1、第七章 硅和硅酸鹽工業(yè)小結 基礎知識1.根據所學的元素周期表的知識，了解碳族元素的遞變規(guī)律。2.在復習碳及其化合物知識的基礎上掌握硅、二氧化硅的化學性質。 3.了解制造水泥和玻璃的主要原料以及主要化學反應。 4.對新型無機非金屬材料有大致印象。 學習指導1.碳和硅的比較.碳硅原子結構示意圖單質晶體類型原子晶體（金剛石）原子晶體單質熔點35501410氧化物化學式的意義CO2可表示二氧化碳的分子組成SiO2表示二氧化硅中硅原子與氧原子的個數比為1:2相應酸的特點H2CO3只存在于極稀溶液中H2SiO3為固態(tài)酸 2.SiO2高溫時與Na2CO3反應產生CO2，將CO2通入Na2SiO3溶液中可產生

2、H2SiO3，說明H2SiO3酸性有時比H2CO3強，有時比H2CO3弱。強酸制弱酸適用于常溫水溶液里的復分解反應，不適用于高溫非水體系的反應，因為CO2通入Na2SiO3溶液中會產生H2SiO3，故H2SiO3的酸性弱于H2CO3。而高溫時，反應有利于有氣體產生的反應。高溫時SiO2不是氣態(tài)，故反應向產生CO2的方向進行。同理，工業(yè)制粗硅也是這個原理SiO2+2CSi+2CO3.SiO2既能與NaOH反應又能與HF反應，所以SiO2是兩性氧化物。SiO2與HF的反應SiO2+4HF=SiF4+2H2O是SiO2的特殊性質，且生成的SiF4也不是鹽。SiO2并非與所有的酸都能反應。如強酸H2S

3、O4、HCl、HNO3均不能與SiO2反應。所以SiO2不與H+反應，不具堿性氧化物的性質。SiO2與NaOH的反應本質上是與OH-反應，與所有強堿都能反應生成鹽和水。所以SiO2是酸性氧化物。解題精析1.下列關于碳族元素及其化合物的性質的描述不正確的是（ ）A.除Pb外，+4價化合物是穩(wěn)定的。B.RO和RO2（除CO2外）均不跟水反應。C.RH4的穩(wěn)定性隨相對分子質量增大而增大。D.RH4的沸點從碳到鉛逐漸升高。 解析：此題考查碳族元素的單質及化合物重要的相似性共遞變規(guī)律?；蟽r除Pb+2價穩(wěn)定外其余均+4價穩(wěn)定，故A正確。除CO2外，其氧化物均難溶于水，RH4穩(wěn)定性與相對分子質量無規(guī)律性關

4、系，鉛無氫化物。故A、B正確，C、D錯誤。 答案：C、D2.將過量的二氧化碳通入下列溶液，最后溶液是渾濁的是（ ）A氯化鋇溶液B石灰水C飽和碳酸鈉溶液D水玻璃 解析：因為碳酸鋇溶于鹽酸，所以A反應不發(fā)生。石灰水與過量的二氧化碳反應生成的碳酸氫鈣溶于水，所以B中無渾濁。又由于在相同溫度下，碳酸鈉的溶解度遠大于碳酸氫鈉的溶解度，所以C反應中生成的碳酸氫鈉要沉淀，溶液是渾濁的。在D中，因為碳酸的酸性大于硅酸，所以二氧化碳與水玻璃反應生成硅酸沉淀，溶液是渾濁的。答案：C、D3.下列各單質和化合物之間有以下的轉化關系，而且各單質和化合物組成的元素皆為短周期元素。據上述關系判斷：（1）單質A只可能是_，這

5、是因為_。（2）單質B一定是金屬還是非金屬_，這是因為 。（3）各化合物的化學式為：甲_、乙_、丙_、丁_。 解析：本題是元素及化合物推斷題。解題的突破口是短周期內元素的單質A與NaOH溶液反應生成氫氣C的元素可能是Al和Si，而產生的化合物乙能與過量HCl溶液反應生成不溶于水的化合物丁，則進一步推斷出A單質不是金屬Al，而只能是Si。又由于單質A和化合物甲都能跟NaOH溶液反應都生成化合物乙（Na2SiO3），只不過A的另一產物是氫氣，而化合物甲的另一產物為化合物丙，丙又可通過氫氣與單質B反應生成，故單質B為O2，其它的各種化合物也就能推斷出來了。答案：（1）單質A只可能是硅（Si），這是因

