第一节 硅及其化合物

硅及其化合物教案第一章：硅及其化合物的概述1.1 硅的物理性质硅的原子序数、电子排布硅的晶体结构、硬度、熔点、沸点1.2 硅的化学性质硅的氧化性、还原性硅与氧的化合物（二氧化硅）1.3 硅的应用领域半导体材料、光导纤维、玻璃制造等第二章：二氧化硅的制备与性质2.1 二氧化硅的制备方法焦炭还原石英砂、氧化铝制备二氧化硅2.2 二氧化硅的物理性质颜色、硬度、熔点等2.3 二氧化硅的化学性质与碱、酸的反应、水化物等第三章：硅酸盐的制备与性质3.1 硅酸盐的制备方法烧结法、熔融法等3.2 硅酸盐的物理性质熔点、硬度、溶解性等3.3 硅酸盐的化学性质水解反应、酸碱性、氧化还原性等第四章：硅酸盐的应用领域4.1 玻璃制造平板玻璃、瓶子玻璃、光学玻璃等4.2 陶瓷制造日常生活陶瓷、工业陶瓷等4.3 水泥制造普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥等第五章：硅及其化合物的分析方法5.1 原子吸收光谱法测定硅及其化合物的含量5.2 质谱法测定硅及其化合物的结构5.3 X射线荧光光谱法测定硅及其化合物的组成第六章：硅酸盐材料的制备工艺6.1 玻璃制备工艺原料的选择与处理熔融过程成型与退火6.2 陶瓷制备工艺原料的加工与混合成型与干燥烧结过程6.3 水泥制备工艺原料的破碎与磨粉配料与混合煅烧与球磨第七章：硅酸盐材料的性能测试7.1 玻璃性能测试硬度测试透光率测试热稳定性测试7.2 陶瓷性能测试抗压强度测试抗弯强度测试导热系数测试7.3 水泥性能测试凝结时间测试强度测试耐久性测试第八章：硅酸盐材料的应用领域8.1 玻璃材料的应用光伏玻璃电子玻璃8.2 陶瓷材料的应用建筑陶瓷电子陶瓷生物陶瓷8.3 水泥材料的应用建筑工程道路建设海洋工程第九章：硅及其化合物的环境影响与可持续发展9.1 硅及其化合物的环境污染酸雨粉尘污染废水排放9.2 硅及其化合物的环境影响对生态系统的影响对人类健康的影响9.3 硅及其化合物的可持续发展节能减排循环经济第十章：硅及其化合物的未来发展趋势10.1 新型硅材料的研究与应用纳米硅材料有机硅材料复合硅材料10.2 硅及其化合物在新能源领域的应用太阳能电池锂离子电池燃料电池10.3 硅及其化合物的跨学科研究材料科学化学工程环境科学重点和难点解析重点环节1：硅的物理性质和化学性质硅的晶体结构、硬度、熔点、沸点等物理性质的理解和记忆。

分子筛：一种人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐(泡沸石)或天然沸石。其 化学通式为(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O，M′、M分别为一价、二价阳离子如K+、Na+和 Ca22+、Ba22+等。它在结构上有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴，不同孔径的 分子筛把不同大小和形状分子分开。根据SiO2和Al2O3的分子比不同，得到不同孔径 的分子筛。它的吸附能力高、选择性强、耐高温。广泛用于有机化工和石油化工，也 是煤气脱水的优良吸附剂。在废气净化上也日益受到重视。
晶形的单质硅
无定形的单质硅
（二）硅的含氧化ห้องสมุดไป่ตู้物
1.氧化物 二氧化硅（SiO2）
SiO2 + 4HF—SiF4 + 2H2O SiO2 + 6HF—H2SiF6 + 2H2O SiO2 + 2NaOH—Na2SiO3 + H2O
Na2SiO3 + 2HCl —H2SiO3 + 2NaCl
正硅酸（H4SiO4） 偏硅酸（H2SiO3） Ka1 = 2.2x10-10 Ka2 = 1.3x10-12 硅胶具有多孔性，有较强的吸附作用，常 用于气体的回收、石油精炼和制备催化剂， 实验中常用作干燥剂。 2.硅酸 xSiO2· yH2O 3.硅酸盐 可溶性硅酸盐：容易水解 不溶性硅酸盐
硅及其化合物
（一）单质 （二）硅的含氧化合物
（一）单质
在自然界中没有游离的硅，只以二氧化硅或硅酸盐的形式存在。利 用强还原剂在电炉中可以将二氧化硅还原得到单质硅：
SiO2 + 2C __ Si + 2CO
电炉
单质硅相对稳定，可与强氧化剂作用，也可与强碱作用：

高一硅及硅的化合物知识点硅（Si）是元素周期表中的第14号元素，属于非金属元素。

硅及其化合物在日常生活和工业生产中具有重要的应用价值。

本文将介绍关于硅及其化合物的知识点。

一、硅的基本性质硅是一种无色、硬度较高、脆性较大的固体物质。

它具有较高的熔点和沸点，不溶于水和大多数常见的溶剂，但能溶于热的氢氟酸和碱性溶液。

硅是一种良好的导热材料，同时具有半导体特性，因此在电子行业中有广泛应用。

二、硅的化合物及应用1. 硅石（SiO2）：也称为二氧化硅，是硅最常见的氧化物。

硅石在自然界中广泛存在，常见于石英、石英砂等形式。

它是制备硅金属的重要原料，也用于制备玻璃、陶瓷等材料。

2. 硅酸盐：是一类以硅酸根离子（SiO4^4-）为主的化合物。

硅酸盐在岩石、矿石和土壤中普遍存在，如长石、石英等。

它们具有重要的地质作用，也用于制备建筑材料、陶瓷等。

3. 二氧化硅凝胶：是一种由硅酸盐制备得到的多孔固体材料，具有很高的比表面积和孔隙度。

它被广泛应用于催化剂、吸附剂、保温材料等领域。

4. 硅油：是一种由聚硅氧烷链构成的有机硅化合物，具有良好的润滑性、绝缘性和耐热性。

硅油常用于机械设备的润滑、电子元器件的封装等。

5. 硅树脂：是一类由有机硅聚合物构成的高分子材料，常用于制备塑料、胶黏剂等。

硅树脂具有良好的耐高温性能和化学稳定性，广泛应用于航空航天、电子、汽车等领域。

6. 硅橡胶：是一种由聚硅氧烷和填充剂组成的弹性材料，具有优异的耐高温、耐候性和绝缘性。

硅橡胶常用于制备密封件、隔振垫等。

7. 硅材料在半导体工业中的应用：由于硅具有半导体特性，因此在半导体工业中，硅被广泛应用于制备集成电路、太阳能电池等。

三、硅及其化合物的重要性硅及其化合物在现代工业和科技领域具有重要的地位和应用价值。

硅材料的独特性能使其成为电子行业中不可或缺的材料，半导体工业的发展离不开硅材料。

此外，硅化合物在建筑材料、化工原料、橡胶和塑料等领域也起着重要作用。

硅及其化合物硅单质1..物理性质带有 光泽的 色固体，熔点 （1410℃），硬度 、有 性，单质硅有 和 两种,结构与金刚石类似，硅是良好的 材料2.化学性质 硅和碳一样最外层 个电子，其原子即 又 电子，常温下化学性质 。

单质硅属于原子晶体。

自然界中，由于硅具有亲氧性，所以自然界中硅以化合物的形式存在。

特性：硅与NaOH 的反应： Si + 2NaOH + H 2O = Na 2SiO 3 + 2 H 2 ↑硅与氢氟酸的反应：Si + 4HF = SiF 4 + 2 H 2 ↑ 单质硅的用途：二氧化硅Si 与O 按 的比例组成的 状原子晶体。

3：物理性质 SiO 2 溶于水，熔点 ，硬度 。

4：化学性质 （化学稳定性很 ，与水不反应。

）(1)与氢氟酸反应 （雕刻玻璃）（特性）【与其它酸不反应】★氢氟酸能否用玻璃试剂瓶盛装？★(2)具有 性氧化物的通性：①与生石灰反应：②与烧碱溶液反应： ★盛NaOH 溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞★原因 6：用途硅酸1：硅酸的性质硅酸在水中的溶解度，酸性 H2CO3。

白色不溶性胶体，俗称硅胶。

2：硅酸的制备（强酸制弱酸，可溶性酸制不溶性酸）硅酸的制备原理：可溶性硅酸盐＋酸：如Na2SiO3+HCl=Na2SiO3+CO2+H2O=★用二氧化硅和水行吗？★3：用途：“硅胶”干燥剂，催化剂载体等硅酸盐（大多溶于水，化学性质稳定。

）1.硅酸钠溶于水，其水溶液俗称。

用于制备硅酸和作。

2.硅酸盐组成的表示：（二氧化硅和氧化物的组合）表示方法(1) 将硅酸盐中所有元素都写成氧化物。

氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水(2) 氧化物之间以“·”隔开。

(3) 在氧化物前面按化学式中的比例添加上数字。

Na2SiO3 (硅酸钠)表示为 CaMg3Si4O12(石棉)表示为 KAlSi3O8(长石)表示为3.用途：（玻璃，水泥，陶瓷等）4.制取水泥、玻璃的原料及反应巩固练习1．高岭土的组成可表示为Al2(Si2Ox)(OH)y，其中x、y的数值分别为（）A、7，2B、5，4C、6，3D、3，62．将过量的CO2通入下列溶液中，出现浑浊的是（）A、CaCl2溶液B、石灰水C、饱和Na2CO3溶液D、硅酸钠溶液3．下列离子方程式不正确的是( )A.石英与烧碱溶液反应：SiO2+2OH－=SiO32－+H2OB.向小苏打溶液中加入过量的澄清石灰水：Ca2++OH＋+HCO3－=CaCO3↓+H2OC.向氢氧化钠溶液中通入过量CO2：CO2+2OH－=CO32-+H2OD.晶体硅与NaOH溶液反应：Si+2OH－+H2O=SiO32－+2H2↑4．下列说法正确的是（）A、因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸，或者说SiO2不是H2SiO3的酸酐B、CO2通入Na2SiO3溶液中可以得到原硅酸C、因为高温时SiO2与Na2CO3反应生成CO2，故硅酸的酸性比碳酸强D 、硅的性质稳定，所以在自然界中可以以游离态存在 5.下列物质中，可做光导纤维重要原料的有( )A.石灰石B.玻璃C.二氧化硅D.6.SiO2+3C高温SiC+2CO 反应中，还原剂与氧化剂物质的量之比为( )A.3∶5B.5∶3C.1∶2D.2∶17.下列说法正确的是( )A.SiO2B.CO2C.SiO2D.高温时SiO2可和Na 2CO 3反应放出CO 2，是制造玻璃的反应之一，生成的Na 2SiO 38．熔融烧碱应选用的器皿是（ ）A 、石英坩埚B 、普通玻璃坩埚C 、铁制坩埚D 、陶瓷坩埚 9．欲观察H 2燃烧的颜色，燃烧管的材料最好是采用（ ）A 、Na 玻璃B 、钾玻璃C 、铜管D 、石英玻璃 10．生产水泥、普通玻璃都要用到的主要原料是（ ）A 、黏土B 、石灰石C 、纯碱D 、石英 11、在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（ ）①焦炭 ②纯碱 ③碳酸钙 ④氢氟酸 ⑤浓硝酸 ⑥烧碱溶液 ⑦氧化钙 ⑧氮气 A ．③⑤⑦⑧ B ．⑤⑦⑧ C ．⑤⑧ D ．⑤ 12、能证明碳酸比硅酸的酸性强的实验事实是（ ） A ．CO 2通入Na 2SiO 3溶液中有胶状沉淀生成B ．干冰（CO 2）是由分子组成的，而SiO 2是由原子直接组成的C ．高温下能发生反应：Na 2CO 3+SiO 2高温Na 2SiO 3+CO 2↑D ．CO 2溶于水生成碳酸，而SiO 2却不溶于水13、下列变化中，不可能通过一步反应实现的是（ ）A ．Na 2SiO 3→H 2SiO 3B ．SiO 2→Na 2SiO 3C ．H 2SiO 3→SiO 2D ．SiO 2→H 2SiO 3 14．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 - +CO 2 = CaCO 3↓+H 2OB ．碳酸钠溶液中加入二氧化硅：CO 32- +SiO 2 = SiO 32- +CO 2↑C ．二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO 2 +2OH - = SiO 32-+H 2OD ．硅酸与烧碱溶液中和：H 2SiO 3+2OH - = SiO 32-+2H 2O15．二氧化硅属于酸性氧化物，理由是（ ） A ．Si 是非金属元素B ．SiO 2对应的水化物是可溶性弱酸C ．SiO 2与强碱反应生成盐和水D ．SiO 2不能与酸反应16．下列离子在水溶液中能大量共存的是（ ） A ．H +、K +、HCO 3-、Ca2+B ．OH -、Na +、Mg 2+、HCO 3-C ．Na +、H +、Cl -、NO 3-D ．Na +、SiO 32-、H +、Cl-17．某无色溶液中加入过量盐酸有沉淀产生，过滤后向滤液中加入过量氨水又有沉淀产生，下列溶液中符合此条件的是（ ）A． Ag+、Al3+、K+ B． SiO32-、AlO2-、K+C． Ag+、Cu2+、Na+ D．Ag+、Ba2+、 Na+ 18．下列关于二氧化硅的说法中，错误的是（）A．二氧化硅也叫硅酐B．二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成C．不能用二氧化硅跟水直接作用制取硅酸D．二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与烧碱反应，所以它是两性氧化物19．现有Na2SiO3、CaCO3、SiO2三种白色粉末，只用一种试剂就可以将它们鉴别开，它是（）A．纯水 B．盐酸 C．硝酸银溶液 D．碳酸钠溶液20．下列关于碳和硅的叙述中不正确的是（）A．金刚石和晶体硅都是原子晶体 B．地壳中硅元素比碳元素含量多C．自然界里碳元素化合物比硅元素化合物种类多 D．碳和硅的氧化物都是分子晶体21．下列不是水玻璃用途的是（）A．肥皂填料B．木材防火剂C．纸板黏胶剂D．建筑装饰材料24．下列物质晶体中，不存在分子的是（）A．二氧化硅 B．二氧化硫 C．二氧化碳 D．二硫化碳22、用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，不正确的是（）A．钙沸石[Ca(Al2Si3O10·3H2O)] CaO·Al2O3·3SiO2·3H2OB．镁橄榄石[Mg2SiO4] 2Mg·SiO2C．正长石[KAlSi3O8] K2O·Al2O3·3SiO2D．高岭石[Al2(Si2O5)(OH)4] Al2O3·2SiO2·2H2O23、下列关于硅的说法不正确的是（）A．硅是非金属，但它的单质是灰黑色且有金属光泽的固体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起反应D．当加热到一定温度时，硅能与氧气、氯气等非金属反应24、可以用来做半导体材料的是（）A．二氧化硅 B．粗硅 C．高纯硅 D．硅酸盐25、硅在太阳能发电过程中具有重要作用，有关硅的说法中不正确的是（）A．硅的化学性质稳定，常温下不与酸、碱反应B．自然界中硅贮量丰富，易于开采C．高纯度的硅可被用于制造计算机芯片D．自然界中硅主要以二氧化硅的形式存在，SiO2是光导纤维的主要成分26.下列物质的主要成分不是SiO2的是（）A.石英B.水晶C.金刚砂D.玛瑙27.下列说法正确的是（）A.SiO2溶于水显酸性B.CO2通入水玻璃可得硅酸C.SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D.SiO2晶体中不存在单个SiO2分子28.下列物质不与二氧化硅反应的是（）A.烧碱B.氢氟酸C.硝酸D.生石灰29.石墨炸弹爆炸时，能在方圆几百米范围内撒下大量的石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏。