人教版高中化学必修一4.1.2.docx

—————————— 新学期 新成绩 新目标 新方向 ——————————

桑水

高中化学学习材料

第2课时 硅酸盐和硅单质

1．硅酸盐的组成和性质

①硅酸钠Na2SiO3 Na2O·SiO2

②硅酸钙CaSiO3 CaO·SiO2

③高岭石Al2Si2O5(OH)4

Al2O3·2SiO2·2H2O

④钠长石NaAlSi3O8

Na2O·Al2O3·6SiO2

2．最简单的硅酸盐——Na2SiO3

(1)物理性质：白色固体，Na2SiO3可溶于水，其水溶液俗称水玻璃。 —————————— 新学期 新成绩 新目标 新方向 ——————————

桑水 (2)化学性质：与酸(如盐酸、碳酸)反应生成硅酸沉淀。化学方程式为：SiO2－3＋2H＋===H2SiO3↓。

(3)用途：制造硅胶和木材防火剂的原料。

(4)硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下风化为黏土，并且形成了土壤胶体。土壤胶体粒子表面积大而且一般带负电，能与NH＋4、K＋等数十种生物所需的营养离子相互作用，使土壤具有保肥能力。

3．三种常见的硅酸盐产品

无机非金属材料包括传统的和新型的两大类。

水泥、玻璃和陶瓷是三种常见的硅酸盐产品。其主要原料分别为黏土和石灰石，纯碱、石灰石和石英，黏土。其中制取水泥和玻璃的主要设备分别为水泥回转窑和玻璃窑。

4．其他含硅的物质

物质 性质 用途

SiC 俗称金刚砂，具有金刚石结构，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 既耐高温又耐低温，在－60℃～250℃保持良好的弹性 制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料等

人工制造的分子筛(铝硅酸盐) 有均匀微孔结构 作吸附剂和催化剂

5．硅单质的形态与结构

6．硅单质的性质及用途

(1)主要性质：

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，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：常温下化学性质稳定，除氢氟酸和强碱外，不与其他物质发生反应。

Si与氢氟酸、NaOH溶液发生反应的化学方程式分别为Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑、

Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。

(2)重要用途：

①半导体材料，如硅芯片等。

②新型能源，如光电池等。

—————————— 新学期 新成绩 新目标 新方向 ——————————

桑水

(时间20分钟，满分30分)

知识点一 硅酸盐的组成与性质

1．下列关于硅酸盐的说法正确的是( )

A．硅酸盐中的阴离子都是SiO2－3

B．硅酸盐都难溶于水

C．通常用氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的

D．Na2SiO3是最简单的硅酸盐，其水溶液可用作黏合剂

答案：D

解析：只有简单的硅酸盐中的阴离子是SiO2－3，A项错误；硅酸钠可溶于水，B项错误；硅酸盐可以写成氧化物的组合形式，但硅酸盐并不是由氧化物组成的，C项错误。

2．下列物质的成分不含硅酸盐的是( )

A．石英玻璃 B．陶瓷

C．普通水泥 D．砖瓦

答案：A

解析：石英玻璃的成分是SiO2，其余的物质都是硅酸盐产品。

3．Na2O·CaO·6SiO2是一种( )

A．含氧酸 B．硅酸盐

C．氧化物 D．混合物

答案：B

解析：Na2O·CaO·6SiO2是一种硅酸盐，只是用氧化物的组合形式表示，并不是氧化物。

4．石棉属于硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为Ca2MgxSiyO22(OH)2，该化学式中x、y的值分别是( )

A．5、8 B．8、3

C．3、8 D．8、5

答案：A

解析：依据化合物中元素正负化合价代数和为零，可得4＋2x＋4y＝44＋2，即x、y必须满足关系式x＋2y＝21，由此可知，A项正确。

5．下列叙述正确的是( )

A．红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰品的主要成分都是硅酸盐

B．光导纤维导电能力很强，是一种很好的通讯材料

C．硅胶多孔，吸水能力强，所以常用作袋装食品的干燥剂

D．硅的化学性质不活泼，在自然界中主要以游离态存在 —————————— 新学期 新成绩 新目标 新方向 ——————————

桑水 答案：C

解析：A项不正确，红宝石的主要成分是Al2O3，珍珠的主要成分是CaCO3，水晶的主要成分是SiO2，钻石是碳单质(即金刚石)，都不是硅酸盐。B项不正确，光导纤维的主要成分是SiO2，不能导电，但导光性很强，可作通讯材料。C项正确，硅胶用作干燥剂，是因为硅胶多孔，吸附水分能力强。D项不正确，硅的化学性质不活泼，但由于硅是亲氧元素，自然界中的硅都以SiO2和硅酸盐的形式存在，即都是化合态，没有游离态。

6．矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程。例如长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，此反应的离子方程式为：

2KAlSi3O8＋2H2CO3＋5H2O===2K＋＋2HCO－3＋4H2SiO3＋Al2Si2O5(OH)4

(1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式：

①KAlSi3O8：___________________________________________________；

②Al2Si2O5(OH)4：_______________________________________________；

(2)上述反应能够发生的原因是___________________________________________。

答案：(1)①K2O·Al2O3·6SiO2 ②Al2O3·2SiO2·2H2O

(2)较强的酸能制较弱的酸

解析：(1)将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物时，只需将除O以外所有的元素写出其常见氧化物，并用“·”将它们合并起来，但需注意各种原子个数比符合原来的组成。在某种(或几种)氧化物前加合适的系数：①KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2；②Al2Si2O5(OH)4：Al2O3·2SiO2·2H2O。长石：KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2，即原子个数不变。(2)分析反应前后物质的种类，可知属于酸与盐发生的复分解反应，是由于酸性：H2CO3>H2SiO3，发生了较强的酸制取较弱的酸的反应。

知识点二 硅的性质及用途

7．下列叙述正确的是( )

A．自然界中存在大量单质硅

B．石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅

C．常温下硅的性质活泼，能与氯气、强酸反应

D．自然界中的硅都是以二氧化硅的形式存在的

答案：B

解析：硅在自然界中以化合态的形成存在，且主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，A、D项错误。常温下硅的性质不活泼，不能与氯气、强酸反应，C项错误。

8．下列关于硅的化学性质的叙述正确的是( )

A．常温下不和任何酸反应

B．常温下可和NaOH溶液反应

C．常温下可和Cl2反应生成SiCl4

D．常温下可和O2反应生成SiO2

答案：B

解析：硅在常温下化学性质不活泼，除与氟气、氢氟酸和强碱反应外，不与其他物质反应。在加热条件下，硅能与一些非金属反应，如Si＋O2=====△SiO2。

9．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＋4

C．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态也有化合态

答案：B

解析：A项，二氧化硅与水不反应，A项错误；B项，碳和硅的最高正价都是＋4，B项正确；C项，硅元素在地壳中的含量是第二位，第一位的是氧元素，C项错误；D项，碳在自然界中有稳定的单质存在，而硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合的，D项错误。 —————————— 新学期 新成绩 新目标 新方向 ——————————

桑水 10．有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其有利因素的说法中，你认为不正确的是( )

A．硅便于运输、贮存，从安全的角度考虑，硅是最佳的燃料

B．自然界中存在大量的单质硅

C．硅燃烧放出的热量多，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制

D．地壳中硅的储量丰富

答案：B

解析：自然界中硅的储量丰富，但大多数是以SiO2和硅酸盐的形式存在，无单质硅存在，故B项错误，D项正确；硅单质是固体化学性质不活泼，所以硅便于运输、贮存，故A项正确；硅的燃烧产物SiO2对环境污染程度低，容易有效控制，故C项正确。

11．用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：

(1)计算机芯片的主要成分是________；

(2)光导纤维的主要成分是________；

(3)目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是________；

(4)常用作吸附剂、干燥剂或催化剂载体的物质是________。

答案：(1)硅(或Si或单晶硅) (2)二氧化硅(或SiO2) (3)硅(或Si) (4)硅胶

解析：晶体硅的导电性介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料，正是由于这一性质且它的来源极其丰富，从20世纪中叶开始，硅成为信息技术的关键材料，硅芯片的使用，使计算机的体积大大缩小。二氧化硅制成的光导纤维传导光的能力非常强，抗干扰能力强，质量小且细，是一种非常好的通信材料。硅是人类将太阳能转化为电能的常用材料，主要利用其半导体性能，光电池是极有发展前景的新型能源。硅胶多孔，吸附能力强，常用作吸附剂、干燥剂或催化剂载体。

知识点三 硅及其化合物的转化关系

12．下图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。其中B是一种单质，其余物质也都是含B元素的化合物。C是一种钠盐，E是C对应的酸，B的结构类似金刚石，D为B的氧化物(其他不含B元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去)，请填写下列空白：

(1)A、D、E的化学式分别为________、________、________。

(2)A和B的互相转化在工业上有什么实际意义？

________________________________________________________________________。

(3)写出D→C反应的化学方程式：________________________________________________________________________。

(4)写出E→D反应的化学方程式：