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第三节无机非金属材料 硅和二氧化硅
【学习目标】
1、掌握硅元素在自然界中的存在形式，熟悉硅的化学性质及其用途
2、掌握二氧化硅的化学性质和用途，辨析二氧化硅和二氧化碳性质的差异性
一、硅
1、硅元素的存在
硅在地壳中的含量仅次于氧，为26.3%。硅是一种亲氧元素，在自然界仅以 的形式存在，主要以 (如：地壳中的大多数矿物)和氧化物(如：水晶、玛瑙)的形式存在
2、硅的物理性质
晶体硅是一种带有 的灰黑色固体，晶体硅熔点 、硬度 、有脆性，导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的 材料。
3、化学性质
硅的原子结构示意图为 ，最外层有 个电子，反应中既不容易 电子，也不容易 电子
(1)常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、HF(氢氟酸)、强碱(如NaOH)溶液反应
①与氟气反应： ②与氢氟酸反应： 。
③与NaOH溶液反应： 。
(2)加热和高温时，能与O2、Cl2、C等反应
①与O2反应： 。
②与Cl2反应： 。
③与C反应： 。
4、单质硅的制备——硅在自然界中以化合态存在，工业上常以 为原料来制取单质硅
(1)单质硅常用二氧化硅来制取，主要分为两个阶段
①用碳还原二氧化硅制备粗硅
②将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还原制备纯硅
【微点拨】
① 粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是 而不是 。
② 粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅
(2)工业制备高纯硅的原理
工业制备高纯硅的原理示意图 涉及的主要化学反应
5、硅主要的用途
高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池；单质硅常用作半导体材料和合金材料
【微点拨】
(1)硅单质的特性
①非金属单质一般不与非氧化性酸作用，但Si却能与氢氟酸作用： 。
②非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力
③Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si： 。
④非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液反应放出H2： 。
(2)硅与NaOH溶液的反应本质
在硅与NaOH溶液的反应中，还原剂是 ，氧化剂是 。当标电子转移的方向和数目时，应表示为： 。
【
二、二氧化硅(SiO2)
1、存在：SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有 形和 形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是 的二氧化硅，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅
2、物理性质：SiO2 水，熔点 ，硬度 。
3、结构
SiO2晶体的基本结构单元是硅氧四面体，每个Si原子周围结合 个O原子，每个O原子与 个Si原子相结合，许多以Si为中心，O在4个顶点的四面体通过顶点的O相连接而组成 的晶体
①二氧化硅晶体是原子晶体，是由硅原子和氧原子构成的
②二氧化硅晶体中硅原子和氧原于的个数比为 。
③二氧化硅晶体中Si原子与Si—O键的比为 ，即1mol SiO2晶体中约含 个Si—O共价键
4、化学性质
(1)具有酸性氧化物的通性：SiO2是 ，难溶于于水
①SiO2与NaOH溶液反应： 。
②SiO2与碱性氧化物反应： 。
(2)SiO2的弱氧化性： 。
(3)SiO2能与氢氟酸(HF)反应： 。 (用氢氟酸刻蚀玻璃)
【微点拨】
① 盛装 等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用橡皮塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞，盛装硅酸钠溶液的试剂瓶也不能用玻璃塞(硅酸钠是一种矿物胶，粘性大)
② 氢氟酸可较快腐蚀玻璃，可用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用 保存氢氟酸而应用 。
③石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体
5、二氧化硅的用途
①沙子是基本的建筑材料
②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作 。
③ 和 制作饰物和工艺品
④实验室中使用石英坩埚
⑤SiO2用于制备硅
⑥SiO2用于制造各种玻璃制品
6、CO2和SiO2的比较
物质 比较项目 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2)
结构 结构，不存在单个分子 存在单个CO2分子
物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水
与水反应
与酸反应 只与氢氟酸反应：
与碱反应
与盐反应 与Na2CO3反应： 与Na2SiO3反应：
与碱性氧化物反应 与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3 与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3
氧化性
用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐
【微点拨】
① SiO2不溶于水，如何由SiO2制取H2SiO3
② 设计一个实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱？
实验过程 向Na2SiO3溶液中通入CO2气体
实验装置图
实验现象
实验结论
化学方程式
对点训练1】
1、下列关于碳和硅的比较，正确的是(　　)
A．它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸 B．碳和硅的最高正价都是＋4价
C．硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位
D．碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游离态也有化合态
2、下列关于硅的说法中，错误的是(　　)
