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无机非金属材料的主角——硅2011--2012年高考第一轮复习1．了解硅单质及其主要化合物SiO2、Na2SiO3、H2SiO3的主要性质。2．了解硅酸盐工业及新型无机非金属材料的特性与应用。3．以上各部分知识的综合应用。1．硅单质硅在地壳中的含量居第位，仅次于，全部以态存在，是一种元素。主要形成价的化合物。单质硅有和形两种，是良好的材料。常温下，化学性质。2氧化合亲氧＋4晶体无定半导体不活泼2．二氧化硅(SiO2)(1)物理性质①天然的二氧化硅称为硅石，存在形态分形和形。②二氧化硅是、、的主要成分，具有硬度、熔点、导电、不溶于水等性质。(2)SiO2的结构在SiO2的晶体中，每个硅原子与个氧原子结合，每个氧原子与个硅原子结合，即SiO2晶体是由Si和O按的比例所组成的空间网状结构的晶体。结晶无定岩石沙子土壤大高不421∶2正四面体(3)化学性质①酸性氧化物的通性SiO2＋CaOSiO2＋NaOH===②与碳的反应：SiO2＋C③与氢氟酸的反应：SiO2＋4HF===(4)用途SiO2可用于制造、石英坩埚、饰物等。CaSiO3Na2SiO3＋H2O2Si＋2CO↑SiF4↑＋2H2O光导纤维2思考：C与Si同属第IVA元素，其相应的氧化物CO2与SiO2性质有哪些异同点？提示：CO2与SiO2比较二氧化碳二氧化硅存在空气中存在于岩石中，硅石、石英、水晶、硅藻土都含SiO2物理性质熔、沸点低，常温下是气体，微溶于水坚硬难熔的固体，不溶于水化学性质与水CO2＋H2OH2CO3不反应与酸不反应除氢氟酸外不反应与NaOH溶液CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O与CaOCO2＋CaO===CaCO3SiO2＋CaOCaSiO3用途饮料、制纯碱光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表、电子部件等1．硅酸(1)性质硅酸是难溶于水的酸，其酸性比碳酸，硅酸不能使紫色石蕊试液变红色。①硅酸不稳定，受热易分解：。②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为：。弱还弱H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O③硅酸在水中易聚合形成胶体。浓度较小时——；浓度较大时——。硅酸凝胶干燥脱水→硅酸干凝胶，又称硅胶，吸附水的能力强，常用作，也用作催化剂的载体。(2)制备Na2SiO3＋2HCl===，Na2SiO3＋CO2＋H2O===。无色透明液体凝胶干燥剂2NaCl＋H2SiO3↓Na2CO3＋H2SiO3↓2．硅酸盐(1)硅酸盐是由、和组成的化合物的总称。硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般都。化学性质很，通常用和的形式表示其组成．(2)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。硅氧金属不溶于水稳定二氧化硅金属氧化物Na2O·SiO2CaO·SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O延伸：硅酸盐由于组成比较复杂，常用氧化物形式表示。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→水氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按原子个数守恒原则配置系数。注意事项：①氧化物之间以“·”隔开；②系数配置出现分数应化为整数。硅是一种不活泼的非金属，一般情况下不易参加化学反应，常温下与O2、Cl2、浓H2SO4、浓HNO3不反应，但可与NaOH溶液、氟气、氢氟酸反应。加热时，能与氧气反应生成二氧化硅，Si＋O2SiO2，但与氧化性酸等都不反应，工业上在电炉中用碳还原二氧化硅可制得粗硅：2C＋SiO2Si＋2CO↑。二氧化硅也是一种原子晶体，不溶于水，熔点高，硬度大，由于二氧化硅中的硅氧键键能很大，所以它的化学性质稳定，除氢氟酸外不与其他酸反应；二氧化硅是硅酸的酸酐，能与强碱或碱性氧化物反应生成硅酸盐；SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2OSiO2＋CaOCaSiO3二氧化硅与氢氧化钠反应的产物硅酸钠，可溶于水，有粘合作用，是一种不燃、不腐的矿物胶，所以实验室盛碱溶液的试剂瓶常用橡皮塞，而不用玻璃塞。将CO2通入硅酸钠溶液可生成白色絮状沉淀H4SiO4，说明硅酸的酸性比碳酸还弱，H4SiO4易失水生成H2SiO3。【例1】(2010·原创)下列说法正确的是()A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应B．根据反应SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑可推知硅酸酸性比碳酸强C．二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸D．晶体硅常被用来制造光导纤维C硅及其化合物知识中的特例1．非金属单质一般为绝缘体(如硫)，但Si却为半导体。2．非金属单质与碱反应一般是非金属发生歧化反应(非金属单质既作氧化剂，又作还原剂)，而Si与碱液反应却只作还原剂。Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑(Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O)3．C、Si同属ⅣA族，还原性是Si大于C，而C却能将Si从SiO2中还原出来(条件是高温)，原因是产物CO气体迅速从反应体系中逸出。SiO2＋2CSi＋2CO↑4．非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，而Si却能与HF发生反应。Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑5．酸性氧化物一般不与酸发生非氧化还原反应，但SiO2却能与HF作用。SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O6．无机酸一般易溶于水，而H2SiO3及H4SiO4却难溶于水。7．“玻璃非玻璃，名碱却是盐”，这是Na2SiO3的写照，该物质的水溶液俗名为“水玻璃”，但它与玻璃却大相径庭；Na2SiO3因水解显碱性，俗名“泡花碱”，但它却不是碱，而是盐。1．下列说法正确的是()A．二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物B．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸C．二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸D．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强C硅与二氧化硅都是原子晶体，其结构模型可由金刚石的结构类推，如果将金刚石结构中的碳原子全部用硅原子代换，则为硅晶体，在硅晶体中，每两个硅原子之间夹一个氧原子，即为二氧化硅。由于键长：Si—Si＞Si—C＞C—C，所以，其硬度和熔、沸点：硅晶体＜碳化硅＜金刚石。注：二氧化硅的熔、沸点比硅低。1．金刚石与晶体硅的结构相似，它们都是以4个共价键形成的正四面体空间网状结构，键角均为109°28′。2．CO2和SiO2的结构不同，CO2具有分子结构，其结构式为O===C===O，电子式为，直线形分子，常温下为气体，而SiO2无分子结构，它以[SiO4]四面体为基本结构单元。O—Si—O夹角为109°28′，每个O原子又同时连接2个硅原子。【例2】1molSiO2晶体中含有Si—O共价键的物质的量是()A．1molB．2molC．3molD．4molD2．1mol晶体硅中含有Si—Si键的数目是(设阿伏加德罗常数为NA)()A．0.5NAB．NAC．2NAD．4NAC