6、為在短周期內，能與NaOH溶液反應放出氫氣的只可能是鋁和硅，但鋁的氫氧化物可溶于過量的HCl溶液中，不符合題意。故A只能是單質硅。（2）單質B是非金屬，這是因為硅只有和氧氣反應，才能生成酸性氧化物（SiO2）與堿液（NaOH溶液）反應。（3）甲：SiO2，乙：Na2SiO3，丙：H2O，?。篐2SiO34.水泥的成分主要有Ca2SiOx，Ca3SiOy，Ca3Al2Oz，則x=_,y=_,z=_;水泥熟料中常用適量石膏，其作用是_。解析：因為水泥的主要成份是2CaOSiO2，3CaOSiO2，3CaOAl2O3，所以硅酸二鈣為Ca2SiO4，硅酸三鈣為Ca3SiO5，鋁酸三鈣為Ca3Al2O6

7、，所以x=4,y=5,z=6。水泥熟料中加入適量石膏，其作用是延緩水泥硬化速度。鞏固提高一選擇題1.某些保健品中有鍺元素，它位于周期表的第四周期A族，有關鍺的敘述正確的是（ ）A鍺的原子序數為34B鍺的金屬活動性比鋁強C鍺可以形成化學式為Na2GeO3的鹽D鍺是半導體材料，但金屬性強于非金屬性，屬于金屬元素2.下列各種物質，不屬于同素異形體的是（ ）A金剛石和石墨B晶體硅和水晶C氧氣和臭氧D紅磷和白磷3.證明生石灰中既混有石英又混有石灰石的正確方法是（ ）A加入過量燒堿溶液，且有氣泡冒出B加入過量燒堿溶液，且有固體溶解C加熱至高溫，且有氣泡冒出，有硅酸鈣生成D先加入過量鹽酸攪拌，有不溶性物質剩

8、余及氣泡冒出，濾出不溶性物質，投入到氫氧化鈉溶液中會被溶解掉4.2MgOSiO2中的酸根離子是（ ）ASiO32-BSi2O64-CSiO44-DSiO22-5.只用一種試劑即能將Na2SiO3，Na2SO3，Na2CO3，Na2SO4四種溶液鑒別出來。這種試劑是（ ）ABaCl2溶液B鹽酸CBa(OH)2溶液DAgNO3溶液6.與普通玻璃組成成分相同的是（ ）A鋼化玻璃B玻璃鋼C石英玻璃D光學玻璃7.水玻璃開口放置在空氣中會變質，主要原因是因為與X反應生成Y。X、Y分別是（ ）AO2、SiO2BCO2、Na2CO3CH2O、NaOHDCO2、H4SiO48.鉛的氧化物較多，其中Pb3O4是鉛

9、的最高價氧化物和最低價氧化物所形成的復雜氧化物。在Pb3O4中，鉛的最低價氧化物和最高價氧化物的物質的量之比為（ ）A1:1B1:2 C2:1D無法確定9.由10g含雜質的CaCO3和足量鹽酸，反應產生0.1molCO2，試推斷雜質的組成是（ ）AMgCO3和SiO2BK2CO3和SiO2CMgCO3和KHCO3D無法確定10.從所給的四個詞中選出一個與陶瓷、玻璃、水泥同類的物質（ ）A光導纖維B有機玻璃C人造纖維D磚瓦11.下列物質中，在一定條件下，前者不能直接轉化為后者的是（ ）ASiCl4和SiBSi和Na2SiO3CSiO2和H2SiO3DH2SiO4和H2SiO312.某鈉鹽x的水溶

10、液，可使酚酚變紅色，向該溶液中加入NH4Cl會出現白色沉淀，再加足量稀HNO3沉淀不消失，則x是（ ）AAgNO3BNa2SiO3CNaAlO2DKI13.對鋁、硅、碳3種元素的描述中，不正確的是（ ）A最高價氧化物都能與NaOH溶液反應B單質的熔點依次升高C原子半徑依次增大D單質在高溫下都能與氧化亞鐵反應14.下列敘述中，正確的是（ ）A自然界中存在大量單質硅B石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C硅石的主要成分是CaSiO3D自然界中二氧化硅都存在于石英礦中二.填空題.1.寫出下列反應的方程式：(1)工業(yè)上在電爐里用碳還原SiO2制粗硅 _(2)粗硅在高溫下與氯氣反應生成四氯化硅 _(3

