【2019最新】高中化学专题3从矿物到基础材料第三单元含硅矿物与信息材料学案苏教必修1(1)1．硅酸盐的表示方法(1)化学式法：适用于组成简单的硅酸盐。

如硅酸钠：Na2SiO3。

(2)氧化物法：与大多数其他盐不同，硅酸盐的组成相当复杂。

如锆石(ZrSiO4)，红柱石(Al2SiO5)，钙铝石榴子石(Ca3Al2Si3O12)，镁橄榄石(Mg2SiO4)。

它们种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用氧化物表示它们的组成。

上述四种硅酸盐用氧化物表示为ZrO·SiO2、Al2O3·SiO2、3CaO·Al2O3·3SiO2、2MgO·SiO2。

2．硅酸钠硅酸钠是一种白色固体，能溶于水，其水溶液俗称水玻璃。

用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现它具有阻燃的功能，因此可作防火剂。

按要求完成下列实验。

(1)在盛有饱和硅酸钠溶液的试管中，滴加2～3滴酚酞溶液，观察到的现象是溶液变为红色；再滴加稀盐酸观察到的现象是溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀生成，反应的化学方程式是Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl。

(2)若将少量二氧化碳通入饱和硅酸钠溶液中，观察到的现象是有白色胶状沉淀生成，反应的化学方程式是Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。

归纳总结1．用氧化物的形式表示硅酸盐组成的方法(1)将硅酸盐中所有元素都写成氧化物(二氧化硅和氧化物组合)。

氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。

(2)氧化物之间以“·”隔开。

(3)在氧化物前面按化学式中的比例添加数字。

(4)书写原则：硅酸盐中各元素化合价及原子个数比保持不变。

2．硅酸钠及硅酸(1)硅酸钠，化学性质相对稳定，不易腐蚀，不能燃烧，热稳定性强，其水溶液呈碱性，能与酸反应，其离子方程式为SiO＋2H＋===H2SiO3↓。

(2)硅酸是难溶于水的弱酸，其酸性比碳酸弱。

硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色。

①硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3H2O＋SiO2。

②硅酸能与强碱溶液反应：2NaOH＋H2SiO3===Na2SiO3＋2H2O。

[提醒] 硅酸盐氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示结构，不能认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。

1．古瓷中所用颜料的成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)。

下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( )A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2B．性质稳定，不易脱色C．易溶解于强酸和强碱D．x等于6答案C 解析根据化合物中元素化合价代数和等于零的原则，2＋2＋2×4＝2x，所以x＝6；BaCuSi2O6可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2；硅酸铜钡属于硅酸盐，不溶于强酸，由于古瓷中所用颜料能长时间保留原来的颜色，所以硅酸铜钡的性质稳定，不易脱色。

2．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是( )A．这是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质答案D 解析水玻璃的化学性质稳定，但在空气中易与二氧化碳反应生成硅酸。

二硅酸盐产品硅酸盐产品有着广泛的应用，大家熟悉的玻璃、水泥和陶瓷是常见的硅酸盐产品，也是使用量最大的无机非金属材料。

阅读教材填写下表：归纳总结工业上制普通玻璃的主要反应Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑CaCO2＋SiO2CaSiO3＋CO2↑3．下列关于玻璃的叙述正确的是( )A．制普通玻璃的原料主要是纯碱和石英B．普通玻璃的主要成分不是二氧化硅C．玻璃是几种成分熔化在一起的晶体，有固定的熔点D．过量的泥沙、纯碱和石灰石熔融后生成玻璃答案D解析普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，是一种混合物，没有固定的熔点。

三二氧化硅与信息材料1．二氧化硅(1)存在：沙子、石英、水晶、硅藻土等都是天然存在的二氧化硅。

(2)物理性质：熔、沸点高，硬度大，不溶于水。

(3)化学性质：①酸性氧化物的通性：与NaOH溶液反应：2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O；与碱性氧化物(CaO)反应：CaO＋SiO2CaSiO3。

②特性：与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。

(4)用途：制作光学镜片、石英坩埚，还可用于制作光导纤维。

2．硅(1)物理性质：晶体硅是一种带有金属光泽的灰黑色固体，根据其结构分析可知，晶体硅熔点高、硬度大、有脆性。

晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。

(2)化学性质：硅原子最外层有4个电子，得失电子都较难，化学性质不活泼。

常温下，除与F2、HF和强碱溶液反应外，硅不与其他物质(如强酸和强氧化剂)反应。

加热时，硅能与O2、Cl2、C发生化合反应。

(3)硅的工业制法①粗制：制备原理：SiO2＋2CSi＋2CO↑(隔绝空气条件下进行，C过量)。

氧化剂：SiO2，还原剂：C。

②精制：将粗硅(含杂质较多)与Cl2在高温下反应生成SiCl4。

SiCl4经提纯后再用H2还原，即得高纯硅，有关反应的化学方程式为Si＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si＋4HCl。

