硅及其化合物-剖析

硅及其化合物1．了解硅在自然界中的含量、存在、用途2．了解二氧化硅的物理性質(zhì)，掌握二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)3．了解硅酸鹽、硅的主要性質(zhì)4．認(rèn)識(shí)硅酸鹽、硅等在生產(chǎn)、信息技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用1．二氧化硅的性質(zhì)(尤其是作為酸性氧化物的性質(zhì))；2．硅、硅酸鹽的豐富性和多樣性 2．通過(guò)學(xué)習(xí)，掌握研究非金屬元素單質(zhì)及化合物的一般方法1、存在形式：自然界無(wú)游離態(tài)的硅。硅的化合物幾乎全部是二氧化硅和硅酸鹽，它們廣泛地存在于地殼2、組成與結(jié)構(gòu)在地殼中硅的含量?jī)H次于，而居第位．硅在元素周期表位于第周期第族，位于的下方．硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)與金剛石類(lèi)Si是帶有金屬光澤的灰黑色固體，熔點(diǎn)高，硬度大，有脆性。硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好質(zhì)在常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，除氟氣(F2)、氫氟酸(HF)和強(qiáng)堿外，它不易與其他物質(zhì)如氫氣、氧硫酸、硝酸等反應(yīng)。在加熱條件下，硅能與某些非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。碳與硅的化學(xué)性質(zhì)比較Si+O2===SiO2Si+CSiC△Si+2Cl===SiCl24Si+2F=SiF(常溫)點(diǎn)燃C+O(足量)===CO222化學(xué)性質(zhì)還與非金屬原性24△C+HO===CO+H與HNO3、H2SO4等不反應(yīng)Si+4HF=SiF↑+2H↑422232與酸反應(yīng)與HO或2堿反應(yīng)22△、硅的制備SiO+2C2石SiO+2C2石英砂焦炭Si+2Cl2SiCl4SiCl+2H高溫Si+4HCl426、硅的用途半導(dǎo)體性能——將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為光能的重要材料——光電池③硅合金例．(2010年廈門(mén)模擬)有科學(xué)家認(rèn)為：硅是“21世紀(jì)的能源”、“未來(lái)的石油”，下列有關(guān)硅可能成為新型能源的敘述中不正確的是()A．自然界存在大量硅單質(zhì)B．自然界的硅易開(kāi)采，且可再生C．硅燃料便于運(yùn)輸、貯存，從安全角度考慮，硅是優(yōu)質(zhì)燃料D．硅燃料燃燒放出的熱量多，其燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染容易有效地控制答案：ASiO是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的12％，其存在形態(tài)有結(jié)晶形和2無(wú)定形兩大類(lèi)，通稱(chēng)硅石。土在SiO在SiO的晶體中，每個(gè)硅原子與___個(gè)氧原子結(jié)合，每個(gè)氧原子2223、二氧化硅的物理性質(zhì)222SiO體，稱(chēng)之為水晶。熔點(diǎn)高，硬度22、組成與結(jié)構(gòu)o大，不溶于水(為原子晶體)。4、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)(與CO比較)2物質(zhì)物質(zhì)22與水反應(yīng)CO+HO22HCO23不反應(yīng)(故不能直接與水反應(yīng)制硅酸)與酸反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與鹽反應(yīng)不反應(yīng)CO+2OH-=CO2-+2HO232CO+OH-=HCO-23CO+HO+NaSiO==NaCO+HSiO↓22232323242SiO+2OH-==SiO2-+HO232SiO+CaO==CaSiO23SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑弱氧化性存在狀態(tài)SiO2+2C高溫Si+2CO↑(工業(yè)上制粗硅)CaCO+2HCl==CaCl+HO+CO↑3222人和動(dòng)物排放滅火劑、致冷劑、人工降雨、制純堿、尿素等HSiO===SiO+HO2322水晶、瑪瑙、石英、硅石、沙子光導(dǎo)纖維、化學(xué)儀器、光學(xué)儀器、鐘表、電子件△25、二氧化硅的用途①、制光導(dǎo)纖維②、石英玻璃制化學(xué)儀器③、石英表、石英鐘④、水晶制光學(xué)儀器和工藝品⑤、瑪瑙制精密軸承和裝飾品[思考與交流]1、實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？ 223 。A．硅是制造太陽(yáng)能電池的常用材料B．二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的材料C．常溫下硅性質(zhì)活潑，可以與氯氣、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液等起反應(yīng)D．水玻璃可用作木材防火劑A．硫酸鈉溶液B．燒堿溶液C．硝酸溶液D．濃硫酸則該刻蝕過(guò)程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為()32222242D．SiO＋4HF===SiF↑＋2HO242變式1.素有“水晶之鄉(xiāng)”美稱(chēng)的江蘇東海縣盛產(chǎn)水晶，現(xiàn)存于國(guó)家地質(zhì)博物館的水晶大王就出自東海縣。水晶是較純凈的透明的石英晶體，石英的主要成分是SiO。下列有關(guān)石英的敘述正確的是(雙選)2A．石英都是無(wú)色透明的晶體，可以作裝飾品，也可以制作光學(xué)儀器B．石英可以用來(lái)生產(chǎn)玻璃C．石英晶體可以制取金剛砂D．石英不可以用來(lái)制取高純硅，可以制光導(dǎo)纖維2324變式3.證明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正確方法是()D．先加過(guò)量的鹽酸攪拌，觀察是否有不溶物剩余及氣泡出現(xiàn)；下①二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，都是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)②硅是地殼中含量最多的非金屬元素③晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料④二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的重要原料⑤SiO分子是由兩個(gè)氧原子和一個(gè)2硅原子組成的⑥SiO是酸性氧化物，它可溶于水生成硅酸2練：1.光纖通信是一種現(xiàn)代化的通信手段，它可以提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務(wù)。目前，我國(guó)正在大力建設(shè)高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡(luò)，即信息高速公路。光纖通信所使用的光纜，其主要部件為光導(dǎo)纖2、制備維。下列說(shuō)法正確的是()①制造光導(dǎo)纖維的主要原料是CaCO；②制造光導(dǎo)纖維的主要原料是SiO；③光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)的32基本物理原理是光的全反射；④光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)的基本物理原理是光的折射A．①④B．②③C．①③D．②④2．下列各組物質(zhì)間，不能發(fā)生反應(yīng)的是()A．二氧化硅與氧化鈣(高溫)B．二氧化硅與氫氧化鈉(常溫)C．二氧化硅與碳(高溫)D．二氧化硅與濃HNO(常溫)33．在①濃硝酸②水③鹽酸④氫氟酸⑤氫氧化鉀溶液中，能與二氧化硅起化學(xué)反應(yīng)的有()A.①②B.②④C.④⑤D.③④4．硅元素在自然界只以化合態(tài)的形式存在，如鐵礦石中的硅主要以脈石(SiO)的形式存在。煉鐵時(shí)為了2除去脈石，向煉鐵高爐中加入石灰石。該過(guò)程可能涉及的化學(xué)反應(yīng)是()BB.2FeO+Si2Fe+SiOA.CaCO322DD.CaO+SiOC.SiO+3CSiC+2COCaSiO2235．下列盛放試劑的方法正確的是()A．氫氟酸或濃硝酸存放在帶橡皮塞的棕色玻璃瓶中B．汽油或煤油放存放在帶橡皮塞的棕色玻璃瓶中C．碳酸鈉溶液或氫氧化鈣溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中D．氯水或硝酸銀溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中6．生石灰中往往含有雜質(zhì)CaCO和SiO，檢驗(yàn)它是否存在著兩種雜質(zhì)的最好試劑是()32A.水B.鹽酸C.硫酸D.燒堿溶液7．熔化燒堿應(yīng)選用的坩堝應(yīng)該是()A.