硅酸盐及硅单质

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。

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。

第2课时硅酸盐和硅单质一、硅酸盐1．概念硅酸盐是由______________组成的化合物的总称。

2．硅酸盐的性质硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质，大多________于水，化学性质很________。

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________和______________。

主要包括：(1)具有金刚石结构的碳化硅(SiC，俗称__________)；(2)具有很高__________的硅钢；(3)既耐高温又耐________的硅橡胶；(4)人工制造的__________主要用作吸附剂和催化剂等。

二、硅单质1．种类单质硅有________和__________两类。

2．结构晶体硅的结构与__________相似。

3．性质(1)(2)4．用途(1)______________，如硅芯片等。

(2)__________，如光电池等。

知识点1硅酸盐的表示方法1．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)2MgO·SiO2C．长石(KAlSi3O8)K2O·Al2O3·3SiO2D．高岭石[Al2Si2O5(OH)4]Al2O3·2SiO2·2H2O2．高岭土的组成可表示为Al2Si2O x(OH)y，其中x、y的数值分别是()A．7、2B．5、4C．6、3D．3、6知识点2硅的性质及用途3．硅和碳的比较，正确的是()A．都是非金属，而硅的非金属性较强B．硅和碳的最高正价都是＋4价C．硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位D．硅和碳在自然界中的存在形式都是既有游离态也有化合态4．下列关于硅的说法中，不正确的是()A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，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，硅能与氧气等非金属反应知识点3新型无机非金属材料5．据报道我国科学家研制出一种新型的“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成的。

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↑。

高一化学《硅酸盐和硅单质》导学案一、学习目标1、了解硅酸盐的组成、性质和用途。

2、掌握硅酸钠的性质和用途。

3、理解传统无机非金属材料（如陶瓷、玻璃、水泥）的生产原料和主要成分。

4、认识硅单质的性质和用途。

二、学习重点1、硅酸盐的组成和性质。

2、硅酸钠的性质和用途。

3、硅单质的性质和用途。

三、学习难点1、硅酸盐的结构和复杂组成。

2、硅单质的化学性质。

四、知识回顾1、回顾元素周期表，了解硅在周期表中的位置及原子结构特点。

2、复习常见的酸、碱、盐的性质。

五、新课导入在我们的日常生活中，有很多材料都与硅有关。

比如，漂亮的陶瓷餐具、透明的玻璃窗户、坚固的水泥建筑等等。

那么，这些材料的成分是什么？它们是如何制备的？硅单质又有哪些独特的性质和用途呢？让我们一起来学习《硅酸盐和硅单质》，揭开这些问题的谜底。

六、知识讲解（一）硅酸盐1、硅酸盐的组成硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。

其结构复杂，通常用氧化物的形式来表示其组成。

例如，硅酸钠（Na₂SiO₃）可表示为 Na₂O·SiO₂。

2、硅酸钠（1）物理性质：硅酸钠是一种白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃。

（2）化学性质①与酸反应：Na₂SiO₃＋ 2HCl ＝ 2NaCl ＋ H₂SiO₃↓②防火作用：水玻璃涂在木材等表面可以防火。

（3）用途①制备硅胶和木材防火剂。

②作为黏合剂。

（二）传统无机非金属材料1、陶瓷（1）原料：黏土等。

（2）主要成分：复杂的硅酸盐。

（3）制作过程：混合、成型、干燥、烧结。

2、玻璃（1）原料：纯碱、石灰石和石英。

（2）主要成分：Na₂O·CaO·6SiO₂。

（3）生产过程：原料粉碎、混合，在玻璃熔炉中高温熔融，冷却成型。

3、水泥（1）原料：黏土和石灰石。

（2）主要成分：硅酸三钙（3CaO·SiO₂）、硅酸二钙（2CaO·SiO₂）和铝酸三钙（3CaO·Al₂O₃）。

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。

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。

第四章第一节第二课时硅酸盐和硅单质课时跟踪训练一、选择题1.(2019·云南昆明黄冈实验学校期末)下列有关硅及其化合物的说法，正确的是()A.硅在自然界中不以化合态的形式存在B.单质硅常用作半导体材料C.SiO2与纯碱高温生成CO2，说明硅酸的酸性比碳酸强D.SiO2是非金属氧化物，它不与任何酸反应解析：选B硅元素属于亲氧元素，在自然界中以SiO2和硅酸盐的形式存在，不存在硅单质，A错误；单质硅导电性介于导体和绝缘体之间，所以常用作半导体材料，B正确；高温下SiO2与纯碱反应生成CO2，说明在高温下高沸点的酸酐制取低沸点的酸酐，与硅酸、碳酸的酸性强弱无关，C错误；SiO2是非金属氧化物，它能与氢氟酸反应，在工业上常利用这一点来雕刻玻璃，D错误。

2.(2019·湖南岳阳期末)下列有关硅及其化合物的说法正确的是()A.晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料B.常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在C.SiO2是一种酸性氧化物，能够与水反应生成相应的酸D.除去SiO2中混有的CaCO3可加入适量的稀盐酸后过滤解析：选D硅单质是半导体材料，可以导电，但Si属于非金属元素，A 错误；硅的化学性质不活泼，但硅属于亲氧元素，在自然界中都是以化合态存在，不能以游离态存在，广泛存在于矿物和岩石中，B错误；酸性氧化物不一定都与水反应生成相应的酸，SiO2不溶于水，不能够与水反应生成相应的酸，C错误；盐酸和碳酸钙反应生成可溶性的氯化钙，二氧化硅和盐酸不反应，然后采用过滤的方法除去氯化钙，能除去杂质，D正确。

3.(2019·云南昭通威信月考)下列关于碳和硅的比较正确的是()A.它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸B.碳和硅的最高正价都是＋4C.硅元素在地壳中的含量是第二位，碳元素是第一位D.碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游离状态也有化合态解析：选B 二氧化碳溶于水与水反应生成碳酸，一氧化碳、二氧化硅都不溶于水也不与水反应生成酸，故A 错误；碳、硅的最外层都有4个电子，故其最高正价都是＋4，故B 正确；地壳中的含量最多的元素是氧，其次是硅，故C 错误；自然界中有游离态的碳(如金刚石)，没有游离态的硅，因为硅是一种亲氧元素，故D 错误。

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。