世紀(jì)金榜必修1課件41高中化學(xué)

1．根據(jù)酸性氧化物的通性，討論以下問題。（1）SiO2能與水反應(yīng)嗎?為什么說它是酸性氧化物?提示:SiO2不溶于水也不與水反應(yīng),之所以說它是酸性氧化物是因為它能與堿反應(yīng)生成鹽和水。（2）為什么盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞？提示:因為玻璃塞中含有SiO2，它能與NaOH發(fā)生反應(yīng)：SiO2＋2NaOH====Na2SiO3＋H2O，生成的Na2SiO3溶液能把瓶塞粘住。2.根據(jù)SiO2的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)，討論CO2與SiO2在性質(zhì)上有哪些異同？例1下列關(guān)于二氧化硅的敘述不正確的是①在固態(tài)和液態(tài)時，都不導(dǎo)電②與強堿反應(yīng)，但不能與水反應(yīng)③硅與碳的原子最外層都是4個電子，故SiO2的物理性質(zhì)與CO2類似④既是酸性氧化物，又是堿性氧化物A.②和③B.③和④C.②和④D.④【規(guī)范解答】選B。SiO2是非電解質(zhì),固態(tài)和液態(tài)時，都不導(dǎo)電，①正確；作為酸性氧化物，SiO2能跟強堿反應(yīng)，但不能與水反應(yīng)，②正確；雖然硅與碳的原子最外層電子數(shù)相同，但SiO2和CO2的結(jié)構(gòu)不同，物理性質(zhì)差別很大，③錯誤；SiO2是酸性氧化物，與氫氟酸反應(yīng)是SiO2的特性，它不是堿性氧化物，④錯誤。

【互動探究】SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng)，也能與氫氟酸反應(yīng)，能認(rèn)為SiO2屬于兩性氧化物嗎？提示:SiO2不屬于兩性氧化物。兩性氧化物指既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物。SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，但并不生成鹽和水，這只是SiO2的一個特性，SiO2屬于典型的酸性氧化物。1.SiO2的晶體結(jié)構(gòu)（1）SiO2晶體的基本結(jié)構(gòu)單元是一個處于中心的Si和四個處于頂角的O組成的四面體。（2）SiO2晶體是由Si和O按1∶2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。（3）注意SiO2不是該晶體的分子式，是化學(xué)式。2.二氧化硅的特殊性（1）非金屬氧化物的熔沸點一般比較低，但SiO2的熔沸點卻很高。（2）酸性氧化物一般都溶于水生成相應(yīng)的含氧酸，但SiO2不溶于水，不能直接與水作用制備H2SiO3。（3）酸性氧化物一般不與非氧化性酸作用，但SiO2能跟氫氟酸作用：SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O。1．硅酸作為酸，與其他酸有哪些區(qū)別？它的酸性是如何體現(xiàn)的？提示：它與其他酸的區(qū)別在于：（1）它不溶于水；（2）它不具備酸的通性,如它不能使石蕊變色、不能與金屬反應(yīng)產(chǎn)生氫氣等。它的酸性體現(xiàn)在與堿反應(yīng)能生成鹽與水。2.思考如何用SiO2制取H2SiO3。提示：由于SiO2不溶于水，也不與水反應(yīng)，且硅酸為很弱的酸，所以先將SiO2與堿反應(yīng)生成可溶性硅酸鹽，再與酸反應(yīng)生成H2SiO3。SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2ONa2SiO3+2HCl====H2SiO3↓+2NaCl或Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3↓+Na2CO3例2下列說法正確的是A.硅酸不溶于水，因此不與NaOH溶液反應(yīng)B.根據(jù)SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑的反應(yīng)，可推知硅酸酸性比碳酸酸性強C.CO2氣體通入硅酸鈉溶液中可以制得硅酸D.SiO2溶于水顯酸性高溫====【規(guī)范解答】選C。硅酸不溶于水，但與NaOH溶液反應(yīng)：H2SiO3+2NaOH====Na2SiO3+2H2O，A項錯誤。B項中該反應(yīng)之所以能發(fā)生是因為高溫條件下CO2以氣體形式逸出，使反應(yīng)進(jìn)行得較徹底，是利用SiO2、CO2沸點的不同，而不是利用硅酸、碳酸酸性的強弱。C項符合“強酸制弱酸”的一般規(guī)律。SiO2不溶于水，也不能與水反應(yīng)，則D項錯誤。

