新课标人教版必修1第四章第一节 无机非金属材料的主角——硅

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1、第一节无机非金属材料的主角——硅要点精讲一、二氧化硅和硅酸二、硅酸盐（1）性质特征：性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。（2）主要原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O）、石英（SiO2）和长石（钾长石K2O·Al2O3·6SiO2或钠长石Na2O·Al2O3·6SiO2）。（3）主要制品：玻璃、水泥、陶瓷、砖瓦、水玻璃（Na2SiO3的水溶液）等。（4）水泥和玻璃的生产：水泥玻璃（普通）原料石灰石、粘土纯碱、石灰石、石英设备水泥回转窑玻璃熔炉反应复杂的物理化学变化Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2

2、↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑主要成分3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O3Na2O·CaO·6SiO2特性水硬性（加石膏调节硬化速度）玻璃态物质（在一定温度范围内软化）非晶体三、硅单质（1）物理性质：a.硅的存在和形态：自然界中没有游离态的硅，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。b.晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。c.导电性：介于导体和绝缘体之间（硅和锗是重要的半导体材料）。（2）化学性质（和碳相似）——形成共价化合物，化学性质不活泼。①常温下，不能强酸、强氧化性酸反应，只

3、能与氟气、氢氟酸（HF）和烧碱等物质反应。Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4+H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑②加热条件下，能跟一些非金属单质起反应。Si+O2SiO2Si+2H2SiH4（3）工业制法：SiO2+2CSi+2CO↑（焦炭在电炉中还原二氧化硅得到粗硅）粗硅提纯后，可以得到可用作半导体材料的高纯硅。（3）用途：①作半导体材料晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等；②制合金：含硅4%的钢具有良好的导磁性——变压器铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性——耐酸设

4、备等。注意：SiO2与CO2的比较CO2SiO2与碱性氧化物反应CaO+CO2CaCO3CaO+SiO2CaSiO3与碱液反应2NaOH+CO2=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与盐反应Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO32Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑与碳反应C+CO22CO2C+SiO2Si+2CO↑与H2O作用CO2+H2OH2CO3

5、不与水化合与酸反应不反应只与HF反应SiO2+4HF=SiF4↑+H2O典型题解析一、二氧化硅和硅酸例1．光纤通信是一种现代化的通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，即信息高速公路。光纤通信所使用的光缆，其主要部件为光导纤维。下列说法正确的是()①制造光导纤维的主要原料是CaCO3；②制造光导纤维的主要原料是SiO2；③光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的全反射；④光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的折射A．①④B．②③C．①③D．②④【分析】本题

6、综合考查了新型无机非金属材料的了解，以及物理光学的基本原理。光导纤维主要原料的化学成分是SiO2，而光导纤维传递光信号的基本物理原理则是光的全反射。因而说法②、③正确。【答案】B例2．把26g含有SiO2和CaCO3固体在高温下加热至质量不再改变，冷却后称重为17.2g。（1）写出有关的化学反应方程式（2）求生成CO2的体积（标况）（3）求原混合物中所含SiO2的质量。【分析】（1）SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑CaCO3CaO+CO2↑从上述反应也可比较出两种盐的热稳定性：CaSiO3＞CaCO3在此

7、高温条件下，CaCO3不会过剩，故前后固体质量减少值即为CO2质量。m(CO2)==26g－17.2g=8.8gn(CO2)=0.2mol，V(CO2)=4.48LCaCO3～CO2100g1mol20g0.2molm(SiO2)=26g－20g=6g【答案】（1）SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑；CaCO3CaO+CO2↑（2）4.48L（3）6g二、硅酸盐例3．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，此处所措的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程。例如钾长石（KalSi3O8）风

8、化生成高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，此后反应的离子方程式为：2KalSi3O8+2H2CO3+9H2O==2K++2HCO3—+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4.（1）将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形成①KalSi3O8______________________②Al2Si2O5(OH)4______________________（2）上