱液的试剂瓶不能用玻璃塞
B．用氢氟酸刻蚀玻璃制成赏心悦目的雕花玻璃
C．用水晶和玛瑙制成一些美丽耐用的装饰品
D．水玻璃用作木材防火剂
解析：玻璃中的SiO2能与碱液反应生成硅酸盐，将玻璃塞与瓶壁粘结在一起，且SiO2能与HF反应生成SiF4气体，故可用氢氟酸刻蚀玻璃；水晶和玛瑙主要成分为SiO2，而水玻璃为Na2SiO3溶液，故答案为D。
答案：D
4．(对应考点二)[双选题]在一定条件下，既能跟二氧化碳反应，又能跟二氧化硅反应的是( )
A．稀盐酸 B．浓硫酸
C．NaOH溶液 D．木炭
解析：NaOH溶液、木炭既能与CO2反应，又能跟SiO2反应。
答案：CD
5．(对应考点三)下列试剂可用带磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶保存的是( )
A．氢氟酸
B．硫酸
C．碳酸钠溶液
D．氢氧化钠溶液
解析：玻璃的成分中含SiO2，SiO2可与Na2CO3、NaOH反应生成Na2SiO3，而将瓶塞和瓶口粘结在一起，故盛放Na2CO3溶液、NaOH溶液的试剂瓶应用橡胶塞(或软木塞)；氢氟酸可腐蚀玻璃，故氢氟酸应用塑料瓶盛放而不能用玻璃瓶。
答案：B
6．(探究题)(1)(2010·上海高考，节选)胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。
①三硅酸镁的氧化物形式为________。
②Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是________。
a．Al2O3、MgO和SiO2都不溶于水
b．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固体
c．Al2O3、MgO和SiO2都是氧化物
d．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点
(2)判断下列说法正确的是________。
A．(2010·山东高考)SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应
B．(2010·江苏高考)二氧化硅是生产光纤制品的基本原料
C．(2010·江苏高考)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂
D．(2009·四川高考)晶体硅常用于制造光导纤维
解析：(1)①三硅酸镁写成氧化物形式为：2MgO·3SiO2·nH2O。②耐火材料一般熔点高难溶于水，故a、d项正确；
(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，符合酸性氧化物的定义，A正确；SiO2用于生产光导纤维，B正确，D错误；Na2SiO3水溶液可用于黏合剂、防火剂，C正确。
答案：(1)①2MgO·3SiO2·nH2O ②ad (2)ABC
1．硅酸盐的化学式常用氧化物形式表示。
2．水玻璃是硅酸钠的水溶液。水泥、陶瓷、玻璃为硅酸盐产品。
3．SiO2熔点高硬度大，是一种酸性氧化物，SiO2＋CaOCaSiO3，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
4．SiO2可用于制造硅单质及光导纤维，硅晶体可用作半导体材料，工业制备高纯硅的主要反应有SiO2＋2CSi＋2CO↑，Si＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si＋4HCl。
一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)
1．下列说法中正确的是( )
A．普通玻璃呈浅绿色是由于含Fe3＋
B．坩埚、烧杯都属于陶瓷制品
C．“唐三彩”是一种玻璃制品
D．高温下CaSiO3比CaCO3稳定
解析：普通玻璃呈浅绿色是由于含Fe2＋，A不正确；烧杯属于玻璃制品，B不正确；“唐三彩”属于陶瓷制品，C不正确；CaCO3和SiO2在高温下反应生成CaSiO3，所以高温下CaSiO3比CaCO3稳定，D正确。
答案：D
2．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是( )
A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水
B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
D．CO2是气体，而SiO2是固体
解析：根据较强酸制较弱酸的原理，向可溶性硅酸盐溶液中通入CO2生成硅酸，可证明H2CO3酸性强于硅酸。
答案：B
3．下列有关SiO2的叙述正确的是( )
A．SiO2不与任何酸反应
B．玻璃中含有SiO2，所以不能用玻璃瓶盛装稀氢氧化钠溶液
C．SiO2是酸性氧化物，能与NaOH反应
D．SiO2能与水反应生成硅酸
解析：A项，SiO2可与氢氟酸反应，B项，可用玻璃瓶盛装稀NaOH溶液，但不能用玻璃塞，D项，SiO2与水不反应。
答案：C
4．假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是( )
A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料
B．自然界中存在大量单质硅
C．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制
D．自然界硅的贮量丰富