【變式訓(xùn)練】下面能證明碳酸比硅酸酸性強的實驗是（）A.CO2溶于水生成碳酸而SiO2卻不溶于水B.高溫時發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑C.碳酸比硅酸受熱易分解D.將CO2通入Na2SiO3的水溶液中有白色沉淀生成【解析】選D。利用強酸制取弱酸的反應(yīng)原理，CO2溶于水形成碳酸，碳酸與Na2SiO3溶液反應(yīng)得到硅酸沉淀，從而證明碳酸的酸性強于硅酸。高溫====硅酸的特殊性（1）無機酸一般易溶于水，但硅酸（H2SiO3）和原硅酸（H4SiO4）都難溶于水。（2）H2CO3的酸性大于H2SiO3，在溶液中能發(fā)生反應(yīng)：Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓。1.思考:硅酸鹽可寫成二氧化硅和金屬氧化物的形式,是否可理解成硅酸鹽是二氧化硅和金屬氧化物的混合物?提示:不可以。硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜,只是用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示,并不是它們的混合物。2.討論在實驗室中應(yīng)如何保存Na2SiO3溶液?提示:為了防止Na2SiO3與空氣中的CO2反應(yīng),應(yīng)密封保存;為了防止把瓶塞粘住，應(yīng)用橡膠塞。3.單質(zhì)硅在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，所以硅在自然界中以游離態(tài)存在，這種說法是否正確？提示：不正確。硅是一種親氧元素，在自然界中總是與氧相互化合，以熔點很高的氧化物及硅酸鹽的形式存在。所以自然界中無游離態(tài)的硅存在。例3用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，其中正確的是A.鈣沸石［Ca（Al2Si3O10）·3H2O］表示為Al2O3·CaO·3SiO2·3H2OB.鎂橄欖石（Mg2SiO4）表示為MgO·SiO2C.鉀云母（K2Al6Si6H4O24）表示為K2O·2H2O·3Al2O3·6SiO2D.石棉（CaMg3Si4O12）表示為CaO·3MgO·4SiO2【規(guī)范解答】選D。根據(jù)硅酸鹽改寫氧化物的要求可以判斷，A中Al2O3和CaO的排列順序有誤，B中化學(xué)計量數(shù)出現(xiàn)了C正確的寫法應(yīng)為K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O，D的寫法完全符合要求。

【變式訓(xùn)練】鉀長石（KAlSi3O8）風(fēng)化生成高嶺土［Al2Si2O5（OH）4］時反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KAlSi3O8+2H2CO3+5H2O====2KHCO3+4H2SiO3+Al2Si2O5（OH）4（1）將上述復(fù)雜硅酸鹽改寫成氧化物形式：①KAlSi3O8______________________________________；②Al2Si2O5（OH）4_________________________________。（2）上述反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是____________________。【解析】（1）將復(fù)雜硅酸鹽化學(xué)式改寫成氧化物時，只需將除O（氧）以外所有的元素寫成其常見氧化物,并用“·”將它們合起來，但需注意各種原子個數(shù)比要符合原來的組成，并在某種（或幾種）氧化物前加合適化學(xué)計量數(shù)。①KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2②Al2Si2O5（OH）4：Al2O3·2SiO2·2H2O（2）分析反應(yīng)前后物質(zhì)的種類，可知題中反應(yīng)屬于酸與鹽發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)，由于H2CO3酸性強于H2SiO3，發(fā)生了較強的酸制較弱的酸的反應(yīng)。答案：（1）①K2O·Al2O3·6SiO2②Al2O3·2SiO2·2H2O（2）H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性強1.硅酸鹽的氧化物形式的改寫（1）氧化物的排列順序為：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水，并且氧化物之間以“·”隔開。（2）當(dāng)氧化物的計量數(shù)出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時，不能用分?jǐn)?shù)表示，可將各元素原子個數(shù)同時擴(kuò)大倍數(shù)，將分?jǐn)?shù)化為整數(shù)。2.硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)高溫時與氧氣反應(yīng)；常溫下與氫氟酸、NaOH溶液反應(yīng)。硅是惟一與強堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的非金屬單質(zhì)，鋁是惟一與強堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的金屬單質(zhì)。硅及其化合物的特性硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料，二氧化硅用來制造光導(dǎo)纖維，硅及其化合物在我們生活中的應(yīng)用越來越廣泛。探究:1.根據(jù)硅及其化合物的性質(zhì)，對比一般規(guī)律完成下列表格（填寫化學(xué)反應(yīng)方程式）2.在工業(yè)上，常利用2C+SiO2Si+2CO↑制取純凈硅，該反應(yīng)是否說明碳的還原性比硅強？提示：不能說明碳的還原性比硅強。該反應(yīng)能進(jìn)行的原因是生成的CO為氣體，能及時從反應(yīng)體系中分離出去，從而使反應(yīng)得以持續(xù)進(jìn)行。高溫====3.晶體硅與金剛石具有相似的物理性質(zhì)，而SiO2與CO2在物理性質(zhì)上為何卻存在較大差異？提示：晶體硅與金剛石結(jié)構(gòu)相似，都是由原子相互結(jié)合而成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，因而性質(zhì)相似；SiO2是硅原子與氧原子相互結(jié)合而成的晶體，CO2是由分子構(gòu)成的，結(jié)構(gòu)不同，所以物理性質(zhì)存在較大差異。4.Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑與Na2SiO3+H2O+CO2====H2SiO3↓+Na2CO3兩個反應(yīng)是否相互矛盾？提示：這兩個反應(yīng)并不矛盾，后者是在水溶液中進(jìn)行的，由于碳酸的酸性比硅酸強，所以碳酸跟硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸和碳酸鈉，而前者是在高溫下進(jìn)行的，由于CO2為氣體，生成后立即離開反應(yīng)體系，使反應(yīng)能向右進(jìn)行到底。高溫====5.請根據(jù)SiO2的性質(zhì)，分析氫氟酸為什么不能保存在玻璃試劑瓶內(nèi)？提示：因為氫氟酸和SiO2反應(yīng)，SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O所以氫氟酸不能保存在玻璃試劑瓶內(nèi)，只能保存在塑料試劑瓶中。1．（2011·汕頭高一檢測)有些科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”，這主要是由于作為半導(dǎo)體材料的硅在太陽能發(fā)電過程中具有重要的作用。下列關(guān)于硅的說法不正確的是

