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高中化学必修一专题4.1
无机非金属材料的主角──硅
第一课时
二氧化硅和硅酸
目标导学
1．掌握二氧化硅、硅酸的化学性质；
2．了解硅酸的性质和制备。
温故知新
1．碳和硅在自然界中以什么形式存在？
2．CO2的物理性质：是一种
色
体，
溶于水，固态CO2俗称
。
3．完成以下方程式：
（1）CO2
+
H2O
→
（2）CO2
+
NaOH
→
（3）CO2
+
CaO
→
知识精讲
一、硅元素存在
硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于氧。
( http: / / www.21cnjy.com )硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的90%以上。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要的角色。
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二氧化硅广泛存在于自然界中，天然二氧化硅称
( http: / / www.21cnjy.com )为硅石，约占地壳质量的12%，其存在形态有结晶形和无定形两种，统称硅石。石英晶体和水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅。
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二、二氧化硅
（一）结构
二氧化硅是含有[SiO4]四面体结构的立体
( http: / / www.21cnjy.com )网状结构的晶体，不存在单个的二氧化硅分子。每个O原子周围连接着2个Si原子，成直线型。每个Si原子周围连接着4个O原子，构成以Si原子为中心的正四面体结构，4个O原子分别位于正四面体的4个顶点上(虚线示型)
。
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（二）物理性质：熔点高，硬度大。
（三）化学性质：
1．除氢氟酸外不与其它酸反应
SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O
用途：可以在玻璃上雕刻花纹等。
2．与碱性氧化物反应
SiO2＋CaOCaSiO3
3．与碱反应
SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O
思考：实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？
提示：防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。
4．与盐的反应
SiO2
+
Na2CO3
Na2SiO3
+
CO2↑
CaCO3
+
SiO2
CaSiO3
+
CO2↑
5．与碳单质的反应
SiO2
+
2C
Si
+
2CO↑（工业制硅）
（四）用途
1．水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品；
2．SiO2是制光导纤维的重要原料；
3．较纯的石英用于制造石英玻璃；
4．石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料。
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玛瑙饰物
实验室使用的石英坩埚
信息高速公路的骨架——石英光导纤维
三、硅酸
（一）物理性质：硅酸为白色
( http: / / www.21cnjy.com )固体，难溶于水。其酸性极弱，比碳酸还弱，与一般的酸相比，硅酸的组成与结构都复杂得多，常用化学式H2SiO3来简单地表示硅酸。
（二）化学性质：
1．与碱反应
H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O
硅酸的热稳定性很弱，受热分解为二氧化硅和水
2．受热分解
H2SiO3
SiO2＋H2O
硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”，可做干燥剂，也可以用作催化剂的载体。
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干燥硅胶
湿硅胶
【实验4-1】硅酸性质的探究
实验原理：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓。
实验步骤：在饱和Na2SiO3溶液中逐
( http: / / www.21cnjy.com )滴加入1～2滴酚酞，再逐滴加入稀盐酸，溶液红色变浅直至消失，停止加入，可以看到先生成的H2SiO3逐渐聚合而形成胶体溶液——硅酸溶液。
实验现象：加入酚酞后，溶液变红，再滴入稀盐酸，红色变浅，继续加入稀盐酸，红色消失，有白色胶状沉淀生成。
实验结论：①Na2SiO3的水溶液呈碱性；
②Na2SiO3溶液能够与稀盐酸反应生成硅酸；
③H2SiO3胶体最终凝聚成为H2SiO3沉淀。
（三）硅酸和碳酸的性质比较
物质
硅酸
碳酸
化学式
H2SiO3
H2CO3
酸酐
SiO2
CO2
制法
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
CO2+H2O=H2CO3
颜色与状态
白色、粉末状
无色、液态，只存在于水溶液中
水溶性
不溶于水
只存在于水溶液中
酸性比较
酸性：碳酸＞硅酸
实验探究
例．为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答：
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（1）锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为
。
（2）装置B所盛的试剂是
，其作用是
。
（3）装置C所盛试剂是
，C中反应离子方程式是
。
思维训练
1.
基础练习:
思维的准确性训练(Accuracy
of
thinking
training)
1．下列说法正确的是
(　　)
A．二氧化硅溶于水显酸性
B．二氧化碳通入Na2SiO3溶液中可以得到硅酸
C．二氧化硅常用作干燥剂
D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
2．下列物质中能与二氧化硅起化学反应的是
(　　)
①浓HNO3　
②水　　
③氢氟酸　　
④KOH溶液
A．①②
B．②④
C．①④
D．③④
3．下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是
(　　)
A．CO2→H2CO3　　　
B．
( http: / / www.21cnjy.com )SiO2→Na2SiO3
C．Na2O2→Na2CO3
D．SiO2→H2SiO3
4．下列关于二氧化硅的说法中错误的是
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(　　)
A．二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子构成
B．二氧化硅与二氧化碳结构不同，物理性质有很大差异
C．二氧化硅是硅酸的酸酐
D．二氧化硅是酸性氧化物，它溶于氢氟酸
5．下列说法不正确的是
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(　　)
A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸，或者SiO2不是H2SiO3对应的酸酐
B．CO2通入硅酸钠溶液可以得到硅酸沉淀
C．SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大
D．氢氟酸能够雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
1．二氧化硅是酸性氧化物
( http: / / www.21cnjy.com )的原因是
(　　)
A．它溶于水得相应的酸
B．它对应的水化物是可溶性强酸
C．它与强碱溶液反应只生成盐和水
D．它是非金属氧化物
2．下列说法中正确的是
(　　)
A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟强碱反应，但不能跟任何酸反应
B．根据SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑的反应，可推知硅酸酸性比碳酸强
C．CO2气体通入Na2SiO3溶液中可制得硅酸
D．SiO2与水反应可得到硅酸
3．下列关于SiO2和CO2的说法中正
( http: / / www.21cnjy.com )确的是
(　　)
A．CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐
B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸
C．CO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物
D．CO2和SiO2都是由相应的分子组成的
4．下列说法正确的是
(　　)
A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应
B．根据反应SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑可推知硅酸的酸性比碳酸强
C．二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得澄清的硅酸溶液
D．二氧化硅常被用来制造光导纤维
5．下列表述正确的是
(　　)
①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅；
②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐；
③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料；
④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛；
⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
A．①②③
B．②④
C．③④⑤　
D．③⑤
思维的广阔性训练(Width
of
thinking
training)
1．地壳中含量位于第一、二位的元素之间形成的化合物不具有的性质是
(　　)
A．常温下与苛性钠反应
B．常温下与水反应
C．常温下与氢氟酸反应
D．常温下与氧化钙反应
2．能证明SiO2是酸性氧化物的是
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(　　)
A．SiO2＋3CSiC＋2CO↑
B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
C．SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
D．SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
3．玻璃的主要成分之一是二氧化硅。能在玻璃上蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是
(　　)
A．烧碱　　
B．纯碱　
　
C．氢氟酸　　
D．盐酸
4．将过量的CO2分别通入①CaCl2
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(　　)
A．①②③④⑤
B．②③④
C．②④⑤
D．①②④
5．在一定条件下，下列物质不能
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(　　)
①焦炭　②纯碱　③碳酸钙　④氢氟酸　⑤硝酸　⑥氢氧化钾　⑦氧化钙　⑧氟气
A．③⑤⑦⑧
B．⑤⑦⑧
C．⑤⑧
D．⑤
思维的灵活性训练(Flexibility
of
thinking
training)
1．下列关于硅酸的说法正确的是
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(　　)
A．硅酸可以由SiO2和水通过化合反应直接制得
B．由反应Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质
C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应
D．干燥剂“硅胶”的主要化学成分是硅酸
2．二氧化硅是酸酐(即酸性氧化物)的原因是
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(　　)
A．它溶于水得相应的酸
B．它对应的水化物是可溶性强酸
C．它与强碱溶液反应只生成盐和水
D．它是非金属氧化物
3．要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是
(　　)
A．纯碱溶液
B．盐酸
C．硫酸
D．苛性钠溶液
4．下列关于硅酸的叙述，错误
( http: / / www.21cnjy.com )的是
(　　)
A．硅酸是一种很弱的酸
B．硅酸可由二氧化硅与水反应制得
C．硅酸不稳定，加热脱水会生成二氧化硅
D．硅酸可以由可溶性硅酸盐与盐酸反应制得
5．下列关于硅酸的叙述中错误的是
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(　　)
A．硅酸是一种很弱的酸
B．硅酸不稳定，加热脱水会产生二氧化硅
C．硅酸可由二氧化硅与水反应制得
D．硅酸应由可溶性硅酸盐与盐酸或二氧化碳反应制得
2.
