第1节 硅 无机非金属材料
课时1 单质硅与二氧化硅
目标与素养：1.掌握Si、SiO2的性质。(宏观辨识)2.认识Si和SiO2在生产中的应用。(社会责任)
一、单质硅与半导体材料
1．半导体材料
特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料，最早使用的半导体材料是锗，现在使用最广泛的半导体材料是硅。
2．硅元素的存在
在地壳里，硅的含量仅次于氧，全部以化合态存在，主要存在形式为二氧化硅和硅酸盐。
3．单质硅
(1)硅的同素异形体有：晶体硅和无定形硅。
(2)物理性质：晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。
(3)化学性质：加热条件下与O2反应的化学方程式为Si＋O2SiO2。
(4)制备：用焦炭还原SiO2的化学方程式为2C＋SiO2Si＋2CO↑。
(5)用途
①硅：制造晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等。
②硅合金：
a．含硅4%的钢可制造变压器铁芯。
b．含硅15%左右的钢具有耐酸性，可制造耐酸设备。
碳在自然界中有稳定的单质，硅却没有，能否说明硅的化学性质比碳活泼？
【提示】 不能。对比硅和碳的化学性质可知硅的活泼性不如碳的活泼性强。
二、二氧化硅与光导纤维
1．二氧化硅(SiO2)
(1)存在：沙子、石英的主要成分，透明的石英晶体俗称水晶。
(2)结构：由硅原子和氧原子构成。
(3)物理性质：熔点高、硬度大、不溶于水。
(4)化学性质(用化学方程式填空)
微点拨：(1)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的熔、沸点很高。
(2)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟氢氟酸反应。
2．光导纤维
(1)主要成分：SiO2。
(2)用途：光纤通讯、能量传输、信息处理。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)硅在自然界中以游离态和化合态形式存在。 ( )
(2)地壳中含量第一和第二的两种元素的单质在加热条件下可以反应，故该反应吸热。 ( )
(3)工业制粗硅的反应为SiO2＋CSi＋CO2。 ( )
(4)1 mol SiO2中含有6.02×1023个SiO2分子。 ( )
(5)SiO2与NaOH溶液反应的离子方程式为SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2．下列物质属于半导体材料的是( )
A．金刚石 B．晶体硅
C．石墨 D．铁丝
[答案] B
3．石英、光导纤维的主要成分是( )
A．Si B．SiC
C．SiO2 D．Na2SiO3
[答案] C
单质硅的特点
1.硅化学性质不活泼，但自然界中没有游离态的硅。
2．非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。
3．Si的还原性强于C，但C能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。
4．非金属单质跟强碱溶液作用一般无H2放出，但Si能与强碱溶液反应放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
5．非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
【典例1】 下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是( )
A．氧化物都能与碱溶液反应
B．单质在加热时都能与氧气反应
C．碳和硅两种元素都有能导电的单质
D．常温下，碳和硅的单质化学性质都不活泼
A [碳的氧化物有CO和CO2，CO不能与碱溶液反应。]
1．下列物质中不能与硅发生化学反应的是( )
A．NaOH溶液 B．F2
C．O2 D．浓硝酸
[答案] D
2．工业上用焦炭与SiO2反应可制得粗硅，反应的化学方程式为____________________________________________________。
要用粗硅制备纯硅原理：在高温下让粗硅与Cl2反应，其产物在高温下被氢气还原，请写出上述过程中有关反应的化学方程式________________________，
____________________________________________________。
[答案] 2C＋SiO2Si＋2CO↑
Si＋2Cl2SiCl4
SiCl4＋2H2Si＋4HCl
CO2、SiO2的性质比较
CO2
SiO2
不
同
点
熔沸点
低
高
状态
气态
无色晶体
与水反应
CO2＋H2OH2CO3
不反应
与酸反应
不反应
只与氢氟酸反应
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
相
同
点
与碱性氧化物反应
CO2＋CaO=== CaCO3
CaO＋SiO2 CaSiO3
与碱反应
CO2＋2NaOH=== Na2CO3＋H2O
SiO2＋2NaOH=== Na2SiO3＋H2O
氧化性
CO2＋C2CO
SiO2＋2C Si＋2CO↑
【典例2】 下列说法中，正确的是( )
A．SiO2和CO2均由分子直接构成
B．CO2、SiO2都是酸性氧化物，不与任何酸反应
C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应
