硅酸盐硅单质

硅及其化合物年月日硅元素在地壳中的含量排第二，在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅，常见的是二氧化硅、硅酸盐等。

硅的原子结构示意图为，硅元素位于元素周期表第三周期第ⅣA族，硅原子最外层有4个电子，既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物。

1、单质硅（Si）：（1）物理性质：有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大。

（2）化学性质：①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。

Si＋2F2＝SiF4Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑②在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。

Si＋O2SiO2Si＋2Cl2SiCl4（3）用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。

（4）硅的制备：工业上，用C在高温下还原SiO2可制得粗硅。

SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4SiCl4＋2H2＝Si(纯)＋4HCl2、二氧化硅（SiO2）：（1）SiO2的空间结构：立体网状结构，SiO2直接由原子构成，不存在单个SiO2分子。

（2）物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。

（3）化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），能与强碱溶液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应：①与强碱反应：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O（生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，应用橡皮塞）。

②与氢氟酸反应[SiO2的特性]：SiO2＋4HF＝SiF4↑+2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）。

③高温下与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO CaSiO3（4）用途：光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。

2020-2021学年高中化学人教版必修1学案：4.1 第2课时硅酸盐和硅单质含解析第2课时硅酸盐和硅单质一、硅酸盐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：Na2O·SiO2；长石：KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2。

4．最常见的硅酸盐——Na2SiO3。

Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，能制备硅胶和木材防火剂。

5．三种常见的硅酸盐产品。

6.其他含硅的物质。

二、硅单质1．物理性质晶体硅是有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大、有脆性。

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。

2．化学性质(1)稳定性：常温下硅的化学性质不活泼，只能与氟气（F2)、氢氟酸（HF）和强碱溶液反应.化学方程式分别为：Si＋2F2===SiF4，Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。

(2）还原性:在加热条件下,硅能与一些非金属单质发生反应：Si＋2Cl2错误!SiCl4，Si＋O2错误!SiO2，Si＋C错误!SiC。

3．工业制法（1)制粗硅：SiO2＋2C错误!Si(粗）＋2CO↑;(2）粗硅提纯：Si＋2Cl2错误!SiCl4,SiCl4＋2H2错误!Si(纯)＋4HCl。

4．用途（1)用做半导体材料，制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件。

（2)制合金，如含硅4%的钢可制成变压器的铁芯,含硅15％的钢可制造耐酸设备等。

（3）制造光电池，将光能直接转换为电能。

知识点一硅酸盐的表示方法1．规律通常用氧化物的形式来表示硅酸盐的组成。

硅酸盐中的硅元素以SiO2的形式表示，金属元素如Na、K、Mg、Al、Ca等，以它们常见的氧化物形式表示,氢元素以H2O的形式表示。

高考化学一轮复习：硅元素及其化合物知识点总结1、硅在自然界的存在：地壳中含量仅次于氧，居第二位；无游离态，化合态主要存在形式是硅酸盐和二氧化硅。

2、硅单质：晶体硅是灰黑色有金属光泽，硬而脆的固体；导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。

（1）常温下：与氢氟酸和强碱溶液反应Si + 4HF == SiF4↑ + 2H2↑ Si + 2NaOH + H2O == Na2SiO3 + 2H2↑高温下：Si + O2SiO2Si + 2Cl2 SiCl4（2）硅的用途：①用于制造硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件；①制造太阳能；①制造合金等。

（3）工业生产硅：制粗硅：SiO2 + 2C Si + 2CO↑ 制纯硅：Si + 2Cl2 SiCl4SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl3、二氧化硅（1）SiO2在自然界中有较纯的水晶、含有少量杂质的石英和普遍存在的沙。

自然界的二氧化硅又称硅石。

（2）SiO2物理性质：硬度大，熔点高，难溶于溶剂(水)的固体。

（3）SiO2化学性质：常温下，性质稳定，只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应。

SiO2 + 4HF == SiF4↑ + 2H2O（雕刻玻璃的反应——实验室氢氟酸应保存在塑料瓶中）SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O（实验室装碱试剂瓶不能用玻璃塞的原因）SiO2 + 2C Si + 2CO↑ SiO2 + Na2CO3Na2SiO3 + CO2↑SiO2 + CaCO3CaSiO3 + CO2↑ SiO2 + CaO CaSiO3（4）SiO2的用途：制石英玻璃，是光导纤维的主要原料；制钟表部件；可制耐磨材料；用于玻璃的生产等。

