高中化學(xué)4.1《無機(jī)非金屬材料的主角-硅》學(xué)案5新人教版必修.doc

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第四章　非金屬及其化合物 第一節(jié)　無機(jī)非金屬材料的主角——硅 【本節(jié)學(xué)習(xí)要點】 1．了解硅在自然界中的存在，主要物理性質(zhì)、用途 2．了解二氧化硅的存在，知道石英、水晶、硅石、瑪瑙與SiO2的關(guān)系，了解SiO2的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，掌握SiO2的化學(xué)性質(zhì)。 3．了解硅酸的性質(zhì)和制備 4．了解常見硅酸鹽的性質(zhì)和主要用途 【重難點講解】 重難點一、二氧化硅和硅酸 SiO2與CO2的比較 物質(zhì) SiO2 CO2 晶體微粒 Si原子和O原子(不存在SiO2分子) CO2分子 物理性質(zhì) 熔點 高(1723℃) 低(－57℃) 沸點 高(2230℃) 低(－79℃) 硬度 大 小 溶解性 不溶于水 常溫微溶于水 與水反應(yīng) 不反應(yīng) CO2＋H2O = H2CO3(可逆) 化 學(xué) 性 質(zhì) 與HF酸反應(yīng) 4HF＋SiO2SiF4↑＋2H2O 不反應(yīng) 與NaOH溶液 SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O CO2＋NaOHNaHCO3 或CO2＋2NaOHNa2CO3＋H2O 與鹽反應(yīng) SiO2＋Na2CO3高溫 Na2SiO3＋CO2↑ SiO2＋CaCO3高溫CaSiO3＋CO2↑(制玻璃) CO2＋Na2SiO3＋H2OH2SiO3↓＋Na2CO3 CO2＋Na2CO3＋H2O2NaHCO3 與堿性氧化物反應(yīng) CaO＋SiO2高溫 CaSiO3 CaO＋CO2CaCO3 Na2O＋CO2Na2CO3 與C反應(yīng) SiO2＋2C高溫=Si＋2CO↑ C＋CO2△ =2CO 相同點 ①都是酸性氧化物、都能與強(qiáng)堿、堿性氧化物反應(yīng)。②都有弱氧化性 　　特別提醒　 (1)SiO2中硅元素為＋4價，是Si元素的最高價態(tài)，具有較弱的氧化性能與C在高溫下反應(yīng)。 (2)SiO2是酸性氧化物與水不反應(yīng)，只能用相應(yīng)的可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)制得。 (3)實驗室中，盛放Na2SiO3溶液、NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，要用橡膠塞。原因是玻璃中含有SiO2，與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2SiO3，Na2SiO3溶液有很強(qiáng)的黏合性，能將玻璃塞和玻璃瓶黏合在一起，久之不能打開。 (4)Na2SiO3溶液易與空氣中的CO2反應(yīng)生成H2SiO3，故應(yīng)密封保存。 (5)因HF能腐蝕玻璃，所以實驗室不能用玻璃瓶保存氫氟酸，也不能用玻璃塞。氫氟酸可用于雕刻玻璃。 重難點、酸鹽和硅單質(zhì) 1．硅的化學(xué)性質(zhì)與制備 (1)硅的化學(xué)性質(zhì) ①常溫下，除與F2、HF酸、強(qiáng)堿反應(yīng)外，硅不與O2、Cl2、H2SO4、HNO3等其他物質(zhì)反應(yīng) 與F2反應(yīng)：Si＋2F2=SiF4 與氫氟酸反應(yīng)：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑ 與NaOH溶液反應(yīng)：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑ ②加熱時，Si能與O2、Cl2等反應(yīng) Si＋O2=高溫SiO2 Si＋2Cl2=高溫,SiCl4 (2)硅的制備 ①制取粗硅 SiO2＋2C高溫,Si＋2CO↑ ②粗硅的提純：SiCl2,SiCl4H2,Si＋HCl Si＋2Cl2高溫,SiCl4，SiCl4＋2H2高溫,Si＋4HCl 特別提醒　 C與SiO2反應(yīng)，產(chǎn)物為CO，而不是CO2，粗硅先與Cl2反應(yīng)，生成揮發(fā)性的SiCl4，揮發(fā)出來的SiCl4再與H2反應(yīng)生成Si和HCl。 2．硅及其化合物的“特性”小結(jié) (1)硅的“特性” ①非金屬單質(zhì)一般為非導(dǎo)體(石墨能導(dǎo)電)，硅的晶體是良好的半導(dǎo)體材料。 ②Si的還原性大于C，但C能在高溫下還原出Si：SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)高溫,Si(粗硅)＋2CO↑。 ③非金屬單質(zhì)跟堿作用一般無H2放出，但Si能跟強(qiáng)堿溶液作用放出H2：Si＋2NaOH＋H2O,Na2SiO3＋2H2↑。 金屬H2＋金屬氧化物金屬＋H2O,單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：Si＋4HFSiF4↑＋2H2↑。,(2)硅的化合物“特性”,①酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2能與HF作用。,SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O,②SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接與水作用制備H2SiO3。,③無機(jī)酸一般易溶于水，但H2SiO3難溶于水。,④硅酸鈉水溶液稱泡花堿或水玻璃，但卻是鹽溶液，并不是堿。,⑤H2CO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2OH2SiO3↓＋Na2CO3，但高溫下，Na2CO3＋SiO2高溫,Na2SiO3＋CO2↑也能發(fā)生。,3.硅酸鹽的表示方法,方法和步驟,(1)將硅酸鹽中所有元素都寫成氧化物,較活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水,(2)在各氧化物前添上未知數(shù)x、y、z等,(3)依據(jù)原子守恒列出等式，求出x、y、z等,(4)x、y、z的具體數(shù)值寫在氧化物前面,(5)氧化物之間以“”隔開，若系數(shù)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)應(yīng)化為整數(shù)。,例如：正長石KAlSi3O8不能寫成K2OAl2O33SiO2，應(yīng)寫成K2OAl2O36SiO2。