D．CO2、SiO2都属于酸性氧化物，因而均可由CO2、SiO2与水反应制得相应的酸
C [SiO2直接由硅原子、氧原子构成，CO2是由CO2分子构成，A错；SiO2能与氢氟酸反应，B错；CO2、SiO2与CaO反应分别生成CaCO3和CaSiO3，C对；SiO2不溶于水，不能与水反应生成H2SiO3，D错。]
(1)SiO2不溶于水，也不与水反应，不能直接将其与水反应来制取H2SiO3。
(2)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的熔、沸点很高。
(3)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟氢氟酸反应。
1．下列关于SiO2和CO2的说法中，不正确的是( )
A．SiO2的沸点比CO2高
B．CO2与SiO2化学式虽然相似，但CO2与SiO2的物理性质有很大区别
C．CO2和SiO2均能和水反应生成相应的酸
D．CO2和SiO2均能与氢氧化钠溶液反应生成相应的盐和水
[答案] C
2．下列化学或离子方程式的书写不正确的是( )
A．向氢氧化钠溶液中通入过量二氧化碳：CO2＋OH－===HCO
B．单质硅与氢氟酸反应：Si＋4HF===2H2↑＋SiF4↑
C．石英砂与烧碱反应：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
D．向Ba(NO3)2溶液中通入二氧化碳：Ba2＋＋CO2＋H2O===BaCO3↓＋2H＋
[答案] D
1．假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其有利因素的说法中，你认为不妥的是( )
A．便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料
B．自然界的含硅化合物易开采
C．硅燃烧放出的热量大，燃烧产物对环境污染程度低，且容易有效控制
D．自然界中存在大量单质硅
D [自然界中不存在游离态硅。]
2．关于硅的化学性质的叙述中，不正确的是( )
A．在常温下，不与任何酸反应
B．在常温下，可与强碱溶液反应
C．在加热条件下，能与氧气反应
D．单质硅的还原性比碳的还原性强
A [A项，Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；B项，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑；C项，Si＋O2SiO2；D项，碳和硅是同一主族的元素，同一主族从上到下，还原性逐渐增强，所以单质硅的还原性比碳的强。]
3．下列反应中，硅元素被氧化的反应是( )
A．Si＋O2SiO2
B．SiO2＋CaOCaSiO3
C．SiO2＋2CSi＋2CO↑
D．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
A [硅元素被氧化，化合价升高。B、D是非氧化还原反应，C中硅元素的化合价降低。]
4．现有下列五个转化，其中不可能通过一步反应实现的是( )
①SiO2→Na2SiO3 ②CuSO4→CuCl2
③SiO2→H2SiO3 ④CuO→Cu(OH)2
⑤Na2O2→NaOH
A．①② B．③④
C．②③④ D．②③④⑤
B [SiO2Na2SiO3，CuSO4CuCl2，Na2O2NaOH。]
5．为除去下列各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)，请选用下列提供的试剂和操作，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 F．不用其他试剂
操作：①加热燃烧 ②加热熔融
③充分加热 ④过滤 ⑤结晶
物质
试剂
操作
(1)Na2CO3(NaHCO3)
(2)SiO2(CaCO3)
(3)SiO2(Si)
(4)NaCl(SiO2)
[解析] 除杂的一般原则是：①引入试剂一般只跟杂质反应；②后续试剂能除去过量的前一试剂；③不引入新杂质；④杂质与试剂生成的物质易与被提纯物分离；⑤尽可能将杂质转化为所需物质；⑥加入试剂顺序要合理。
[答案] (1)F ③ (2)A ④ (3)C ① (4)D ④⑤
课件40张PPT。第4章 材料家族中的元素第1节 硅 无机非金属材料
课时1 单质硅与二氧化硅硅酸盐导绝缘锗硅氧化合晶体硅无定形硅灰黑金属不水晶硅原子氧原子高大单质硅的特点 CO2、SiO2的性质比较 点击右图进入…Thank you for watching !课时2 硅酸盐与无机非金属材料
目标与素养：1.掌握硅酸盐的主要化学性质。(变化观念)2.了解硅酸盐等无机非金属材料的基本组成、性能和用途。(社会责任)
一、硅酸盐
1．物理通性：性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。
2．表示方法
通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。
微点拨：用氧化物的形式表示硅酸盐的组成时，各氧化物的排列顺序：较活泼金属的氧化物→较不活泼金属的氧化物→二氧化硅→水。
二、无机非金属材料
1．三种硅酸盐产品的对比
种类
玻璃
水泥
陶瓷
主要原料
纯碱、石灰石、石英
石灰石、黏土
黏土
主要反应
CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑
—
—
主要成分
硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅
硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙
—
主要性质
是混合物，没有固定的熔沸点
是混合物，没有固定的熔沸点。具有水硬性
是混合物，没有固定的熔沸点
微点拨：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①以含硅物质为原料；②都经过高温烧制；③产品成分均为硅酸盐。
2．新型无机非金属材料
(1)高温结构陶瓷，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷。
(2)生物陶瓷，如氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷。
(3)压电陶瓷等。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)多数硅酸盐易溶于水。 ( )
(2)因为硅酸盐能表示成氧化物形式，所以它们是由氧化物组成的。
( )
(3)新型无机非金属材料的成分都不是硅酸盐。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)×
2．唐三彩的主要材料在成分上属于( )
A．氧化铝 B．二氧化硅
C．硅酸盐 D．合金
[答案] C
3．氧化锆陶瓷系列和磷酸钙陶瓷系列属于新型无机非金属材料，都可以用于制造人造骨骼，这是利用了它们的( )
A．耐高温和强度高 B．光学特性
C．电学特性 D．生物功能
[答案] D
硅酸、硅酸盐的性质
1.硅酸
(1)硅酸是难溶于水的白色固体，酸性比碳酸弱。
(2)硅酸受热或在干燥的空气中易分解，化学反应方程式为H2SiO3SiO2＋H2O。
2．硅酸盐
(1)Na2SiO3是常见硅酸盐之一，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，是一种无色黏稠液体，是矿物胶的主要成分。
(2)玻璃、水泥和陶瓷都是硅酸盐材料，是传统无机非金属材料。
【典例】 露置于空气中一段时间后的水玻璃会变浑浊。向此浑浊溶液中加入稀盐酸，会生成白色沉淀，同时伴随有气泡产生。用化学方程式解释产生上述现象的原因：
(1)溶液变浑浊：_______________________________________。
(2)生成白色沉淀：_____________________________________。
(3)产生气泡：_________________________________________。
[答案] (1)Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
(2)Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl
(3)Na2CO3＋2HCl===CO2↑＋H2O＋2NaCl
(1)NaOH、Na2CO3、Na2SiO3等溶液能保存在玻璃塞试剂瓶中吗？为什么？
(2)根据反应SiO2＋Na2CO3CO2↑＋Na2SiO3，能判断硅酸的酸性比碳酸强吗？为什么？
[答案] (1)不能。NaOH，Na2CO3溶液呈碱性，与玻璃中的SiO2发生反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有粘合作用。
(2)不能。“强酸制弱酸”一般用于水溶液中的反应。该反应由SiO2生成CO2是在高温下进行的，不是在水溶液环境中进行的。反应能发生是因为产物CO2是气态能脱离反应体系，使反应正向进行。
1．下列有关Na2CO3溶液、Na2SiO3溶液的共同点的描述中不正确的是( )
A．水溶液均显碱性
B．滴入盐酸均有气泡产生
C．均能与CO2反应
D．均不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶保存
B [Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓，无气泡产生。]
2．在0.1 mol·L－1的Na2SiO3溶液中，可能存在的离子组是( )
A．K＋、CO、OH－ B．H＋、SO、Cl－
C．Ca2＋、Cl－、SO D．K＋、HCO、NO
A [B项，2H＋＋SiO===H2SiO3↓；C项，Ca2＋＋SiO===CaSiO3↓；D项，2HCO＋SiO===H2SiO3↓＋2CO。]
1．熔融氢氧化钠应选用( )
A．石英坩埚 B．普通玻璃坩埚
C．生铁坩埚 D．陶瓷坩埚
C [烧碱与二氧化硅反应。]
2．下列说法正确的是( )
A．制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石
B．普通玻璃是电的绝缘体，这种透明的固体物质熔点很低
C．等物质的量的SiO2与CaCO3在高温下煅烧，残留物质为混合物
D．石英玻璃能经受温度剧变且能抵抗酸碱的腐蚀
[答案] A
[教师备选] 绿柱石又称绿宝石，其主要成分为BenAl2[Si6O18]，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形式表示，则n为( )
A．1 B．2
C．3 D．4
C [BenAl2[Si6O18]写成氧化物形式为nBeO·Al2O3·6SiO2，则由氧原子个数知：n＋3＋6×2＝18，n＝3。]
3．下列离子方程式不正确的是( )
A．石英与烧碱反应：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
B．硅与烧碱反应：Si＋2OH－===SiO＋H2↑
C．硅酸钠溶液中通入少量CO2：SiO＋CO2＋H2O===CO＋H2SiO3↓
D．往水玻璃中加入盐酸：2H＋＋SiO===H2SiO3↓
B [硅与烧碱溶液反应时，H2O参与反应，Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑。]
4．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是( )
A．传统无机非金属材料是指：玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料
B．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，具有极大强度
C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐
D [新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料易碎、强度不够等缺点，并且具有特殊结构、特殊功能；新型无机非金属材料的主要成分并不一定是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。]
5．硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题：
(1)硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列产品属于硅酸盐的是________(填序号)。
①玻璃 ②陶瓷 ③石英玻璃 ④硅芯片 ⑤光导纤维 ⑥水泥 ⑦砖瓦
(2)在炼铁、水泥、玻璃的制备时，都需要的原料是________。
(3)向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，现象是________________，化学方程式为______________________________，说明酸性________>________。
(4)我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测。月球上的主要矿物有辉石[CaMgSi2O6]、斜长石[KAlSi3O8]和橄榄石[Mg2Fe2SiO6]等，则橄榄石中铁为________价，斜长石的氧化物形式可表示为________________，辉石、斜长石及橄榄石属于________(填“氧化物”“混合物”或“硅酸盐”)，辉石[CaMgSi2O6]________(填“难”或“易”)溶于水。
[答案] (1)①②⑥⑦
(2)碳酸钙(或CaCO3)
(3)生成白色沉淀 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3 H2CO3 H2SiO3
(4)＋2 K2O·Al2O3·6SiO2 硅酸盐 难
课件31张PPT。第4章 材料家族中的元素第1节 硅 无机非金属材料
课时2 硅酸盐与无机非金属材料难 石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅 硅酸三钙、硅酸
二钙、铝酸三钙 生物陶瓷高温结构陶瓷硅酸、硅酸盐的性质 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(二十三)
(建议用时：25分钟)
[合格基础练]
1．光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一，它使信息高速公路在全球迅猛发展，它的发明者是被誉为“光纤之父”的华人科学家高锟。光导纤维的主要成分是 ( )
A．Si B．SiO2
C．Na2SiO3 D．SiCl4
B [光导纤维的主要成分是SiO2。]
2．下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶存放的是( )
A．NaOH溶液 B．Na2SiO3溶液
C．盐酸 D．氢氟酸
C [玻璃中所含的SiO2能和NaOH溶液反应，Na2SiO3是一种黏合剂，能使瓶塞和瓶颈粘到一块而不能打开，氢氟酸能腐蚀玻璃。]
3．能说明SiO2为酸性氧化物的事实为( )
A．SiO2与H2SO4、HNO3不反应
B．SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
C．SiO2＋2KOH===K2SiO3＋H2O
D．SiO2＋2CSi＋2CO↑
C [根据酸性氧化物是指与碱反应生成盐和水的氧化物，可知C项正确。]
4．下列物质中，既能与氢氟酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的单质是( )
A．铁 B．硅酸
C．硅 D．二氧化硅
C [A项，Fe与NaOH溶液不反应，错误；C项，硅可与氢氟酸和氢氧化钠溶液反应，正确；硅酸和二氧化硅是化合物，不是单质，B、D项错误。]
5．下列关于二氧化硅的叙述中，不正确的是( )
①在固态和液态时，都不导电 ②能跟强碱反应，但不能与水反应 ③SiO2的物理性质与CO2类似 ④既是酸性氧化物，又是碱性氧化物
A．只有④ B．②④
C．③④ D．①②③
C [SiO2的物理性质与CO2相差较大，前者常温下为固态，后者为气态，③错误；SiO2虽可与氢氟酸反应，但不属于碱性氧化物，④错误。]
6．下列关于硅和二氧化硅的说法中，不正确的是( )
A．晶体硅呈灰黑色，是具有金属光泽、硬而脆的固体
B．硅的化学性质很稳定，但自然界里无游离态的硅存在，常温下可与其他物质发生反应
C．硅和二氧化硅都能与NaOH溶液反应
D．硅是常用的半导体材料，可用于制造光导纤维
D [自然界中硅只以化合态形式存在，硅在常温下可与HF、F2等反应。硅与NaOH溶液反应生成H2，SiO2是酸性氧化物能与碱反应。光导纤维的成分是SiO2不是Si，D错误。]
[教师备选1] 石英砂(主要成分为SiO2)是一种常用工业原料，其中常混有少量碳酸钙。要除去石英砂中的少量碳酸钙，应采用的方法是( )
A．用水溶解后过滤分离
B．用稀硫酸溶解后过滤分离
C．用酒精灯加热
D．用稀盐酸溶解后过滤分离
D [CaCO3可溶于盐酸，而石英砂与盐酸不反应，D正确。注意B中CaCO3与H2SO4反应生成的CaSO4会附着在CaCO3表面，阻止反应的进行，故B错误。]
7．下列物质之间的转化不可以通过化合反应一步完成的是( )
A．SiO2→H2SiO3 B．Fe→FeCl2
C．Cu→Cu2S D．Fe(OH)2→Fe(OH)3
A [SiO2不溶于水；B、C、D均可以通过化合反应一步完成：Fe＋2FeCl3===3FeCl2、2Cu＋SCu2S、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。]
8．下列离子方程式，正确的是( )
A．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：
Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O
B．碳酸钠溶液中加入二氧化硅：
CO＋SiO2===SiO＋CO2↑
C．二氧化硅与烧碱溶液反应：
SiO2＋2OH－===Na2SiO3＋H2O
D．硅酸与烧碱溶液中和：
H2SiO3＋2OH－===SiO＋2H2O
D [A项，应为OH－＋CO2===HCO；B项，不反应；C项，原子不守恒。]
[教师备选2] 下列反应中SiO2表现的是什么性质或作用？在①～④中选出正确的答案填空。
①酸性氧化物；②弱氧化性；③与挥发性酸性氧化物的盐反应得挥发性酸性氧化物；④作为玻璃的成分与氢氟酸反应雕刻玻璃
(1)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O_________________________；
(2)SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑__________________；
(3)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O______________________；
(4)SiO2＋2CSi(粗硅)＋2CO↑_____________________。
[解析] SiO2和HF反应是其特性；SiO2和Na2CO3的反应是利用了其高沸点(难挥发)的性质；SiO2和NaOH的反应体现了其酸性氧化物的性质；在SiO2＋2CSi＋2CO↑中，SiO2为氧化剂，C为还原剂。
[答案] (1)④ (2)③ (3)① (4)②
9．A、B、C、D、E代表单质或化合物，他们之间的关系如图，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)单质A的原子结构示意图为________，它的最高价为________。
(2)B的化学式为________，B和碳反应生成A和E的化学方程式是____________________________________________________。
(3)C的化学式为____________，D的化学式为________。
[解析] 根据题给信息可知A为硅，则B为SiO2，C为CaSiO3，D为Na2SiO3，E为CO。
[答案]
(2)SiO2 SiO2＋2CSi＋2CO↑
(3)CaSiO3 Na2SiO3
10．硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：
(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如下：
SiHCl3(粗)高纯硅
①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：
____________________________________________________。
②整个制备过程必须严格控制无水、无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：_______________________________________________________；
H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是
____________________________________________________。
(2)下列有关硅材料的说法正确的是______(填字母)。
A．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维
B．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
[解析] 本题考查对质量守恒定律的理解；从信息中准确提取实质性内容，并与已有知识整合，重组为新知识的能力；用正确的化学术语进行解释的能力。(1)①根据给定的反应物和生成物写出化学方程式，注意反应条件和配平。②写出反应物和给出的生成物H2SiO3和HCl，用原子守恒法找出另一种生成物H2，并配平。(2)A选项由硅的化合物的用途可知，说法正确。B项盐酸和硅不反应。
[答案] (1)①SiHCl3＋H2Si＋3HCl
②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑
氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl3
(2)A
[等级过关练]
11．制备单质硅的主要化学反应如下：
①SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑
②Si＋2Cl2SiCl4
③SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl
下列对上述三个反应的叙述中不正确的是( )
A．①③为置换反应
B．①②③均为氧化还原反应
C．③中SiCl4是氧化剂
D．三个反应的反应物中的硅元素均被还原
D [在反应②中Si被氧化。]
12．对于反应：3C＋SiO2SiC＋2CO↑，下列说法正确的是( )
A．C作还原剂，SiO2作氧化剂
B．每消耗3.6 g C，可得到4.48 L CO
C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
D．每生成1 mol CO，转移的电子数为4NA
C [该反应是一个氧化还原反应，其中C既作氧化剂也作还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，A错误、C正确；由于没有指明气体所处的状态，B错误；该反应中每生成1 mol CO，转移的电子数为2NA，D错误。]
13．现有一种粗硅，含有杂质铁，取等质量的粗硅样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等物质的量的H2，则下列表示该粗硅中铁和硅的量的关系正确的是( )
A．物质的量之比为1∶1
B．物质的量之比为1∶2
C．质量之比为4∶1
D．质量之比为2∶1
C [粗硅与盐酸的反应是所含的Fe与盐酸的反应：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，粗硅与碱液的反应是所含的硅与碱液的反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑；因反应放出的H2的物质的量相等，故样品中Fe与Si的物质的量之比为2∶1，质量之比为4∶1。]
[教师备选2] 根据如图所示A、B、D、E的变化关系，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，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===SiO＋2H2↑
SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
课时分层作业(二十四)
(建议用时：25分钟)
[合格基础练]
1．制取下列物质，无须用到二氧化硅的是( )
A．玻璃 B．水泥
C．粗硅 D．光导纤维
B [生产玻璃的原料是二氧化硅、石灰石、碳酸钠，生产水泥的原料是石灰石和黏土，生产粗硅的原料是碳和二氧化硅，二氧化硅用于制作光导纤维。]
2．硅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．陶瓷餐具 B．石英钟表
C．计算机芯片 D．光导纤维
C [陶瓷餐具的成分为硅酸盐，石英和光导纤维的主要成分是二氧化硅。]
3．将足量的CO2通入下列溶液中，能产生沉淀的是( )
A．硅酸钠溶液 B．石灰水
C．氯化钡溶液 D．氯化钙溶液
A [A项，Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；B项，Ca(OH)2＋2CO2===Ca(HCO3)2；C、D两项中，CO2与BaCl2、CaCl2均不反应。]
4．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元素
B [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；普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2的混合物，没有固定的熔点，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，石灰石中不含有硅元素，D不正确。]
5．在海水提镁、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要原料( )
A．Na2CO3 B．CaCO3
C．SiO2 D．黏土
B [海水提镁时要制碱，需要把贝壳(主要成分CaCO3)转化为Ca(OH)2，制玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英，制水泥的主要原料是黏土和石灰石，三种工业生产中都需要CaCO3。]
6．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含有硅元素的物质作为原料 ④反应原理是复杂的物理和化学变化
A．①③ B．①②③
C．①③④ D．①②③④
D [以含硅物质为原料经加热制成的产品称为硅酸盐产品。]
[教师备选] 下列有关硅酸盐的叙述，不正确的是( )
A．大部分硅酸盐都难溶于水，Na2SiO3是常见的可溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，可用作建筑黏合剂
B．石英砂可与烧碱反应制水玻璃：
SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
C．硅酸具有酸的通性，能使石蕊试液变红
D．石棉CaMg3(SiO3)4可表示为氧化物形式CaO·3MgO·4SiO2
C [硅酸盐大部分难溶于水，常见硅酸盐中只有Na2SiO3、K2SiO3等可溶，Na2SiO3的水溶液具有黏性，可作建筑黏合剂，A正确；石英砂成分为SiO2，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，NaOH、Na2SiO3为强电解质可拆成离子形式，B正确；硅酸具有酸的通性，例如能与碱反应，但其难溶于水，不能使石蕊变色，C错；硅酸盐改写成氧化物形式时要按“较活泼金属氧化物→较不活泼金属氧化物→二氧化硅→水”的顺序排列，所以其氧化物形式为CaO·3MgO·4SiO2，D正确。]
7．无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两类。
(1)制造普通玻璃的主要原料是________、______________________、
________，发生的主要反应有__________________________________
____________________________________________________。
(2)水泥是重要的工业原料，具有________性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬。
(3)磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造人造骨骼，这是利用了这类材料具有________。
A．耐高温的特性 B．电学特征
C．光学特性 D．生物功能
[答案] (1)纯碱 石灰石 石英
CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，
Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑
(2)水硬 (3)D
8．A、B、X、Y均为中学阶段的常见物质，它们之间的转化关系如图所示。
试写出符合下列条件的化学方程式：
(1)若物质A为非金属氧化物，X为亮红色金属单质：
____________________________________________________。
(2)若A为金属单质，B为非金属氧化物：______________________
____________________________________________________。
(3)若A和X均为非金属单质：____________________________。
[解析] 由图示可知，元素X在氧化物B中显正价，因而在转化过程中，B发生了还原反应，据此确定符合条件的答案。
[答案] (1)CO＋CuOCO2＋Cu
(2)2Mg＋CO22MgO＋C
(3)2C＋SiO2Si＋2CO↑
[等级过关练]
9．兵马俑中所用颜料成分大多为硅酸盐，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．易溶于强酸溶液和强碱溶液
D．x等于6
C [硅酸铜钡中各元素化合价：a u i2 x，由化合物中各元素正负化合价代数和等于零得：2＋2＋4×2－2x＝0，x＝6。化学式为BaCuSi2O6用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2，因兵马俑至今仍保留蓝紫色，说明它性质稳定，不易脱色。硅酸盐除了钾盐、钠盐一般都不溶于水，BaO·CuO·2SiO2与强碱溶液不反应，与强酸反应，最后仍有不溶的SiO2存在。]
10．已知A是一种熔点很高的非金属单质，D是难溶性的白色沉淀，请根据以下关系图回答有关问题：
(1)A的名称为________，C的俗名为________。
(2)②的离子方程式为_________________________________________，
⑤的化学方程式为__________________________________________。
(3)D的摩尔质量为________，E的名称为________。
(4)已知：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，这两个反应是否矛盾？________(填“矛盾”或“不矛盾”)，原因是____________________________________________________________。
[解析] 由A是一种熔点很高的非金属单质，并结合关系图可推知A为Si，E是SiO2，D是H2SiO3，B是Na2SiO3，C是Na2CO3。
[答案] (1)硅 纯碱
(2)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑
H2SiO3SiO2＋H2O
(3)78 g·mol－1 二氧化硅
(4)不矛盾 前者是在溶液中的反应，遵循“强酸制弱酸”的原理，而后者不是在溶液中的反应