()A．高純度的單質(zhì)硅被廣泛用于制作計算機芯片B．硅可由二氧化硅還原制得C．常溫時硅與水、空氣和酸不反應(yīng)，但能與氫氟酸反應(yīng)D．自然界硅元素的含量豐富，并存在大量的單質(zhì)硅【解析】選D。自然界中無單質(zhì)硅存在。

2.下列敘述正確的是()①氧化鋁是一種比較好的耐火材料，可用來制造耐火坩堝②氧化鐵常用作紅色油漆和涂料③硅酸鈉是制備硅膠和木材防火劑的原料④以純堿、石灰石、石英為原料可制普通玻璃⑤石灰石、高嶺石、石英和水晶的主要成分都是SiO2A．①③④⑤B．②③④⑤C．①②④⑤D．①②③④【解析】選D。⑤中石灰石的主要成分是碳酸鈣，化學(xué)式是CaCO3，高嶺石的主要成分是硅酸鹽，化學(xué)式是Al2Si2O5(OH)4或Al2O3·2SiO2·2H2O，石英、水晶的主要成分是SiO2。3.下列說法正確的是()A．硅材料廣泛應(yīng)用于光纖通訊B．工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術(shù)品C．水晶項鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品D．二氧化硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)【解析】選A。B項工藝師利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術(shù)品。C項水晶項鏈的成分是SiO2，餐桌上的瓷盤是硅酸鹽制品。D項從化合價上分析，硅的化合價從+4價變成0價，所以一定涉及氧化還原反應(yīng)。4.（2011·長春高一檢測）北京奧運會金牌“金鑲玉”環(huán)形玉璧由昆侖玉制成，昆侖玉的成分可簡單看成是Ca2Mg5Si8O22（OH）2，則其用二氧化硅和金屬氧化物的形式可表示為（）A.CaO·MgO·SiO2·H2OB.2CaO·5MgO·8SiO2·H2OC.2CaO·MgO·SiO2·2H2OD.5CaO·2MgO·8SiO2·H2O【解析】選B。硅酸鹽改寫成氧化物的形式為：活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·H2O，同時要遵循原子守恒，故B正確。5.用化學(xué)方程式表示下列反應(yīng)原理：（1）用氫氟酸在玻璃上進(jìn)行雕刻：________________。（2）盛放NaOH溶液的試劑瓶用玻璃塞會和瓶口粘在一起：_______________________________________________。（3）向Na2SiO3溶液中通CO2會產(chǎn)生沉淀：___________。（4）SiO2與生石灰在高溫時反應(yīng)：_________________?！窘馕觥浚?）考查的是SiO2的特性：能與氫氟酸反應(yīng)；（2）和（4）考查SiO2作為酸性氧化物的性質(zhì)；（3）考查H2SiO3的弱酸性。答案：（1）SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O（2）SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O（3）Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3↓+Na2CO3（4）SiO2+CaOCaSiO3高溫====一、選擇題（本題包括6小題，每小題4分，共24分）1.下列關(guān)于碳和硅的敘述中正確的是()A.其氧化物都能與NaOH溶液反應(yīng)B.其單質(zhì)在加熱時都能跟O2反應(yīng)C.其氧化物都能溶于水生成相應(yīng)的酸D.碳和硅兩種元素共有兩種單質(zhì)【解析】選B。CO不能與NaOH溶液反應(yīng)；SiO2不能溶于水，也不能生成相應(yīng)的酸；碳有金剛石、石墨等同素異形體，硅有晶體硅和無定形硅，所以有多種單質(zhì)。2.（雙選）下列溶液可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是()A.硅酸鈉溶液B.氫氟酸C.氫氧化鈉溶液D.氯化鈉溶液【解析】選A、C。玻璃的成分中含SiO2，而SiO2常溫下能與強堿緩慢反應(yīng)，普通玻璃表面光滑，不易與NaOH溶液反應(yīng)，所以可以盛放。但在磨口處易反應(yīng)，且生成黏性好的硅酸鈉，所以不能用磨口玻璃塞，防止試劑瓶黏結(jié)無法打開。盛放硅酸鈉溶液的試劑瓶更不能用磨口玻璃塞。氫氟酸與SiO2常溫下易反應(yīng)，不能盛放在玻璃瓶中。氯化鈉則可盛放在玻璃瓶中，用磨口玻璃塞。3.（2010·福建高考）下表各組物質(zhì)中，滿足下圖物質(zhì)一步轉(zhuǎn)化關(guān)系的選項是（）【解析】選C。4.（2011·龍巖高一檢測)下列物質(zhì)：①氫氟酸；②濃硫酸；③燒堿溶液；④Na2CO3固體；⑤氧化鈣；⑥濃硝酸，其中在一定條件下能與SiO2反應(yīng)的有()A．①②⑥B.全部C．①③④⑤D．②③⑥【解析】選C。SiO2只能與酸類物質(zhì)中的氫氟酸反應(yīng)；SiO2為酸性氧化物，與③⑤能反應(yīng)；Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑是制取玻璃時發(fā)生的一個反應(yīng)。高溫====

【舉一反三】若把題干中SiO2換成Si，則6種物質(zhì)中能與Si反應(yīng)的有哪些？提示：①、③，能和Si反應(yīng)的只有氫氟酸和燒堿溶液。5.將過量的CO2分別通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④飽和Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是()A．①②③④B．②④C．①②③D．②③【解析】選B。根據(jù)酸與鹽反應(yīng)的規(guī)律，CO2通入CaCl2溶液中無明顯現(xiàn)象(一般弱酸不能制強酸)；過量的CO2通入Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至過量，Ca(OH)2＋CO2====CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋H2O＋CO2====Ca(HCO3)2，最終生成Ca(HCO3)2而無沉淀產(chǎn)生；過量CO2通入飽和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋H2O＋CO2====2NaHCO3，因生成的NaHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小而結(jié)晶析出。6.（2011·衡水高一檢測）向下列物質(zhì)的溶液中滴加鹽酸有沉淀產(chǎn)生，當(dāng)鹽酸過量時，沉淀消失的是（）A．Na2SiO3B．Ca（OH）2C．AgNO3D．NaAlO2【解析】選D。A項產(chǎn)生硅酸沉淀，C項生成AgCl沉淀，二者都不溶于過量的鹽酸，B項不產(chǎn)生沉淀，D項開始產(chǎn)生Al（OH）3沉淀，Al（OH）3溶于過量鹽酸；后來沉淀溶解消失。二、非選擇題(本題包括2小題,共26分)7．（10分）從20世紀(jì)中葉開始，硅成了信息技術(shù)中的關(guān)鍵材料，工業(yè)上用焦炭在電爐中還原二氧化硅制得含少量雜質(zhì)的粗硅，同時生成一氧化碳?xì)怏w。工業(yè)上使用焦炭與二氧化硅在高溫下反應(yīng)制得碳化硅（SiC），同時生成一氧化碳?xì)怏w?；卮鹣铝袉栴}：（1）寫出制取粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式_______________。（2）寫出制取碳化硅的化學(xué)反應(yīng)方程式_____________，在該化學(xué)反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為_____。（3）在制取粗硅和碳化硅的工業(yè)生產(chǎn)中，從環(huán)境保護(hù)和廢棄資源再利用的角度來看，應(yīng)采取的措施是___________?！窘馕觥坑深}目所給信息知:SiO2+C→Si+CO↑,SiO2+C→SiC+CO↑，據(jù)此可寫出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的方程式。兩個化學(xué)反應(yīng)都生成CO，它既是大氣污染物又是優(yōu)質(zhì)燃料，還可以用作其他工業(yè)的反應(yīng)原料，故應(yīng)該對CO作回收利用。答案：（1）SiO2+2CSi+2CO↑（2）SiO2+3CSiC+2CO↑1∶2（3）收集反應(yīng)生成的CO用作燃料或工業(yè)原料高溫====高溫====8.（16分）硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請回答下列問題：（1）要制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅，三氯甲硅烷（SiHCl3）還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過程示意圖如下：①寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式：_______________________________________