第4章 第1节 第1课时
一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1．下列说法正确的是 ( )
A．硅材料广泛应用于光纤通讯
B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品
D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
【解析】 盐酸和石英不反应，B错；水晶项链的主要成分SiO2而不是硅酸盐制品，C错；由粗硅制备单晶硅涉及氧化还原反应，如SiO2＋2CSi＋2CO↑，D错。
【答案】 A
【点拨】 本题主要考查对单晶硅、石英、硅酸盐知识的了解和掌握。要注意基本知识的掌握情况。
2．下列说法中正确的是 ( )
A．SiO2溶于水显酸性
B．SiO2是酸性氧化物，它不能与任何酸发生反应
C．Si是地壳中含量最多的非金属元素
D．硅的化学性质不活泼，但在自然界中主要以化合态存在
【答案】 D
【点拨】 SiO2不能溶于水；能与氢氟酸反应，Si在地壳中的含量次于氧。
3．下列物质中能与二氧化硅起化学反应的是 ( )
①浓HNO3 ②水 ③氢氟酸 ④KOH溶液
A．①② B．②④
C．①④ D．③④
【答案】 D
【点拨】 常温下二氧化硅性质很稳定，除强碱和氢氟酸外，很难与其他物质反应，且不易溶于水，不与强氧化剂等反应，故本题中③④能与二氧化硅发生化学反应。本题主要考查SiO2的特征，可与强碱或氢氟酸反应。
4．地壳中含量位于第一、二位的元素之间形成的化合物不具有的性质是( )
A．常温下与苛性钠反应
B．常温下与水反应
C．常温下与氢氟酸反应
D．常温下与氧化钙反应
【答案】 B
【点拨】 地壳中含量位于第一、二位的元素分别是O和Si，所形成的化合物SiO2不具有的性质是B项。掌握SiO2在常温下和高温下的性质是解题的关键。
5．下列离子方程式不正确的是( )
A．石英与烧碱溶液反应：
SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
B．向氢氧化钠溶液中通入过量CO2：
CO2＋2OH－===CO＋H2O
C．向硅酸钠溶液中加入盐酸：
2H＋＋SiO＋H2O===H4SiO4↓
D．向碳酸钙上滴稀硝酸：
CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
【答案】 BD
【点拨】 A项，石英与烧碱溶液反应生成的硅酸钠是可电离的，故A正确。B项中通入过量CO2，则应生成HCO，故B错误。C项可溶性硅酸盐与盐酸反应生成原硅酸，正确。D项中碳酸钙是难溶物，应保留分子式，故D不正确。
6．在SiO2＋3CSiC＋2CO↑反应中，氧化剂和还原剂的质量比为( )
A．7:?3 B．7:?6
C．1:?2 D．2:?1
【答案】 C
【点拨】 SiO2＋3CSiC得4e－＋2C失2×2e－O↑失电子的碳作为还原剂，得电子的碳作为氧化剂，故氧化剂与还原剂的质量之比为1?2。
还原剂失电子化合价升高，氧化剂得电子化合价降低，在此反应中硅的化合价未发生变化。只有碳的化合价发生变化。
7．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是( )
A．CO2是气体，SiO2是固体
B．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
C．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水
D．CO2通入Na2SiO3溶液中析出硅酸沉淀
【答案】 D
【点拨】 酸性强弱与这种酸对应的氧化物的物理性质无关，只有D项属于较强的酸制取较弱的酸，可判断酸性强弱，符合题意。
8．下列关于硅酸的说法正确的是( )
A．用反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质
B．干燥剂“硅胶”的主要化学成份是硅酸
C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应
D．硅酸酸性比碳酸强
【答案】 B
【点拨】 A中反应利用的是强酸制弱酸的性质；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐；硅酸是一种比碳酸还弱的酸。
9．下列说法正确的是( )
A．二氧化硅溶于水显酸性
B．二氧化碳通入Na2SiO3溶液中可以得到硅酸
C．二氧化硅常用作干燥剂
D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
【答案】 B
【点拨】 SiO2不溶于水也不与水反应；
CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓；SiO2不吸收水分，不能作干燥剂；SiO2可与氢氟酸反应。
10．能证明SiO2是酸性氧化物的是( )
A．SiO2＋3CSiC＋2CO↑
B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
C．SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
D．SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
【答案】 B
【点拨】 酸性氧化物是指能与碱反应生成盐和水的氧化物。
11．在一定条件下，既能跟二氧化碳，又能跟二氧化硅反应的是( )
①Na2CO3溶液 ②浓H2SO4 ③NaOH溶液 ④木炭
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
【答案】 C
【点拨】 因CO2及SiO2均为酸性氧化物，故都可与强碱反应生成相应的盐。如SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O。这两种氧化物也均可与木炭发生反应：C＋CO2 2CO；2C＋SiO2Si＋2CO↑。
12．下列说法正确的是( )
A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟强碱反应，但不能与任何酸反应
B．根据SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑的反应，可推知硅酸酸性比碳酸强
C．二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸
D．二氧化硅对应的水化物有不同的组成
【答案】 CD
【点拨】 二氧化硅可以跟氢氟酸反应，化学方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，所以A不正确。B反应只有在高温条件下才能进行，由于CO2是气体，生成后脱离反应系使反应得以继续进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸强。比较硅酸和碳酸的酸性强弱要比较它们在水溶液中电离出H＋的难易程度。C正确，化学方程式为Na2SiO2＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。D正确，原硅酸不稳定，易失去水分子成为硅酸H2SiO3。
13．将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③NaAlO2溶液；④饱和Na2CO3溶液；⑤Ca(OH)2溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是 ( )
A．①②③④⑤ B．②③④
C．②④⑤ D．①②④
【答案】 B
【点拨】 CO2溶于水：CO2＋H2O===H2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸、铝酸(即氢氧化铝)强。根据溶液中酸与盐酸反应的规律，CO2通入CaCl2溶液无明显现象(弱酸不能制强酸)；通过量CO2通入Na2SiO3、NaAlO2溶液有白色沉淀H2SiO3、Al(OH)3产生；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，生成的NaHCO3的溶解度比Na2CO3溶解小而结晶析出；过量的CO2通入Ca(OH)2溶液中最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀析出：
