高一化学必修二章节知识点解析：无机非金属材料—硅

第三节无机非金属材料【学习目标】1、了解无机非金属材料、金属材料和高分子材料的特点以及它们在生产和生活中的广泛应用；2、了解常见无机非金属材料、金属材料和高分子材料的生产原理。

【知识点梳理】一、硅酸盐材料硅酸盐工业：以含硅物质为原料，经过加热制成硅酸盐产品的工业。

如制造陶瓷、玻璃、水泥等。

1．陶瓷（1）生产原料：黏土等。

（2）生产过程：混合→成型→干燥→烧结→冷却。

（3）陶瓷种类：土器、陶器、炻器、瓷器等。

（4）性能及优点：抗氧化、耐酸碱、耐高温，绝缘，易加工成型等。

（5）特种陶瓷：精细陶瓷（高强度、耐高温、耐腐蚀，并具有声、电、光、热、磁等方面的特殊功能）。

2．玻璃（1）生产原料：纯碱、石灰石和石英石少（含硅物质）。

（2）生产设备：玻璃窑。

（3）生产过程：把原料粉碎，按适当的比例混合放入玻璃窑中加强热熔化，冷却后即得普通玻璃。

高温高温（4）主要反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。

（5）主要成分：普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起所得到的混合物。

（6）重要性质：玻璃在常温下虽呈固态，但不是晶体，称为玻璃态物质。

没有固定的熔点，受热只能慢慢软化。

3．水泥（1）生产原料：石灰石、黏土和其他辅料（如石膏）。

（2）生产设备：水泥回转窑。

（3）生产过程：将原料以一定比例混合，磨细成生料，在窑中烧至部分熔化、冷却成块状熟料。

再加入适量石膏磨成细粉，即得普通水泥。

（概括为：“两磨一烧加石膏”）（4）主要成分：硅酸三钙（3CaO ·SiO 2）、硅酸二钙（2CaO ·SiO 2）、铝酸三钙（3CaO ·Al 2O 3）、铁铝酸四钙（4CaO ·Al 2O 3·Fe 2O 3）等的混合物。

（5）重要性质：水泥具有水硬性，而且在水中也可硬化。

贮存时应注意防水。

（6）主要用途：制成水泥砂浆、混凝土等建筑材料。

第09讲 硅的化合物 新型无机非金属材料模块一 二氧化硅硅酸资料卡片——SiO 2的结构与物理性质二、SiO 2的化学性质1．二氧化硅虽然不溶于水，但它是一种酸性氧化物（1）与NaOH 反应：_______________________________________； （2）与CaO 反应：SiO 2+CaO =====△CaSiO 3 2．二氧化硅的特性与HF 反应：_______________________________________________； 3．二氧化硅可与某些盐反应制备玻璃SiO 2+ Na 2CO 3 =====高温Na 2SiO 3 + C O 2↑ SiO 2+ CaCO 3 =====高温CaSiO 3 + C O 2↑ 三、SiO 2的用途1．用于生产____________； 2．水晶、玛瑙等饰品； 3．制作耐高温的化学仪器。

四、硅酸1．H 2SiO 3的弱酸性：硅酸是难溶于水的弱酸，其酸性比碳酸弱。

2．H 2SiO 3的不稳定性：硅酸受热易分解，H 2SiO 3=====△SiO 2+H 2O 。

3．硅酸的制备（强酸制弱酸）： Na 2SiO 3 + 2HCl ===2NaCl+ H 2SiO 3(胶体) Na 2SiO 3 + CO 2 +H 2O ===H 2SiO 3(胶体) +Na 2CO 3模块二新型无机非金属材料如图所示，二氧化硅晶体是由Si 原子和O 原子按1:2的比例所组成的立体网状结构的晶体，所以我们通常用SiO 2来表示二氧化硅的组成。

SiO 2是不溶于水的固体，熔、沸点高，硬度大。

一、新型陶瓷 新型陶瓷包括高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷和超导陶瓷等，在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。

例如，碳化硅（SiC ）俗称金刚砂，其中的碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。

无机非金属材料的主角—硅【学习目标】1、掌握硅、二氧化硅的物理、化学性质，粗硅的制法；2、认识硅酸盐作为无机非金属材料的特性及其用途。

【要点梳理】（1）由于玻璃的成分中含有SiO 2，故实验室盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。

（2）未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀的。

（3）因为氢氟酸腐蚀玻璃，与玻璃中的SiO 2反应，所以氢氟酸不能用玻璃瓶保存，而应保存在塑料瓶或铅皿中。

2．二氧化硅的用途常被用作石英表中的压电材料，高性能的现代通讯材料——光导纤维。

3．二氧化硅的结构特点在SiO 2晶体中，每个Si 周围结合4个O ，Si 在中心，O 在4个顶角；许多这样的四面体又通过顶角的O 相连接，每个O 为两个四面体所共有，即每个O 与2个Si 相结合。

实际上，SiO 2晶体是由Si 和O 按1∶2的比例所组成的立体网状结构的晶体。

由结构可知，二氧化硅的化学性质很稳定。

要点二、硅酸（H 2SiO 3） 1．硅酸的性质硅酸是一种白色胶状物质，不溶于水，能形成胶体。

硅酸经干燥脱水形成硅酸干凝胶——“硅胶”。

硅酸的酸性很弱，比碳酸的酸性还弱，在与碱反应时只能与强碱反应。

如：H 2SiO 3+2NaOH==Na 2SiO 3+2H 2O 。

硅酸的热稳定性很差，受热分解为SiO 2和H 2O 。

2．硅酸的制取由于SiO 2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得的。

Na 2SiO 3+2HCl=H 2SiO 3↓+2NaCl ，Na 2SiO 3+CO 2+H 2O=H 2SiO 3↓+Na 2CO 3（证明酸性：H 2CO 3＞H 2SiO 3）。

要点三、硅酸盐1．硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。

一般不溶于水，稳定性高。

它是构成岩石和土壤的主要成分，硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常用氧化物的形式来表示其组成。

例如：硅酸钠Na 2SiO 3（Na 2O·SiO 2），高岭石Al2Si2O5(OH)4（Al2O3·2SiO2·2H2O）。

高一化学硅无机非金属材料的知识点高一化学硅无机非金属材料的知识点化学硅无机非金属材料知识点1.一般情况，非金属元素单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。

2.一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。

3.一般情况，较强氧化剂+较强还原剂===较弱氧化剂+较弱还原剂，而碳却能还原出比它更强的还高温高温原剂：SiO2+2C=====Si+2CO↑，FeO+C=====Fe+CO↑。

4.硅为非金属，却可以和强碱溶液反应，放出氢气：Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑。

5.一般情况，较活泼金属+酸===盐+氢气，然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si+4HF===SiF4↑+2H2↑。

6.一般情况，碱性氧化物+酸===盐+水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O。

7.一般情况，较强酸+弱酸盐===较弱酸+较强酸盐。

虽然酸性：H2CO3>H2SiO3，却能发生如下反高温应：Na2CO3+SiO2=====Na2SiO3+CO2↑。

8.一般情况，非常活泼金属(Na、K等)才能够置换出水中的氢，但C+H2O(g)=====CO+H2。

9.一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如SO3+H2O===H2SO4，但SiO2不溶于水，不与水反应。

化学硅无机非金属材料课后练习1.某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素( )A.在自然界中只以化合态的形式存在B.单质常用作半导体材料和光导纤维C.最高价氧化物不与酸反应D.气态氢化物比甲烷稳定解析该短周期非金属元素为Si，硅在自然界中只以化合态形式存在，A项正确;单质硅可用作半导体材料，而光导纤维的主要成分是SiO2，B项错误;Si的最高价氧化物为SiO2，其可以与氢氟酸反应，C 项错误;由于非金属性Si答案 A2.二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，硅及其化合物的转化见下图。

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《硅无机非金属材料》知识清单一、硅元素的存在与性质硅是地壳中含量仅次于氧的元素，广泛存在于自然界中。

硅在自然界中主要以二氧化硅（SiO₂）和硅酸盐的形式存在。

硅是一种带有金属光泽的灰黑色固体，具有一定的导电性，但导电性远不如金属。

硅的化学性质相对稳定，在常温下不易与大多数物质发生反应，但在高温下能与氧气、氯气等多种物质反应。

二、二氧化硅（SiO₂）1、物理性质二氧化硅是一种坚硬、难熔的固体，不溶于水。

常见的二氧化硅晶体有石英、玛瑙等。

2、化学性质二氧化硅具有酸性氧化物的通性，能与碱（如氢氧化钠溶液）反应生成盐和水：SiO₂＋ 2NaOH ＝ Na₂SiO₃＋ H₂O。

但二氧化硅与一般的酸（除氢氟酸外）不反应，它能与氢氟酸反应：SiO₂＋ 4HF ＝ SiF₄↑ ＋ 2H₂O。

3、用途二氧化硅用途广泛。

石英可用于制造石英玻璃、石英钟表等；玛瑙常用于制作首饰；二氧化硅还是光导纤维的主要原料。

三、硅酸（H₂SiO₃）1、制备硅酸可以通过可溶性硅酸盐与酸反应制得，例如：Na₂SiO₃＋2HCl ＝ 2NaCl ＋ H₂SiO₃↓。

2、性质硅酸是一种白色胶状沉淀，不溶于水，酸性很弱。

3、用途硅酸常用于制备硅胶，硅胶具有吸水性，可用作干燥剂。

四、硅酸盐1、性质硅酸盐大多不溶于水，化学性质稳定。

2、常见的硅酸盐硅酸钠（Na₂SiO₃），其水溶液俗称水玻璃，具有黏性，可作黏合剂和防火剂。

3、硅酸盐材料传统的硅酸盐材料包括陶瓷、玻璃、水泥等。

（1）陶瓷：是以黏土为原料，经过高温烧制而成，具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温等优点。

（2）玻璃：主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，生产原料有石英砂、纯碱和石灰石。

（3）水泥：主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙，生产原料有石灰石和黏土。

五、硅单质1、物理性质硅单质有晶体硅和无定形硅两种。

晶体硅是带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大，有脆性。

2、化学性质硅在常温下化学性质不活泼，但在加热或高温条件下能与氧气、氯气等物质发生反应。