归纳总结二氧化硅的性质(1)碳与硅、二氧化硅与二氧化碳性质差别较大的原因是由于其结构不同。

(2)SiO2是酸性氧化物，但它不溶于水，不与水反应，也不与酸(氢氟酸除外)反应：SiO2→H2SiO3需间接实现，如SiO2SiOH2SiO3。

(3)SiO2晶体中不存在SiO2分子，SiO2表示二氧化硅中Si原子和O原子个数比为1∶2的化学式。

(4)可以用玻璃瓶盛放碱液但不能用玻璃塞。

玻璃中含有SiO2，SiO2与NaOH溶液反应生成了Na2SiO3，使瓶口与瓶塞黏在一起而难以开启。

(5)Si、SiO2的转化关系4．下列关于SiO2的说法中不正确的是( )B．属于酸性氧化物A．不能与水反应D．在高温下可与碳反应C．不与任何酸反应答案C 1．科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”等观点，假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是( ) A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是比较安全的燃料B．自然界中存在大量单质硅C．硅燃烧放出热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制D．自然界中硅的贮量丰富答案B 解析硅常温下为固体，性质较稳定，便于贮存，较为安全，A正确；硅在自然界中含量丰富，主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在，仅次于氧，B错误；硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用说明燃烧放出的热量大，硅燃烧生成二氧化硅，二氧化硅是固体，容易有效控制，C正确；硅在自然界中含量丰富，仅次于氧，D正确。

2．下列说法正确的是( ) A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应B．二氧化硅分子由1个硅原子和2个氧原子构成C．硅酸的酸性比碳酸的酸性强，且硅酸不溶于水D．CO2与SiO2均具有氧化性，可作氧化剂答案D 解析SiO2可以跟氢氟酸反应，反应的化学方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，所以A不正确；二氧化硅中不存在SiO2分子，所以B项不正确；硅酸的酸性比碳酸弱，且不溶于水，所以C不正确。

3．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是( )A．CO2是气体，SiO2是固体B．二氧化硅的熔点比二氧化碳高C．反应SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑能发生D．CO2通入Na2SiO3稀溶液中析出硅酸沉淀，所生成的H2SiO3逐渐聚合而形成硅酸溶胶答案D 解析酸性强弱与这种酸的氧化物的状态和物理性质无关，A、B均不正确；C项反应只有在高温条件下才能进行，由于CO2是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继续进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强；D项属于较强的酸制取较弱的酸，能够证明硅酸的酸性弱于碳酸的酸性。

4．由二氧化硅制高纯硅的流程如下，下列判断错误的是( )A．①②③均属于氧化还原反应B．H2和HCl均可循环利用C．SiO2是一种坚硬难熔的固体D．SiHCl3摩尔质量为135.5 g答案D 解析SiO2→Si，Si→SiHCl3，SiHCl3→Si，都存在化合价变化，都是氧化还原反应，A正确；依据工艺流程可知，氢气、氯化氢既参与反应，最终又生成，所以均可循环利用，B正确；二氧化硅为原子晶体，硬度较大，C正确；SiHCl3摩尔质量为135.5 g·mol－1，D错误。

5．硅单质及其化合物应用范围很广。

请回答下列问题：制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。

三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如图所示：(1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：___________________________ ________________________________________________________________________。

(2)整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学方程式：________________________________________________；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是_____________________________ ________________________________________________________________________。

答案(1)SiHCl3＋H2Si＋3HCl (2)SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋H2↑＋3HCl 高温下，H2遇O2发生爆炸解析(1)根据质量守恒定律可知，SiHCl3与H2在高温下反应，生成Si和HCl，化学方程式为SiHCl3＋H2Si＋3HCl。

(2)根据质量守恒定律，SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和H2，反应的化学方程式为SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋H2↑＋3HCl。

H2还原SiHCl3过程中若混入O2，高温下，H2遇O2发生爆炸。

6．硅胶和石英的主要成分都是SiO2，前者是结构疏松的SiO2，后者是结构致密的SiO2。

二者成分相同，结构不同，化学性质相同，物理性质上表现出差别，具有不同的用途。

由石英制取硅胶，经历以下三步，试写出每步反应的化学方程式(是离子反应的，写出离子方程式)。

(1)用NaOH(aq)溶解石英：_________________________________________________。