A．硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度小，熔点低
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
【对点训练2】
1、关于二氧化硅，下列叙述正确的是________
①化学性质不活泼，熔融氢氧化钠固体可用石英坩埚 ②是酸性氧化物，溶于水显酸性，不溶于任何酸
③物理性质与CO2相似 ④SiO2晶体是由SiO2分子直接组成的
⑤水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2 ⑥光导纤维在强碱性条件下易发生“断路”
2、下列说法正确的是(　　)
A．SiO2熔点高、硬度大，可用于制光导纤维
B．SiO2具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池
C．由于HF能与SiO2反应，所以可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
D．在一定条件下，SiO2SiCl4Si物质间转化均能实现
3、下列关于硅及二氧化硅的化学性质的化学方程式书写错误的是(　　)
A．硅与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
B．硅与烧碱溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
C．硅与盐酸反应：Si＋4HCl===SiCl4＋2H2↑
D．二氧化硅在高温下被C还原：SiO2＋2CSi＋2CO↑
4、熔融氢氧化钠应选用(　　)
A．石英坩埚 B．普通玻璃坩埚 C．生铁坩埚 D．陶瓷坩埚
5、下列溶液中①硅酸钠溶液　②氢氟酸　③氢氧化钠溶液 ④氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是(　　)
A．①③ B．②④ C．②③ D．①④
【课后作业】
1、我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是(　　)
A．晶体硅和金刚石的物理性质相似
B．晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应
C．晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格昂贵
D．晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电
2、有科学家提出硅是“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，硅是最佳的燃料
B．自然界中存在大量单质硅
C．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制
D．自然界硅的贮量丰富
3、科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法中错误的是(　　)
A．自然界中硅元素的储量丰富 B．自然界中存在大量的单质硅
C．高纯度的硅被用作计算机芯片 D．可用H2在高温下还原SiCl4的方法得到高纯硅
4、在SiO2＋3CSiC＋2CO↑反应中，氧化剂和还原剂的质量比为(　　)
A．36:30 B．60:36 C．2:1 D．1:2
5、高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下，下列说法正确的是(　　)
A．自然界中存在大量的单质硅
B．电弧炉中的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑
C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3
6、下列有关硅的说法不正确的是(　　)
A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料
B．硅的导电性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反应
D．加热到一定程度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
7、能用磨口玻璃塞玻璃瓶存放的试剂有(　　)
A．烧碱溶液 B．浓硝酸 C．氢氟酸 D．硅酸钠溶液
8、下列有关硅及其化合物的说法正确的是(　　)
A．晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料
B．常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在
C．SiO2可由两种单质直接反应生成，将其加入BaCl2溶液中同时有气体和沉淀产生
D．除去SiO2中混有的BaCO3可加入适量的稀盐酸
9、下图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是(　　)
A．SiO2属于两性氧化物 B．酸性：H2SiO3＞H2CO3
C．硅胶吸水后可重复再生 D．图中所示转化反应都是氧化还原反应
10、下列反应不能一步完成的是(　　)
A．SiO2→Na2SiO3　　 B．SiO2→H2SiO3 C．Na2SiO3→H2SiO3 D．H2SiO3→SiO2
11、将过量的CO2分别通入：① CaCl2溶液；②浓Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是(　　)
A．①②③④ B．②④ C．①②③ D．②③
12、在①浓硝酸、②水、③盐酸、④氢氟酸、⑤氢氧化钾溶液中，常温时能与二氧化硅起化学反应的有(　　)
A．①② B．②④ C．④⑤ D．③④
13、下列关于硅及二氧化硅的化学性质的化学方程式书写错误的是(　　)
A．硅与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
B．硅与烧碱溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
C．硅与盐酸反应：Si＋4HCl===SiCl4＋2H2↑
D．二氧化硅在高温下被C还原：SiO2＋2CSi＋2CO↑
14、某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，他们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的信息：
①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si；
②Mg在点燃的条件下按质量比8∶5与SiO2反应生成一种白色固体化合物和另一种硅化物；
③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与SiH4；
