第三单元 含硅矿物与信息材料1．硅元素在地壳中的含量居第2位，仅次于氧。

2．在冶铁工业中，生成炉渣的主要成分为CaSiO 3，相关反应为：CaCO 3=====高温CaO ＋CO 2↑，CaO ＋SiO 2=====高温CaSiO 3。

一、硅酸盐1．表示方法——氧化物法2.(1)物理性质：可溶于水，其水溶液称“水玻璃”。

(2)化学性质： ①与盐酸反应：Na 2SiO 3＋2HCl===H 2SiO 3＋2NaCl 。

②与H 2CO 3反应：Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3＋Na 2CO 3。

3．用途Na 2SiO 3溶液在建筑行业常用做黏合剂，经Na 2SiO 3溶液浸泡过的产品既耐腐蚀又不易着火。

二、硅酸盐产品三、二氧化硅与信息材料 1．二氧化硅 (1)物理性质：熔、沸点高，硬度大，不溶于水。

(2)化学性质： ①酸性氧化物的通性： 与NaOH 溶液反应：2NaOH ＋SiO 2===Na 2SiO 3＋H 2O 。

与碱性氧化物(CaO)反应：CaO ＋SiO 2=====高温CaSiO 3。

②特性：与氢氟酸反应SiO 2＋4HF===SiF 4＋2H 2O 。

(3)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：熔、沸点都很高，硬度大，导电性介于导体和绝缘体之间。

(2)化学性质：①常温下，性质稳定，与O 2、Cl 2、HNO 3、H 2SO 4都很难发生反应。

(3)工业制法：SiO 2――→C 高温Si(粗)――→Cl 2高温SiCl 4――→H 2高温Si(纯) 反应的化学方程式依次为：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ， Si ＋2Cl 2=====高温SiCl 4，SiCl 4＋2H 2=====高温Si ＋4HCl 。

(4)用途：硅用作半导体材料，制造集成电路。

1．光能电池板的原料是什么？答案：高纯度的晶体硅。

2．(1)硅酸钠水溶液为什么要密闭保存？(2)实验室如何盛放氢氟酸？(3)实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶为什么要用橡胶塞而不用玻璃塞？答案：(1)Na2SiO3水溶液会与空气中的CO2反应。

(2)放在塑料瓶中密闭保存。

(3)NaOH与玻璃中的SiO2反应，生成Na2SiO3，把试剂瓶和瓶塞黏在一块不易打开。

3．工业上生产水泥、玻璃需要的共同原料是什么？答案：石灰石。

4．工业制硅的三个反应中，硅元素总是被还原吗？答案：不是，硅与氯气的反应中，硅元素被氧化。

5．连连看。

①光导纤维②硅芯片a．硅单质③水泥b．二氧化硅④水晶c．硅酸盐⑤水玻璃答案：①－b ②－a ③－c ④－b ⑤－c1．硅酸盐表示方法——氧化物法硅酸盐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：(1)氧化物的排列顺序：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)氧化物前的化学计量数配置原则：各元素原子总个数比符合原来的组成。

(4)化学计量数配置出现分数应化为整数。

2．三种硅酸盐产品的比较高温条件下发生复[例1] 下列说法正确的是( ) A ．制取水泥和玻璃的原料中均有纯碱B ．普通玻璃是电的绝缘体，这种透明的固体物质是混合物，无固定的熔点C ．普通玻璃俗称水玻璃D ．硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅[解析] 制取玻璃的原料中有纯碱，而制取水泥的原料中没有纯碱，A 不正确；普通玻璃的组成一般为Na 2O·CaO·6SiO 2，故玻璃属于混合物，没有固定的熔、沸点，B 正确；普通玻璃和水玻璃的成分不同，水玻璃不是普通玻璃的俗名，C 不正确；制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石，石灰石中不含有硅，D 不正确。

[答案] B(1)硅酸盐工业使用的原料中有含硅的物质，但不是每种物质都含有硅；硅酸盐产品都是混合物。

(2)硅酸盐的组成可用氧化物的形式来表示，但不能认为它们的成分就是氧化物，仍应理解为硅酸盐。

二氧化碳与二氧化硅的比较[例2] 下列关于二氧化硅的叙述中，正确的是( ) A ．二氧化硅不溶于水，也不与水反应生成对应的酸 B ．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不与任何酸发生反应C ．二氧化硅在高温下与碳酸钠发生反应生成硅酸钠，产生CO 2，说明硅酸的酸性强于碳酸，这就是用较强的酸制较弱的酸D ．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别[解析] 二氧化硅在常温下为固体，熔点、沸点高，硬度大，不溶于水及一般溶剂，而二氧化碳在常温下为气体，熔点、沸点低，可溶于水形成碳酸。

