人教版高一化学必修1第四章第一节 无机非金属材料的主角——硅讲义+答案

第四章 非金属及其化合物 第一节 无机非金属材料的主角——硅 重难点 1．二氧化硅的化学性质；硅酸的化学性质及制备方法；硅酸盐的化学性质和氧化物组成式；无机非金属材料（传统与新型的）；硅的物理化学性质 2． 硅及硅的化合物相互转换推理题 一 二氧化硅 1．存在 二氧化硅是硅最重要的化合物 地球上存在的天然二氧化硅，其存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石。 存在形式：硅石、石英、水晶、玛瑙、沙子等（硅元素的亲氧性） 石英晶体是结晶的二氧化硅，具有不同的晶型和色彩。石英中无色透明的晶体就是通常所说的水晶，具有彩色环带状或层状的称为玛瑙。沙子中含有小粒的石英晶体 2．结构 SiO2晶体具有多种晶型，其基本结构单元是如图所示的四面体，每个Si周围结合4个O，Si在中心，O在4个顶角；许多这样的四面体又通过顶角的O相连接，每个O为两个四面体所共有，即每个O跟2个Si相结合。实际上，SiO2晶体是由Si和O按1∶2的比例所构成的立体网状结构的原子晶体，因此，通常用SiO2来表示二氧化硅的组成，但并不存在单独的SiO2分子。[SiO4]四面体不仅存在于SiO2晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中，构成了多姿多彩的硅酸盐世界的基本骨架 SiO2的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质，加上SiO2在自然界的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着 3．物理性质 熔点高、硬度大、难溶于水 4．化学性质 ①二氧化硅的化学性质很不活泼，氢氟酸（HF）是惟一可以与之发生反应的酸: SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 所以可以用玻璃瓶（玻璃中含有二氧化硅）来装氢氟酸吗？ ②SiO2是酸性氧化物，它可能发生哪些反应呢？ 与碱性氧化物反应生成盐：SiO2＋CaO 与强碱反应生成盐：SiO2＋2NaOH === Na2SiO3＋H2O（在常温下反应进行得比较慢） SiO2＋2OH－ === SiO3－＋H2O 实验室盛装 NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？ 是因为该反应生成的Na2SiO3是一种矿物胶，日久能使瓶口与瓶塞发生黏合 ③特殊地，在高温下，SiO2能与纯碱、大理石反应： SiO2＋Na2CO3 SHAPE \* MERGEFORMAT Na2SiO3＋CO2↑ SiO2＋CaCO3 SHAPE \* MERGEFORMAT CaSiO3＋CO2↑ 说明：上述两个反应是玻璃工业生产的主要原理 ④弱氧化性 SiO2中硅元素的化合物为＋4价，这是硅元素的最高化合价，因此具有一定的氧化性，如SiO2在高温下能被C、Mg等还原，制取粗硅 SiO2＋2C SHAPE \* MERGEFORMAT Si＋2CO↑ SiO2＋3C SHAPE \* MERGEFORMAT SiC＋2CO↑ SiO2＋2Mg SHAPE \* MERGEFORMAT Si＋2MgO 5．用途 光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表、建筑材料、饰品等； 但人长期吸入含有SiO2的粉尘就会患硅肺病（旧称为矽肺病） 小结 化学性质 共性 物质 SiO2 CO2 与H2O反应 不溶于水，与水不反应 CO2 + H2O === H2CO3 与碱性 氧化物反应 SiO2 + CaO CaSiO3 CO2 + CaO SHAPE \* MERGEFORMAT CaCO3 与碱反应 2NaOH+SiO2 === Na2SiO3+H2O NaOH + CO2 === NaHCO3 2NaOH + CO2 === Na2CO3+H2O （NaOH的量不同，则产物不同） 与盐反应 SiO2 + Na2CO3Na2SiO3 + CO2↑ CaCO3 + SiO2CaSiO3 + CO2↑ Na2CO3 + CO2 + H2O === 2NaHCO3 CO2 +H2O+ CaCO3 === Ca(HCO3)2 弱氧化性 SiO2 + 2CSi +2CO↑（工业制硅） C + CO2 2CO 特性：与酸反应 SiO2+4HF === SiF4↑+2H2O（刻蚀玻璃） 不反应 用 途 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 ①灭火 ②光合作用的原料 ③制汽水 ④干冰作冷冻剂、人工降雨 考点一：二氧化硅的化学性质 例1．完成方程式 （1）SiO2+2NaOH SHAPE \* MERGEFORMAT （2）SiO2+2C SHAPE \* MERGEFORMAT