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学习目标1.了解SiO2、H2SiO3的主要性质。2.了解硅、硅酸盐的主要性质。3.了解几种重要无机非金属材料的生产及用途。4.了解晶体硅的重要用途。硅在地壳中的含量仅次于，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上；硅原子最外层有个电子，主要形成价的化合物。氧4＋4一、二氧化硅1．存在存在形态有形和形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅。2．物理性质熔点硬度溶解性高大不溶于水无定结晶3.化学性质4．用途(1)沙子是基本的建筑材料。(2)纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。(3)和玛瑙制作饰物和工艺品。石英保存NaOH溶液时能使用玻璃塞吗？为什么？【思考·提示】不能。因NaOH会与玻璃的主要成分SiO2反应，生成的Na2SiO3溶液会使瓶塞与瓶壁粘连在一起。思考二、硅酸1．硅酸的性质(1)弱酸性向Na2SiO3溶液中通入CO2，反应的化学方程式为Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。结论：H2SiO3酸性比H2CO3酸性。(2)不稳定性弱H2SiO3受热易分解，反应方程式为：H2SiO3=====△SiO2＋H2O。2．硅酸的制备可溶的硅酸盐与较强的酸反应可制得硅酸，Na2SiO3与盐酸反应的化学方程式为Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl。3．硅酸的存在及用途(1)浓度小时：形成硅酸溶胶；(2)浓度大时：形成。(3)硅胶硅酸凝胶经干燥脱水得到的硅酸干凝胶称为“”，具有强的，常用作干燥剂或催化剂的载体。硅胶吸水性硅酸凝胶三、硅酸盐1．概念：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。2．硅酸盐的性质硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，大多不溶于水，化学性质很。稳定3．硅酸盐组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。例如：Na2SiO3：；长石KAlSi3O8：；4．最常见的硅酸盐——Na2SiO3Na2SiO3的水溶液俗称，能制备硅胶和木材防火剂。水玻璃Na2O·SiO2K2O·Al2O3·6SiO25．三种常见的硅酸盐产品硅酸盐产品原料主要设备主要成分水泥石灰石、黏土水泥回转窑硅酸二钙2CaO·SiO2硅酸三钙3CaO·SiO2铝酸三钙3CaO·Al2O3玻璃纯碱、石灰石、石英玻璃窑Na2O·CaO·6SiO2陶瓷黏土6.其他含硅的物质物质性质用途SiC俗称金刚砂，具有结构，硬度很大砂纸、砂轮的磨料含4%硅的硅钢很高的导磁性变压器铁芯硅橡胶既耐，又耐，在－60℃～250℃保持良好的弹性制火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料人工制造分子筛(铝硅酸盐)有均匀微孔结构作吸附剂和催化剂金刚石低温高温四、硅单质1．种类：单质硅有和两类。2．结构：晶体硅的结构与金刚石相似。3．性质(1)物理性质：晶体无定形色、态光泽熔点硬度质地导电性灰黑色固体金属光泽高大脆半导体(2)化学性质：在常温下化学性质不活泼，但能与、发生反应。4．用途(1)半导体材料，如硅芯片等。(2)新型能源，如光电池等。氢氟酸强碱要点一CO2和SiO2的比较CO2SiO2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↑＋2H2OCO2SiO2相同点与碱性氧化物反应CO2＋CaO===CaCO3CaO＋SiO2=====高温CaSiO3与碱反应CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O氧化性CO2＋C=====高温2COSiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑虽然SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应，但SiO2却不属于两性氧化物而属于酸性氧化物。特别提醒下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是()A．CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐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都是由相应的分子组成的例1【解析】虽然SiO2是H2SiO3的酸酐，但CO2可溶于水生成H2CO3，SiO2却不能溶于水生成H2SiO3，B错误；SiO2与CO2都是酸酐，都是酸性氧化物，A正确，C错误；CO2是由CO2分子构成的，而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的，SiO2中不存在分子，D错误。【答案】A1．下列关于二氧化硅的说法中正确的是()A．二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成B．在二氧化硅晶体中，每个硅原子周围结合4个氧原子C．二氧化硅可用来制作干燥剂D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸变式训练解析：选B。SiO2晶体中不存在单个分子，其结构中每个硅原子周围结合4个氧原子，每个氧原子周围结合2个硅原子，所以硅原子与氧原子的个数比为1∶2，化学式写作SiO2，故A错误，B正确；硅酸在一定条件下制得硅胶，硅胶可用作干燥剂，C错误。SiO2是酸性氧化物，但常温下可与氢氟酸反应，D错误。