,特別提醒　,(1)由于硅酸鹽的組成與結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，為了簡化對硅酸鹽組成的表示方法，采用了氧化物法。實際上硅酸鹽不是以簡單氧化物形式存在的，而是以種種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鹽的形式存在的。,(2)在硅酸鹽氧化物的表示式中，氧化物前面的計量數(shù)只對該氧化物起作用，對其他氧化物不起作用。如2MgOSiO2表示2個MgO和1個SiO2，不能認(rèn)為是2(MgOSiO2)。 【典例精講】 題型1硅及其化合物的應(yīng)用 【例1】　下列表述正確的是(　　) ① 人造剛玉熔點很高，可用作高級耐火材料，主要成分是二氧化硅 ②化學(xué)家采用瑪瑙研缽摩擦固體反應(yīng)物進(jìn)行無溶劑合成，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽,③提前建成的三峽大壩使用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料,④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亞銅的二氧化硅玻璃制作的變色眼鏡來保護(hù)眼睛,⑤太陽能電池可采用硅材料制作，其應(yīng)用有利于環(huán)保、節(jié)能 A.①②③ B.②④ C.③④⑤　 D.③⑤ 解析　本題主要考查學(xué)生對身邊常見的化學(xué)制品的了解情況。側(cè)重考查學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識解釋和解決身邊化學(xué)問題的能力。人造剛玉主要成分為Al2O3，①錯；瑪瑙的主要成分是SiO2；③水泥主要成分是硅酸鹽，正確；④變色眼鏡鏡片應(yīng)是在普通硼酸鹽玻璃中加入光敏物質(zhì)AgBr等，并加入極少光敏化劑如CuO等制成，故④錯。 答案　D 變色眼鏡的玻璃片中含有少量溴化銀和微量的氧化銅(作催化劑)，當(dāng)玻璃受到陽光照射時，發(fā)生2AgBr光,CuO2Ag＋Br2反應(yīng)，而使玻璃由無色變成灰黑色，把玻璃放到暗處，又因發(fā)生2Ag＋Br2CuO,2AgBr反應(yīng)，而使玻璃由灰黑色變成無色。在制造普通玻璃時常加入少量Cu2O可使玻璃顯紅色。 題型2硅酸鹽組成表示方法 【例2】　高嶺土的組成可表示為Al2Si2Ox(OH)y，其中x、y的數(shù)值分別是(　　) A.7、2 　B.5、4　 C.6、3 　D.3、6 解析　本題涉及兩個未知數(shù)x、y，但由化合價規(guī)則只能列出一個方程，因而要用不定方程的知識求解。,根據(jù)化合價規(guī)則，Al為＋3價，Si為＋4價，O為－2價，則有2(＋3)＋2(＋4)＋x(－2)＋y(－1)＝0，化簡得2x＋y＝14，將A、B、C、D中的x、y值代入，只有B項符合方程。 答案　B 考查硅酸鹽的表達(dá)形式，一般利用化合物中化合價的代數(shù)和等于零的規(guī)則來列方程求解。解此類題時所列方程要正確。, 題型3硅及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系, 【例3】　X、Y、Z、W　。,有如下圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系：, (1)推斷各、物質(zhì)的名稱：X________，Y_______________，Z________，W　,________。 (2)寫出化學(xué)方程式：W→X , (3)寫出離子方程式： Y→Z　 , X→Y_________________________________________________________。 解析　由X和X　。,的轉(zhuǎn)化條件分析，X是硅，X　。,是二氧化硅，且這兩種物質(zhì)都能與NaOH溶液反應(yīng)，生成硅酸鈉(Na2SiO3)，SiO2又可以由硅酸加熱分解制得，所以，推斷正確。,答案　(1)硅　硅酸鈉　硅酸　二氧化硅,(2)SiO2＋2C高溫,Si＋2CO↑,(3)SiO＋CO2＋H2OH2SiO3↓＋CO,SiO2＋2OH－SiO＋H2O,　。,B0001#。25] 善于根據(jù)特殊反應(yīng)或特殊反應(yīng)條件或特殊反應(yīng)現(xiàn)象作出假設(shè)，然后以驗證的形式進(jìn)行判斷，對于解答較隱蔽的推斷題，是一種較好的策略。 題型4硅酸鹽 【例4】　礦泉水一般是由巖石風(fēng)化后被地下水溶解其中的一部分生成的。此處所指的風(fēng)化作用是指礦物與水和CO2作用的過程。例如，鉀長石(KAlSi3O8)風(fēng)化生成高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，此反應(yīng)的離子方程式為2KAlSi3O8＋2H2CO3＋5H2O2K＋＋2HCO＋4H2SiO3＋Al2Si2O5(OH)4 (1) 將上述復(fù)雜硅酸鹽改寫成氧化物形式：,①KAlSi3O8____________________。,②Al2Si2O5(OH)4____________________。(2)這個反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是　。,較活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→非金屬氧化物→二氧化硅→水。,則KAlSi3O8為K2OAl2O36SiO2,Al2Si2O5(OH)4為Al2O32SiO22H2O,(2)從方程式可知H2CO3制硅酸符合強(qiáng)酸制弱酸，所以這個反應(yīng)能夠發(fā)生。 答案　(1)①K2OAl2O36SiO2,②Al2O32SiO22H2O,(2)因為碳酸酸性比硅酸強(qiáng)，由較強(qiáng)的酸可制得較弱的酸,　 ①硅酸鹽無論以何種形式表示，其組成及成分是固定不變的，即性質(zhì)是不變的；②硅酸鹽用氧化物的形式表示時，必須遵循各元素化合價不變的原則。, 【自測題】　　　　　　　　　 1.下列說法不正確的是(　　) A.因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2對應(yīng)的酸，或者SiO2不是H2SiO3對應(yīng)的酸酐 B.CO2通入硅酸鈉溶液可以得到硅酸沉淀 C.SiO2是一種空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，熔點高、硬度大 D.氫氟酸能夠雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶來盛裝氫氟酸 答案　A 解析　SiO2中Si呈＋4價，H2SiO3中Si呈＋4價，且H2SiO3△,SiO2＋H2O，SiO2是H2SiO3的酸酐，故A項錯誤。 