Ca(OH)2＋2CO2===Ca(HCO3)2。
二、非选择题
14．下列反应表现SiO2的什么性质或作用？
(1)SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O__________________________________________。
(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑______________________________________________。
(3)SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑______________________________________。
(4)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O______________________________________________。
(5)SiO2＋3CSiC＋2CO↑______________________________________________。
【答案】 (1)SiO2起酸性氧化物的作用
(2)表现了SiO2的弱氧化性
(3)表现了SiO2的高沸点性
(4)表现了SiO2的特性
(5)SiO2在反应中作为一种反应物
15．古希腊流传这样一个传奇故事。一批贩运纯碱的商船停泊在江边的沙岸旁，商人们找不到石头来搭灶煮饭，就把船上的大块纯碱搬来，放在沙地上垫锅做饭，饭熟后商人们惊奇地发现“灶”变成了晶莹透明的固体。这固体是__________。主要成分是__________。
【解析】 本题看起来是个故事，故事的信息折射出科学的道理。沙的主要成分是SiO2，当它与Na2CO3熔融时生成Na2SiO3，得到Na2SiO3和SiO2组成的复杂混合物，即玻璃。
【答案】 玻璃 Na2SiO3和SiO2
16．用多种方法鉴别下列一组白色粉未物质(注：①能够写化学反应方程式的写出化学反应方程式；②鉴别方法可以不用填满，若序号不够也可以自己再添)。
Na2CO3和SiO2
① ；
② ；
③ 。
【解析】 要分析Na2CO3和SiO2的性质差异，至于所选择的鉴别方法只要是所需试剂易得，操作简便，现象有明显区别即可。
【答案】 ①水溶法：分别取少许待测粉未，加入蒸馏水中，能够溶解的是Na2CO3，不溶解的是SiO2
②酸液产气法：分别取少许待测粉末，滴加稀盐酸，能够产生气体的是Na2CO3，不反应的是SiO2。化学反应方程式：
Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
③焰色反应法：焰色反应为黄色的是Na2CO3，余者为SiO2
17．为确认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)。请据此回答：
(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为______________。
(2)装置B所盛的试剂是______________，其作用是____________________________。
(3)装置C所盛试剂是______，C中反应离子方程式是____________________________。
【解析】 考查对强酸制弱酸原理的应用。注意B装置的作用是除去盐酸挥发出的HCl气体，否则对C项装置证明碳酸酸性强于硅酸形成干扰。
【答案】 (1)盐酸 (2)饱和NaHCO3溶液 除去盐酸中挥发出的HCl气体 (3)Na2SiO3溶液 SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO
18．取含SiO2杂质的Na2CO3和NaHCO3的固体样品33.4 g，经高温加热，将产生的气体通入足量石灰水中得沉淀20 g，将残留物加入水中无沉淀产生；取等质量样品，与2 mol/L盐酸反应，恰好用去200 mL，求样品中SiO2的质量分数。
【解析】 设33.4 g样品中有Na2CO3的物质的量为x，NaHCO3的物质的量为y，SiO2的物质的量为z。
则106x＋84y＋60z＝33.4
x＋＝＝0.2
2x＋y＝2 mol L－1×0.2 L＝0.4mol
解得x＝z＝0.1 mol y＝0.2mol
SiO2%＝×100%＝18.0%。
【答案】 样品中SiO2的质量分数为18.0%
课件60张PPT。●内容概述
本章是高中化学集中介绍非金属知识的首章，它是对初中化学中的碳、氢、氧知识的总结，同时又以卤素为代表介绍非金属的典型结构、性质、用途与制法，具有承上启下的作用。
本章共分四节，分别讨论几种重要的非金属——硅、氯、硫、氮及其化合物的重要性质，是无机化学的重要内容，也是与生产、生活及新科技密切联系的内容，是考试中考查其他理论知识的平台。每一部分都与现实生活联系密切。氯是典型的非金属元素，其特征性质是强氧化性，它能够氧化除金、铂以外的绝大多数金属，能与水、碱等化合物发生反应，可以将比它活泼性稍差的非金属从其盐或无氧酸中置换出来。
硫和氮的氧化物、硫酸和硝酸、氨是生产和生活中重要的化合物，与人类生产和生活密切相关；硅则是信息材料的基础原料与材料，是当今社会不可缺少的重要材料。
学习中，要非常重视特性的学习。特性往往是一种物质的利用价值所在，也是考试的考查重点。 ●重点难点
重点：
1．SiO2的性质。
2．Cl2的化学性质。
3．SO2与水的反应。
4．NO2与水的反应。
5．SO2和NO2对大气的污染。
6．浓H2SO4、HNO3的氧化性。
7．氨的化学性质。 难点：
1．硅酸盐的丰富性和多样性。
2．Cl2与水的反应，Cl2与NaOH的反应。
3．可逆反应，NO2与水的反应。
4．浓H2SO4、HNO3的氧化性。 ●课标解读
1．了解硅在元素周期表中的位置、原子结构特点及重要用途。
2．掌握SiO2、H2SiO3的化学性质，了解硅酸盐的性质、用途及无机非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷等的用途。
3．了解Cl的原子结构，掌握Cl2、HClO的化学性质及用途。4．掌握Cl－的检验方法，了解卤素单质的活泼性及卤化物的用途。
5．掌握硫、氮的氧化物的性质，了解它们对环境的危害。
6．掌握浓H2SO4、浓HNO3的化学性质。
7．掌握NH3和铵盐的性质、用途及NH3的实验室制法。
8．了解氮循环对生态平衡的重要作用。了解某些污染物的来源、性质和危害，体会化学对环境保护的重要意义，培养关注社会的意识和责任感。●学法点拨
1．强化结构→性质→用途的研究模式，运用结构理论指导元素化合物的学习。
2．注意对知识的归纳、对比和迁移。Cl2是卤素的一种重要单质，通过对Cl2的学习，找出与其他卤素单质的相似性和差异性，求同存异，强化对非金属元素化合物知识的整体性、规律性的认识。3．重视理论与社会、生活、生产和科技的联系。化学“三废”的排放直接影响我们生活环境的好坏，影响人类生活的品质，要运用所学到的知识去保护我们赖以生存的环境，构建人与自然的和谐社会。
4．重视化学实验。通过实验提高实验设计能力、动手能力、分析问题和解决化学问题的能力。 第一节 无机非金属材料的主角——硅(共2课时)
光导纤维是一种能利用光的反射作用来传导光线的透明度极高的细丝。以光导纤维为传输媒介的光纤通讯，是将要传送的语言、图像和数据信号等转化为光信号，以光纤进行传输的通讯方式。它克服了声音信号和图像信号在铜丝或铝丝这两种传统媒介中传播损耗大的缺点，并节约了大量金属资源。你知道光导纤维是什么材料制得的吗？ 水晶的英文名称为Crystal，别名晶石、水晶石。水晶是一种无色透明的石英结晶体矿物。目前，水晶饰品越来越多地受到关注。例如，一些水晶项链、手链等。水晶和沙子的主要成分都是SiO2，你知道SiO2具有怎样的性质吗？ ●梳理导引
1．硅元素的存在和硅原子的结构
(1)硅元素的存在
在自然界中硅全部以________态存在，硅是构成________和许多矿物的基本元素，在地壳中的含量仅次于________，达到________。________和________是硅的主要存在形式。(2)硅原子的结构
硅原子的最外层上有________个电子，原子结构示意图为________，其原子既不易________电子又不易______电子，主要形成________的化合物。
2．二氧化硅
(1)存在
地球上天然的二氧化硅也叫________，是一种坚硬难熔的固体，有________和________两大类。石英、水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅(SiO2)。 (2)结构
二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成的立体网状结构，晶体中硅原子和氧原子的个数比为________，不存在单个的SiO2分子。在SiO2晶体中，每个Si原子周围结合________O，Si在________，氧原子在________，同时每个O与________Si相连，每个氧原子为________四面体共有。(3)物理性质
二氧化硅是坚硬、难熔的固体，________溶于水，不导电，纯净的二氧化硅晶体无色透明。(4)化学性质
①酸性氧化物的性质
A．与碱性氧化物反应生成盐，高温下SiO2与CaO反应的方程式为：____________________________。
B．与强碱反应生成盐和水，常温下SiO2与NaOH溶液反应的方程式为：____________________。由于玻璃中含有SiO2，SiO2与NaOH溶液反应生成的Na2SiO3会黏结玻璃，所以，盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞，只能用橡皮塞。C．与碳酸盐在高温下反应，SiO2与CaCO3、Na2CO3反应的方程式分别为：____________________；______________________________________。
②与氢氟酸反应，反应的方程式为：__________________，此反应可用于玻璃上雕刻。
③弱氧化性，SiO2高温下与C作用可制取粗硅，反应的化学方程式为：________________________________。3．硅酸
(1)制备
硅酸(H2SiO3)不溶于水，其酸性比碳酸的酸性________，通常用________和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。Na2SiO3的水溶液俗称________，常用作黏合剂。往Na2SiO3溶液中加入HCl，能制得硅酸，反应的化学方程式：______________________。(2)性质及用途
①硅酸可与强碱反应生成________和________。硅酸溶于NaOH溶液的反应方程式为____________________。
②硅酸的热稳定性差，受热易分解，方程式为____。
③硅酸浓度较小时可逐渐聚合成胶体溶液——________，浓度较大时可形成________的____________。______经干燥脱水后得到多孔的______，称为________。硅胶多孔，吸附能力强，常用作________和________。参考答案：
1．(1)化合 岩石 氧 26.3% 硅的氧化物
硅酸盐
(2) 失去 得到 四价
2．(1)硅石 结晶形 无定形 (2)1?2 4个 四面体的中心 4个顶点 2个 2个 (3)不：3．(1)弱 可溶性硅酸盐 水玻璃
NaSiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓
(2)① 盐 水
H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
②H2SiO3 SiO2＋H2O
③硅酸溶胶 软而透明 胶冻状 硅酸凝胶 硅的凝胶 硅酸干凝胶 硅胶 干燥剂 催化剂的载体●问题探究
1．根据二氧化硅的存在和应用，请你分析以下问题：SiO2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？你的根据是什么？
提示：物理性质：熔点高、硬度大。
化学性质：化学稳定性好，除氢氟酸外一般不与其他酸反应，可以与强碱如NaOH等反应，属于酸性氧化物。SiO2的这些性质主要和它的结构有关。SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。 2．如何理解二氧化硅晶体的结构？
提示：每个O原子周围连接着2个Si原子，成直线型。每个Si原子周围连接着4个O原子，构成以Si原子为中心的正四面体结构，4个O原子分别位于正四面体的4个顶点上(虚线示型。)
每个Si原子通过O原子与周围的4个Si原子连接着，形成1个大的正四面体(虚线示型)：
●细品教材
1．存在
二氧化硅广泛存在于自然界中，天然二氧化硅称为硅石，约占地壳质量的12%，其存在形态有结晶形和无定形两种，石英晶体和水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅。
空气中存在体积分数约为0.03%的二氧化碳，近年来空气中二氧化碳的含量呈上升趋势，主要原因是人类在生产活动中大量地消耗燃料和破坏森林植被，从而导致了自然界的“温室效应”。 2．结构
二氧化碳是直线型分子，结构式为O===C===O，而二氧化硅是含有[SiO4]四面体结构的立体网状结构的晶体，不存在单个的二氧化硅分子。 3．性质和用途比较●典例精析
【例1】 关于二氧化硅，下列叙述不正确的是( )
A．水晶的成分是二氧化硅
B．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别
C．二氧化硅不溶于水，也不能跟水反应生成酸
D．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸起反应【解析】 水晶、玛瑙、沙子都含二氧化硅；SiO2晶体不溶于水，也不能与水反应生成H2SiO3，制取H2SiO3是利用可溶性硅酸盐与酸的反应；SiO2虽然是酸性氧化物，但它可以与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，这是它的特性，氢氟酸可用于刻蚀玻璃就是利用了这一性质；CO2在通常状况下为气体，与SiO2物理性质相差很大。
【答案】 D【点拔】 对元素化合物的性质既要注意其通性，也要记熟其特殊性，如SiO2与氢氟酸的反应。这样对解决问题很有帮助。【例2】 指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A～E选项中选择正确的答案填入括号内。A．作为玻璃的成分被消耗而用于雕刻
B．氧化性
C．酸性氧化物的通性
D．将挥发性的酸酐从其盐中置换出来
E．氧化还原反应中Si的化合价没变【解析】 A用来雕刻玻璃，只有氢氟酸能溶解SiO2；B中氧化性是指SiO2中Si的化合价降低；C中酸性氧化物都能与碱反应；D项所指“挥发性酸酐”，只能是CO2；E中前提是氧化还原反应，即其他元素的化合价变了而硅的化合价没变。
【答案】 (1)C (2)D (3)B (4)E (5)A【点拔】 SiO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。
二氧化硅是酸性氧化物的原因是 ( )
A．它溶于水得相应的酸
B．它对应的水化物是可溶性强酸
C．它与强碱溶液反应只生成盐和水
D．它是非金属氧化物
【答案】 C
【解析】 判断酸性氧化物的方法是氧化物与碱反应只生成盐和水。
A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转化关系如下图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。请填空：
(1)形成单质A的原子结构示意图为________，它的最高化合价为________。
(2)B的化学式(分子式)为________，B和碳反应生成A和E的化学方程式是___________________________。
(3)C的化学式(分子式)为________，D的化学式(分子式)为________。【答案】
●细品教材
1．硅酸
二氧化硅对应的水化物是硅酸，即二氧化硅是硅酸的酸酐。与一般的酸相比，硅酸的组成与结构都复杂得多，常用化学式H2SiO3来简单地表示硅酸。
硅酸为白色固体，难溶于水。其酸性极弱，比碳酸还弱，只能与强碱反应，例如硅酸的热稳定性很弱，受热分解为二氧化硅和水
硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”，可做干燥剂，也可以用作催化剂的载体。2．碳酸
二氧化碳对应的水化物是碳酸(H2CO3)，二氧化碳是碳酸的酸酐。碳酸的酸性很弱(但比H2SiO3强)，且很不稳定。
H2CO3===H2O＋CO2↑
因此，有关碳酸的化学反应通常用二氧化碳和水来代替。3．硅酸性质的探究
实验原理：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
实验步骤：在饱和Na2SiO3溶液中逐滴加入1～2滴酚酞，再逐滴加入稀盐酸，溶液红色变浅直至消失，停止加入，可以看到先生成的H2SiO3逐渐聚合而形成胶体溶液——硅酸溶液。
实验现象：加入酚酞后，溶液变红，再滴入稀盐酸，红色变浅，继续加入稀盐酸，红色消失，有白色胶状沉淀生成。
实验结论：①Na2SiO3的水溶液呈碱性。
②Na2SiO3溶液能够与稀盐酸反应生成硅酸。
③H2SiO3胶体最终凝聚成为H2SiO3沉淀。●典例精析
【例3】 能证明碳酸化硅酸酸性强的实验是( )
A．CO2溶于水生成碳酸，而SiO2不溶于水
B．高温时发生反应：
C．碳酸比硅酸受热易分解
D．将CO2通入Na2SiO3的水溶洲中有白色胶状沉淀生成【解析】 CO2能与Na2SiO3溶液发生复分解反应，利用的是较强酸H2CO3制取较弱酸H2SiO3的原理。
【答案】 D
【点拨】 请注意！D项反应为Na2SiO3＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋Na2CO3，这与B项反应并不矛盾！因为B项反应之所以发生，主要原因是在高温条件下，可理解为Na2CO3分解为Na2O和CO2，CO2逸出，使Na2O与SiO2反应生成Na2SiO3。
下列关于硅酸的说法正确的是( )
A．硅酸可以由SiO2和水通过化合反应直接制得
B．由反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质
C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应
D．干燥剂“硅胶”的主要化学成分是硅酸
【答案】 D
【解析】 SiO2不能与水直接反应生成硅酸，A错。B中反应是利用了强酸制弱酸的性质，B错。硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐，C错。●资料备选
造房子用的砖、瓦、砂石、水泥、玻璃，吃饭、喝水用的瓷碗、水杯，洗手间的洁具，它们看上去截然不同，其实主要成分都是硅的化合物。虽然人们早在远古时代便使用硅的化合物——黏土制造陶器。但直到1823年，瑞典化学家贝采尼乌斯才首次分离出硅元素，并将硅在氧气中燃烧生成二氧化硅，确定硅为一种元素。中国曾称它为矽，因和锡同音，难于分辨，故于1953年将矽改称为硅。它是构成矿物与岩石的主要元素。在自然界硅无游离态，都存在于化合物中。硅的化合物主要是二氧化硅(硅石)和硅酸盐。例如，花岗岩是由石英、长石、云母混合组成的，石英即是二氧化硅的一种形式，长石和云母是硅酸盐。
沙子和砂岩是不纯硅石的变体，是天然硅酸盐岩石风化后的产物。硅是非金属元素，有无定形和晶体两种同素异形体，晶体硅具有金属光泽和某些金属特性，因此常被称为准金属元素。
硅是一种重要的半导体材料，掺微量杂质的硅单晶可用来制造大功率晶体管、整流器和太阳能电池等。二氧化硅(硅石)是最普遍的化合物，在自然界中分布极广，构成各种矿物和岩石。最重要的晶体硅石是石英。大而透明的石英晶体叫水晶，黑色几乎不透明的石英晶体叫墨晶。石英的硬度为7。石英玻璃能透过紫外线，可以用来制造汞蒸气紫外光灯和光学仪器。
自然界中还有无定形的硅石，叫做硅藻土，常用作甘油炸药(硝化甘油)的吸附体，也可作绝热、隔音材料。
普通的沙子是制造玻璃、陶瓷、水泥和耐火材料等的原料。
硅酸干燥脱水后的产物为硅胶，它有很强的吸附能力，能吸收各种气体，因此常用来作吸附剂、干燥剂和部分催化剂的载体。第4章 第1节 第2课时
一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1．下列关于硅酸盐的说法正确的是( )
A．硅酸盐中的阴离子都是SiO
B．硅酸盐都难溶于水
C．通常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的
D．Na2SiO3是一种最简单的硅酸盐，其水溶液可用作黏合剂
【答案】 D
【点拨】 只有很简单的硅酸盐中的阴离子才是SiO，A错；简单的硅酸盐可溶于水，B错。用氧化物的形式表示硅酸盐的组成是为了简化、直观，并不是说硅酸盐就是由氧化物的组成，C错。
2．分析某硅酸盐得如下结果：
SiO2 45.7%、Al2O3 38.41%、K2O 12.1%、H2O 4.42%，该盐的化学式为( )
A．K2O·Al2O3·2SiO2·2H2O
B．K2O·Al2O3·4SiO2·H2O
C．K2O·2Al2O3·5SiO2·2H2O
D．K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
【答案】 D
3．下列表述正确的是( )
①人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅 ②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛 ⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
A．①②③ B．②④
C．③④⑤ D．③⑤
【答案】 D
【点拨】 人造刚玉的主要成分是氧化铝；玛瑙是含有有色杂质的石英晶体，主要成分是二氧化硅；有色玻璃是在制造玻璃的过程中加入某些金属氧化物(加入Co2O3后呈蓝色，加入Cu2O后呈红色)，但不是变色眼镜，变色眼镜是含有AgBr的眼镜(AgBr具有感光性)；水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐材料。
4．下列溶液可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是( )
A．硅酸钠溶液 B．氢氟酸
C．氢氧化钠溶液 D．氯化钠溶液
【答案】 AC
【点拨】 玻璃成分中含SiO2，而SiO2常温下能与强碱缓慢反应，普通玻璃表面光滑，不易与NaOH溶液反应，所以可以盛放。但在磨口处易反应，且生成黏性好的硅酸钠，所以不能用磨口玻璃塞 ，防止试剂瓶黏结无法拧开。盛装硅酸钠溶液的试剂瓶更不能用磨口玻璃塞。氢氟酸与SiO2常温下易反应，不能盛放在玻璃瓶中。氯化钠则可盛放在玻璃瓶中，也可用磨口玻璃塞。
5．熔融烧碱应选用的器皿是( )
A．石英坩埚 B．普通玻璃坩埚
C．生铁坩埚 D．陶瓷坩埚
【点拨】 烧碱是氢氧化钠的俗名。石英的主要成分是二氧化硅，石英的膨胀系数小，能经受温度剧变，但是它能被氢氧化钠腐蚀，高温时腐蚀更快
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，A错。普通玻璃、陶瓷是硅酸盐工业的重要产品，其中都含有相当比例的二氧化硅，用于熔融烧碱其都要受到腐蚀，排除B、D。只有C正确，生铁能耐高温，且与氢氧化钠不反应。
【答案】 C
【点拨】 实验中选用器皿，既要考滤器皿材料的熔点，又要考滤材料与所盛物质之间能否反应。
6．(南京市2009－2010学年度第一学期期末调研测试卷)在下列所示的转化关系中，x不可能是( )
X氧化物氧化物
A．N2 B．Si
C．Na D．C
【答案】 B
【点拨】 N2可以与O2反应生成NO，NO继续氧化生成NO2；Na与O2反应生成Na2O，Na2O继续氧化生成Na2O2；C与O2反应生成CO，CO燃烧生成CO2。只有Si与O2反应得到SiO2，不能继续与O2反应。
7．(2010年福建理综，9)下表各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是( )
选项
X
Y
Z
A
Na
NaOH
NaHCO3
B
Cu
CuSO4
Cu(OH)2
C
C
CO
CO2
D
Si
SiO2
H2SiO3
【答案】 C
【点拨】 A项中NaHCO3不能一步制取金属单质Na；B项中Cu(OH)2不能一步制取Cu；D项中SiO2不能一步制取H2SiO3。只有C项中各物质可以相互转化。
