第4章 第1講 硅 無(wú)機(jī)非金屬材料

第4章一舉雙得的課前預(yù)案一氣貫通的課堂學(xué)案一卷沖關(guān)的課后練案第1講一、硅1．硅元素在自然界中的存在地殼中含量：

；存在形態(tài)：

；存在形式：

和硅酸鹽。2．單質(zhì)硅(1)硅的同素異形體：

和無(wú)定形硅。第二位化合態(tài)SiO2晶體硅半導(dǎo)體材料二、二氧化硅和光導(dǎo)纖維1．二氧化硅(1)自然界中存在：沙子、

、水晶。(2)物理性質(zhì)：硬度大、熔點(diǎn)高，不溶于水。石英(3)化學(xué)性質(zhì)：2．光導(dǎo)纖維(1)主要成分：

；(2)用途：用于通信、能量傳輸、信息處理、遙測(cè)遙控。SiO2三、硅酸鹽與無(wú)機(jī)非金屬材料1．硅酸鹽(1)特點(diǎn)：質(zhì)地穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，大多

溶于水。(2)表示方法：硅酸鹽大多成分復(fù)雜，常用氧化物形式表示。如：黏土：

，鉀長(zhǎng)石：

。Al2O3·2SiO2·2H2OK2O·Al2O3·6SiO2難2．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料名稱玻璃水泥陶瓷生產(chǎn)原料

、黏土黏土生產(chǎn)原理復(fù)雜的物理、化學(xué)變化復(fù)雜的物理、化學(xué)變化純堿、石灰石、石英石灰石CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑玻璃水泥陶瓷主要成分重要特性無(wú)固定熔點(diǎn)耐腐蝕Na2SiO3、CaSiO3、SiO2、3CaO·SiO2、2CaO·SiO23CaO·Al2O3水硬性3．新型無(wú)機(jī)非金屬材料常見(jiàn)的有

、生物陶瓷、壓電陶瓷等。高溫結(jié)構(gòu)陶瓷[思考·感悟]2．實(shí)驗(yàn)室貯存堿液的試劑瓶，為什么不用磨口玻璃塞？[提示]玻璃的成分SiO2與堿液反應(yīng)，生成Na2SiO3將瓶口與瓶塞粘在一起。1．下列關(guān)于SiO2和CO2的敘述中正確的是(

)A．兩者都是酸性氧化物，故都不與酸反應(yīng)B．兩者都可以與NaOH溶液反應(yīng)C．CO2的熔、沸點(diǎn)比SiO2高D．兩者都能與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸解析：

A項(xiàng)，SiO2能與氫氟酸反應(yīng)；C項(xiàng)，通常狀況下，SiO2為固體，CO2為氣體，故SiO2的熔、沸點(diǎn)比CO2高；D項(xiàng)，SiO2不溶于水，與水不反應(yīng)。答案：

B2．下列試劑中，能貯存在帶磨口塞的玻璃試劑瓶里的液體是 (

)A．KOH溶液 B．液溴C．Na2SiO3溶液

D．氫氟酸解析：A項(xiàng)，SiO2＋2KOH===K2SiO3＋H2O，使瓶口與瓶塞粘在一起；C項(xiàng)，Na2SiO3溶液常作礦物膠，能把瓶口與瓶塞粘在一起；D項(xiàng)，SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。答案：B解析：據(jù)“強(qiáng)酸制弱酸”規(guī)律可知，B項(xiàng)反應(yīng)證明H2CO3酸性強(qiáng)于H2SiO3，故H2SiO3為弱酸。答案：B4．工業(yè)制玻璃和水泥都用到的原料是(

)A．石英

B．純堿C．石灰石

D．黏土解析：制玻璃的原料是：石英、純堿、石灰石，制水泥的原料是石灰石和黏土。答案：C5．請(qǐng)將下列物質(zhì)與其相應(yīng)成分進(jìn)行連線。(1)水晶、光導(dǎo)纖維a．Na2SO3溶液(2)半導(dǎo)體元件

b．Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(3)水玻璃

c．SiO2(4)玻璃

d．Si(5)水泥

e．3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3答案：(1)－c，(2)－d，(3)－a，(4)－b，(5)－e6．A、B、C、D、E代表單質(zhì)或化合物，它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖所示。A為地殼中含量?jī)H次于氧的非金屬元素的單質(zhì)，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似。請(qǐng)?zhí)羁眨?1)形成單質(zhì)A的原子的結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)_______，它的最高化合價(jià)為_(kāi)_______。(2)B的化學(xué)式(分子式)為_(kāi)_______，B和碳反應(yīng)生成A和E的化學(xué)方程式是__________________________________________________________________。(3)C的化學(xué)式(分子式)為_(kāi)_______。D的化學(xué)式(分子式)為_(kāi)_______________________。物質(zhì)一般規(guī)律硅及其化合物的特性H2SiO3無(wú)機(jī)酸一般易溶于水硅酸和原硅酸均難溶于水硅酸鹽大多數(shù)硅酸鹽難溶于水常見(jiàn)的可溶性硅酸鹽為Na2SiO3，水溶液俗稱水玻璃、泡花堿[例1]