11、)四氯化硅經分餾、提純用氫氣還原，得到純硅。 _ 2.物質A是一種高熔點化合物，不溶于硫酸、硝酸，卻溶于氫氟酸，C是一種氣體，D是白色膠狀沉淀，E是白色固體，A、B、C、D、E的轉化關系如右圖。 據圖示回答（填寫化學式）A _ B _ C _ D _ E _3.在制玻璃的原料中，再加入下列物質，可制得各種不同用途的玻璃（ ）A氧化亞銅B三氧化二鈷C氧化鉛（PbO）D硼砂（Na2B4O710H2O）（1）制造化學儀器玻璃時應加入_（2）制造光學儀器玻璃時應加入_（3）制造藍色玻璃時應加入_（4）制造紅色玻璃時應加入_三.計算題.1.把26.0g含有SiO2的CaCO3固體在高溫下加熱到質量不再改

12、變，冷卻后稱量質量為17.2g，求（1）生成氣體在標準狀況下的體積。（2）原混合物中含有SiO2的質量分數是多少。2.今有含SiO2雜質的碳酸鈉和碳酸氫鈉樣品6.5g取其一半進行加熱（只使NaHCO3完全分解），產生的氣體通入足量的澄清石灰水中得到沉淀0.5g，取另一半溶于水配成500ml溶液，量取25ml，此溶液與0.1mol/L鹽酸反應，正好用去鹽酸25ml，求樣品中二氧化硅的質量分數。自我反饋1C、D2B水晶是純的SiO23D加入鹽酸。CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O再將不溶物加入到NaOH溶液中SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O4C2MgOSiO2也可表示為M

13、g2SiO4，所以酸根為SiO44-。5BNa2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（溶液渾濁） Na2SO3+2HCl=2NaCl+SO2+H2O（刺激性氣體） Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2+H2O（無色無味氣體） Na2SO4+HCl6C7DNa2SiO3+CO2+2H2O=Na2CO3+H4SiO48CPb3O4可寫為2PbOPbO2所以n（PbO）：n（PbO2）=2：19A因為M（MgCO3）=64g/mol，M（K2CO3）=138g/mol，M（KHCO3）=100g/mol，據題意，雜質的，所以選A。10D均為硅酸鹽工業(yè)的產品。11CSiCl4+2H2Si

14、+4HCl(氣) Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 H2SiO4=H2SiO3+H2O12B使酚酞變紅，溶液呈堿性，不可能為A、D加入NH4Cl（溶液呈酸性）會出現白色沉淀可能是H2SiO3或Al(OH)3，當再加入足量稀HNO3后，沉淀也不消失，即為H2SiO3。選B.13C14B硅石成分是SiO2.二.填空題.1. SiO2+2CSi+2CO Si+2Cl2SiCl4 SiCl4+2H2Si（純）+4HCl2.A：SiO2 B：Na2CO3 C：CO2 D：H4SiO4 E：H2SiO33.D C B A三.計算題.1.解：（1）含有SiO2的CaCO3固體在高溫下發(fā)生的反

15、應為CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2 CaCO3CaO+CO2 生成CO2氣體的質量為m（CO2）=26.0g-17.2g=8.8gn（CO2）=標準狀況下V（CO2）=n（CO2）Vm =0.2mol22.4l/mol =4.48l（2）將相加得2CaCO3+SiO2CaO+CaSiO3+2CO2 1 2 n（SiO2） 0.2moln（SiO2）=0.1molm（SiO2）=n（SiO2）M（SiO2） =0.1mol60g/mol =6gSiO2%=答：生成CO2氣體在標準狀況下體積為4.48l原混合物中SiO2的質量分數為23.08%。2.解：設樣品中Na2CO3，NaHCO3