4、硅酸钠（Na2SiO3）：易溶于水，水溶液俗称“水玻璃”，是建筑行业的黏合剂，也用于木材的防腐和防火。

（1）硅酸钠溶液呈碱性，通入CO2有白色胶状沉淀：Na2SiO3 + CO2 + H2O == Na2CO3 + H2SiO3↓（硅酸）SiO32− + CO2 + H2O == CO32− + H2SiO3↓（2）硅酸钠溶液中滴加稀盐酸产生白色沉淀：Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓ SiO32− + 2H+ == H2SiO3↓5、硅酸（1）硅酸是难溶于水的弱酸，酸性比H2CO3弱（2）硅酸受热分解：H2SiO3H2O + SiO2（3）硅酸和氢氧化钠反应：H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O H2SiO3 + 2OH− == SiO32− + 2H2O6、硅酸盐产品（传统无机非金属材料）制玻璃的主要反应：Na2CO3 + SiO2Na2SiO3 + CO2↑ CaCO3 + SiO2CaSiO3 + CO2↑。

实蹲市安分阳光实验学校课时跟踪检测（二十）硅酸盐和硅单质1．下列物质不属于硅酸盐的是( )A．黏土B．石英C．Al2Si2O5(OH)4D．Mg2SiO4解析：选B 硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，黏土、Al2Si2O5(OH)4、Mg2SiO4均是硅酸盐，石英是二氧化硅，属于酸性氧化物。

2．水玻璃是建筑行业常用的黏合剂，并可用于木材防火和防腐处理。

水玻璃为( )A．CaSiO3固体B．SiO2C．Na2SiO3水溶液D．H2SiO3解析：选C 水玻璃是硅酸钠的水溶液。

3．硅酸铜钡是当今用最技术合成的一种物质，然而，家惊奇地发现，我国秦朝兵马俑用的一种颜料竟也是硅酸铜钡。

依据以上事实推测下列关于硅酸铜钡的说法错误的是( )A．硅酸铜钡属于硅酸盐B．硅酸铜钡难溶于水C．硅酸铜钡难被氧化D．硅酸铜钡易溶于水解析：选D 根据名称判断，硅酸铜钡为硅酸盐，符合硅酸盐的通性，不溶于水，稳不易被氧化，故D错。

4．下列说法错误的是( )A．硅是制造太阳能电池的常用材料B．二氧化硅是制造光导纤维的材料C．常温下硅性质活泼，可以与氯气、强酸、强碱溶液起反D．水玻璃可用作木材防火剂解析：选C 硅单质性质稳，常温下与Cl2、强酸物质不反，C项错误。

5．下列离子方程式书写正确的是( )A．二氧化硅跟氢氟酸反：SiO2＋4H＋===Si4＋＋2H2OB．碳酸钡溶于稀硝酸：CO2－3＋2H＋===CO2↑＋H2OC．硅跟氢氧化钾溶液反：Si＋2OH－＋2H2O===SiO2－3＋3H2↑D．把水玻璃滴入盐酸中：SiO2－3＋2H＋===H2SiO3↓解析：选D A项氢氟酸为弱酸，写学式HF，生成的产物SiF4是挥发性物质，也写学式；B项BaCO3是难溶物质，写学式；C项未配平，正确的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O===SiO2－3＋2H2↑。

6．有一粗硅，含铁和硅两种成分，取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，放出量的氢气，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是( )①物质的量之比为1∶1②物质的量之比为2∶1③质量之比为4∶1④质量之比为2∶1A．①③ B．②③C．①④ D．②④解析：选B 粗硅与稀盐酸反是铁与稀盐酸反：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；粗硅与稀氢氧化钠溶液反是硅与稀氢氧化钠溶液反：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，因放出量氢气，则铁与硅的物质的量之比为2∶1，质量之比为4∶1。