8．取2.8g某元素的单质X在一定条件下与氧气充分作用，得到6g化合物XO2，该元素是 ( )
A．碳 B．硅
C．铝 D．钠
【答案】 B
【点拨】 依题意和质量守恒定律，可写出如下反应：
X＋ O2===XO2
M(X) 32 M(X)＋32
2．8g 6g
依质量守恒定律， 2.8gX消耗O2：6g－2.8g＝3.2g，所以，M(X)＝28，查表可知，相对原子质量为28的原子是Si原子，X是硅元素。
9．下列说法中错误的是( )
A．硅酸是不挥发性酸，因此不能由盐酸制得
B．氢氟酸能和玻璃发生化学反应，所以氢氟酸要存放在塑料瓶中
C．水玻璃有黏性，所以要存放在带橡胶塞的试剂瓶中
D．烧碱溶液会腐蚀玻璃并生成硅酸钠，所以烧碱溶液要存放在带橡胶塞的玻璃瓶里
【答案】 A
【点拨】 本题考查了硅酸及硅酸盐的性质，注意硅酸虽是不挥发性酸，但它也是一种弱酸，可由盐酸与可溶性硅酸盐溶液(如硅酸钠)反应制得。因此A的说法是错误的。能与氢氟酸反应是二氧化硅的特殊性质，而玻璃中含有二氧化硅，所以B的说法是正确的。二氧化硅属于酸性氧化物，因此能与碱性氧化物和强碱反应，生成具有黏性的水玻璃，所以C、D的说法也是正确的。
10．下列关于碳和硅的比较，正确的是( )
A．它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸
B．碳和硅的最高正价都是＋4价
C．硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位
D．碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游离态也有化合态
【答案】 B
【点拨】 SiO2不溶于水也与水不反应；地壳中含量最多的是氧，其次是硅；自然界中有游离态的碳(金刚石)，没有游离态的硅，因为硅是一种亲氧元素。
11．下列物质久置空气中(不考虑水分蒸发或吸收空气中的水分)变质，且能析出固体，加入硝酸时固体不溶解的是( )
A．澄清石灰水 B．水玻璃
C．盐酸 D．氯化钙溶液
【答案】 B
【点拨】 久置空气中主要考虑和空气中的O2和CO2等成分反应。水玻璃是Na2SiO3的水溶液，久置空气中会和空气中的CO2反应生成硅酸沉淀且沉淀不溶于硝酸：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。盐酸具有挥发性，质量减少，但不会析出晶体。澄清石灰水久置空气中也会和CO2反应生成CaCO3沉淀，但CaCO3溶于硝酸：
Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，
CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋H2O＋CO2↑。
12．(南京市2009－2010学年度第一学期期末调研测试卷)下列叙述错误的是( )
A．光导纤维的主要成分是硅酸盐
B．过氧化钠可用于呼吸面具作为氧气的来源
C．氧化铁常用作红色油漆和涂料
D．常温下可用铁制或铝制容器盛装浓硫酸
【答案】 A
【点拨】 光导纤维的成分是SiO2，不是硅酸盐。
13．下列关于硅和硅的化合物的叙述，不正确的是( )
①二氧化硅的晶体结构与金刚石相似，都是立体网状结构 ②硅是地壳中含量最多的非金属元素③晶体硅是良好的半导体材料 ④二氧化硅是制造光导纤维的重要原料 ⑤SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的 ⑥SiO2是酸性氧化物，它可溶于水生成硅酸
A．①②⑥ B．①⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．②⑤⑥
【答案】 D
【点拨】 地壳中含量最多的非金属为氧，SiO2只是表示晶体中硅原子与氧原子个数比为1?2，SiO2不溶于水。
14．下列离子在水溶液中能大量共存的是( )
A．H＋、K＋、HCO、Ca2＋
B．OH－、Na＋、Mg2＋、HCO
C．Na＋、H＋、Cl－、NO
D．Na＋、SiO、H＋、Cl－
【答案】 C
【点拨】 A中H＋可与HCO发生反应：
H＋＋HCO===H2O＋CO2↑而不能大量共存；B中OH－与Mg2＋、HCO不能大量共存：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，OH－＋HCO===CO＋H2O；D中2H＋＋SiO===H2SiO3↓。
15．(山东滨州2009－2010高一月考)北京2008年奥运会金牌“金镶玉”环形玉璧由昆仑玉制成，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
【答案】 B
二、非选择题
16．将下列天然硅酸盐改写成氧化物的形式：
(1)石棉 CaMg3Si4O12_____________________________________________
(2)绿柱石 Ba3Al2Si6O18_______________________________________________
(3)白云母 H4K2Al6Si6O24______________________________________________
(4)翡翠 NaAlSi2O6____________________________________________________
【解析】 要注意书写格式，金属氧化物在前，SiO2在后，水在最后，中间用小黑点分开。
【答案】 (1)CaO·3MgO·4SiO2
(2)3BaO·Al2O3·6SiO2
(3)K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
(4)Na2O·Al2O3·4SiO2
17．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的密度为氧气密度的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后得到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____________________________________；
(2)B为______，有关反应化学方程式_________________________________________；
(3)C为_______________________________________________________________。
【解析】 解答本题应从A的燃烧产物入手，该气体的相对分子质量为：32×1.375＝44。该气体无色，且能使澄清石灰水变浑浊，应为二氧化碳。因为A为透明、不溶于水、坚硬的固体，由此推断A为金刚石。B同样为透明、不溶于水的坚硬固体，但可溶于热的苛性钠溶液，所得溶液中加入过量的酸时可析出白色固体，最终得到一种比碳酸还弱的酸，因此B为石英。C物质由石灰石、纯碱和B物质(石英)混合加热反应而制得的，在高温时软化，无固定熔点，这符合玻璃的性质特点，故C为玻璃。
【答案】 (1)金刚石 C＋O2CO2
(2)石英 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(3)普通玻璃
18．下图是常见物质之间的转化，其中B是芯片的主要成分，其对应的单质的结构与金刚石的结构是相似的。
(1)试推测A________、C__________、F__________(写化学式)。
(2)试写出以下的化学方程式，是离子反应的写出离子方程式：
B→A______________；C＋E→F______________
(3)在B＋碳→A＋D的反应中，碳的作用是________，当生成1 mol A时，转移电子的物质的量为____________。
【解析】 (1)芯片的主要成分是SiO2，所以B为SiO2；SiO2在高温下与碳反应得到的是硅与一氧化碳，而其中只有硅可与氯气反应，所以A为硅，D为CO，G为SiCl4；SiO2与氢氧化钠溶液反应，可得硅酸钠，所以C为Na2SiO3；而E是由CO得到，从反应的过程看，应为CO2，所以F为硅酸。
(2)在这两个反应中第二个为离子反应，所以要写成离子方程式的形式。
(3)在SiO2＋2CSi＋2CO↑反应中，碳是还原剂，而且当有1 mol Si生成时，转移电子数为4 mol。
【答案】 (1)Si Na2SiO3 H2SiO3
(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑
SiO＋CO2＋H2O===CO＋H2SiO3↓
(3)还原剂 4 mol
19．(1)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式(改写时注意金属氧化物在前，非金属氧化物在后，低价在前，高价在后，H2O一般写在最后)：
(Ⅰ)镁橄榄石(Mg2SiO4)：__________；
(Ⅱ)高岭石[Al2(Si2O5)(OH)4]：________。
(2)许多含氧酸及盐类均可以类似地改写为氧化物形式，请继续改写以下物质：
HNO3__________；HCOOH__________；
KAl(SO4)2·12H2O__________；
通过以上改写可知，HNO3的酸酐为__________，HCOOH与H2SO4反应可制__________气体。
(3)已知在一定条件下，Fe在Cl2中燃烧可以生成Fe3Cl8，它可以看作是FeCl2·2FeCl3，类似地碘与Fe在一定条件下可得到Fe2I8，则它可以看作是__________。
(4)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(胃酸含有盐酸)反应的化学方程式：__________________
【答案】 (1)(Ⅰ)2MgO·SiO2
(Ⅱ)Al2O3·2SiO2·2H2O
(2)N2O5·H2O；CO·H2O；
K2O·Al2O3·4SO3·24H2O；N2O5；CO
(3)3FeI2·I2
(4)2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl===2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O
【点拨】 改写时注意中心元素的化合价不变，同时不能出现分数，不够时在前面加计量数，如HNO3可视为2HNO3写作N2O5·H2O。对(3)因Fe3＋与I－不能共存，故不能写成FeI2·2FeI3；对(4)实质是MgO与HCl的反应。
20．已知硅及其化合物之间存在如图转化关系。
其中A是制造芯片和光电池的主要原料；B是含硅化合物中的一种气体；某些C可作干燥剂或催化剂的载体；D是一种黏合剂，能将磨砂玻璃黏合在一起；E是一种比H2CO3酸性还弱的酸。
试回答下列问题：
(1)写出A、C、E的化学式：A________、C_________、E____________。
(2)①－⑦反应中，属于氧化还原反应的是____________，属于置换反应的是____________，属于离子反应的是____________。
【解析】
①－⑦的转化
①Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
②SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
③Si＋O2===SiO2
④Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
Si＋2OH－＋H2O===SiO2＋2H2↑
⑤2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O
2OH－＋SiO2===SiO2＋H2O
⑥Na2SiO3＋2HCI===2NaCI＋H2SiO3↓
SiO2＋2H＋===H2SiO3↓
⑦H2SiO3H2O＋SiO2
【答案】 (1)Si SiO2 H2SiO3
(2)①③④ ①④ ④⑤⑥
21．已知石棉是由钙、镁、硅、氧四种元素组成，其中各成分的质量分数约为：Ca 10%，Mg 17%，Si 27%，其余为氧。求：
(1)用SiO2和金属氧化物的形式表示石棉的组成。
(2)石棉中含CaO、MgO和SiO2的质量分数。
【解析】 (1)石棉中含氧的质量分数为
1－(10%＋17%＋27%)＝46%。则每100份质量的石棉中含Ca、Mg、Si、O原子的物质的量比为
∶∶∶＝0.25∶0.71∶0.96∶2.88
＝1∶3∶4∶12
所以石棉的化学组成可表示为CaMg3Si4O12，氧化物形式为CaO·3MgO·4SiO2。
(2)石棉的相对分子质量为416。石棉组成中CaO、MgO、SiO2的质量分数分别为：
w(CaO)＝×100%＝13%
w(MgO)＝×100%＝29%
w(SiO2)＝×100%＝58%
【答案】 (1)CaO·3MgO·4SiO2
(2)CaO、MgO、SiO2的质量分数分别为13%、29%、58%。
课件67张PPT。陶瓷在我国有悠久的历史，是中华民族古老文明的象征。从西安地区出土的秦始皇陵中大批陶兵马俑，气势宏伟，形象逼真，被认为是世界文化奇迹、人类的文明宝库。唐代的唐三彩、明清景德镇的瓷器均久负盛名。传统陶瓷材料的主要成分是硅酸盐，自然界存在大量天然的硅酸盐，如岩石、土壤等，还有许多矿物如云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。此外，人们为了满足生产和生活的需要，生产了大量人造硅酸盐，主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。硅酸盐具有什么样的性质呢？随着科技的发展，硅酸盐材料又有哪些发展呢？让我们一起来学习本节课，了解有关硅酸盐和单质硅的知识。硅是常温下化学性质稳定的半导体材料，广泛应用于计算机技术领域。世界上第一台电子管计算机问世时，其总质量达几十吨，占地100多平方米，耗电量大，但计算速度还不如今天的一台微型计算器的计算速度。硅芯片的使用大大减小了计算机的体积与质量，加快了计算速度。现在，人们可以在一块芯片上集成上亿个晶体管，研制出运算速度达每秒几十万亿次的超级计算机。 ●梳理导引
1．硅酸盐是________________________的化合物的总称，分布极广。硅酸盐一般都不溶于水，化学性质很稳定。
2．硅酸钠(Na2SiO3)的性质、用途
Na2SiO3固体俗称泡花碱，水溶液俗称________，是无色粘稠的________体，常作__________________。放置在空气中会变质，发生反应方程式为：_________________。3．用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成。
①硅酸钠：Na2SiO3________
②硅酸钙：CaSiO3________
③高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4________
4．硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下风化为______，并且形成了________。________因其表面积________且一般带________电，能与________、________等数十种生物所需的营养离子，使土壤具有保肥能力。 5．无机非金属材料包括了________和________两大类。传统无机非金属材料是指__________、__________、________等硅酸盐产品。陶瓷是以________为原料，经高温烧结而成的；制普通玻璃的原料有________、________和________；以________和__________为主要原料，经研磨混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量________，研成细粉得到普通水泥。6．碳化硅(俗称________)具有________结构，硬度________，可作__________；含4%的硅的硅钢具有____________________，主要用作________；硅橡胶耐______和________，用于制造________________________；人工制造的分子筛主要作用________等。
7．单质硅有________硅和________硅两种。晶体硅的结构与________相似，物理性质有________________________________。晶体硅是良好的________材料；硅是人类将________能转换为________能的常用材料。
参考答案：
1．由硅、氧和金属组成
2．水玻璃 液 粘合剂、防腐剂、耐火材料
Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
3．Na2O·SiO2 CaO·SiO2
Al2O3·2SiO2·2H2O4．黏土 土壤胶体 土壤胶体粒子 巨大 负 NH K＋
5．传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 陶瓷 玻璃 水泥 黏土 纯碱 石灰石 石英 黏土 石灰石 石膏
6．金刚砂 正四面体 大 砂纸，砂轮的磨料 很高的导磁性 变压器铁芯 高温 低温 火箭、导弹、 飞机的零件和绝缘材料 吸附剂、催化剂
7．晶体 无定形 金刚石 灰黑色固体，带有金属光泽，熔点高，硬度大，质脆 半导体 太阳 电●问题探究
1．不法商人常用玻璃加工成“水晶”并高价出售给消费者，作为一个高中生，你有区分水晶和玻璃的简单方法吗？
提示：水晶是一种高纯度的二氧化硅，而玻璃是由硅酸钠、二氧化硅等原料加工而成，从元素种类上看，玻璃中必含有一定量的钠元素，只要你有办法能区分是否含有钠元素，则相信你就一定有方法。查阅资料，钠元素具有焰色反应这一特殊性质，即将市售水晶球(最好是破损的部分)放在酒精喷灯上灼烧，火焰呈黄色，说明是假货。 2．根据Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑能说明硅酸酸性比碳酸强吗？
提示：上述反应不是在溶液中，而是在高温熔融状态下进行，SiO2的沸点很高，其化学反应可以看作是分两步进行的：Na2CO3 Na2O＋CO2↑，
Na2O＋SiO2 Na2SiO3，故该反应不能用于比较酸性强弱，但可以说明Na2SiO3的热稳定性比Na2CO3强。其反应原理可理解为用难挥发的物质制易挥发的物质。若在水溶液中，则可以发生如下反应：
Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，根据盐与酸反应，能生成其对应的酸，则生成的酸比参加反应的酸的酸性弱，所以，此反应能说明硅酸酸性比碳酸弱。
●细品教材
1．硅酸盐的概念、性质及用途
(1)概念：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
(2)硅酸钠(Na2SiO3)：溶于水，其水溶液俗称水玻璃，可用作肥皂填料，防火剂及黏胶剂等。
(3)硅酸盐的化学性质
①硅酸盐有很强的热稳定性，即能耐高温。②硅酸盐易跟酸发生反应。
由于硅酸是比碳酸还弱的酸，所以水玻璃易跟碳酸(CO2＋H2O)及更强的酸反应，生成难溶于水的硅酸，例如：
温馨提示：盛Na2SiO3的试剂瓶应密封，否则吸收空气中CO2和H2O会变质。
③硅酸钠的耐热性
实验步骤：a.取两个小木条或滤纸条，分别放入蒸馏水和Na2SiO3饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透。
b．取出稍沥干(不再滴液)后， 同时分别在酒精灯外焰点燃。实验现象：放入蒸馏水吸湿的小木条或滤纸条在酒精灯火焰上，首先变干，后又燃烧，而放入Na2SiO3溶液的小木条或滤纸条在酒精灯火焰上，只是变干，不燃烧。
实验结论：Na2SiO3能耐高温，不能燃烧。
2．硅酸盐组成的表示方法
(1)自然界中的存在情况：硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，自然界中存在各种天然硅酸盐矿物，约占地壳质量的5%。(2)硅酸盐组成的表示方法：硅酸盐的种类多、结构复杂，其组成的表示方法有两种。
①盐化学式法：如硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙
(CaSiO3)，此方法一般适用于组成较简单的硅酸盐。
②氧化物法：如硅酸钠(Na2O·SiO2)、石棉
(3MgO·CaO·4SiO2)、黏土的主要成分
(Al2O3·2SiO2·2H2O)。用氧化物的形式表示硅酸盐组成时，各氧化物的一般排列顺序为金属氧化物(较活泼金属的氧化物——较不活泼金属的氧化物)——二氧化硅——水
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。
例如：钾长石KAlSi3O8不能写成
应写成K2O·Al2O3·6SiO2。 温馨提示：虽然我们采用氧化物的形式来表示硅酸盐的组成，但硅酸盐并不是由氧化物组成的，不是混合物，是纯净物，属于盐类。 ●典例精析
【例1】 美国“9·11”恐怖袭击事件给纽约带来了一场严重的环境灾难——石棉污染，易使吸入石棉纤维者患肺癌。已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为Ca2MgxSiyO22(OH)2，其中x、y的值分别为 ( )
A．5,8 B．8,3
C．3,8 D．8,5解析】 Ca为＋2价，Mg为＋2价，Si为＋4价，
O为－2价，OH－为－1价，则有(＋2)×2＋(＋2)×x＋(＋4)×y＋(－2)×22＋(－1)×2＝0，化简得x＋2y＝21。将四个选项中x、y的值代入，只有A符合。
【答案】 A【点拔】 根据化合价规律，物质中所有显正价的元素所带电荷总数与所有显负价的元素所带电荷总数的绝对值相等，通过此规律即可解题。 【例2】 用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中不正确的是 ( )
A．钙沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O表示为
Al2O3·CaO·3SiO2·3H2O
B．镁橄榄石Mg2SiO4表示为2MgO·SiO2
C．钾长石KAlSi3O8表示为K2O·Al2O3·3SiO2
D．高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示为
Al2O3·2SiO2·2H2O【解析】 硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，顺序为：活泼金属氧化物、二氧化硅、水。
【答案】 C【点拔】 硅酸盐成分复杂，用氧化物的形式表示则比较单，但切不可认为“Al2O3·CaO·3SiO2·3H2O”这种形式代表的是氧化物。
下列关于水玻璃的性质和用途叙述错误的是( )
A．水玻璃是硅酸钠的水溶液，是混合物
B．在建筑工地上可用作黏合剂
C．木条或滤纸条浸过水玻璃后，具有防腐蚀性能且不易着火
D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
【答案】 D
【解析】 水玻璃在空气中容易吸收空气中的CO2，生成H2SiO3而变质。
三硅酸镁晶体被用来治疗胃溃疡患者的胃酸过多症，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。三硅酸镁晶体化学式为Mg2Si3O8·nH2O。
(1)用氧化物的形式表示三硅酸镁的化学式。
(2)写出该药物中和胃酸的化学方程式。【解析】 用氧化物的形式表示硅酸盐的时候，应注意书写顺序：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水。第二问若直接写三硅酸镁与盐酸反应，许多同学会感到无从下手。应以氧化物形式书写。碱性氧化物(MgO)能与盐酸反应，而SiO2不能与盐酸反应，可当成杂质，最后写出正确的方程式。
【答案】 (1)2MgO·3SiO2·nH2O
(2)2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl===
2MgCl2＋(n＋2)H2O＋3SiO2【点拔】 改写时注意原子守恒；我国著名的数学家华罗庚说过：“把一个比较复杂的问题‘退’成最简单、最原始的问题，把这最简单、最原始问题想通了，想透了，然后再来一个飞跃上升。”这是一个非常精辟的思维方法，用这种方法去思考问题极有意义。把三硅酸镁改写成氧化物的形式，本题就能迎刃而解。
●细品教材
1．传统的硅酸盐产品
陶瓷、玻璃和水泥是构成现代生活要素的最重要的无机非金属材料，它们都是以黏土等硅酸盐和其他无机原料在高温下加工而成的具有一些优良性能的工业产品。
(1)水泥中加石膏的作用是调节水泥的硬化速度。
(2)水泥砂浆是水泥、沙子和水的混合物，水泥、沙子和碎石、水混合成混凝土，与钢筋混合在一起就是钢筋混凝土。(3)制造玻璃的原料中，石英是过量的，所以普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2按1∶1∶4比例混合在一起得到的物质，因此其成分表示为Na2O·CaO·6SiO2。而石英玻璃的成分就是SiO2。