解析：自然界硅的贮量丰富，大多数是以SiO2和硅酸盐的形式存在，无单质硅存在；硅单质是固体，化学性质不活泼，所以硅便于运输、贮存，其燃烧产物SiO2对环境污染程度低，容易有效控制，故A、C、D项正确，B项错。
答案：B
5．[双选题]下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( )
A．CO2、SiO2对应的酸分别是碳酸和硅酸
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都可由相应的酸分解得到
解析：CO2可溶于水生成H2CO3，而SiO2却不能溶于水生成H2SiO3，B错误；SiO2与CO2都是酸性氧化物，C错误。CO2可由H2CO3分解得到，SiO2也可由H2SiO3分解得到，D项正确。
答案：AD
二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6．(10分)(1)用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足以显示化学对现代物质文明发展中所起到的重要作用。例如：
①光导纤维的主要成分是______________________________；
②目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是________；
③计算机芯片的主要成分是________。
④用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为________的化合物。
(2)写出工业上制备该元素的单质及提纯的有关化学方程式：
①________________________________________________________________________，
②________________________________________________________________________，
③________________________________________________________________________。
解析：(1)光导纤维的主要成分是SiO2；应用于太阳能电池中作光电转化材料的是半导体硅；计算机芯片的主要成分也是硅；用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为铝硅酸盐的化合物。
(2)工业提取纯硅的过程。
答案：(1)①SiO2 ②Si ③Si ④铝硅酸盐
(2)①SiO2＋2C2CO↑＋Si(粗硅)
②Si＋2Cl2SiCl4
③SiCl4＋2H24HCl＋Si(高纯硅)
7．(8分)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的优质黏土资源。请回答下列问题：
(1)黏土的主要成分的化学式为Al2Si2Ox(OH)4，其中x的值是________，黏土的主要成分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有________，玻璃厂生产雕花玻璃过程所依据的化学原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(用化学方程式表示)。
解析：(1)根据化合物中各元素的正、负化合价代数和为零可得3×2＋4×2＋(－2)×x＋(－1)×4＝0，x＝5；黏土的主要成分以氧化物形式可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O。
(2)传统硅酸盐产品有水泥、玻璃和陶瓷，故水泥厂、玻璃厂属于硅酸盐工业；生产雕花玻璃是利用氢氟酸对玻璃的腐蚀性，即：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
答案：(1)5 Al2O3·2SiO2·2H2O
(2)水泥厂、玻璃厂
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
8．(12分)化合物A、D、F是中学化学中最常见的物质，化合物B、C、E中含有两种相同的元素，这些化合物之间存在如下关系。其中A和B的反应是制造玻璃的主要反应。
据此推断：
(1)在A、C、F中含有的相同元素是____________。
(2)化合物C的化学式为______________________________________。
(3)A和B反应的化学方程式为__________________________________________，该反应是在________中进行的(填设备名称)。
(4)C的水溶液和D________(填“能”或“不能”)发生反应。其理由是________________________。若能够反应，则该反应的离子方程式为______________________________________________(若不能，则此空不填)。
解析：最常见物质A与盐酸反应，生成H2O及常见物质D、F，可知A为弱酸盐，又因A＋BC＋D是制玻璃的主要反应，所以A为Na2CO3，B为SiO2。由C与盐酸反应生成E和F可知C为Na2SiO3，D为CO2，F为NaCl，E为H2SiO3。
答案：(1)钠元素 (2)Na2SiO3
(3)Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ 玻璃熔炉
(4)能 碳酸的酸性比硅酸强，可发生复分解反应
SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO
2．在冶铁工业中，生成炉渣的主要成分为CaSiO3，相关反应为：CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3。
一、硅酸盐
1．表示方法——氧化物法
俗名 锆石 红柱石 钙铝石榴子石 镁橄榄石
氧化物表示法 ZrO2·SiO2 Al2O3·SiO2 3CaO·Al2O3·3SiO2 2MgO·SiO2
2.硅酸钠
(1)物理性质：可溶于水，其水溶液称“水玻璃”。
(2)化学性质：
①与盐酸反应：
Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3＋2NaCl。
②与H2CO3反应：
Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3＋Na2CO3。
3．用途
Na2SiO3溶液在建筑行业常用做黏合剂，经Na2SiO3溶液浸泡过的产品既耐腐蚀又不易着火。
二、硅酸盐产品
硅酸盐产品 原料 主要设备
水泥 黏土、石灰石 水泥回转窑
玻璃 石灰石、纯碱、石英 玻璃熔炉
陶瓷 黏土
三、二氧化硅与信息材料
1．二氧化硅
(1)物理性质：
熔、沸点高，硬度大，不溶于水。
(2)化学性质：
①酸性氧化物的通性：
与NaOH溶液反应：
2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O。
与碱性氧化物(CaO)反应：CaO＋SiO2CaSiO3。
②特性：与氢氟酸反应SiO2＋4HF===SiF4＋2H2O。
(3)用途：制作光学镜片，石英坩埚，还可用于制作光导纤维。
2．硅
(1)物理性质：
熔、沸点都很高，硬度大，导电性介于导体和绝缘体之间。
(2)化学性质：
①常温下，性质稳定，与O2、Cl2、HNO3、H2SO4都很难发生反应。
(3)工业制法：
SiO2Si(粗)SiCl4Si(纯)
反应的化学方程式依次为：SiO2＋2CSi＋2CO，
Si＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si＋4HCl。
(4)用途：
硅用作半导体材料，制造集成电路。
1．光能电池板的原料是什么？
答案：高纯度的晶体硅。
2．(1)硅酸钠水溶液为什么要密闭保存？
(2)实验室如何盛放氢氟酸？
(3)实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶为什么要用橡胶塞而不用玻璃塞？
答案：(1)Na2SiO3水溶液会与空气中的CO2反应。
(2)放在塑料瓶中密闭保存。
(3)NaOH与玻璃中的SiO2反应，生成Na2SiO3，把试剂瓶和瓶塞黏在一块不易打开。
3．工业上生产水泥、玻璃需要的共同原料是什么？
答案：石灰石。
4．工业制硅的三个反应中，硅元素总是被还原吗？
答案：不是，硅与氯气的反应中，硅元素被氧化。
5．连连看。
①光导纤维
②硅芯片 a．硅单质
③水泥 b．二氧化硅
④水晶 c．硅酸盐
⑤水玻璃
答案：①－b ②－a ③－c ④－b ⑤－c
硅酸盐和硅酸盐产品
1．硅酸盐表示方法——氧化物法
硅酸盐通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成，改写时的规律为：
(1)氧化物的排列顺序：
活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。
(2)氧化物之间以“·”隔开。
(3)氧化物前的化学计量数配置原则：各元素原子总个数比符合原来的组成。
(4)化学计量数配置出现分数应化为整数。
2．三种硅酸盐产品的比较
水泥 玻璃 陶瓷
主要原料 石灰石、黏土、石膏 纯碱、石灰石、石英 黏土
生产过程及主要反应 原料生料熟料成品 Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑ 混合→成型→干燥→烧结→冷却
主要成分及种类 3CaO·SiO2(硅酸三钙)、2CaO·SiO2(硅酸二钙)、3CaO·Al2O3(铝酸三钙) 普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2)、石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃、有色玻璃 土器、陶瓷、瓷器
主要性能 水硬性、不可逆过程 玻璃态物质，没有固定的熔沸点，可在一定范围内软化 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
典型设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑
共同特点 高温条件下发生复杂的物理化学变化，冷却后成为成分复杂的硅酸盐
[例1] 下列说法正确的是( )
A．制取水泥和玻璃的原料中均有纯碱
B．普通玻璃是电的绝缘体，这种透明的固体物质是混合物，无固定的熔点
C．普通玻璃俗称水玻璃
D．硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅
[解析] 制取玻璃的原料中有纯碱，而制取水泥的原料中没有纯碱，A不正确；普通玻璃的组成一般为Na2O·CaO·6SiO2，故玻璃属于混合物，没有固定的熔、沸点，B正确；普通玻璃和水玻璃的成分不同，水玻璃不是普通玻璃的俗名，C不正确；制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石，石灰石中不含有硅，D不正确。
[答案] B