二氧化硅为酸性氧化物，因为二氧化硅可与碱溶液反应，生成盐和水。

二氧化硅不能与一般的酸反应，但它可与氢氟酸反应，化学方程式为：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O ，二氧化硅在高温下可与Na 2CO 3发生反应：Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，此反应能发生并不是硅酸的酸性强于碳酸，而是遵循高沸点物质制低沸点物质的原理。

[答案] ADSiO 2既能与NaOH 、KOH 等反应，也能与氢氟酸反应，但SiO 2不是两性氧化物，而属于酸性氧化物，因其与氢氟酸反应的产物不是盐和水。

(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：SiO 2＋2C=====高温Si ＋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 ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。

(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===SiF 4↑＋2H 2↑。

(4)一般情况下，酸性氧化物不与酸反应，但SiO 2能与氢氟酸反应：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。

(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Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===Na 2CO 3＋H 2SiO 3(胶体)。

但制玻璃时却发生了下列反应：Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑。

(6)SiO 2是熔点最高的非金属氧化物，H 2SiO 3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完全相同。

(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 ＋2F 2===SiF 4，Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑， SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。

[例3] 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[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F 2、HF 、强碱溶液反应，加热和高温下可与O 2、Cl 2等非金属发生反应。

[答案] C1．(对应考点一)在玻璃工业、水泥工业中都用到的原料是( )A．纯碱B．石英C．石灰石 D．黏土解析：玻璃工业的原料是石灰石、纯碱、石英；水泥工业的原料主要是石灰石、黏土，两者都用到石灰石。

答案：C2．(对应考点一)昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为( )A．CaO·MgO·SiO2·H2OB．2CaO·5MgO·8SiO2·H2OC．2CaO·MgO·SiO2·2H2OD．5CaO·2MgO·8SiO2·H2O解析：根据昆仑玉的化学式，将Ca、Mg、Si、H分别写成氧化物的形式，按较活泼金属氧化物→较不活泼金属氧化物→SiO2→H2O的顺序排列，再调整各氧化物前的计量数并使其与昆仑玉化学式中一致，可得昆仑玉氧化物表示形式为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O。

答案：B3．(对应考点二)下列描述的性质与二氧化硅无关的是( )A．装碱液的试剂瓶不能用玻璃塞B．用氢氟酸刻蚀玻璃制成赏心悦目的雕花玻璃C．用水晶和玛瑙制成一些美丽耐用的装饰品D．水玻璃用作木材防火剂解析：玻璃中的SiO2能与碱液反应生成硅酸盐，将玻璃塞与瓶壁粘结在一起，且SiO2能与HF反应生成SiF4气体，故可用氢氟酸刻蚀玻璃；水晶和玛瑙主要成分为SiO2，而水玻璃为Na2SiO3溶液，故答案为D。

答案：D4．(对应考点二)[双选题]在一定条件下，既能跟二氧化碳反应，又能跟二氧化硅反应的是( )A．稀盐酸 B．浓硫酸C．NaOH溶液 D．木炭解析：NaOH溶液、木炭既能与CO2反应，又能跟SiO2反应。

答案：CD5．(对应考点三)下列试剂可用带磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶保存的是( )A．氢氟酸B．硫酸C．碳酸钠溶液D．氢氧化钠溶液解析：玻璃的成分中含SiO2，SiO2可与Na2CO3、NaOH反应生成Na2SiO3，而将瓶塞和瓶口粘结在一起，故盛放Na2CO3溶液、NaOH溶液的试剂瓶应用橡胶塞(或软木塞)；氢氟酸可腐蚀玻璃，故氢氟酸应用塑料瓶盛放而不能用玻璃瓶。

答案：B6．(探究题)(1)(2010·上海高考，节选)胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·n H2O)等化合物。

①三硅酸镁的氧化物形式为________。

②Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是________。

a．Al2O3、MgO和SiO2都不溶于水b．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固体c．Al2O3、MgO和SiO2都是氧化物d．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点(2)判断下列说法正确的是________。

A．(2010·山东高考)SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应B．(2010·江苏高考)二氧化硅是生产光纤制品的基本原料C．(2010·江苏高考)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂D．(2009·四川高考)晶体硅常用于制造光导纤维解析：(1)①三硅酸镁写成氧化物形式为：2MgO·3SiO2·n H2O。

②耐火材料一般熔点高难溶于水，故a、d项正确；(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，符合酸性氧化物的定义，A正确；SiO2用于生产光导纤维，B正确，D错误；Na2SiO3水溶液可用于黏合剂、防火剂，C正确。