(4)玻璃不属于晶体，没有固定的熔点，只在一定范围内软化后熔化，称为玻璃态物质。 特别提示：①普通玻璃：呈淡绿色，含二价铁。②有色玻璃：蓝色玻璃是普通玻璃中加入了Co2O3，红色玻璃是加入Cu2O。③变色玻璃：普通玻璃中加入了AgI、AgBr等。④光学玻璃：普通玻璃中加入PbO2。⑤钢化玻璃：经普通玻璃熔化后快速冷却制成，与普通玻璃的成分相同。⑥石英玻璃：石英熔化制成。2．新型陶瓷
如高温结构陶瓷(工程陶瓷)、压电陶瓷、透明陶瓷和超导陶瓷等，都是人们在继承传统硅酸盐陶瓷的基础上发展创新，研制出的组成各异、性能独特的新型陶瓷。
3．其他特殊功能的含硅物质
如碳化硅(SiC，俗称金刚砂)、硅橡胶、分子筛等。4．无机非金属材料包括了传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指陶瓷、水泥、玻璃等硅酸盐产品；新型陶瓷如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等。●典例精析
【例3】 下列物质中，不含有硅酸盐的是 ( )
A．水玻璃 B．硅芯片
C．黏土 D．普通水泥
【解析】 水玻璃中含有硅酸钠，普通水泥中含有硅酸钙，黏土含有复杂的硅酸盐，硅芯片中含的是硅单质。
【答案】 B 【点拔】 解此类题需了解常见生活中含硅物质的主要成分，理解化学与生活的关系。
请回答下列问题：
(1)下列属于新型无机非金属材料的是 ( )
A．高强度水泥 B．钢化玻璃
C．氧化铝陶瓷 D．光导纤维
(2)磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可以用于制成人造骨骼，这是利用这类材料的 ( )
A．耐高温特性 B．电学特性
C．光学特性 D．生物功能【解析】 (1)水泥、玻璃属于硅酸盐材料，是传统无机非金属材料。(2)新型无机非金属材料的四种特性不一定是这类材料的共性，不同的材料具有不同的特性。
【答案】 (1)CD (2)D
【点拔】 区分传统的无机非金属材料和新型的无机非金属材料，分析新型无机非金属材料的四种特性及其应用进行判断。
●细品教材
1．物理性质和重要用途
硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。晶体硅是灰黑色、有金属光泽硬而脆的固体，熔点、沸点很高，硬度大。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。
晶体硅的用途广泛。晶体硅可以用来制造晶体管和光电池，同时硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心。 2．化学性质
硅元素原子的最外层电子数相同，都有4个电子，化学性质不活泼，常温下除F2、HF酸和强碱外，硅不跟其他物质起反应。在加热时可与一些非金属和其他物质反应。
3．硅的工业制法 ●典例精析
【例4】 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】 硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属；硅既有金属性，又有非金属性，其导电性也介于金属导体和非金属绝缘体之间，是良好的半导体材料。硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下)，但常温下仍能与氟气、氟化氢和NaOH溶液等发生反应，加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属发生反应。
【答案】 C 【点拔】 本题考查硅单质的物理性质和化学性质，要熟练地掌握其性质。 【例5】 已知硅可与碱溶液发生下列反应：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。现将6.9g钠和4.2g硅同时投入足量水中，充分反应后测得溶液体积为500mL，求产生的氢气在标准状况下的体积为多少升？所得溶液的物质的量浓度为多少？
【解析】 设6.9g金属钠与水反应放出氢气的体积为V1，生成的NaOH的物质的量为n1,4.2g硅与氢氧化钠反应生成氢气的体积为V2，生成的Na2SiO3的物质的量为n2。经分析可知，4.2g硅与0.3molNaOH恰好完全反应，则：
所以，产生的氢气在标准状况下的体积为
3．36L＋6.72L＝10.08L，
所得溶液的物质的量浓度为 ＝0.3mol·L－1
【答案】 10.08L,0.3mol·L－1 【例6】 几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如图所示： (1)写出图示反应的几种物质的化学式：
A____________，B____________，C____________，
D____________，E____________，F____________。
(2)写出下列反应的化学方程式：
①B―→A：__________；②B―→E：__________。
(3)写出下列溶液中反应的离子方程式：
①A―→D______________________________；
②D―→F______________________________。 【解析】 本题的突破点在于A和B，含Si的物质与碳在加强热的条件下能反应的只有Si和SiO2，所以A为Si，B为SiO2，则由Si的相关知识可推出C为H2Si3，D为Na2SiO3，E为CaSiO3，F为H4SiO4。
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，硅能与氢气、氧气等非金属反应【解析】 本题考查硅的物理性质、化学性质。
【答案】 C
有一粗铝，含铁和硅两种杂质，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H2。则该粗铝中铁和硅的关系正确的是 ( )
A．物质的量之比为1∶1
B．物质的量之比为2∶1
C．质量之比为4∶1
D．质量之比为2∶1
【答案】 BC【点拔】 一定量铝与酸或氢氧化钠反应放出的氢气量相等，则据题意可知，粗铝中的铁与酸反应放出的氢气和硅与氢氧化钠反应放出的氢气量相等，依据反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑可知，Fe与Si的物质的量之比为2∶1时产生H2的量相等，而Fe与Si的物质的量之比为2∶1时其质量之比为4∶1。
(2009·广东理基·22)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 ( )
①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
A．①② B．②③
C．①④ D．③④
【答案】 C【点拔】 水晶饰物不是硅酸盐制品，主要成分是SiO2；制作光导纤维不是用高纯度的硅单质，主要用SiO2，②③错，故选C。●资料备选
硅及其化合物的特性
1．非金属单质一般为非导体(石墨能导电)，硅的晶体是良好的半导体材料。
2．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2C Si＋2CO↑。
3．非金属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液作用放出H2：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 4．非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
5．酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF作用。
6．SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。
7．无机酸一般易于溶水，但H2SiO3难溶于水。
8．硅酸钠水溶液称泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。 温馨提示：与强碱溶液反应生成H2的固体单质有Si和Al，常作为推断题的突破口。