(1)硅酸盐工业使用的原料中有含硅的物质，但不是每种物质都含有硅；硅酸盐产品都是混合物。
(2)硅酸盐的组成可用氧化物的形式来表示，但不能认为它们的成分就是氧化物，仍应理解为硅酸盐。
二氧化硅的性质
二氧化碳与二氧化硅的比较
二氧化碳 二氧化硅
物理性质 熔、沸点低，常温时是气体，微溶于水 坚硬难熔的固体，不溶于水
化学性质 与碳 CO2＋C2CO SiO2＋2CSi＋2CO
与水 CO2＋H2O??H2CO3 不反应
与酸 不反应 除氢氟酸外不反应
与NaOH溶液 CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
与CaO CO2＋CaO===CaCO3 SiO2＋CaOCaSiO3
用途 饮料、制碱 光导纤维、化学仪器、光学仪器、电子部件
[例2] 下列关于二氧化硅的叙述中，正确的是( )
A．二氧化硅不溶于水，也不与水反应生成对应的酸
B．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不与任何酸发生反应
C．二氧化硅在高温下与碳酸钠发生反应生成硅酸钠，产生CO2，说明硅酸的酸性强于碳酸，这就是用较强的酸制较弱的酸
D．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别
[解析] 二氧化硅在常温下为固体，熔点、沸点高，硬度大，不溶于水及一般溶剂，而二氧化碳在常温下为气体，熔点、沸点低，可溶于水形成碳酸。二氧化硅为酸性氧化物，因为二氧化硅可与碱溶液反应，生成盐和水。二氧化硅不能与一般的酸反应，但它可与氢氟酸反应，化学方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，二氧化硅在高温下可与Na2CO3发生反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，此反应能发生并不是硅酸的酸性强于碳酸，而是遵循高沸点物质制低沸点物质的原理。
[答案] AD
SiO2既能与NaOH、KOH等反应，也能与氢氟酸反应，但SiO2不是两性氧化物，而属于酸性氧化物，因其与氢氟酸反应的产物不是盐和水。
硅及其化合物的特性
(1)硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑。
(2)非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(3)一般情况下，活泼金属与酸发生置换反应生成氢气，非金属单质与非氧化性酸不反应，但硅例外：
Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
(4)一般情况下，酸性氧化物不与酸反应，但SiO2能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
(5)一般情况下，较强的酸与较弱的酸的盐溶液反应，制得较弱的酸，如Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)。但制玻璃时却发生了下列反应：
Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑。
(6)SiO2是熔点最高的非金属氧化物，H2SiO3是常温下呈固态的酸。
(7)硅酸钠叫泡花碱，但它是盐，水溶液俗称水玻璃，但它和玻璃的成分并不完全相同。
(8)硅与烧碱溶液反应的实质和铝与烧碱溶液反应的实质相似，其中的氧化剂都是水。
(9)硅具有“亲氟”性：
Si＋2F2===SiF4，Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
[例3] 下列关于硅的说法不正确的是( )
A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，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发生反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
[解析] 硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料；硅的化学性质稳定、常温下可与F2、HF、强碱溶液反应，加热和高温下可与O2、Cl2等非金属发生反应。
[答案] C
1．(对应考点一)在玻璃工业、水泥工业中都用到的原料是( )
A．纯碱 B．石英
C．石灰石 D．黏土
解析：玻璃工业的原料是石灰石、纯碱、石英；水泥工业的原料主要是石灰石、黏土，两者都用到石灰石。
答案：C
2．(对应考点一)昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为( )
A．CaO·MgO·SiO2·H2O
B．2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
C．2CaO·MgO·SiO2·2H2O
D．5CaO·2MgO·8SiO2·H2O
解析：根据昆仑玉的化学式，将Ca、Mg、Si、H分别写成氧化物的形式，按较活泼金属氧化物→较不活泼金属氧化物→SiO2→H2O的顺序排列，再调整各氧化物前的计量数并使其与昆仑玉化学式中一致，可得昆仑玉氧化物表示形式为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O。
答案：B
3．(对应考点二)下列描述的性质与二氧化硅无关的是( )
A．装碱液的试剂瓶不能用玻璃塞