硅及其化合物硅元素在地壳中的含量排第二，在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅，常见的是二氧化硅、硅酸盐等。

硅原子最外层有4个电子，既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物。

1、单质硅（Si）：⑴物理性质：有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大。

⑵化学性质：①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。

Si＋2F2＝SiF4Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑②在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。

Si＋O2高温SiO2Si＋2Cl2高温SiCl4⑶用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。

⑷硅的制备：工业上，用C在高温下还原SiO2可制得粗硅。

SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑ Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4SiCl4＋2H2＝Si(纯)＋4HCl2、二氧化硅（SiO2）：⑴SiO2的空间结构：立体网状结构，SiO2直接由原子构成，不存在单个SiO2分子。

⑵物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。

⑶化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），能与强碱溶液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应：①与强碱反应：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O（生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，应用橡皮塞）。

②与氢氟酸反应[SiO2的特性]：SiO2＋4HF＝SiF4↑+2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）。

③高温下与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO 高温CaSiO3⑷用途：光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。

3、硅酸（H2SiO3）：⑴物理性质：不溶于水的白色胶状物，能形成硅胶，吸附水分能力强。

第2课时硅酸盐和硅单质三维目标知识与技能1.了解硅酸盐的重要用途及组成。

2.了解硅的重要用途，了解硅单质的物理性质。

3.掌握Na2SiO3的化学性质。

过程与方法通过自主学习、探究，培养学生自主学习的能力。

在教师的指导下，通过上网查阅资料培养独立查阅资料的能力。

情感、态度与价值观学习有关“陶瓷”的知识，了解中华民族的传统文化，培养学生爱国主义情感。

通过硅及其化合物重要用途的学习，激发学生学习化学的兴趣。

教学重点硅酸盐的性质及重要用途、硅的用途教学难点硅晶体结构，硅酸盐的组成教具准备多媒体课件、实物投影仪、烧杯、胶头滴管、酒精灯、火柴、镊子、蒸馏水、Na2SiO3溶液、手机芯片、玻璃片、石棉、水泥、砂纸、砂轮教学过程导入新课〔多媒体播放课件〕1.驰名世界的中国瓷器：景德镇陶瓷2.举世闻名的万里长城3.世界奇迹——三峡大坝4.世界大都市上海——东方明珠、发展日新月异的浦东新区、深圳特区……5.笔记本电脑，超大规模集成电路芯片推进新课师：刚才我们所观看的幻灯片，从远古的陶瓷、秦砖汉瓦，到现代的摩天大楼，迅速发展的信息产业，无一不与硅酸盐、硅及其化合物有着密切的联系。

这一切的一切，无一不在影响、改变着我们的生活，这一切的一切也都充分展示了硅及硅酸盐经久不衰的魅力！体现了它们重要的用途！师：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，在自然界分布极为广泛。

师：展示Na2SiO3、玻璃片、水泥、石棉，取一小团石棉、少量水泥于小烧杯中，加入少量的水，搅拌，观察现象。

取少量水泥，加入稀盐酸，观察。

取一玻璃碎片，在酒精灯上灼烧，观察变化。

生：由上述实验及我们的生活常识可以知道：硅酸盐结构很复杂，一般不溶于水，性质也很稳定。

做［实验42］取两片滤纸，分别用蒸馏水和饱和Na2SiO3溶液润湿，之后，同时分别用镊子夹住放在酒精灯的外焰上点燃，观察现象。

师：请同学们结合课本及上述实验，对Na2SiO3的性质及用途加以总结。

第2课时硅酸盐和硅单质课程目标，1. 了解硅酸盐的性质及组成的表示方法。

2. 了解硅的性质和用途。

3•了解几种重要无机非金属材料的生产及用途。

图说考点,―:” 学辱<11----■卢-E.--- _ -曲」 二-方- _ -yy_ 一乐- -- 一 -表|| 二 - - __V -- - -- -汗料T 材一- _一- - - -- -一［新知预习］一、硅酸盐1. 硅酸盐的组成和性质(1) 概念：由 硅、氧和金属组成的化合物的总称 (2) 性质：固态，大多不溶于水，化学性质很稳定一⑶表示方法：如 Na 2SiO 3、Na /OSiO ?2. 最简单的硅酸盐 —— Na 2SiO 3盐酸离子方程式屈Si (片+211—TbSiO ：. 4 过北 离子方程式:⑨2CO +5i(£— + % 2H 2()-= 2HCX5 +H> Si( \ j-制备硅胶和木材0防火利等的原料物理-白色固体*⑥昼溶于水 —水溶液俗称UJ 水玻璃 \a 2Si(>4化学准质 与酸反应1. 形态及结构形态有®晶体硅和E3无足形硅两大类-I 具有正四面休构型的牢间立休网状结构, 结构— ——与金刚石结构类似2. 性质 (1) 物理性质(2)化学性质：在常温下化学性质不活泼，但能与氢氟酸、强碱发生反应。

① Si 与 NaOH 溶液：P 9Si + 2NaOH + H 2O===Na 2SiO 3+ 2出 f 。

② Si 与氢氟酸：^30 Si + 4HF===SiF 4 f + 2出匸。

3. 用途⑴半导体材料，如硅芯片等。

(2) 新型能源，如光电池等。

［即时性自测］1. 判断正误，正确的打错误的打“X” (1) 晶体硅与金刚石的结构相似。

( ) (2) 硅是活泼的非金属元素。

( )(3) 自然界中存在单质硅。

()⑷硅酸钠可以改写为 Na 2O ・SiO 2,故硅酸钠是混合物，含有 Na 2O 和SiO 2。

硅材料是什么
硅材料是一种非金属材料，它是由硅元素组成的化合物。

硅是地壳中第二丰富的元素，其化学性质稳定，具有许多优良的特性，因此被广泛应用于工业生产和科学研究中。

硅材料主要包括硅单质、硅酸盐和硅化合物等，其中硅单质是最常见的形式，具有重要的工业价值。

硅材料在工业生产中具有广泛的应用。

首先，硅材料是制造半导体材料的重要原料，半导体材料在电子工业中起着举足轻重的作用，如集成电路、太阳能电池等都需要硅材料作为基础材料。

其次，硅材料还被用于制造光纤、光学玻璃和光电子器件等，这些产品在通讯、光学仪器和光电子领域有着重要的应用。

此外，硅材料还可以用于制备耐火材料、陶瓷和橡胶制品等，在冶金、建筑和化工行业中扮演着重要的角色。

在科学研究领域，硅材料也是一种重要的研究对象。

由于硅材料具有优良的光学、电学和热学性能，因此被广泛应用于各种科学实验和研究中。

例如，硅材料可以用于制备光学器件、传感器和微机电系统等，这些产品在科学研究和高新技术领域具有重要的应用前景。

总的来说，硅材料是一种非常重要的材料，在工业生产和科学研究中都有着广泛的应用。

随着科技的不断发展，硅材料的应用领域将会更加广泛，其在电子、光电子、通讯和新能源等领域的作用将会变得更加重要。

因此，对硅材料的研究和开发具有重要的意义，可以推动相关产业的发展，促进科学技术的进步。

硅单质的实验室制法
硅单质的实验室制法有以下几种：
1. 热还原法：将氯化硅（SiCl4）与纯度较高的金属镁（Mg）以
一定的摩尔比反应，在高温下进行还原反应，生成硅单质。

反应方程
式为：SiCl4 + 2Mg -> Si + 2MgCl2。

2. 热解法：将硅酸盐（如硅酸钠或硅酸钙）放置在高温炉中进
行热分解反应，得到硅单质。

反应方程式为：Na2SiO3 -> SiO2 +
Na2O，然后：SiO2 + 2C -> Si + 2CO。

3. 化学气相沉积法：通过将氯化硅（SiCl4）或硅烷（如SiH4）与氢气（H2）混合，在高温下通过化学反应产生硅单质并沉积在基板上。

需要注意的是，硅单质在空气中极易氧化为二氧化硅，因此在制
备硅单质时要保持反应器中的环境为惰性气体，如氩气或氮气。

另外，制备硅单质需要特殊设备和条件，需要在实验室中进行，非常危险，
需注意安全操作。

硅单质在自然界的存在形式
硅单质是一种非金属元素，它在自然界中以多种形式存在。

硅
是地壳中第二多的元素，其化合物构成了许多矿石和岩石。

硅单质
在自然界中主要以以下几种形式存在：
1. 石英，石英是最常见的硅单质矿物，它是一种晶体形式的二
氧化硅。

石英可以以多种形式出现，包括晶体、块状和结晶簇。

它
在许多岩石和沉积物中都可以找到，是许多地质过程的重要组成部分。

2. 硅酸盐矿物，硅酸盐是一种广泛存在的硅化合物，包括长石、云母和斜长石等。

这些矿物在地壳中非常常见，它们通常以岩石或
矿石的形式存在。

3. 硅质岩石，硅质岩石是由高含量的硅酸盐矿物组成的岩石，
例如石英岩和燧石岩。

这些岩石通常在地壳中广泛分布，是地质学
中重要的岩石类型之一。

4. 硅化木，硅化木是一种由硅代替了木质细胞组织的化石，它
们通常在地下水中形成。

这些化石保存了原始植物的结构，但其组
织已被硅替代。

总的来说，硅单质在自然界中以多种形式存在，包括矿物、岩石和化石等。

它在地球科学和地质学中具有重要的地位，对我们了解地球的形成和演化过程具有重要意义。

硅的化学方程式硅是一种重要的化学元素，在我们的日常生活和工业生产中都有着广泛的应用。

下面让我们来一起了解一些与硅相关的重要化学方程式。

硅在自然界中主要以二氧化硅（SiO₂）和硅酸盐的形式存在。

当我们要制取硅单质时，通常采用碳还原二氧化硅的方法，其化学方程式为：SiO₂＋ 2C ＝高温= Si ＋2CO↑ 。

这个反应是工业上制备粗硅的重要途径。

硅单质具有一定的化学活性。

例如，硅在加热条件下能与氧气发生反应生成二氧化硅，化学方程式为：Si ＋ O₂＝加热= SiO₂。

硅还能与氯气发生反应，生成四氯化硅（SiCl₄），化学方程式为：Si ＋ 2Cl₂＝加热= SiCl₄。

在一定条件下，硅可以和氢气发生反应生成硅烷（SiH₄），化学方程式为：Si ＋ 2H₂＝高温= SiH₄。

当硅与氢氧化钠溶液接触时，会发生特殊的化学反应。

硅先与水反应生成硅酸和氢气，硅酸再与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水。

总的化学方程式可以表示为：Si ＋ 2NaOH ＋ H₂O ＝ Na₂SiO₃＋ 2H₂↑ 。

四氯化硅是一种重要的硅化合物，它可以通过氢气还原得到高纯度的硅单质，化学方程式为：SiCl₄＋ 2H₂＝高温= Si ＋ 4HCl 。

硅酸钠（Na₂SiO₃）在水溶液中能与二氧化碳发生反应生成硅酸沉淀和碳酸钠，化学方程式为：Na₂SiO₃＋ CO₂＋ H₂O ＝ H₂SiO₃↓ ＋ Na₂CO₃。

在半导体工业中，硅的化学性质发挥着至关重要的作用。

例如，通过化学气相沉积（CVD）的方法，可以在特定的条件下使硅烷分解，从而在基底上沉积出硅薄膜，化学方程式为：SiH₄＝加热= Si ＋2H₂。

硅的化学方程式不仅在理论研究中具有重要意义，在实际应用中更是为材料科学、电子工业等领域的发展提供了坚实的基础。

从太阳能电池板中的硅晶体，到计算机芯片中的硅集成电路，硅的化学性质及其相关反应为我们带来了高科技的便利和生活的巨大改变。

总之，硅的化学方程式是我们理解和应用硅这种元素的关键，通过对这些化学方程式的研究和掌握，我们能够更好地开发和利用硅的特性，推动科技进步和社会发展。