④Si和SiO2均不能与稀H2SO4反应；
⑤SiH4在空气中自燃。
他们的研究报告中记载着“……选用合适的物质在适合的条件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥，最后称量……用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期的63%左右。”请回答下列问题：
(1)该小组“实验室制Si”的化学反应方程式是________________
(2)写出②的反应方程式：______________________________________
(3)该过程中产率比预期低的原因是________________________________
(4)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是什么？请用必要的文字和化学方程式予以说明：_________________
15、A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系，该元素(用R表示)的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气。请回答下列问题。
(1)写出各物质的化学式：A________；B__________；C________；D________；E________
(2)写出反应①的化学方程式：_______________________________________________，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______
(3)写出反应④的离子方程式：__________________________________________
(4)写出反应⑤的离子方程式：_______________________________________
(5)H2CO3的酸性强于E的，请用离子方程式予以证明：____________________________________
16、某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。
已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO ＋ PdCl2＋ H2O===CO2＋2HCl ＋Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)
(1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是_________________________________
(2)装置B的作用是_________________________________________________________
(3)装置C、D中所盛试剂分别为____________、____________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为_________________________________
(4)该装置的缺点是__________________________________________________________
(5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体为13.44 L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为__________________________________________________
(6)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：______________________________________硅和二氧化硅
【学习目标】
1、掌握硅元素在自然界中的存在形式，熟悉硅的化学性质及其用途
2、掌握二氧化硅的化学性质和用途，辨析二氧化硅和二氧化碳性质的差异性
【主干知识梳理】
一、硅
1、硅元素的存在
硅在地壳中的含量仅次于氧，为26.3%。硅是一种亲氧元素，在自然界仅以化合态的形式存在，主要以硅酸盐(如：地壳中的大多数矿物)和氧化物(如：水晶、玛瑙)的形式存在
2、硅的物理性质
晶体硅是一种带有金属光泽的灰黑色固体，晶体硅熔点高、硬度大、有脆性，导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。
3、化学性质
硅的原子结构示意图为，最外层有4个电子，反应中既不容易得到电子，也不容易失去电子
(1)常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、HF(氢氟酸)、强碱(如NaOH)溶液反应
①与氟气反应：Si＋2F2===SiF4
②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
③与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
(2)加热和高温时，能与O2、Cl2、C等反应
①与O2反应：Si＋O2SiO2
②与Cl2反应：Si＋2Cl2SiCl4
③与C反应：Si＋CSiC
4、单质硅的制备——硅在自然界中以化合态存在，工业上常以二氧化硅为原料来制取单质硅
(1)单质硅常用二氧化硅来制取，主要分为两个阶段
①用碳还原二氧化硅制备粗硅 SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑
②将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还原制备纯硅 Si(粗)＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl
【微点拨】
①粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2
②粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅
(2)工业制备高纯硅的原理
工业制备高纯硅的原理示意图 涉及的主要化学反应
①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl
5、硅主要的用途
高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池；单质硅常用作半导体材料和合金材料
【微点拨】
(1)硅单质的特性
①非金属单质一般不与非氧化性酸作用，但Si却能与氢氟酸作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
②非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力
③Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。
④非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液反应放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
(2)硅与NaOH溶液的反应本质
在硅与NaOH溶液的反应中，还原剂是硅，氧化剂是水，该反应可理解为分两步进行。首先，硅与水反应生成H2SiO3和H2：Si＋3H2O===H2SiO3＋2H2↑；然后，H2SiO3与NaOH反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。当标电子转移的方向和数目时，应表示为：
二、二氧化硅(SiO2)
1、存在：SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅
2、物理性质：SiO2不溶于水，熔点高，硬度大
3、结构
SiO2晶体的基本结构单元是硅氧四面体，每个Si原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个Si原子相结合，许多以Si为中心，O在4个顶点的四面体通过顶点的O相连接而组成立体网状结构的晶体
①二氧化硅晶体是原子晶体，是由硅原子和氧原子构成的
②二氧化硅晶体中硅原子和氧原于的个数比为1:2
③二氧化硅晶体中Si原子与Si—O键的比为1:4，即1mol SiO2晶体中约含4NA个Si—O共价键
4、化学性质
(1)具有酸性氧化物的通性：SiO2是酸性氧化物，难溶于于水
①SiO2与NaOH溶液反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
②SiO2与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3
(2)SiO2的弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑
(3)SiO2能与氢氟酸(HF)反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (用氢氟酸刻蚀玻璃)
【微点拨】
①盛装NaOH、Na2CO3等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用橡皮塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞，盛装硅酸钠溶液的试剂瓶也不能用玻璃塞(硅酸钠是一种矿物胶，粘性大)
②氢氟酸可较快腐蚀玻璃，可用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用塑料瓶
③石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体
5、二氧化硅的用途
①沙子是基本的建筑材料
②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维
③石英和玛瑙制作饰物和工艺品
④实验室中使用石英坩埚
⑤SiO2用于制备硅
⑥SiO2用于制造各种玻璃制品
6、CO2和SiO2的比较
物质 比较项目 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2)
结构 立体网状结构，不存在单个分子 存在单个CO2分子
物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水
与水反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3
与酸反应 只与氢氟酸反应： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应
与碱反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2(过量)＋NaOH===NaHCO3
与盐反应 与Na2CO3反应： SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ 与Na2SiO3反应： Na2SiO3＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋Na2CO3 Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3
与碱性氧化物反应 与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3 与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3
氧化性 CO2＋C2CO 2C＋SiO2Si＋2CO↑
用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐
【微点拨】
① SiO2不溶于水，如何由SiO2制取H2SiO3
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl
②设计一个实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱？
实验过程 向Na2SiO3溶液中通入CO2气体
实验装置图
实验现象 有白色胶状沉淀物生成
实验结论 硅酸的酸性比碳酸弱
化学方程式 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋Na2CO3
【对点训练1】
1、下列关于碳和硅的比较，正确的是(　　)
A．它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸
B．碳和硅的最高正价都是＋4价
C．硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位
D．碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游离态也有化合态
2、下列关于硅的说法中，错误的是(　　)
A．硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度小，熔点低
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
【对点训练2】
1、关于二氧化硅，下列叙述正确的是________
①化学性质不活泼，熔融氢氧化钠固体可用石英坩埚
②是酸性氧化物，溶于水显酸性，不溶于任何酸
③物理性质与CO2相似
④SiO2晶体是由SiO2分子直接组成的
⑤水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2
⑥光导纤维在强碱性条件下易发生“断路”
2、下列说法正确的是(　　)
A．SiO2熔点高、硬度大，可用于制光导纤维
B．SiO2具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池
C．由于HF能与SiO2反应，所以可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
D．在一定条件下，SiO2SiCl4Si物质间转化均能实现
3、下列关于硅及二氧化硅的化学性质的化学方程式书写错误的是(　　)
A．硅与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
B．硅与烧碱溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
C．硅与盐酸反应：Si＋4HCl===SiCl4＋2H2↑
D．二氧化硅在高温下被C还原：SiO2＋2CSi＋2CO↑
4、熔融氢氧化钠应选用(　　)
A．石英坩埚 B．普通玻璃坩埚 C．生铁坩埚 D．陶瓷坩埚
5、下列溶液中①硅酸钠溶液　②氢氟酸　③氢氧化钠溶液 ④氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是(　　)
A．①③ B．②④ C．②③ D．①④
【课后作业】
1、我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是(　　)
A．晶体硅和金刚石的物理性质相似
B．晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应
C．晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格昂贵
D．晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电
2、有科学家提出硅是“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，硅是最佳的燃料
B．自然界中存在大量单质硅
C．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制
D．自然界硅的贮量丰富
3、科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法中错误的是(　　)
A．自然界中硅元素的储量丰富 B．自然界中存在大量的单质硅
C．高纯度的硅被用作计算机芯片 D．可用H2在高温下还原SiCl4的方法得到高纯硅
4、在SiO2＋3CSiC＋2CO↑反应中，氧化剂和还原剂的质量比为(　　)
A．36:30 B．60:36 C．2:1 D．1:2
5、高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下，下列说法正确的是(　　)
A．自然界中存在大量的单质硅
B．电弧炉中的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑
C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3
6、下列有关硅的说法不正确的是(　　)
A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料
B．硅的导电性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反应
D．加热到一定程度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
7、能用磨口玻璃塞玻璃瓶存放的试剂有(　　)
A．烧碱溶液 B．浓硝酸 C．氢氟酸 D．硅酸钠溶液
8、下列有关硅及其化合物的说法正确的是(　　)
A．晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料
B．常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在
C．SiO2可由两种单质直接反应生成，将其加入BaCl2溶液中同时有气体和沉淀产生
D．除去SiO2中混有的BaCO3可加入适量的稀盐酸
9、下图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是(　　)
A．SiO2属于两性氧化物 B．酸性：H2SiO3＞H2CO3
C．硅胶吸水后可重复再生 D．图中所示转化反应都是氧化还原反应
10、下列反应不能一步完成的是(　　)
A．SiO2→Na2SiO3　　 B．SiO2→H2SiO3 C．Na2SiO3→H2SiO3 D．H2SiO3→SiO2
11、将过量的CO2分别通入：①CaCl2溶液；②浓Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是(　　)
A．①②③④ B．②④ C．①②③ D．②③
12、在①浓硝酸、②水、③盐酸、④氢氟酸、⑤氢氧化钾溶液中，常温时能与二氧化硅起化学反应的有(　　)
A．①② B．②④ C．④⑤ D．③④
13、下列关于硅及二氧化硅的化学性质的化学方程式书写错误的是(　　)
A．硅与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
B．硅与烧碱溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
C．硅与盐酸反应：Si＋4HCl===SiCl4＋2H2↑
D．二氧化硅在高温下被C还原：SiO2＋2CSi＋2CO↑
14、某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，他们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的信息：
①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si；
②Mg在点燃的条件下按质量比8∶5与SiO2反应生成一种白色固体化合物和另一种硅化物；
③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与SiH4；
④Si和SiO2均不能与稀H2SO4反应；
⑤SiH4在空气中自燃。
他们的研究报告中记载着“……选用合适的物质在适合的条件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥，最后称量……用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期的63%左右。”请回答下列问题：
(1)该小组“实验室制Si”的化学反应方程式是________________
(2)写出②的反应方程式：______________________________________
(3)该过程中产率比预期低的原因是________________________________
(4)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是什么？请用必要的文字和化学方程式予以说明：_________________
15、A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系，该元素(用R表示)的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气。请回答下列问题。
(1)写出各物质的化学式：A________；B__________；C________；D________；E________
(2)写出反应①的化学方程式：_______________________________________________，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______
(3)写出反应④的离子方程式：__________________________________________
(4)写出反应⑤的离子方程式：_______________________________________
(5)H2CO3的酸性强于E的，请用离子方程式予以证明：____________________________________
16、某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。
已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO ＋ PdCl2＋ H2O===CO2＋2HCl ＋Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)
(1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是_________________________________
(2)装置B的作用是_________________________________________________________
(3)装置C、D中所盛试剂分别为____________、____________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为_________________________________
(4)该装置的缺点是__________________________________________________________
(5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体为13.44 L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为__________________________________________________
(6)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：______________________________________
【硅和二氧化硅】答案
【对点训练1】
1、B。解析：SiO2不溶于水，也不与水反应；地壳中含量最多的元素是氧，其次是硅；自然界中有游离态的碳(金刚石)，没有游离态的硅。
2、C。解析：硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属；硅原子与碳原子最外层电子数相同，晶体结构相似，但硅晶体比金刚石的硬度小，熔点低；硅的化学性质不活泼，常温能与氟气、氢氟酸和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅还能与氯气、氧气等非金属发生反应。
【对点训练2】
1、⑤⑥。解析：①SiO2晶体是由原子构成的空间网状结构，化学性质稳定，SiO2与NaOH发生反应，熔融NaOH固体不能用石英坩埚，①不正确；②SiO2属于酸性氧化物，与H2O不反应，但能与HF反应，②不正确；③SiO2与CO2结构不同，物理性质差别很大，③不正确；④SiO2晶体是由Si、O原子构成的，不含SiO2分子，④不正确；⑤正确；⑥光导纤维主要成分为SiO2，SiO2与碱反应，因此易发生“断路”，⑥正确。
2、C。解析：SiO2可用于制光导纤维不是因为它的熔点高、硬度大，也不是因为它具有导电性，而是由于它能够有效地传导光信号，制造光电池利用的是单质硅的半导体性能，A、B错误；SiO2不与盐酸反应，D错误。
3、C。解析：常温下，硅能与氢氟酸、烧碱溶液反应，但不与盐酸反应。加热或高温条件下能与C、Cl2、O2等发生反应，化学方程式分别为Si＋CSiC、Si＋2Cl2SiCl4、Si＋O2SiO2。
4、C。解析：烧碱与二氧化硅反应。
5、A。解析：氢氟酸腐蚀玻璃，不能用玻璃试剂瓶。氯化钠溶液可以用玻璃试剂瓶和磨口玻璃塞，硅酸钠是一种黏合剂，可以用玻璃试剂瓶，不能用磨口玻璃塞。氢氧化钠与玻璃中的主要成分SiO2反应生成硅酸钠，因此也不能用磨口玻璃塞。
【课后作业】
1、A。解析：晶体硅的结构与金刚石相似，是具有正四面体形的空间立体网状结构，所以物理性质与金刚石相似，熔、沸点高，硬度大；硅的化学性质不活泼，但常温下可与F2、HF和强碱反应；晶体硅是一种良好的半导体材料，被广泛使用；晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于非金属单质。
2、B。解析：自然界硅的贮量丰富，大多数是以SiO2和硅酸盐的形式存在，无单质硅存在；硅单质是固体，化学性质不活泼，所以硅便于运输、贮存，其燃烧产物SiO2对环境污染程度低，容易有效控制，故A、C、D项正确，B项错。
3、B
4、D
5、D。解析：A项，自然界中没有单质硅，只有化合态的硅，错误；B项，电弧炉中的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，错误；C项，二氧化硅和硅都能与氢氟酸反应，错误；D项，SiHCl3(沸点33.0 ℃)和SiCl4(沸点67.6 ℃)的沸点有较大差距，所以可通过蒸馏(或分馏)提纯SiHCl3，正确。
6、C。解析：A项，晶体硅常用作制造太阳能电池的材料，实现太阳能转化成电能，正确；B项，硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料，正确；C项，硅的化学性质不活泼，在常温下能与F2、HF等物质发生反应，错误；D项，在加热条件下，硅单质能与氯气、氧气等物质发生反应，正确。
7、B。解析：硅酸钠水溶液具有粘性，易将玻璃塞和试剂瓶粘结在一起；磨口玻璃塞中的二氧化硅能与氢氧化钠溶液发生反应，生成具有粘性的硅酸钠，容易使玻璃塞与瓶口粘结在一起；氢氟酸易与玻璃中的二氧化硅发生反应，能腐蚀玻璃，应用塑料瓶存放；浓硝酸和二氧化硅不反应，可以用磨口玻璃塞玻璃瓶存放。
8、D。解析：A项，晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于非金属单质，其导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料；B项，虽然常温下硅的化学性质稳定，但自然界中没有游离态的硅，它主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在；D项，SiO2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的BaCO3，化学方程式为BaCO3＋2HCl===BaCl2＋CO2↑＋H2O。
9、C。解析：SiO2是酸性氧化物；酸性：H2CO3＞H2SiO3；图中有的转化反应不是氧化还原反应，如SiO2与NaOH溶液的反应等。
10、D。解析：二氧化硅是硅原子和氧原子按1∶2的比例结合而形成的立体网状结构，不存在单个的分子，是一种非金属氧化物，其中硅元素与氧元素的质量比为28∶32，即7∶8。
11、B。解析：CO2溶于水：CO2＋H2O??H2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸强。根据酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液无明显现象；过量的CO2通入浓Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至过量，Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3↓，生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而结晶析出，故选B。
12、C
13、C。解析：常温下，硅能与氢氟酸、烧碱溶液反应，但不与盐酸反应。加热或高温条件下能与C、Cl2、O2等发生反应，化学方程式分别为Si＋CSiC、Si＋2Cl2SiCl4、Si＋O2SiO2。
14、(1)2C＋SiO2Si＋2CO↑
(2)SiO2＋4Mg2MgO＋Mg2Si
(3)部分硅与镁反应生成了硅化镁
(4)SiH4能自燃，而有爆鸣声和火花就是由SiH4的自燃引起的，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O
解析：(1)碳可以在高温下还原SiO2制得Si。反应的化学方程式为2C＋SiO2Si＋2CO↑。
(2)(3)Mg与SiO2反应类似于Mg与CO2的反应，先生成MgO和Si，Si再和Mg反应生成Mg2Si，故可生成MgO和Mg2Si。
15、(1)SiO2　CaSiO3　Na2SiO3　Si　H2SiO3
(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑　1∶2
(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑
(4)SiO＋Ca2＋===CaSiO3↓
(5)SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO(或SiO＋2CO2＋2H2O===2HCO＋H2SiO3↓)
解析：解答本题的“突破口(1)”是非金属元素R的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气，说明是硅及其化合物之间的转化。“突破口(2)”是反应条件“高温”，A在高温条件下，能与焦炭、CaCO3发生反应，则A为SiO2。从而推知B为CaSiO3，C为Na2SiO3，D为Si，E为H2SiO3。
16、(1)避免空气中的O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰
(2)作安全瓶，防止倒吸
(3)澄清石灰水　PdCl2溶液　3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si
(4)无尾气吸收装置
(5)2∶1
(6)向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊
解析：(1)碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气、水蒸气反应，所以实验时要将装置中的空气排尽。(2)根据装置图可知，B装置可以作安全瓶，防止倒吸。(3)根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C装置用来检验有没有二氧化碳，D装置用来检验一氧化碳，所以装置C、D中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液；若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，检测两气体产物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si。(4)一氧化碳有毒，不能排放到空气中。(5)取18 g SiO2物质的量为0.3 mol, 8.4 g焦炭物质的量为0.7 mol，充分反应后收集到标准状况下的气体13.44 L，物质的量为0.6 mol，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，
SiO2＋　　2C　　　2CO↑＋　　Si，
0.3 mol 0.6 mol 0.6 mol 0.3 mol
Si＋　　C　　　SiC
0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol
得到Si和SiC的物质的量之比为0.2 mol∶0.1 mol＝2∶1。(6)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，产生的CO2气体先通过饱和碳酸氢钠溶液除去混有的杂质气体，然后再通入硅酸钠溶液发生反应CO2＋H2O＋Na2SiO3=== Na2CO3＋H2SiO3(胶体)，说明酸性H2CO3>H2SiO3。

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