课件43张PPT。第三单元 含硅矿物与信息材料阅读教材P78[硅酸盐矿物与硅酸盐产品]至P80[二氧化硅与信息材料]以上内容，完成以下问题
1．硅酸盐矿物
硅酸盐的组成相当复杂，通常人们以氧化物的形式来表示其组成。如
锆石 ZrO2·SiO2 红柱石 Al2O3·SiO2钙铝石榴子石 3CaO·Al2O3·3SiO2
镁橄榄石 ____________
2．硅酸盐产品2MgO·SiO2(2)三大硅酸盐产品黏土、石灰石石灰石、纯碱、石英黏土水泥回转窑玻璃熔炉阅读教材P80[二氧化硅与信息材料]至P82[练习与实践]以上内容，完成以下问题
1．二氧化硅(SiO2)
(1)物理性质
熔沸点_____、硬度_____，溶解度： ___溶于水。
(2)化学性质
①常温下性质__________，不与水、酸(HF除外)反应。
②酸性氧化物很高很大不不活泼(3)特征：
SiO2能与HF反应，化学方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
(4)用途
用于制_____________________________。光导纤维、光学镜片、石英坩埚2．硅单质
(1)性质
①物理性质：硅晶体的熔点和沸点都______，硬度______，是一种_______材料。
②化学性质：常温下，单质硅比较______，与O2、Cl2、硝酸、硫酸等都______发生反应。
【判断】
1．二氧化硅溶于水能制得硅酸( )
2．SiO2不与任何酸发生反应，可与强碱溶液反应( )半导体很高很大稳定很难××3．硅单质可溶于强酸、强碱溶液( )
4．晶体硅是良好的半导体材料，广泛应用于电子工业的各个领域( )
5．盛放强碱溶液的试剂瓶不用玻璃塞( )
×√√【活学活用】
1．(1)制备陶瓷和水泥共同的原料是( )
A．石灰石 B．黏土
C．石英 D．石膏
(2)对硅酸盐水泥的叙述不正确的是( )
A．是硅酸盐、铝酸盐、石膏等物质的混合物
B．水泥砂浆又称混凝土
C．具有水硬性，在空气和水中都能硬化，硬化是化学变化过程D．水泥的热膨胀系数几乎跟钢铁一样
【解析】 (1)制备陶瓷的原料是黏土、长石和石英等，制备水泥的原料是石灰石、黏土和其他辅助原料，所以共同的原料是黏土。所以答案为B项。(2)水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙，可看做硅酸盐和铝酸盐的混合物，石膏则是为了调节水泥凝结时间而加的一种辅料；水泥砂浆(水、水泥、沙子的混合物)在建筑上用作黏合剂，混凝土是水泥、沙子和碎石按一定比例混合的产物，可直接用于建造桥、房屋等建筑；水泥硬化的过程中石膏与水泥中的硅酸三钙、铝酸三钙起反应，生成凝胶状物质，属于化学变化；因为水泥的热膨胀系数几乎跟钢铁一样，所以水泥可与钢筋一起用于构筑混凝土结构，用于修筑高楼大厦和桥梁等高强度建筑。
【答案】 (1)B (2)B【活学活用】
2．(双选)下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是( )
A．＋4价氧化物都与氢氧化钠溶液反应
B．单质在加热时都能与氧气反应
C．氧化物都能溶于水生成相应的酸
D．碳和硅都有＋2价氧化物
【解析】 碳和硅的＋4价氧化物分别为CO2和SiO2，均能与氢氧化钠溶液反应：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；碳和硅单质在加热的条件下都能与氧气反应，分别生成CO2和SiO2；CO2能溶于水生成H2CO3，SiO2的化学性质不活泼，不溶于水也不跟水反应，C错；碳有＋2价氧化物CO，硅没有＋2价氧化物，D错。故选CD。
【答案】 CD预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中：[探究背景1]
用高岭石(主要成分是Al2Si2O5(OH)4，并含少量的CaO、Fe2O3)研制新型净水剂(铝的化合物)。其实验步骤如下：将土样和纯碱混匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块，过滤，弃去残渣，溶液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即为净水剂。[探究问题1]
1．高岭石的主要成分若用氧化物的形式，如何表示？
【提示】 Al2O3·2SiO2·2H2O。
2．写出熔融时的主要成分与纯碱反应的化学方程式(Al2O3和SiO2与纯碱反应相似，生成偏铝酸盐)。3．最后的沉淀物是什么？写出生成该沉淀的离子方程式。
【提示】 H2SiO3；SiO32－＋2H＋===H2SiO3↓。
4．实验中常用的有瓷坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚。本实验在熔融时，应选________坩埚。
【提示】 铁坩埚[探究背景2]
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。
[探究问题2]
1．A、C各是什么物质？
【提示】 Si、SiO2。2．写出A、C分别与HF反应的化学方程式。
【提示】 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
3．写出A、C分别与NaOH溶液反应的化学方程式。