B．用氢氟酸刻蚀玻璃制成赏心悦目的雕花玻璃
C．用水晶和玛瑙制成一些美丽耐用的装饰品
D．水玻璃用作木材防火剂
解析：玻璃中的SiO2能与碱液反应生成硅酸盐，将玻璃塞与瓶壁粘结在一起，且SiO2能与HF反应生成SiF4气体，故可用氢氟酸刻蚀玻璃；水晶和玛瑙主要成分为SiO2，而水玻璃为Na2SiO3溶液，故答案为D。
答案：D
4．(对应考点二)[双选题]在一定条件下，既能跟二氧化碳反应，又能跟二氧化硅反应的是( )
A．稀盐酸 B．浓硫酸
C．NaOH溶液 D．木炭
解析：NaOH溶液、木炭既能与CO2反应，又能跟SiO2反应。
答案：CD
5．(对应考点三)下列试剂可用带磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶保存的是( )
A．氢氟酸
B．硫酸
C．碳酸钠溶液
D．氢氧化钠溶液
解析：玻璃的成分中含SiO2，SiO2可与Na2CO3、NaOH反应生成Na2SiO3，而将瓶塞和瓶口粘结在一起，故盛放Na2CO3溶液、NaOH溶液的试剂瓶应用橡胶塞(或软木塞)；氢氟酸可腐蚀玻璃，故氢氟酸应用塑料瓶盛放而不能用玻璃瓶。
答案：B
6．(探究题)(1)(2010·上海高考，节选)胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。
①三硅酸镁的氧化物形式为________。
②Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是________。
a．Al2O3、MgO和SiO2都不溶于水
b．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固体
c．Al2O3、MgO和SiO2都是氧化物
d．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点
(2)判断下列说法正确的是________。
A．(2010·山东高考)SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应
B．(2010·江苏高考)二氧化硅是生产光纤制品的基本原料
C．(2010·江苏高考)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂
D．(2009·四川高考)晶体硅常用于制造光导纤维
解析：(1)①三硅酸镁写成氧化物形式为：2MgO·3SiO2·nH2O。②耐火材料一般熔点高难溶于水，故a、d项正确；
(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，符合酸性氧化物的定义，A正确；SiO2用于生产光导纤维，B正确，D错误；Na2SiO3水溶液可用于黏合剂、防火剂，C正确。
答案：(1)①2MgO·3SiO2·nH2O ②ad (2)ABC
1．硅酸盐的化学式常用氧化物形式表示。
2．水玻璃是硅酸钠的水溶液。水泥、陶瓷、玻璃为硅酸盐产品。
3．SiO2熔点高硬度大，是一种酸性氧化物，SiO2＋CaOCaSiO3，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
4．SiO2可用于制造硅单质及光导纤维，硅晶体可用作半导体材料，工业制备高纯硅的主要反应有SiO2＋2CSi＋2CO↑，Si＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si＋4HCl。
一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)
1．下列说法中正确的是( )
A．普通玻璃呈浅绿色是由于含Fe3＋
B．坩埚、烧杯都属于陶瓷制品
C．“唐三彩”是一种玻璃制品
D．高温下CaSiO3比CaCO3稳定
解析：普通玻璃呈浅绿色是由于含Fe2＋，A不正确；烧杯属于玻璃制品，B不正确；“唐三彩”属于陶瓷制品，C不正确；CaCO3和SiO2在高温下反应生成CaSiO3，所以高温下CaSiO3比CaCO3稳定，D正确。
答案：D
2．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是( )
A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水
B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
D．CO2是气体，而SiO2是固体
解析：根据较强酸制较弱酸的原理，向可溶性硅酸盐溶液中通入CO2生成硅酸，可证明H2CO3酸性强于硅酸。
答案：B
3．下列有关SiO2的叙述正确的是( )
A．SiO2不与任何酸反应
B．玻璃中含有SiO2，所以不能用玻璃瓶盛装稀氢氧化钠溶液
C．SiO2是酸性氧化物，能与NaOH反应
D．SiO2能与水反应生成硅酸
解析：A项，SiO2可与氢氟酸反应，B项，可用玻璃瓶盛装稀NaOH溶液，但不能用玻璃塞，D项，SiO2与水不反应。
答案：C
4．假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是( )
A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料
B．自然界中存在大量单质硅
C．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制
D．自然界硅的贮量丰富