16、物質的量為n1，n2, NaHCO3分解生成的CO2為n3CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O 1 1 n3 n3=0.005mol2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O 2 1 n2 0.005moln2=0.01molm(NaHCO3)=0.01mol84g/mol=0.84g即樣品中m(NaHCO3)=2m(NaHCO3)=20.84g=1.68g又一半樣品需n(HCl)=2510-3L0.1mol/L=0.05molm(Na2CO3)=(0.05mol-0.01mol)106g/mol=2.12g樣品中m(Na2CO3)=2m(Na2CO3)=22.12g=4.24g答：樣品

17、中SiO2質量分數為8.92%走向高考1.（90年上海）下列化合物最容易脫水的是（ ）ANaOH BMg(OH)2 CAl(OH)3 DH4SiO42.（90年上海）某科研小組用高嶺土（主要成分Al2O32SiO22H2O）并含有少量CaO、Fe2O3）研制新型凈水劑（鋁的化合物）。其實驗步驟如下：將土樣和純堿混勻，加熱熔融，冷卻后過濾，棄去殘渣。濾液用鹽酸酸化，經過濾，分別得到沉淀和溶液，溶液即為凈水劑。（1）寫出熔融時主要成分與純堿反應的方程式 _、_（2）最后沉淀物是_，生成該沉淀的離子方程式為_（3）實驗室中常用的坩堝有瓷坩堝、氧化鋁坩堝和鐵坩堝。本實驗在熔融土樣時，應選用_坩堝。答案

18、：1.D2.Al2O3+Na2CO3=2NaAlO2+CO2 SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2 Al(OH)3 AlO2-+H+H2O=Al(OH)3 鐵坩堝（解析1）碳族元素包括：碳（C）、硅（Si）、鍺（Ge）錫（Sn）、鉛（Pb）等五種元素。這五種元素原子的最外電子層上都有4個電子，位于周期表的第A族.碳族元素隨著核電荷數的增加,一些性質呈現規(guī)律性的變化。例如，在周期表中從上到下，元素原子的半徑逐漸增大，失電子能力逐漸增強，得電子能力逐漸減弱，非金屬性向金屬性遞變的趨勢很明顯。在碳族元素形成的單質中，碳是非金屬，其單質之一金剛石硬度最大；硅在地殼中的含量僅次于氧，硅是非金屬

19、元素，但硅單質外貌像金屬，其晶體是一種良好的半導體材料，鍺的金屬性比非金屬性強；錫和鉛都是金屬。碳族元素的化合價主要有+4和+2。碳元素形成的化合物種類最多，少量無機物，大量的是有機物。（解析2）硅。硅在地殼中含量居第二位，硅以化合態(tài)存在于自然界。硅有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體，晶體硅的結構與金剛石的結構相似，是灰黑色有金屬光澤、硬而脆的固體，硬度較大，熔沸點較高，晶體硅是重要的半導體材料。硅的化學性質不活潑，在常溫下一般不跟O2、Cl2、H2SO4、HNO3等發(fā)生反應。而無定形硅比晶體硅活潑，在常溫下，既可與強堿反應放出H2，又可與氫氟酸反應放出H2。Si+2NaOH+H2O=Na2Si

20、O3+2H2，Si+4HF(aq)=SiF4+2H2，把硅研細后加熱，在氧氣中燃燒生成SiO2，放出大量的熱Si+O2SiO2。二氧化硅：天然的二氧化硅也叫硅石，純凈的硅石叫石英。SiO2是一種堅硬難熔的固體。二氧化硅是一種酸性氧化物，它不溶于水，不與水反應生成酸，可與堿性氧化物或強堿反應生成硅酸鹽。SiO2+CaOCaSiO3，SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O由于玻璃中含有SiO2，所以玻璃可被堿腐蝕。二氧化硅可與氫氟酸反應SiO2+4HF=SiF4+2H2O二氧化硅的用途很廣，光導纖維的主要原料就是二氧化硅。硅酸：硅酸為組成復雜的白色固體，通常用化學式H2SiO3表示。不溶于水，是一種二元弱酸，它的酸性比碳酸還弱。硅酸鹽。硅酸鹽是構成地殼、巖石的主要成分。常用的硅酸鹽是硅酸鈉（Na2SiO3）俗稱“泡花堿”，易溶于水，其水溶液又叫水玻璃，是一