1．硅酸二氧化硅对应的水化物是硅酸。(1)性质①硅酸为白色固体，难溶于水。②酸性极弱，比碳酸还弱，不能使指示剂发生变色，只能与强碱反应，例如：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O③硅酸不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为：要点二硅酸与碳酸的对比H2SiO3=====△SiO2＋H2O(2)制备由于二氧化硅不能与水化合，所以制备硅酸时只能使用间接的方法，如向Na2SiO3溶液中滴加盐酸或通入CO2气体等，利用的原理都是：强酸＋弱酸盐―→弱酸＋强酸盐。如：CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO32．碳酸二氧化碳对应的水化物是碳酸(H2CO3)，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。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：例2(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中反应的离子方程式是____________________________________________________。(4)由此得到的结论是：酸性：____＞____＞____。【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)酸性强弱关系比较可利用“强酸＋弱酸盐―→弱酸＋强酸盐”。(2)可先制备CO2，再制备H2SiO3，由此选择合适的药品。【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，A中盛放Na2CO3，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A中反应会有HCl气体逸出，故通入Na2SiO3溶液前需将HCl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)HClH2CO3H2SiO32．下列离子方程式书写不正确的是()A．往NaOH溶液中通入少量CO2：CO2＋OH－===HCO3－B．H2SiO3与NaOH溶液混合：2OH－＋H2SiO3===2H2O＋SiO32－C．石英砂与烧碱反应制水玻璃：SiO2＋2OH－===SiO32－＋H2OD．往水玻璃中通入二氧化碳：Na2SiO3＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋2Na＋＋CO32－变式训练解析：选AD。A项中通入少量CO2，应生成Na2CO3，而不是NaHCO3，故错误。B项中H2SiO3是难溶性酸，在离子方程式中应写化学式，正确。C、D中Na2SiO3为钠盐，溶于水，写离子形式，所以C项正确，D项错误。1．硅的化学性质常温下，硅的化学性质不活泼。加热时可与一些非金属及其他物质反应。(1)常温下，除能与氟气、氢氟酸和强碱反应外，硅不与氧气、氯气、硫酸、硝酸、盐酸等其他物质发生反应。①与氟气反应：Si＋2F2===SiF4；②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；③与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。要点三单质硅的化学性质及制备(2)加热时，硅能与氧气、氯气等反应，也能与碳反应。①与O2反应：Si＋O2=====点燃SiO2；②与Cl2反应：Si＋2Cl2=====△SiCl4；③与C反应：Si＋C=====高温SiC。2．硅的制备硅单质是由其氧化物制得的，主要分为两个阶段：粗硅的制备原理SiO2＋2C=====高温电炉Si(粗)＋2CO↑⇓粗硅的提纯原理Si(粗)＋2Cl2=====加热SiCl4SiCl4＋2H2=====高温Si(纯)＋4HCl1．Si是能与NaOH溶液反应放出H2的非金属单质，Al是能与NaOH溶液反应放出H2的金属单质，推断题中常以此点作为突破口。特别提醒2．在SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑反应中SiO2是氧化剂，C是还原剂，在SiO2＋3C=====高温SiC＋2CO↑反应中，C既是氧化剂又是还原剂。(2008年高考广东卷改编题)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，生产过程示意图如下：例3石英砂――→①焦炭高温粗硅――――→②HCl573K以上SiHCl3(粗)――→③精馏SiHCl3(纯)―――→④H21357K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．碳化硅化学性质稳定，可用于生产砂纸、砂轮等B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高E．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅【思路点拨】解答本题要注意以下三点：(1)注意化学反应发生的条件。(2)分析题目所给信息：无水无氧。(3)根据性质分析用途。【解析】(1)①H2还原SiHCl3可制备Si，化学方程式为SiHCl3＋H2=====1357KSi＋3HCl②SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、HCl和H2；用H2还原SiHCl3过程中若混入O2，则高温下H2与O2反应发生爆炸。(2)A项，碳化硅硬度很大，可用于生产砂纸、砂轮等，B项，氮化硅熔点高，硬度大，可用于制作高温陶瓷或轴承。D项，普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、Ca