解析：自然界硅的贮量丰富，大多数是以SiO2和硅酸盐的形式存在，无单质硅存在；硅单质是固体，化学性质不活泼，所以硅便于运输、贮存，其燃烧产物SiO2对环境污染程度低，容易有效控制，故A、C、D项正确，B项错。
答案：B
5．[双选题]下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( )
A．CO2、SiO2对应的酸分别是碳酸和硅酸
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都可由相应的酸分解得到
解析：CO2可溶于水生成H2CO3，而SiO2却不能溶于水生成H2SiO3，B错误；SiO2与CO2都是酸性氧化物，C错误。CO2可由H2CO3分解得到，SiO2也可由H2SiO3分解得到，D项正确。
答案：AD
二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6．(10分)(1)用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足以显示化学对现代物质文明发展中所起到的重要作用。例如：
①光导纤维的主要成分是______________________________；
②目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是________；
③计算机芯片的主要成分是________。
④用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为________的化合物。
(2)写出工业上制备该元素的单质及提纯的有关化学方程式：
①________________________________________________________________________，
②________________________________________________________________________，
③________________________________________________________________________。
解析：(1)光导纤维的主要成分是SiO2；应用于太阳能电池中作光电转化材料的是半导体硅；计算机芯片的主要成分也是硅；用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为铝硅酸盐的化合物。
(2)工业提取纯硅的过程。
答案：(1)①SiO2 ②Si ③Si ④铝硅酸盐
(2)①SiO2＋2C2CO↑＋Si(粗硅)
②Si＋2Cl2SiCl4
③SiCl4＋2H24HCl＋Si(高纯硅)
7．(8分)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的优质黏土资源。请回答下列问题：
(1)黏土的主要成分的化学式为Al2Si2Ox(OH)4，其中x的值是________，黏土的主要成分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有________，玻璃厂生产雕花玻璃过程所依据的化学原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(用化学方程式表示)。
解析：(1)根据化合物中各元素的正、负化合价代数和为零可得3×2＋4×2＋(－2)×x＋(－1)×4＝0，x＝5；黏土的主要成分以氧化物形式可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O。
(2)传统硅酸盐产品有水泥、玻璃和陶瓷，故水泥厂、玻璃厂属于硅酸盐工业；生产雕花玻璃是利用氢氟酸对玻璃的腐蚀性，即：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
答案：(1)5 Al2O3·2SiO2·2H2O
(2)水泥厂、玻璃厂
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
8．(12分)化合物A、D、F是中学化学中最常见的物质，化合物B、C、E中含有两种相同的元素，这些化合物之间存在如下关系。其中A和B的反应是制造玻璃的主要反应。
据此推断：
(1)在A、C、F中含有的相同元素是____________。
(2)化合物C的化学式为______________________________________。
(3)A和B反应的化学方程式为__________________________________________，该反应是在________中进行的(填设备名称)。
(4)C的水溶液和D________(填“能”或“不能”)发生反应。其理由是________________________。若能够反应，则该反应的离子方程式为______________________________________________(若不能，则此空不填)。
解析：最常见物质A与盐酸反应，生成H2O及常见物质D、F，可知A为弱酸盐，又因A＋BC＋D是制玻璃的主要反应，所以A为Na2CO3，B为SiO2。由C与盐酸反应生成E和F可知C为Na2SiO3，D为CO2，F为NaCl，E为H2SiO3。
答案：(1)钠元素 (2)Na2SiO3
(3)Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ 玻璃熔炉
(4)能 碳酸的酸性比硅酸强，可发生复分解反应
SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO