人教版高中化学必修一教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：31【基础】无机非金属材料的主角—硅

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】 要点一、二氧化硅 【无机非金属材料的主角———硅：二氧化硅的性质探究】 1．二氧化碳与二氧化硅性质比较 CO2 SiO2 存 在 空气 硅石、石英、水晶、玛瑙、沙子等 物理性质 熔、沸点低，溶于水 熔点高，硬度大，不溶于水 类别 酸性氧化物 酸性氧化物 化 学 性 质 与水反应 CO2+H2O=H2CO3 不反应 与NaOH反应 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 与CaO反应 CO2+CaO=CaCO3 SiO2+CaOCaSiO3 与酸反应 不反应 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O（二氧化硅的特性） 弱氧化性 C+ CO2 2CO SiO2+2CSi+2CO↑ 与某些盐 Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑ （工业制玻璃） 用 途 人工降雨 ①水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品 ②SiO2是制光导纤维的重要原料 ③较纯的石英用于制造石英玻璃 ④石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料 要点诠释： （1）由于玻璃的成分中含有SiO2，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SiO2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。 要点二、硅酸（H2SiO3） 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：H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O。 硅酸的热稳定性很差，受热分解为SiO2和H2O。 2．硅酸的制取 由于SiO2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。 Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl， Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3（证明酸性：H2CO3＞H2SiO3）。 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Na2SiO3（Na2O·SiO2），高岭石Al2Si2O5(OH)4（Al2O3·2SiO2·2H2O）。 书写顺序为：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。 注意事项：（1）氧化物之间以“· ”隔开；（2）计量数配置出现分数应化为整数。 例如：钾长石KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。 2．常用的硅酸盐是硅酸钠，其水溶液俗称水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。 3．无机非金属材料。 （1）传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥。 （2）新型无机非金属材料：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。 要点四、硅的单质 1．硅的化学性质。 在常温下，硅的化学性质不活泼。不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等反应。但可与氟气、氢氟酸和强碱反应。 （1）硅和氟气反应：Si+2F2==SiF4。 （2）硅和氢氟酸反应：Si+4HF==SiF4↑+2H2↑。 （3）硅和氢氧化钠溶液反应：Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑。 （4）硅在氧气中加热：Si+O2SiO2。 规律总结：硅与烧碱溶液反应的实质是： Si+3H2OH2SiO3+2H2↑， H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O。 从分步反应看，起氧化作用的只是H2O，而NaOH既不是氧化剂又不是还原剂，仅为反应物。其电子转移情况为： 2．硅的工业制法。 3．晶体硅的用途。 用来制造半导体器件，制成太阳能电池、芯片和耐酸设备等。 【典型例题】 类型一、 SiO2的性质和用途 例1、（2019 河北省唐山市期末考）下列有关硅及其化合物的性质和用途正确的是（ ） ... ...