【提示】 Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
4．由上可以看出A、C既能与酸反应又能与碱反应，能否说明这两种物质是两性物质？
【提示】 不能。地球的表层大多是岩石，而大多数岩石的主要成分都是硅盐酸，下面用盐或氧化物的形式表示岩石的组成，其中不正确的是( )
A．钙沸石[Ca(Al2Si3O10)·3H2O]表示为CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O
B．镁橄榄石(Mg2SiO4)可表示为2MgO·SiO2C．北京奥运会奖牌所用玉的主要成分透闪石[Ca2Mg5Si8O22(OH)2]表示为2CaSiO3·5MgSiO3·H2O
D．高岭石[Al2(Si2O5)(OH)4]可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O
【解析】 2CaSiO3·5MgSiO3·H2O中Ca与Si的原子个数比为2∶7，而Ca2Mg5Si8O22(OH)2中Ca与Si原子个数比为2∶8，故选C。
【答案】 C硅酸盐的表示方法
(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。例如：钠 (双选)下列说法不正确的是( )
A．SiO2是酸性氧化物，它不与任何酸反应
B．硅的非金属性比碳的非金属性强
C．硅的化学性质不活泼，常温下与氧气、氯气、浓硫酸、硝酸等强氧化剂均不反应
D．SiO2和CO2在物理性质上有很大差别
【思路点拨】 SiO2是酸性氧化物，但却能与HF反应，碳比硅的非金属性强。【解析】 A项第一句是正确的，第二句不与任何酸反应错了，因为SiO2是组成玻璃的主要成分，氢氟酸能腐蚀玻璃，反应方程式：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；B项错误，因为碳的非金属性比硅强；C项正确；D项的SiO2是原子晶体，熔点和沸点高，而CO2则是分子晶体，熔点和沸点低。
【答案】 AB硅及其化合物的特殊性质
硅是一种非常重要的非金属元素，其单质和化合物具有非金属元素的通性，但是在很多方面却有其特殊性质：
(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。(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，但二氧化硅能与酸(如HF)反应。
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(5)非金属氧化物一般沸点较低，呈气态，但二氧化硅熔点很高，是固态。
(6)无机含氧酸一般都溶于水，但硅酸不溶于水。
(7)常温下，硅的化学性质不活泼，但在自然界却不存在单质硅。
(8)硅酸钠溶液又称水玻璃，但是与玻璃成分完全不一样。
(9)非金属单质一般为绝缘体，但硅为半导体，石墨为导体。1．根据水泥和玻璃的生产，总结出硅酸盐工业的一般特点是( )
①生成物是硅酸盐 ②反应条件是高温 ③含有硅的物质作原料 ④反应原理是一系列复杂的物理化学变化
A．①③ B．①②③
C．①③④ D．①②③④
【答案】 D2．下列叙述正确的是( )
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，溶于水形成难溶的硅酸
D．自然界中的二氧化硅都存在于水晶矿中
【解析】 自然界中不存在游离态硅，硅在自然界中主要以二氧化硅、硅酸盐的形式存在。二氧化硅的化学性质稳定，不溶于水。自然界中的二氧化硅存在于石英、水晶和硅石中。
【答案】 B3．过量的泥沙、纯碱和生石灰熔化后生成( )
①水泥 ②玻璃 ③瓷器 ④混凝土 ⑤一种硅盐酸产品
A．①④ B．②⑤
C．③ D．①③⑤4．某硅酸盐样品中锌的质量分数为58.6%，其化学组成用氧化物形式可表示为NZnO·SiO2，则N值等于( )
A．0.5 B．1 C．2 D．3
【解析】 锌的摩尔质量为65 g·mol－1，根据在硅酸盐样品中锌的质量分数为58.6%，可求出N＝2。
【答案】 C5．下列有关物质的性质和该性质的应用均正确的是( )
A．二氧化硅溶于水显酸性
B．二氧化碳通入水玻璃中可以得到硅酸
C．单质硅常用作半导体材料和光导纤维
D．二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器
【解析】 SiO2是酸性氧化物，不溶于水，也不与水反应，化学性质十分稳定，能与HF反应。
【答案】 B6．已知硅和某些化合物间存在如图所示关系，其中A是制造芯片的主要原料，F是一种气态含硅化合物，E是普通玻璃的主要成分之一。
请回答下列问题。
(1)写出A、B、D的化学式：
A________，B________，D________。
(2)写出B→C反应的离子方程式________________
____________________________________________。(3)B生成E的反应条件是高温，其化学方程式为____
________________________________________________________________________。
【解析】 A是制造芯片的主要原料，所以A是Si，F是SiF4气体。B为SiO2，A或B都可以生成C。根据题给信息，C应为Na2SiO3，D为H2SiO3，又由于B→E的条件是高温，E是普通玻璃的主要成分之一，且不是Na2SiO3，所以E应是CaSiO3。学业达标限时自测（十八）学业达标限时自测(十八)
(对应学生用书第121页)
(限时40分钟)
A组 基础过关
1．下列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．稀盐酸 B．氢氟酸
C．氢氧化钠溶液 D．氯化钠溶液
【解析】 C项中溶液呈碱性，不能与光滑的玻璃反应，但能与毛玻璃裸露的SiO2反应；氢氟酸能腐蚀玻璃。
【答案】 C
2．(2014·南京模拟)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．硅在地壳中的含量居第一位
C．晶体硅具有优异的导电性
D．晶体硅常用于制光导纤维
【解析】 B中硅的含量处于第二位；C中晶体硅是半导体材料；D项中SiO2用于制光导纤维。
【答案】 A
3．(2014·江苏常州模拟)歌曲《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初状”、“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古瓷中所用的颜料大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜的化合价为＋2)。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
D．x等于6
【解析】 BaCuSi2Ox中Ba的化合价为＋2，Cu的化合价为＋2，Si的化合价为＋4，O的化合价为－2，由化合价规则：(＋2)＋(＋2)＋2×(＋4)＋x·(－2)＝0，得x＝6，则用氧化物形式表示硅酸铜钡为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。
【答案】 C
4．下列变化中，不能一步实现的是( )
A．Na2SiO3→H2SiO3 B．H2SiO3→SiO2
C．SiO2→H2SiO3 D．SiO2→Na2SiO3
【解析】 Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl；H2SiO3SiO2＋H2O；SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
【答案】 C
5．关于硅酸盐的下列叙述中正确的是( )
①大部分硅酸盐难溶于水
②硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分
③可溶性硅酸盐中最常见的是Na2SiO3，它的水溶液俗称水玻璃
④硅酸盐是由氧化物组成的一类盐，能够稳定存在
A．①④ B．①②③
C．②③④ D．①③④
【解析】 硅元素在地壳中含量居第二位，主要以硅酸盐的形式稳定存在，是构成地壳岩石的主要成分，其结构复杂，通常以氧化物形式表示，但不是由氧化物组成的，只有少数硅酸盐溶于水，如Na2SiO3。
【答案】 B
6．下列有关硅的说法中不正确的是( )
A．硅是非金属元素，但晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体
B．常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态的形式存在
C．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
D．硅在常温下能与NaOH溶液发生氧化还原反应
【解析】 硅的化学性质不活泼，在常温下只能与F2、氢氟酸和强碱发生反应，但自然界中不存在游离态的硅单质，B错误；常温下，Si与NaOH发生反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，该反应有化合价的变化，是氧化还原反应，D正确。
【答案】 B
7．(2014·江苏南通调研)用石英制取并获得高纯硅的主要化学反应如下：
①SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑
②Si(粗)＋2Cl2SiCl4
③SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl
下列关于上述反应的分析不正确的是( )
A．①③属于置换反应，②属于化合反应
B．高温下焦炭与氢气的还原性均强于硅的
C．任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子
D．高温下将石英、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅
【解析】 选项A，根据置换反应和化合反应的概念即可判断，正确；选项B，根据反应①可知焦炭的还原性大于硅的，根据反应③可知氢气的还原性大于硅的，正确；选项C，在三个反应中，硅元素的化合价从0变为＋4或从＋4变为0，故每消耗或生成28 g硅，转移电子均为4 mol，正确；选项D，反应中把生成的易挥发的SiCl4分离出来后再用氢气还原才可以得到高纯硅，错误。
【答案】 D
8．根据右图所示A、B、D、E的变化关系，其中A、B在信息技术上应用广泛。回答下列问题：
(1)写出A、D的名称：
A________，D________。
(2)写出B→A的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)写出下列反应的离子方程式：
A→E：________________________________________________________________________；
B→E：________________________________________________________________________。
【解析】 由图示分析，A与O2反应生成B，而B与碳在高温下反应生成A，可推知A是单质，B是氧化物。而A、B均能与NaOH溶液反应，结合A、B的用途，应确认A是硅，B是二氧化硅，则E是硅酸钠，D是硅酸。
【答案】 (1)硅 硅酸
(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (3)Si＋2OH－＋H2O===SiO32－＋2H2↑ SiO2＋2OH－===SiO32－＋H2O
B组 能力提升
9．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是( )
材料
主要化学成分
A
刚玉、金刚石
三氧化二铝
B
大理石、石灰石
碳酸钙
C
普通水泥、普通玻璃
硅酸盐
D
沙子、石英
二氧化硅
【解析】 A项中金刚石是碳单质；B、C、D三项对应正确。
【答案】 A
10．下列说法正确的是( )
A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以与碱反应，但不能与任何酸反应
B．根据反应SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑可推知硅酸的酸性比碳酸的强
C．CO2气体通入硅酸钠溶液中可制得硅酸
D．SiO2能溶于水，也能跟水反应生成酸
【解析】 SiO2可与强碱反应，也可与氢氟酸反应(SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O)，与氢氟酸反应是SiO2的特性之一，A项错误。B项中的反应能够发生是因为CO2以气体形式逸出而使反应进行得彻底，是利用SiO2、CO2沸点的不同，而不是利用硅酸、碳酸酸性的强弱，错误。C项符合“强酸制弱酸”的一般规律，正确。SiO2难溶于水，也不能与水反应，D项错误。
【答案】 C
11．有一粗硅，含铁杂质，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的氢气，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是( )
A．物质的量比为1∶1
B．物质的量比为2∶1
C．质量比为6∶1
D．质量比为2∶1
【解析】 粗硅与盐酸反应是铁与盐酸反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；粗硅与碱反应是硅与碱反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，因放出等量氢气，则铁与硅的物质的量比为2∶1，质量比为4∶1。
【答案】 B
12．现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造，取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知硬铝的组成可能为( )
样品
A．Al、Mg、Si、Zn B．Al、Cu、Mg、Si、Mn
C．Al、Fe、C、Cu D．Al、Si、Zn、Na
【解析】 钠是一种极为活泼的金属，不能在空气中稳定存在，显然，D项是错误的；加入稀盐酸后，C项中的Al、Fe与盐酸完全反应，剩余的两种成分都不能与NaOH溶液反应，又可排除C项；如果是A项，在合金样品与盐酸完全反应后，只剩余Si，而Si能与NaOH溶液反应，不会有不溶物剩余；因此，只有B是正确的。
【答案】 B
13．石棉是一种具有压伸强度大、柔韧性强、耐热、耐火、耐酸碱腐蚀，而且价格低廉的硅酸盐。石棉有毒，能使人患肺癌。
(1)有一种石棉矿叫做青石棉，其化学式为Na2Fe5Si8H2O24，写成氧化物形式的化学式为________________________________________________________________________。
(2)三硅酸镁是一种胃病患者常用的药剂，三硅酸镁(Mg2Si3O8·NH2O)中和胃酸(主要成分为盐酸)的化学反应方程式为________________________________________________________________________。
(3)生产玻璃的原料之一是正长石KAlSi3Ox，x是________，以氧化物形式表示为________________________________________________________________________。
【解析】 (1)改写时按“活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水”的排列顺序书写，变价元素按“先低价后高价”的规律书写，故答案为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O。