鐵坩堝B.玻璃坩堝C.石英坩堝D.瓷坩堝8．接觸法制硫酸是重要的化工原理：4FeS+11O==2FeO+8SO?，F(xiàn)有1g含脈石(SiO)的黃鐵礦(FeS)2223222樣品，將其在氧氣流中充分灼燒，反應(yīng)完全后得0.78g殘?jiān)瑒t此黃鐵礦的純度是()A.33%B.66%C.78%D.88%9．向下列溶液中，通過(guò)量的CO，溶液出現(xiàn)渾濁的是()222310、下列關(guān)于二氧化碳和二氧化硅的敘述中，不正確的是()A．都屬于氧化物B．均是酸性氧化物，均能于強(qiáng)溶液反應(yīng)11．工業(yè)上制取金剛砂的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：SiO+3CSiC+2CO↑。在這個(gè)氧化還原反應(yīng)中，氧化劑2和還原劑物質(zhì)的量之比為()1、物理性質(zhì)：硅酸是一種弱酸，它不溶于水，不能使指示劑變色，是一種白色粉末狀的固體。SiO不溶于水且不和水反應(yīng)，所以不能用SiO與水反應(yīng)制取硅酸。22P76實(shí)驗(yàn)4-1：向飽和NaSiO溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸23化學(xué)方程式化學(xué)方程式NaSiO溶液呈堿性，與酸反應(yīng)生成了HSiO且HSiO難溶于水232323NaSiO+2HCl==HSiO↓+2NaCl2323硅酸是一種比碳酸還要弱的酸，溶解度很小，由可溶性NaSiO與其他酸反應(yīng)制得：23例如：NaSiO+2HCl==2NaCl+HSiO↓232323242423 O23222323硅膠——硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠。硅膠多孔，吸附水分能力強(qiáng)，常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也用作催化劑的載體。例1．下列關(guān)于硅酸的敘述，錯(cuò)誤的是()A．硅酸是一種很弱的酸B．硅酸可由二氧化硅與水反應(yīng)制得C．硅酸不穩(wěn)定，加熱脫水會(huì)生成二氧化硅D．硅酸可以由可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)制得例2．能證明碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)的事實(shí)是()O222322323222O22323例3.將過(guò)量的CO分別通入①CaCl溶液；②NaSiO溶液；③NaAlO溶液；④飽和NaCO溶液；⑤Ca(OH)。22232232最終溶液中有白色沉淀析出的是()再往該溶液中加入過(guò)量酸時(shí)，析出白色膠狀沉淀，此沉淀干燥后，為不溶于水的白色粉末，它是一種比碳CA_______，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________；B為_(kāi)_______，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________；混合物混合物試劑除雜法NaHCO323232223332222223222飽和NaHCO溶液3洗氣323通入足量CO2濾O23濾SiO(NaCl)2水濾混合物1、定義：硅酸鹽是由硅、氧、金屬所組成的化合物的總稱(chēng)。硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，性質(zhì)很穩(wěn)酸鈉(1)物理性質(zhì)：白色固體，易溶于水，水溶液俗稱(chēng)水玻璃。放入蒸餾水當(dāng)水分蒸發(fā)后燃燒放入NaSiO飽和溶液23當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒結(jié)論用水玻璃浸泡過(guò)的木材或織物可防火(2)化學(xué)性質(zhì)：相對(duì)穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性強(qiáng)。⑶用途：可作肥皂填料、木材防火劑、黏膠劑。原則：金屬氧化物(較活潑------較不活潑)寫(xiě)成氧化物的形式原子個(gè)數(shù)比不變檢查有無(wú)遺漏例．請(qǐng)用氧化物的形式表示下列硅酸鹽的組成：硅酸鈉(NaSiO)2324242254例例1．下列反應(yīng)的離子方程式不正確的是()323323232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。硅酸鹽工業(yè)硅酸鹽工業(yè)A___，它的最高化合價(jià)為_(kāi)_____。B分子式)為_(kāi)______________________________，B和碳反應(yīng)生成A和E的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________。2aSiO23純堿、石灰石、石英純堿、石灰石、石英CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑NaSiOCaSiOSiO主要反應(yīng)黏土、石灰石產(chǎn)品成分：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣以及硅的化合物的用途途半導(dǎo)體材料、光電池(計(jì)算器、人造衛(wèi)星、登月車(chē)、探測(cè)器)飾物、儀器、光導(dǎo)纖維、玻璃礦物膠砂紙、砂輪的磨料物質(zhì)硅單質(zhì)SiO2硅酸鈉例1．據(jù)報(bào)導(dǎo)我國(guó)科學(xué)家近年來(lái)研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復(fù)合而成。下列相關(guān)敘述不正確的是()A．它耐高溫抗氧化C．它沒(méi)有固定熔點(diǎn)B．它比鋼鐵輕、硬，但質(zhì)地較脆D．它是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料使用表面涂硅的碳碳復(fù)合材料。②機(jī)身和機(jī)翼下表面使用高溫陶瓷瓦。③機(jī)身側(cè)面和機(jī)翼上表面使用高溫陶瓷瓦。④貨艙門(mén)、尾段機(jī)身等采用聚芳酰胺纖維材料制造的氈瓦。下列對(duì)新型陶瓷材料的有關(guān)敘述中不正確的是()A．高溫結(jié)構(gòu)陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，可以作為高級(jí)耐火材料B．氧化鋁陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，它是高溫結(jié)構(gòu)材料C．氮化硅陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，可用于制造陶瓷柴油機(jī)的受熱面D．新型無(wú)機(jī)非金屬材料克服了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的缺點(diǎn)，但是強(qiáng)度比較差練一練A.純水B.鹽酸C.硝酸銀溶液D.碳酸鈉溶液2：下列變化中，不可能通過(guò)一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的是()A.二氧化硅→硅酸鈉B.二氧化硅→硅酸C.硫酸銅→氯化銅D.氫氧化銅→氧化銅2ASiOBSiOCSiODSiO4-36452A.Na2SiO3B.Na2CO3、Na2SiO3C.Na2CO3、SiO2D.SiO2量(moL)分別為()A．0.50、0.50、0.50B．0.25、1.0、1.5C．0.50、1.0、1.5D.1.0、0.25、0.17縮強(qiáng)度大、柔軟性強(qiáng)、耐熱、耐火、耐酸和耐堿的腐蝕，而且價(jià)格低廉的硅酸鹽。石棉有毒，能使人患肺癌。 (1)有一種石棉叫做石棉礦青石棉，其化學(xué)式為NaFeSiO(OH)寫(xiě)成氧化物的形式為258222；分子中鐵的化合價(jià)為，我們可以看作；其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為。4(2)云母是一種重要的硅酸鹽，它具有韌度、彈性、透明度1、高電解強(qiáng)度、化學(xué)惰性和熱穩(wěn)定性。葉4蠟石的成分為AlSi(OH)O，白云母可看作葉蠟石中的Si(Ⅳ)被Al(Ⅲ)所取代，再由K(I)平25(3)研究表明，在原硅酸鹽中，Al(Ⅲ)很容易取代Si(Ⅳ)而不會(huì)引起原硅酸鹽結(jié)構(gòu)大的變化。從立體幾何的知識(shí)看，Al(Ⅲ)與Si(Ⅳ)最直接的關(guān)系是。7、(1)三硅酸鎂是一種胃病患者常用的制酸劑，該物質(zhì)難溶于水，服用后能中和過(guò)多的胃酸，把三硅酸鎂MgSiO·nHO改寫(xiě)成氧化物的形式___________，寫(xiě)出它中和胃酸(胃酸的主要成分是HCl)的化學(xué)2382方程式____________________________________。(2)礦泉水一般是由巖石風(fēng)化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。此處的風(fēng)化作用是說(shuō)礦物與HO2和CO同時(shí)作用的過(guò)程。例如鉀長(zhǎng)石(KAlSiO)風(fēng)化生成高嶺土[AlSiO(OH)]，此反應(yīng)的離子方238225434423442254 H2254課后提升一、選擇題＊1、在自然界里，硅存在與地殼的各種礦物和巖石中的形式是()A．硅B．二氧化硅C．硅酸D．硅酸鹽2、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系的比較，正確的是()A．穩(wěn)定性：二氧化碳﹥二氧化硅B．酸性：硅酸﹥碳酸C．熔點(diǎn)：二氧化硅﹥二氧化碳(干冰)＊3、下列說(shuō)法正確的是()A．SiO溶于水且顯酸性2D．導(dǎo)電性：硅﹥銅B．CO通入水玻璃可得硅酸2C．SiO是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO晶體中不存在單個(gè)SiO分子2224、下列物質(zhì)的主要成分不是二氧化硅的是()A．硅膠B．水晶C．瑪瑙D．硅石5、下列各組離子在水中能大量共存的是()333346、下列物質(zhì)中既不能與鹽酸反應(yīng)，又不能與燒堿溶液反應(yīng)的是()A．水玻璃B．二氧化硅C．一氧化碳D．氧化鋁300℃950℃①Si(s)＋3HCl(g)======SiHCl(g)＋H(g)②SiHCl＋H======Si＋3HCl3232)A.兩個(gè)反應(yīng)都是置換反應(yīng)C．由于反應(yīng)②放熱，則反應(yīng)①一定吸熱8、能證明碳酸比硅酸酸性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是(B.反應(yīng)②不是置換反應(yīng)D.兩個(gè)反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng))2BNaCOSiO=SiO＋CO↑23223222D.CO通入NaSiO溶液中有膠狀沉淀生成223＊9、硅酸銅鋇是當(dāng)今用最新科學(xué)技術(shù)合成的一種物質(zhì)，然而現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，我國(guó)秦兵馬俑用的一種顏料是硅酸銅鋇。下列關(guān)于硅酸銅鋇的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．易溶于水B．難溶于水＊10、下列離子方程式，正確的是C．屬于硅酸鹽D．屬于氧化物()A．澄清石灰水中通入過(guò)量二氧化碳：Ca2++2OH+CO===CaCO↓+HO232B．碳酸鈉溶液中加入二氧化硅：CO2+SiO==SiO2+CO↑3232C．二氧化硅與燒堿溶液反應(yīng)：SiO+2OH===SiO2+HO↑232D．硅酸與燒堿溶液中和：HSiO+2OH===SiO2+2HO233211、現(xiàn)代建筑的門(mén)窗框架常用電解加工成的古銅色硬鋁制造。取硬鋁樣品進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(每一步試劑均過(guò)量)，由此可以推知硬鋁的組成為()AA、Al、Cu、Mg、Si、MnB．Al、Mg、Si、ZnC．Al、Fe、C、CuD．Al、Si、Zn、Na＊12、某無(wú)色溶液中加入過(guò)量鹽酸有沉淀產(chǎn)生，過(guò)濾后向?yàn)V液中加入過(guò)量氨水又有沉淀產(chǎn)生，下列溶液中符合此條件的是()32二、填空題13．露置于空氣中一段時(shí)間后的水玻璃會(huì)渾濁。向此渾濁溶液中加入稀鹽酸，會(huì)生成白色沉淀，同時(shí)伴隨有氣泡產(chǎn)生。用化學(xué)方程式解釋產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因：(1)溶液變渾濁：(2)生成白色沉淀：(3)產(chǎn)生氣泡：14．根據(jù)右圖所示的組織之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，回答下列有關(guān)問(wèn)題。(1)寫(xiě)出A、B、C、D各物質(zhì)的名稱(chēng)：A，B，C，D(2)(2)寫(xiě)出D→A的化學(xué)方程式___________。(3)寫(xiě)出下列變化的離子方程式：B→C_____________________；D→B______________________。bO化性比Cl氧化性強(qiáng)。2(1)寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式(2)能說(shuō)明Sn2＋還原性比Fe2＋還原性強(qiáng)的離子方程式是。16、判斷下列說(shuō)法的正誤，并加以解釋。在括號(hào)中填正誤，橫線上填解釋。。。3232()