非金属及其化合物 4 1 2硅酸盐和硅单质 回顾思考 教学目标 1 了解硅及硅酸盐的主要性质 2 认识硅及硅酸盐在生产 信息技术 材料科学等领域的应用 3 体会化学的创造性与实用性 1 概念 硅酸盐是由 组成的化合物的总称 2 硅酸盐的性质硅酸盐是一类结构复杂的固态物质 大多 于水 化学性质很 硅 氧和金属 不溶 稳定 基础梳理 一 硅酸盐 基础梳理 一 硅酸盐 3 硅酸盐组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成 例如 Na2SiO3 长石KAlSi3O8 Na2O SiO2 K2O Al2O3 6SiO2 4 最常见的硅酸盐 Na2SiO3Na2SiO3的水溶液俗称 能制备硅胶和 水玻璃 木材防火剂 2 化学性质 相对稳定 不能燃烧 不易被腐蚀 热稳定性强 5 硅酸盐材料 石灰石 黏土 水泥回转窑 纯碱 石灰石和石英 黏土 1 三种常见的硅酸盐产品 金刚砂 金刚石 导磁性 高温 低温 2 其他含硅的物质 例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SiO32 B 硅酸盐都难溶于水C 通常用氧化物的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是一种最简单的硅酸盐 其水溶液可用作黏合剂 典型例题分析 解析 只有很简单的硅酸盐中的阴离子才是SiO A项错 简单的硅酸盐可溶于水 B项错 用氧化物的形式表示硅酸盐的组成是为了简化 直观 并不是说硅酸盐就是由氧化物组成的 C项错 故选D项 答案 D 1 种类 单质硅有 和 两类 2 结构 晶体硅的结构与 相似 晶体 无定形 金刚石 二 硅单质 基础梳理 3 性质 1 物理性质 2 化学性质 在常温下化学性质不活泼 但能与 发生反应 氢氟酸 强碱 灰黑色固体 金属光泽 高 大 脆 半导体 4 用途 1 如硅芯片等 2 如光电池等 半导体材料 新型能源 例2 下列关于硅的说法不正确的是 A 硅是非金属元素 它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B 硅的导电性能介于金属和绝缘体之间 是良好的半导体材料C 硅的化学性质不活泼 常温下不与任何物质发生反应D 加热到一定温度时 硅能与氯气 氧气等非金属反应 典型例题分析 名师点睛 解析 硅的导电性介于导体和绝缘体之间 是良好的半导体材料 硅的化学性质稳定 常温下可与F2 HF 强碱溶液反应 加热和高温下可与O2 Cl2等非金属发生反应 答案 C 拓展延伸 一 硅酸盐的氧化物形式的改写硅酸盐由于组成比较复杂 通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成 改写时的规律为 温馨提示 1 写成氧化物形式 是为了简化对硅酸盐组成的表示方法 实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的 2 在改写时各元素的化合价不能改变 例3 三硅酸镁常被用来治疗胃酸过多和胃溃疡 是因为该物质不溶于水 服用后能中和胃酸 作用持久 把三硅酸镁Mg2Si3O8 nH2O改写成氧化物的形式为 它中和胃酸的化学方程式是 典型例题分析 解析 将复杂的硅酸盐改写成氧化物的形式 在研究反应实质时可起到化繁为简的作用 答案 2MgO 3SiO2 nH2O2MgO 3SiO2 nH2O 4HCl 2MgCl2 3SiO2 n 2 H2O 名师点睛 解答此类题目的三个步骤 二 单质硅的化学性质 1 在常温下 能与F2 氢氟酸和强碱溶液反应 1 与氟气反应 Si 2F2 SiF4 2 与氢氟酸反应 Si 4HF SiF4 2H2 3 与NaOH溶液反应 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 拓展延伸 2 加热时 能与O2 Cl2 C等反应 1 与O2反应 Si O2SiO2 2 与Cl2反应 Si 2Cl2SiCl4 3 与C反应 Si CSiC 温馨提示 硅及其氧化物的特殊性在于都能与氢氟酸反应 且非金属单质中只有硅与NaOH溶液反应产生H2 思考感悟 硅及其化合物的特殊性 1 硅的还原性比碳强 而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅 SiO2 2CSi 2CO 2 非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气 而硅却不然 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 3 一般情况下 活泼金属与酸发生置换反应生成氢气 非金属单质与非氧化性酸不反应 但硅例外 Si 4HF SiF4 2H2 4 一般情况下 酸性氧化物不与酸反应 但SiO2能与酸反应 SiO2 4HF SiF4 2H2O 5 一般情况下 较强的酸与较弱的酸的盐溶液反应 制得较弱的酸 如Na2SiO3 CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3 胶体 但制玻璃时却发生了下列反应 Na2CO3 SiO2Na2SiO3 CO2 6 SiO2是熔点最高的非金属氧化物 H2SiO3是常温下呈固态的酸 7 硅酸钠叫泡花碱 但它是盐 水溶液俗称水玻璃 但它和玻璃的成分并不相同 8 硅与烧碱溶液反应的实质和铝与烧碱溶液反应的实质相似 其中的氧化剂都是水 9 硅具有 亲氟 性 Si 2F2 SiF4Si 4HF SiF4 2H2 SiO2 4HF SiF4 2H2O 例4 有科学家认为 硅是 21世纪的能源 未来的石油 下列有关硅可能成为新型能源的叙述中不正确的是 A 自然界存在大量硅单质B 自然界的硅易开采 且可再生C 硅燃料便于运输 贮存 从安全角度考虑 硅是优质燃料D 硅燃料燃烧放出的热量多 其燃烧产物对环境的污染容易有效地控制 典型例题分析 解析 在自然界中硅全部以化合态形式存在 故A不正确 自然界中硅含量丰富 硅燃料便于运输 贮存 且燃烧放出热量多 这是可能成为新型能源的依据 答案 A 课堂总结 一 硅酸盐1 硅酸盐改写成氧化物形式的主要方法2 常见的硅酸盐3 硅酸盐工业二 硅1 硅的结构2 硅的主要化学性质 1 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 风化生成黏土 Al2 Si2O5 OH 4 此时反应的离子方程式为 2KAlSi3O8 2H2CO3 5H2O 2K 2HCO3 4H2SiO3 Al2 Si2O5 OH 4 课堂训练 1 将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式 KAlSi3O8 Al2 Si2O5 OH 4 2 上述反应能够发生的原因是 解析 1 将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物时 需将除O以外所有的元素写出其常见氧化物 并用 将它们合起来 但需注意各种原子个数比符合原来的组成 并在某种 或几种 氧化物前加合适的化学计量数 K2O Al2O3 6SiO2 Al2O3 2SiO2 2H2O 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 由于H2CO3酸性强于H2SiO3 发生了 较强的酸制较弱的酸 的反应 答案 1 K2O Al2O3 6SiO2 Al2O3 2SiO2 2H2O 2 H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强 由较强的酸可制得较弱的酸 解析 由题给方程式可知 两个反应都是置换反应 置换反应都为氧化还原反应 中氢元素化合价由 1 0 HCl为氧化剂 Si为还原剂 A B C项正确 可逆反应的反应条件必须相同 而 反应条件不同 不是可逆反应 D项错误 答案 D 3 NaOH KOH等碱溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中 解析 碱可以与玻璃中的SiO2反应 因此碱液只能贮存在带橡胶塞的细口瓶中 答案 B 4 关于地壳中含量占第一位与第二位的元素之间形成的化合物 下列说法正确的是 A 可溶于水 显酸性B 化学性质不活泼C 是酸性氧化物 不溶于任何酸D 熔沸点较低 物理性质类似于CO2 解析 Si与O元素形成的化合物是SiO2 其熔沸点高 不溶于水 只与氢氟酸反应 物理性质与CO2有很大差异 答案 B 5 下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥 玻璃 水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A B C D 解析 光导纤维的成分是SiO2 错 水晶的成分是SiO2 而不属于硅酸盐 错 故C项正确 答案 C