(2)先将盐改写成氧化物为2MgO·3SiO2·NH2O，中和胃酸实质是MgO中和盐酸。反应式为Mg2Si3O8·NH2O＋4HCl===2MgCl2＋3SiO2＋(N＋2)H2O。
(3)由化学式KAlSi3Ox中正负化合价代数和为零，确定x＝8，改写时需在化学式前乘2，即K2O·Al2O3·6SiO2。
【答案】 (1)Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
(2)Mg2Si3O8·NH2O＋4HCl===2MgCl2＋3SiO2＋(N＋2)H2O (3)8 K2O·Al2O3·6SiO2
14．(2014·重庆八中期末)为确定HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。
请回答下列问题：
(1)锥形瓶A中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗内所盛试剂应为________。
(2)装置B中所盛试剂是________，其作用是________________________________________________________________________。
(3)装置C中所盛试剂是________，C中反应的离子方程式是________________________________________________________________________。
(4)由此得到的结论是酸性：________>________>________。
【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，锥形瓶A中盛放Na2CO3固体，根据Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑可以知道酸性HCl强于H2CO3，然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反应为Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，由此判断酸性H2CO3>H2SiO3。但需注意的是锥形瓶A中反应会有HCl气体逸出，故气体通入Na2SiO3溶液前需将HCl气体吸收，但不能吸收CO2，故可选用饱和NaHCO3溶液。
【答案】 (1)盐酸 (2)饱和NaHCO3溶液 吸收HCl气体 (3)Na2SiO3溶液 SiO32－＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO32－ (4)HCl H2CO3 H2SiO3
15．(1)光伏产业需二氧化硅作为原料生成晶体硅，下列说法正确的是________。
A．利用二氧化硅可开发导电材料
B．芯片的主要成分是二氧化硅
C．二氧化硅与氧化钙的反应产物为玻璃的主要成分之一
D．二氧化硅能与水反应生成硅酸
(2)制备硅半导体材料必须先得到高纯度硅。三氯硅烷(SiHCl3，可燃)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图所示：
①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②整个制备过程中必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇H2O剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出发生反应的化学方程式________________________________________________________________________。
H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能造成的后果是
________________________________________________________________________。
【解析】 (1)SiO2不导电，不可能开发出导电材料，A项错误。芯片的主要成分是晶体硅，B项错误。SiO2与CaO在高温下发生反应生成CaSiO3，CaSiO3为玻璃的主要成分之一，C项正确。SiO2不溶于水，也不与水反应，D项错误。
(2)①反应物为SiHCl3、H2，生成物为Si(纯)、HCl：SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl。
②SiHCl3中H的化合价为－1，H2O中H的化合价为＋1，二者发生氧化还原反应生成H2：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑，因SiHCl3、H2在O2中都能燃烧，所以混有O2时可能引起爆炸。
【答案】 (1)C (2)①SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl ②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑ O2与SiHCl3、H2混合引起爆炸