(2011·山東高考)某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，該元素(

)A．在自然界中只以化合態(tài)的形式存在B．單質(zhì)常用作半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維C．最高價(jià)氧化物不與酸反應(yīng)D．氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定[解析]

本題考查硅及其化合物，意在考查考生對(duì)硅及其化合物知識(shí)的理解與應(yīng)用。該短周期非金屬元素為Si，硅在自然界中只以化合態(tài)形式存在，A項(xiàng)正確；單質(zhì)硅可用作半導(dǎo)體材料，而光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Si的最高價(jià)氧化物為SiO2，其可以與氫氟酸反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于非金屬性Si＜C，因此氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：SiH4＜CH4，D項(xiàng)錯(cuò)誤。[答案]

A1－1.下列關(guān)于硅的說(shuō)法中，不正確的是 (

)A．硅是非金屬元素，晶體硅是灰黑色有金屬光澤的固體B．硅的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)D．加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng).解析：晶體硅是外形像金屬(有金屬光澤)的非金屬，其導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑(尤其是在常溫下)，但常溫下仍能與氟氣、氟化氫和NaOH溶液等發(fā)生反應(yīng)，加熱至一定溫度時(shí)，硅能與氯氣、氧氣等非金屬發(fā)生反應(yīng)。答案：C1－2.(2011·蘇州模擬)硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣，下列說(shuō)法正確的是 (

)A．硅是人類將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料B．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)C．反應(yīng)：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si為還原劑，NaOH和H2O為氧化劑D．鹽酸可以與硅反應(yīng)，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅答案

：

A1－3.下列物質(zhì)中不能通過(guò)化合反應(yīng)制得的是(

)A．SiO2

B．NaHCO3C．H2SiO3 D．SiF4答案

：

C1．C和Si碳硅自然界存在游離態(tài)和化合態(tài)化合態(tài)單質(zhì)物理性質(zhì)金剛石硬度最大，石墨熔點(diǎn)最高，導(dǎo)電硅是半導(dǎo)體與O2反應(yīng)能反應(yīng)，且產(chǎn)物CO、CO2常溫下為氣體能反應(yīng)，產(chǎn)物SiO2常溫下為固體2．CO2和SiO2二氧化碳二氧化硅存在空氣中硅石、石英、水晶、硅藻土等物理性質(zhì)常溫下為氣體，以1∶1的體積比溶于水堅(jiān)硬難熔的固體，不溶于水3.H2CO3和H2SiO3[解析]

根據(jù)酸鹽之間復(fù)分解反應(yīng)進(jìn)行的方向判斷酸性強(qiáng)弱一般是在常溫濕態(tài)下適用，在高溫干態(tài)下不適用，事實(shí)是碳酸酸性比硅酸強(qiáng)；CO2和SiO2在物理性質(zhì)方面有很大差異；SiO2與氫氟酸反應(yīng)，不屬于堿性氧化物與酸的一般反應(yīng)，在此反應(yīng)中SiO2沒(méi)有表現(xiàn)堿性；SiO2雖屬于酸性氧化物，但不能直接與H2O反應(yīng)生成H2SiO3。[答案]

D解析：酸性氧化物指與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物。答案：B2－2.能說(shuō)明碳的非金屬性強(qiáng)于硅的事實(shí)是 (

)A．CO2比SiO2熔、沸點(diǎn)低B．CO2可溶于水，SiO2不溶于水C．酸性：H2CO3>H2SiO3D．H2CO3溶于水，H2SiO3不溶于水解析：據(jù)比較元素非金屬?gòu)?qiáng)弱的依據(jù)分析。元素的非金屬性越強(qiáng)，其氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)。答案：C2－3.(2011·洛陽(yáng)高三聯(lián)考)將足量CO2氣體通入水玻璃

(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，

最后得到的固體物質(zhì)是 (

)

A．Na2SiO3

B．Na2CO3、Na2SiO3

C．Na2CO3、SiO2

D．SiO2答案：A一、命題常設(shè)誤角度診斷1病例：二氧化硅不與任何酸反應(yīng)，可用石英制造耐酸容器(2011·江蘇高考)

診斷：除氫氟酸之外，SiO2不與任何酸反應(yīng)2病例：硅單質(zhì)常作半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維(2011·山東高考)診斷：硅單質(zhì)作半導(dǎo)體材料，SiO2作光導(dǎo)纖維的材料3病例：

均能實(shí)現(xiàn)一步轉(zhuǎn)化(2010·福建高考)

診斷：SiO2不能一步轉(zhuǎn)化成H2SiO3，H2SiO3不能一步轉(zhuǎn)化成Si5病例：用純堿制玻璃不產(chǎn)生溫室氣體(2010·重慶高考)

診斷：用純堿制玻璃的反