2.實驗室中固體試劑可以放在廣口瓶中保存，液體試劑放在細(xì)口瓶中儲存，但是有些試劑必須儲存在具有橡膠塞的試劑瓶中。以下物質(zhì)必須儲存在具有橡膠塞的試劑瓶中的是(　　),①KOH溶液?、贜a2SiO3溶液?、埯}酸　④氫氟酸?、莩吻迨宜、尴跛帷、逳aOH溶液 A.①②⑤　 B.①②④⑤ C.①②④⑤ D.①②④⑤⑦ 答案　D 3.我國具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的電腦芯片“龍芯一號”的問世，填補(bǔ)了我國計算機(jī)制造史上的一項空白。下列對晶體硅的有關(guān)敘述正確的是(　　) A.晶體硅和金剛石的物理性質(zhì)相似 B.硅在地殼中含量居第二位，可以以游離態(tài)存在于自然界中 C.晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，但是它的提煉工藝復(fù)雜，價格昂貴 D.晶體硅具有金屬光澤，故它屬于金屬材料，可以導(dǎo)電 答案　A 解析　本題考查硅的性質(zhì)。晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，是具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體，所以物理性質(zhì)與金剛石相似，熔、沸點高，硬度大；硅在地殼中含量居第二位，但在自然界中沒有游離態(tài)的存在，主要以硅酸鹽和二氧化硅的形式存在于自然界中；晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，被廣泛使用；晶體硅是一種非金屬單質(zhì)，雖然它具有金屬光澤。 4.將過量的CO2分別通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④飽和Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是(　　) A.①②③④　 B.②④ C.①②③ D.②③ 答案　B 解析　H2CO3的酸性比鹽酸弱，而比硅酸強(qiáng)。根據(jù)酸與鹽反應(yīng)的規(guī)律，CO2通入CaCl2溶液無明顯現(xiàn)象(弱酸不能制強(qiáng)酸)；過量CO2通入Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至過量發(fā)生反應(yīng)：Ca(OH)2＋CO2CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋H2O＋CO2Ca(HCO3)2，最終生成Ca(HCO3)2而無沉淀產(chǎn)生；過量CO2通入飽和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋H2O＋CO22NaHCO3，生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而結(jié)晶析出。 5.在下圖所示的物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化關(guān)系中，A是一種固體單質(zhì)，E是一種白色不溶于水的物質(zhì)。據(jù)此填空。, (1)寫出各物質(zhì)的化學(xué)式：,A.　　　　、B.　　　　、C.　　　　、E.　、,F.________。,(2)D________________________________________________________。,與a溶液反應(yīng)的離子方程式是　。,②C與過量HNO3反應(yīng)的離子方程式是　。 答案　(1)Si　SiO2　Na2SiO3　H2SiO3　H2,(2)①Si＋2OH－＋H2O=SiO＋2H2↑,②SiO＋2H＋=H2SiO3↓(或SiO＋2H＋＋H2OH4SiO4↓) 解析　A是單質(zhì)，則B是A的氧化物，E是一種白色沉淀。由圖中所給出的關(guān)系知，E、C中均應(yīng)含有A元素。加過量的HNO3能生成白色沉淀，中學(xué)階段只有H2SiO3(或H4SiO4)符合題意，因此，B為SiO2，A為Si，C為Na2SiO3，D為H2O，F(xiàn)為H2。 6.某普通玻璃中，Na2SiO3、CaSiO3、SiO2的物質(zhì)的量之比為1∶1∶4，請回答下列問題：,(1)該玻璃如以aNa2ObCaOmSiO2表示其組成，則a∶b∶m＝________。,(2)若要制備1 000 kg上述玻璃需原料的質(zhì)量分別是________________________，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生________L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。,Na2OSiO2，CaSiO3→Na2OSiO2，CaSiO3→CaOSiO2，則可得到：a∶b∶m＝1∶1∶6。(2)制玻璃的原料是Na2CO3、CaCO3、SiO2，由(1)可知玻璃的組成為Na2OCaO6SiO2，根據(jù)原子守恒可以得到下列計算關(guān)系,Na2OCaO6SiO2　　～　　Na2CO3　～,478 g　106 g,1 000103 g　　m(Na2CO3),CaCO3　　～　　　。,B]6SiO2　　～　　　。,B]2CO2,100 g　。,]660 g　。,]222.4 L,m(CaCO3)　。,]m(SiO2)　。,]V(CO2),解得：m(Na2CO3)　。,B]＝,　。,]＝221.8103 g＝221.8 kg,m(CaCO3)＝＝209103 g＝209 kg,m(SiO2)＝＝753.1103 g＝753.1 kg,V(CO2)＝＝9.37104 L,答案　(1)1∶1∶6,(2)Na2CO3：221.8 kg；CaCO3：209 kg；SiO2：753.1 kg,9.37104 第1課時　二氧化硅和硅酸鹽 【考點講練】 1．下列說法正確的是(　　) A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟堿反應(yīng)，但不能與任何酸反應(yīng) B．根據(jù)反應(yīng)SiO2＋CaCO3高溫,CaSiO3＋CO2↑可推知硅酸的酸性比碳酸強(qiáng) C．二氧化碳通入硅酸鈉溶液中可以制得澄清的硅酸溶液 D．二氧化硅常被用來制造光導(dǎo)纖維 答案　D 解析　二氧化硅是酸性氧化物，但它可以與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)。SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O；反應(yīng)SiO2＋CaCO3高溫,CaSiO3＋CO2↑只有在高溫下才能進(jìn)行，由于CO2是氣體，生成后脫離反應(yīng)體系使反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行，但這不能說明硅酸的酸性比碳酸的酸性強(qiáng)；只要比較硅酸和碳酸的酸性強(qiáng)弱就是要比較它們在水溶液中電離出H＋的難易程度，如CO2＋H2O＋Na2SiO3Na2CO3＋H2SiO3↓，符合強(qiáng)酸制弱酸的規(guī)律，也可說明碳酸的酸性比硅酸的強(qiáng)，但由于硅酸難溶于水，不能得到溶液；SiO2是光導(dǎo)纖維的主要成分，光導(dǎo)纖維可以用SiO2來制造。 誤區(qū)警示　(1)酸性氧化物是指與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，不一定與水反應(yīng)生成酸。SiO2不溶于水，但與堿反應(yīng)生成鹽和水，是酸性氧化物，對應(yīng)酸為H2SiO3。 (2)強(qiáng)酸制弱酸的反應(yīng)是在水溶液中反應(yīng)的規(guī)律 CaCO3＋SiO2高溫,CaSiO3＋CO2↑是在高溫下的反應(yīng)，不符合強(qiáng)酸制弱酸的原理。 2．寫出以SiO2為原料制備H2SiO3的化學(xué)方程式__________________。 答案　SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O， Na2SiO3＋2HCl2NaCl＋H2SiO3↓ 或Na2SiO3＋CO2＋H2ONa2CO3＋H2SiO3↓， Na2SiO3＋2CO2＋2H2O2NaHCO3＋H2SiO3↓ 解析　一般來說，受熱易分解的酸或堿，其對應(yīng)的氧化物不能與水反應(yīng)，如H2SiO3△,H2O＋SiO2，則SiO2不能與水反應(yīng)；Cu(OH)2△,CuO＋H2O，則CuO不能與水反應(yīng)。硅酸不能溶于水，且不能溶于(HCl、H2SO4、HNO3等)強(qiáng)酸。不溶于強(qiáng)酸的物質(zhì)還有：CuS、AgS、PbS、HgS、AgCl、AgBr、AgI、BaSO4等。 3．為確認(rèn)HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強(qiáng)弱，某學(xué)生設(shè)計了如圖所示的裝置，一次實驗即可達(dá)到目的(不必選其他酸性物質(zhì))。請據(jù)此回答： (1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗中所盛試劑應(yīng)為______________。 (2)裝置B所盛的試劑是________，其作用是　。 答案　(1)鹽酸　(2)飽和NaHCO3溶液　除去鹽酸中揮發(fā)出的HCl氣體 解析　考查對強(qiáng)酸制弱酸原理的應(yīng)用。注意B裝置的作用是除去鹽酸揮發(fā)出的HCl氣體 否則對C裝置證明碳酸酸性強(qiáng)于硅酸形成干擾。 【課時作業(yè)】 1．二氧化硅是酸酐(即酸性氧化物)的原因是(　　) A．它溶于水得相應(yīng)的酸 B．它對應(yīng)的水化物是可溶性強(qiáng)酸 C．它與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)只生成鹽和水 D．它是非金屬氧化物 答案　C 解析　從酸性氧化物的概念來分析，酸性氧化物是指能夠與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，由于SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O，所以SiO2是酸性氧化物。SiO2不溶于水，對應(yīng)的酸H2SiO3不是強(qiáng)酸。 2．熔融氫氧化鈉反應(yīng)選用的器皿是(　　) A．陶瓷坩堝 B.石英坩堝 C．普通玻璃坩堝 D.生鐵坩堝 答案　D 解析　陶瓷的成分中含有SiO2，石英的成分就是SiO2，玻璃的主要成分中也含有SiO2，而SiO2在高溫下可以跟NaOH發(fā)生如下反應(yīng)： SiO2＋2NaOH高溫,Na2SiO3＋H2O 所以A、B、C的器皿都不能選用，只能用生鐵坩堝。 3．下列敘述中，正確的是(　　) A．自然界中存在大量的游離態(tài)的硅 B．石英、水晶、瑪瑙的主要成分都是二氧化硅 C．二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)活潑，能跟酸或堿的溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng) D．自然界中硅都存在于石英中 答案　B 解析　自然界中的硅，都以化合態(tài)存在，硅是親氧元素，主要以氧化物及硅酸鹽形式存在，如石英、水晶、瑪瑙的主要成分都是二氧化硅。二氧化硅性質(zhì)穩(wěn)定。 4．下列關(guān)于硅酸的敘述中錯誤的是(　　) A．硅酸是一種很弱的酸 B．硅酸不穩(wěn)定，加熱脫水會產(chǎn)生二氧化硅 C．硅酸可由二氧化硅與水反應(yīng)制得 D．硅酸應(yīng)由可溶性硅酸鹽與鹽酸或二氧化碳反應(yīng)制得 答案　C 解析　硅酸是一種比碳酸的酸性還弱的弱酸，難溶于水，受熱不穩(wěn)定易分解；制備H2SiO3時應(yīng)向可溶性的硅酸鹽的溶液里通入CO2或加入鹽酸等來制備，可見A、B、D項正確。雖然SiO2是硅酸的酸酐，但因SiO2難溶于水且不跟水反應(yīng)，所以不能用SiO2與H2O反應(yīng)來制H2SiO3，C錯。 5．下列物質(zhì)的變化，不能通過一步化學(xué)反應(yīng)完成的是(　　) A．CO2 →H2CO3 B。SiO2→Na2SiO3 C．Na2CO3 →Na2CO3 D。H2SiO3→H2SiO3 答案　D 解析　由于SiO2不溶于水也不與水反應(yīng)，所以由SiO2制取H2SiO3需先使SiO2與強(qiáng)堿反應(yīng)制得可溶性硅酸鹽后，再與其他酸反應(yīng)才能制得H2SiO3。 6．在反應(yīng)SiO2＋3C高溫,SiC＋2CO↑中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為(　　) A．1∶3 B.3∶1 C．2∶1 D.1∶2 答案　D 解析　根據(jù)化合價升降規(guī)律，可確定C既為氧化劑又為還原劑，假設(shè)3 mol C參與反應(yīng)，化合價降低的C即氧化劑為1 mol，化合價升高的C即還原劑為2 mol，因此二者的物質(zhì)的量之比為1∶2。分析化合價變化，來確立氧化劑和還原劑；由得失電子數(shù)相等確定氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比(或質(zhì)量比)。注意產(chǎn)物是CO而不是CO2。 7．下列各組物質(zhì)間，不能發(fā)生反應(yīng)的是(　　) A．二氧化硅與氧化鈣(高溫) B．二氧化硅與氫氧化鈉(常溫) C．二氧化硅與碳(高溫) D．二氧化硅與濃硝酸(常溫) 答案　D 解析　在高溫下SiO2能被C還原。在眾多的酸中能與SiO2反應(yīng)的只有HF。 8．下列離子在水溶液中能大量共存的是(　　) A．H＋、K＋、HCO、Ca2＋ B．OH－、Na＋、Mg2＋、HCO C．Na＋、H＋、Cl－、NO D．Na＋、SiO、H＋、Cl－ 答案　C 解析　A中H＋可與HCO發(fā)生反應(yīng)：H＋＋HCOH2O＋CO2↑而不能大量共存；B中OH－與Mg2＋、HCO不能大量共存：Mg2＋＋2OH－Mg(OH)2↓，OH－＋HCOCO＋H2O；D中2H＋＋SiOH2SiO3↓。 9．實驗室保存試劑的方法正確的是(　　) A．氫氟酸存放在帶橡皮塞的玻璃瓶中 B．氫氧化鈣溶液存放在配有磨口玻璃塞的玻璃瓶中 C．NaOH溶液存放在帶橡皮塞的細(xì)口玻璃瓶中 D．氫氧化鈉固體盛放在帶橡皮塞的細(xì)口玻璃瓶中 答案　C 解析　氫氟酸能與玻璃中的二氧化硅(SiO2)反應(yīng)，選項A錯誤；氫氧化鈣溶液呈堿性，選項B錯誤；氫氧化鈉固體盛放在廣口瓶中，選項D錯誤。要根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)選用合適的保存試劑的方法。 10．下列離子方程式書寫不正確的是(　　) A．往NaOH溶液中通入過量CO2： 　CO2＋OH－HCO B．單質(zhì)硅與燒堿溶液反應(yīng)： 　Si＋2OH－＋H2OSiO＋2H2↑ C．石英砂與燒堿反應(yīng)制水玻璃： 　SiO2＋2OH－SiO＋H2O D．往水玻璃中通入二氧化碳： 　Na2SiO3＋2H2O＋CO2H4SiO4↓＋2Na＋＋CO 答案　D 解析　往NaOH溶液中通入適量CO2生成正鹽Na2CO3，弱酸的正鹽能與酸反應(yīng)變?yōu)樗崾禁}，所以當(dāng)CO2過量時即溶液中H2CO3過量時，生成物為NaHCO3，故A式正確；單質(zhì)硅能和燒堿溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和氫氣，NaOH是易溶于水的強(qiáng)堿，Na2SiO3是易溶于水的鹽，均完全電離，故Na＋可以簡化掉，B式正確；石英的成分是二氧化硅，與燒堿發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成硅酸鈉和水，故C式正確；碳酸比硅酸酸性強(qiáng)，所以往水玻璃即硅酸鈉的水溶液中通入二氧化碳可以制硅酸。反應(yīng)物中的Na2SiO3和生成物中的Na2CO3均為易溶于水的鹽，能完全電離寫成離子形式，并且Na＋可以簡化掉，故D式不正確。正確的離子方程式應(yīng)為：SiO＋2H2O＋CO2H4SiO4↓＋CO。 11．證明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正確方法是(　　) A．加入過量的鹽酸，觀察是否有氣泡冒出 B．加入過量的燒堿溶液，觀察是否有固體溶解 C．加熱至高溫，觀察是否有氣泡冒出，是否有硅酸鈣生成 D．先加過量的鹽酸攪拌，觀察是否有不溶物剩余及氣泡出現(xiàn)；若有不溶物則濾出，投入到氫氧化鈉溶液中看其是否溶解 答案　D 解析　生石灰的成分是氧化鈣，若不含雜質(zhì)，加鹽酸能完全溶解并且無氣體生成。加鹽酸充分反應(yīng)后仍有不溶于水的固體，說明有石英雜質(zhì)存在。加鹽酸溶解，但放出無色無味并能使澄清石灰水變渾濁的氣體，說明生石灰中含有石灰石。有關(guān)的化學(xué)方程式為：CaO＋2HClCaCl2＋H2O；CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑；CO2＋Ca(OH)2CaCO3↓＋H2O。 12．(1)指出下列反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用，在A～D選項中選擇正確答案填入括號內(nèi)。 ①SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O(　　) ②SiO2＋2C高溫,Si＋2CO↑(　　) ③SiO2＋3C高溫,SiC＋2CO↑(　　) ④SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O(　　) A．作為玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蝕 B．弱氧化性 C．酸性氧化物的通性 D．未參加氧化還原反應(yīng) (2)2002年9月26日，中國北京曙光公司研制出了第一款具有我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能CPU芯片——“龍芯”1號。 ①“龍芯”(芯片)的主要化學(xué)成分是________。 ②目前應(yīng)用最多的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化材料是________。 ③在計算機(jī)長距離聯(lián)網(wǎng)使用的傳輸很快的線路中使用的材料叫________，主要化學(xué)成分是________。 ④如果這種埋在地下的材料裸露在堿性土壤中，結(jié)果會斷路，用離子方程式說明原因：　。 答案　(1)①C　E____________________________________________________。 ?、跠　④A　(2)①硅?、诠琛、酃鈱?dǎo)纖維　SiO2　④SiO2＋2OH－SiO＋H2O 解析　(1)本題全面考查SiO2的性質(zhì)，將所給選項結(jié)合實際一一對應(yīng)查找。A用來雕刻玻璃，應(yīng)有氫氟酸(HF)參與反應(yīng)；B中弱氧化性是指反應(yīng)物SiO2中Si元素得電子，化合價降低；C項表現(xiàn)酸性氧化物的通性是指SiO2與堿反應(yīng)；D項是指Si元素化合價沒有變化。 (2)SiO2屬于酸性氧化物，易與堿反應(yīng)。 13．A、B、C、D、E代表單質(zhì)或化合物，它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系如下圖所示。A為地殼中含量僅次于氧的非金屬元素的單質(zhì)，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似。 請?zhí)羁眨? (1)形成單質(zhì)A的原子的結(jié)構(gòu)示意圖為________，它的最高化合價為________。 (2)B的化學(xué)式(分子式)為________，B和碳反應(yīng)生成A和E的化學(xué)方程式是__________________。 (3)C的化學(xué)式(分子式)為____________，D的化學(xué)式(分子式)為____________。 答案　(1)　。 ?。?　(2)SiO2 SiO2＋2C高溫Si＋2CO↑　(3)CaSiO3　Na2SiO3 解析　本題以框圖題的形式考查Si及其化合物的有關(guān)知識，框圖推斷題關(guān)鍵是找準(zhǔn)“切入點”。本題切入點為A及B與A、C、D的轉(zhuǎn)化關(guān)系及條件。本題側(cè)重考查審題能力、分析推理能力和綜合運(yùn)用知識解決問題的能力。由“A為地殼中含量僅次于氧的非金屬單質(zhì)，晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似”推知A為Si，根據(jù)B加碳,高溫A＋E，B加氧化鈣,高溫C，B加氫氧化鈣,加熱D＋H2O，不難推知B為SiO2，C為CaSiO3，D為Na2SiO3。 14．把26 g含有SiO2和CaCO3的固體在高溫下加熱至質(zhì)量不再改變，冷卻后稱重為17.2 g。(相對原子質(zhì)量：O：16，Si：28，Ca：40，C：12) (1)寫出有關(guān)的化學(xué)方程式。 (2)求生成CO2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 (3)求原混合物中所含SiO2的質(zhì)量。 答案　(1)SiO2＋CaCO3高溫CaSiO3＋CO2↑　(2)4.48 L (3)6 g 解析　解法一：(2)由(1)中的反應(yīng)方程式可以看出，固體質(zhì)量的減少為生成的CO2的質(zhì)量。 m(CO2)＝26 g－17.2 g＝8.8 g V(CO2)＝22.4 Lmol－1＝4.48 L 據(jù)C原子守恒知：n(CaCO3)＝n(CO2)＝＝0.2 mol m(CaCO3)＝0.2 mol100 gmol－1＝20 g m(SiO2)＝26 g－20 g＝6 g 解法二：設(shè)混合物中SiO2、CaCO3的質(zhì)量分別為：x，y， 據(jù)題意有：x＋y＝26 g① CaO＋CO2↑，據(jù)Ca原子守恒有：n(CaCO3)＝n(CaO)＝ →CaO＋CO2↑，據(jù)Ca原子守恒有：n(CaCO3)＝n(CaO)＝ 據(jù)題意有：x＋56 gmol－1＝17.2 g② 解①②兩式得：x＝6 g　y＝20 g n(CO2)＝n(CaCO3)＝＝0.2 mol V(CO2)＝0.2 mol22.4 Lmol－1＝4.48 L。 第2課時　硅和硅酸鹽 【考點講練】 1．下列關(guān)于碳和硅的比較，正確的是(　　) A．它們的氧化物都能與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸 B．碳和硅的最高正價都是＋4價 C．硅元素在地殼中的含量占第二位，碳占第一位 D．碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游離態(tài)也有化合態(tài) 答案　B 解析　SiO2不溶于水也不與水反應(yīng)，A不正確；在地殼中含量第一的是氧元素，硅占第二位，C不正確；自然界中有游離態(tài)的碳(金剛石等)，但是沒有游離態(tài)的硅，因為硅是一種親氧元素，D不正確。選B。 溫馨提示　雖然碳比硅活潑，但是由于硅是親氧元素，所以碳在自然界中有單質(zhì)，而硅只能以化合態(tài)形式存在。 歸納拓展 硅單質(zhì)與碳單質(zhì)的比較 領(lǐng)悟整合　晶體硅性質(zhì)較特殊，要掌握硅的特性：(1)Si的還原性大于C，但C卻能在高溫下還原出Si：SiO2＋2C高溫,Si＋2CO↑；(2)非金屬與堿反應(yīng)一般無氫氣放出，但Si可以：Si＋2NaOH＋H2ONa2SiO3＋2H2↑；(3)非金屬單質(zhì)一般不與無氧酸反應(yīng)，但Si可以與HF作用：Si＋4HFSiF4↑＋2H2↑；(4)非金屬單質(zhì)一般為非導(dǎo)體，但Si是良好的半導(dǎo)體。 2．已知石棉是由鈣、鎂、硅、氧四種元素組成，其中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為：Ca 10%，Mg 17%，Si 27%，其余為氧。求： (1)用SiO2和金屬氧化物的形式表示石棉的組成。 (2)石棉中CaO、MgO和SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 答案　(1)3MgOCaO4SiO2　(2)w(CaO)＝13%， w(MgO)＝29%，w(SiO2)＝58% 解析　(1)石棉中含氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1－(10%＋17%＋27%)＝46%。則每100份質(zhì)量的石棉中含Ca、Mg、Si、O原子的物質(zhì)的量之比為 ∶∶∶＝0.25∶0.71∶0.96∶2.88≈1∶3∶4∶12 所以石棉的化學(xué)組成可表示為CaMg3Si4O12，氧化物形式為3MgOCaO4SiO2。 (2)石棉的相對分子質(zhì)量為416。石棉組成中CaO、MgO、SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為： w(CaO)＝100%＝13%　w(MgO)＝100%＝29% w(SiO2)＝100%＝58% 方法探究　我們通常所寫的化學(xué)式中各元素原子的數(shù)目關(guān)系，也就是1 mol該物質(zhì)中所含各元素的物質(zhì)的量的關(guān)系。本題即是此方法的逆運(yùn)算。 3．下列溶液中可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是(　　) A．硅酸鈉溶液 B.氫氟酸 C．氫氧化鈉溶液 D.氯化鈉溶液 答案　AC 解析　玻璃的主要成分之一是二氧化硅，它能跟氫氟酸迅速反應(yīng)，所以，氫氟酸不能盛放在玻璃、陶瓷容器中；氫氧化鈉溶液與二氧化硅在常溫下反應(yīng)十分緩慢，所以可以盛放在玻璃瓶中，但瓶的磨口處的二氧化硅跟氫氧化鈉緩慢反應(yīng)后，生成的硅酸鈉是一種礦物膠，使瓶塞與瓶口粘在一起，因此不能用磨口玻璃塞；硅酸鈉溶液可以用玻璃瓶盛放，只是不能用磨口玻璃塞(原因同氫氧化鈉溶液)；氯化鈉溶液不跟玻璃中各種成分反應(yīng)。 拓展延伸　堿溶液Na2SiO3、Na2CO3等顯堿性的鹽和氫氟酸，不能用磨口帶玻璃塞的試劑瓶保存；強(qiáng)氧化劑、酸、有機(jī)試劑不能用橡膠塞的試劑瓶長期保存，氫氟酸保存在鉛皿或塑料瓶中。 備課資源　晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下： ①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅 ②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3： Si＋3HCl300℃SiHCl3＋H2 ③SiHCl3與過量H2在1 000～1 100℃反應(yīng)制得純硅 已知SiHCl3能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。 請回答下列問題： (1)第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為　。 (2)粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點33.0℃)中含有少量SiCl4(沸點 57.6℃)和HCl(沸點－84.7℃)，提純SiHCl3采用的方法為　。 (3)用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)： ①裝置B中的試劑是 　 。 裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是　 。 ②反應(yīng)一段時間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是　 ， 裝置D不能采用普通玻璃管的原因是　 　， 裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為　 　。 ③為保證制備純硅實驗的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及　　 。 ④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑(填寫字母代號)是　 。 a．碘水　b．氯水　c．NaOH溶液　d．KSCN溶液 e．Na2SO3溶液 答案　(1)SiO2+2C高溫Si＋2CO↑ (2)分餾(或蒸餾) (3)①濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化 ②有固體物質(zhì)生成　在反應(yīng)溫度下，普通玻璃會軟化 SiHCl3＋H21 000～1 100 ℃Si＋3HCl ③排盡裝置中的空氣 ④bd(或c) 解析　(1)根據(jù)題意給信息，粗硅可以用碳還原二氧化硅的辦法來制得，故反應(yīng)方程式為SiO2＋2C高溫,Si＋2CO↑； (2)因HCl易溶于水，而SiHCl3與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，故提純SiHCl3的方法只能在無水的條件下利用它們的沸點不同，采用分餾的方法進(jìn)行；(3)①因SiHCl3與水強(qiáng)烈反應(yīng)，故A中產(chǎn)生的H2必須干燥，故B中的液體一定為濃H2SO4，且C中燒瓶需加熱，其目的是使SiHCl3汽化，加快與H2的反應(yīng)。②根據(jù)題給信息石英管中產(chǎn)生的物質(zhì)應(yīng)為硅，故D中現(xiàn)象應(yīng)有固體產(chǎn)生，由題給信息，制純硅的反應(yīng)條件為1 000～1 100℃，此溫度下普通玻璃容易軟化。③因高溫下H2與O2容易反應(yīng)而爆炸，故還應(yīng)排盡裝置中的空氣。④鐵與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生Fe2＋，其檢驗方法常常采用先將Fe2＋氧化為Fe3＋然后再加入KSCN溶液看是否變紅來檢驗。 4．已知Si能與HF(aq)與NaOH(aq)反應(yīng)： Si＋4HFSiF4↑＋2H2↑ Si＋2NaOH＋H2ONa2SiO3＋2H2↑ 又知硅及其化合物間存在如圖所示的關(guān)系： 其中A是制造芯片和光電池的主要原料：B是含硅化合物中的一種氣體；某些C可作干燥劑或催化劑的載體；D是一種黏合劑，能將磨砂玻璃黏合在一起，E是一種比H2CO3酸性還弱的酸。 試回答下列問題： (1)寫出A、C、E的化學(xué)式：A________、C________、 E________。 (2)①～⑦反應(yīng)中，屬于氧化還原反應(yīng)的是________，屬于置換反應(yīng)的是________。 答案　(1)Si　SiO2　H2SiO3　(2)①③④?、? 方法技巧　解決推斷題的關(guān)鍵是尋找突破口，框圖中的物質(zhì)具有某些特殊的性質(zhì)、用途。特殊的反應(yīng)條件、反應(yīng)類型、特殊的反應(yīng)物或生成物等通常是解題的關(guān)鍵，如Si及其化合物中，①SiO2為不溶于水的酸性氧化物；②SiO2和Si溶于氫氟酸；③硅與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2；④SiO2與Si的特殊用途；⑤Si為半導(dǎo)體等。 【課時作業(yè)】 1．下列關(guān)于硅及硅的化合物的敘述不正確的是(　　) ①硅的結(jié)構(gòu)和金剛石類似，所以都具有熔點高、硬度大等特點　②硅是地殼中含量最多的非金屬?、劬w硅是良好的半導(dǎo)體材料　④二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的重要材料?、荻趸枋撬嵝匝趸?，不溶于任何酸 A．①②⑤ B.①⑤ C.③④ D.②⑤ 答案　D 解析　硅雖然是非金屬，但已經(jīng)表現(xiàn)出一定的金屬性，所以硅及其化合物在性質(zhì)上表現(xiàn)出一定的特殊性。 2．下列試劑貯存方法正確的是(　　) A．氫氟酸用玻璃瓶密封貯存 B．NaOH溶液用磨口玻璃瓶加玻璃塞封存 C．水玻璃用塑料桶敞口放置 D．純堿溶液可用帶橡膠塞的玻璃瓶封存 答案　D 解析　氫氟酸會與玻璃中的SiO2反應(yīng)；NaOH溶液會與玻璃中的SiO2反應(yīng)，生成的Na2SiO3具有黏性，會使玻璃瓶頸與瓶塞粘住而不能打開；水玻璃中的Na2SiO3會與空氣中的CO2反應(yīng)而變質(zhì)。 3．下列物質(zhì)中，不含有硅酸鹽的是(　　) A．水玻璃 B.硅芯片 C.黏土 D .普通水泥 答案　B 解析　水玻璃、黏土、普通水泥中都含有硅酸鹽，B項硅芯片其主要成分是單質(zhì)硅。本題要了解常見硅酸鹽及含硅物質(zhì)。作為電腦硅芯片，所用硅為高純硅，為單質(zhì)。常見硅酸鹽有水泥、玻璃、陶瓷、黏土等。 4．下列關(guān)于水玻璃的性質(zhì)和用途的敘述中不正確的是(　　) A．這是一種礦物膠，既不燃燒也不受腐蝕 B．在建筑工業(yè)上可以作黏合劑、耐酸水泥摻料 C．木材、織物浸過水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒 D．水玻璃的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不易變質(zhì) 答案　D 解析　Na2SiO3的水溶液叫水玻璃，是一種礦物膠，通常用作耐火材料。在空氣中發(fā)生反應(yīng)Na2SiO3＋CO2＋H2OH2SiO3↓＋Na2CO3，故D不正確。 5．有下列幾個變化：①Na2CO3Na2SiO3，②SiO2H2SiO3，③Na2SiO3Na2CO3，④Ca(NO3)2CaSiO3。其中不能通過一步反應(yīng)實現(xiàn)的是(　　) A．①② B.②④ C．③④ D.只有② 答案　D 解析?、貼a2CO3＋SiO2高溫,Na2SiO3＋CO2↑，③Na2SiO3＋CO2＋H2ONa2CO3＋H2SiO3↓，④Ca(NO3)2＋Na2SiO32NaNO3＋CaSiO3↓。由SiO2制H2SiO3不能一步實現(xiàn)，要先與堿反應(yīng)，再與酸反應(yīng)。 6．用二氧化硅和金屬氧化物的組成表示硅酸鹽的組成，不正確的是(　　) A．鈣沸石[Ca(Al2Si3O10)3H2O]　CaOAl2O33SiO23H2O B．鎂橄欖石[Mg2SiO4]　2MgOSiO2 C．正長石[KAlSi3O8]　K2OAl2O3SiO2 D．高嶺石[Al2(Si2O5)(OH)4]　Al2O32SiO22H2O 答案　C 解析　用化學(xué)式表示的硅酸鹽和用氧化物形式表示的硅酸鹽，各組成元素的原子個數(shù)比應(yīng)該不變。 7．月球上有豐富的綠柱石(綠寶石)礦藏，其主要化學(xué)成分為BenAl2[Si6O18]也可用氧化物 形式表示為nBeOAl2O36SiO2，其n值為(Be為＋2價)(　　) A．1 B.2 C.3 D.4 答案　C 8．露置于空氣中一段時間后的水玻璃會變渾濁。向此渾濁溶液中加入稀鹽酸，會生成白色沉淀，同時伴隨有氣泡產(chǎn)生。用化學(xué)方程式解釋產(chǎn)生上述實驗現(xiàn)象的原因： (1)溶液變渾濁　。 (2)生成白色沉淀　。 (3)產(chǎn)生氣泡　。 答案　(1)Na2SiO3＋CO2＋H2OH2SiO3↓＋Na2CO3 (2)Na2SiO3＋2HCl2NaCl＋H2SiO3↓ (3)Na2CO3＋2HCl2NaCl＋CO2↑＋H2O 9．幾種含硅元素的物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。 試判斷： (1)寫出下列幾種物質(zhì)的化學(xué)式： A　　　　，B　　　　，C　　　　，D　　　　， E　　　　，F(xiàn)　　　　。 (2)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式： B→A　 　。 B→E　 　。 (3)寫出下列溶液中反應(yīng)的離子方程式： A→D　 　。 D→F　 　。 答案　(1)Si　SiO2　H2SiO3　Na2SiO3　CaSiO3　H4SiO4 (2)①SiO2+2C強(qiáng)熱Si＋2CO↑ ②CaCO3＋SiO2高溫CaSiO3＋CO2↑ (3)①Si＋2OH－＋H2OSiO＋2H2↑ ②SiO＋CO2＋2H2OH4SiO4↓＋CO 解析　本題考查含硅物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，可從B作為突破口解答。 A、B、C、D、E、F均為含硅元素的物質(zhì)。要推斷這些物質(zhì)，必須選定其中一種作為突破口。 從圖中分析B物質(zhì)涉及的與其他物質(zhì)的關(guān)系最多，其位置關(guān)系最為關(guān)鍵，且其中有明顯的性質(zhì)特征。B物質(zhì)可與Na2O在高溫條件下反應(yīng)生成鈉鹽D，故B可能為SiO2或硅酸。但硅酸不可能由某物質(zhì)通過高溫強(qiáng)熱的方法制取，顯然B只能為SiO2。 SiO2與C在強(qiáng)熱條件下混合反應(yīng)可制得單質(zhì)硅，而單質(zhì)硅可與NaOH溶液在室溫下反應(yīng)而生成Na2SiO3，所以A為硅，D為Na2SiO3。 在Na2SiO3溶液中通入CO2，將析出原硅酸(H4SiO4)。無論是在Na2SiO3溶液中加入CaCl2，還是SiO2和CaCO3在高溫下反應(yīng)，或者是H4SiO4與CaO共熱，都將得到CaSiO3固體。由此可知E為CaSiO3，F(xiàn)為原硅酸。原硅酸在空氣中干燥，可失水而成為硅酸。硅酸加熱分解為SiO2。故C為硅酸。 備課資源　某科研小組，用含有少量的CaO和Fe2O3的高嶺土(主要成分：Al2O32SiO22H2O)試驗新型的凈水劑。試驗程序如下： 已知：Al2O3與純堿反應(yīng)的產(chǎn)物是NaAlO2和CO2。試回答下列問題： ①寫出混合物A、B、濾液C、沉淀D的主要成分。 A．　　　??；B.　　　?。籆.　　　??；D.　　　　。 ②寫出高嶺土與純堿熔融的兩個化學(xué)方程式　。 ③沉淀D的化學(xué)式是　　　　，生成該沉淀的離子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ④該試驗中，熔融高嶺土可以選用的坩堝有　　　　。 A．玻璃坩堝B.瓷坩堝 C．氧化鋁坩堝D.鐵坩堝 答案?、貼aAlO2和Na2SiO3　AlCl3和H2SiO3 AlCl3　H2SiO3 ②Al2O3＋Na2CO3高溫,2NaAlO2＋CO2↑ SiO2＋Na2CO3高溫,Na2SiO3＋CO2↑ ③H2SiO3　SiO＋2H＋H2SiO3↓ ④D 解析　將土樣和純堿混勻，加熱熔融時，土樣中的Al2O3和SiO2將與純堿發(fā)生反應(yīng)，生成鋁酸鹽和硅酸鹽，并溶于水中；而CaO、Fe2O3不與純堿反應(yīng)而成為殘渣。濾液中的鋁酸鹽和硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)，得到溶于水的偏鋁酸鹽和不溶于水的硅酸。由于陶瓷的成分是硅酸鹽，它和氧化鋁都會與純堿反應(yīng)，因此，在熔融土樣時只能選用鐵坩堝。 10．硅能與燒堿溶液反應(yīng)(Si＋2NaOH＋H2ONa2SiO3＋2H2↑)，現(xiàn)有42 g硅與足量的燒堿溶液反應(yīng)，能產(chǎn)生多少升H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)？若把反應(yīng)后的溶液和過量的鹽酸反應(yīng)，生成的沉淀經(jīng)高溫灼燒，可得到什么物質(zhì)？質(zhì)量是多少？ 答案　67.2 L　SiO2　90 g 解析　設(shè)產(chǎn)生的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為x Si＋2NaOH＋H2ONa2SiO3＋2H2↑ 28 g　 　　　　　　　　　　　44.8 L 42 g　x ＝，得x＝67.2 L 反應(yīng)后的溶液與過量鹽酸混合 Na2SiO3＋2HClH2SiO3↓＋2NaCl H2SiO3△,SiO2＋H2O 由Si元素守恒：生成SiO2的質(zhì)量為：60 gmol－1＝90 g