能力拓展
思维的批判性训练(Critical
thinking
training)
1．关于二氧化硅，下列叙述不正确的是
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(　　)
A．水晶的成分是二氧化硅
B．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别
C．二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸
D．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸起反应
2．在一定条件下，既能跟二氧化碳，又能跟二氧化硅反应的是
(　　)
①Na2CO3溶液　
②浓H2SO4
　③NaOH溶液　
④木炭
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
3．下列实验能达到实验目的且符合安全要求的是
(　　)
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4．下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是
(　　)
A．CO2
→H2CO3
B．SiO2→Na2SiO3
C．Na2CO3
→Na2CO3
D．H2SiO3→H2SiO3
5．下列关于二氧化硅的叙述中，不正确的是
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(　　)
A．二氧化硅是一种坚硬难溶的固体，化学性质不活泼
B．二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸
C．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别
D．二氧化硅是酸性氧化物，不跟任何酸反应
思维的深刻性训练(Thinking
profundity
training)
1．下列离子方程式不正确的是
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(　　)
A．石英与烧碱溶液反应：SiO2＋2OH-
===SiO＋H2O
B．向氢氧化钠溶液中通入过量CO2：CO2＋2OH－===CO＋H2O
C．向硅酸钠溶液中加入盐酸：2H+
＋SiO＋H2O===H4SiO4↓
D．向碳酸钙上滴稀硝酸：CaCO3＋2H+
===H2O＋CO2↑+Ca2+
2．下列离子方程式，正确的是
(　　)
A．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2+＋2OH-＋CO2===CaCO3↓＋H2O
B．碳酸钠溶液中加入二氧化硅：CO＋SiO2===SiO＋CO2↑
C．二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2＋2OH-
===SiO＋H2↑
D．硅酸与烧碱溶液中和：H2SiO3＋2OH-
===SiO＋2H2O
3．半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是(　　)
A．2C+
SiO2
Si+2CO↑
B．SiO2＋2NaOH
=
Na2SiO3＋H2O
C．Si＋2Cl2
SiCl4
D．SiCl4＋2H2
Si＋4HCl
4．下列说法正确的是
(　　)
A．二氧化硅溶于水显酸性
B．二氧化碳通入水玻璃可得硅酸
C．已知高温时有CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑所以硅酸的酸性比碳酸强
D．因为二氧化硅属于酸性氧化物，所以不溶于任何酸
5．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是
(　　)
A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出
B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解
C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成
D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解
思维的逻辑性训练(Logical
thinking
training)
1．在SiO2＋3CSiC＋2CO↑反应中，氧化剂和还原剂的质量比为
(　　)
A．7∶3
B．7∶6
C．1∶2
D．2∶1
2．下列关于硅酸的说法正确的是
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(　　)
A．用反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质
B．干燥剂“硅胶”的主要化学成份是硅酸
C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应
D．硅酸酸性比碳酸强
3．下列说法正确的是
(　　)
A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟强碱反应，但不能与任何酸反应
B．根据SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑的反应，可推知硅酸酸性比碳酸强
C．二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸
D．二氧化硅对应的水化物只有一种组成形式H2SiO3
4．下列离子方程式，正确的是
(　　)
A．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2+＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O
B．硅酸钠溶液中通入足量二氧化碳：SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO
C．二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2＋2OH-
===SiO＋H2O
D．硅酸与烧碱溶液中和：H+＋OH-
===H2O
5．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是
(　　)
A．加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出
B．加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解
C．加热至高温，观察是否有气体冒出，是否有硅酸钙生成
D．先加入过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现，若有不溶物则滤出，投入到NaOH溶液中看其是否溶解
思维的独创性训练(Originality
of
thinking
training)
1．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是
(　　)
A．CO2是气体，SiO2是固体
B．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
C．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水
D．CO2通入Na2SiO3溶液中析出硅酸沉淀
2．下列说法中正确的是
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(　　)
A．SiO2分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的
B．盛放NaOH溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞，是因为玻璃中含有SiO2，SiO2能与NaOH溶液反应
C．C和Si属于同一主族，所以CO2和SiO2性质相似
D．因为SiO2不能与水反应生成酸，所以SiO2不属于酸性氧化物
3．下列物质中，既不能与盐酸反应，又不能与烧碱溶液反应的是
(　　)
A．水玻璃
B．二氧化硅
C．一氧化碳
D．氧化铝
4．蛇纹石由MgO、Al2
( http: / / www.21cnjy.com )O3、SiO2、Fe2O3组成。现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，向所得的沉淀X和溶液Y中分别加入NaOH溶液至过量。下列叙述错误的是
(　　)
A．沉淀X的成分是SiO2
B．溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+
C．蛇纹石成分中能溶于盐酸的都是碱性氧化物，不溶的是酸性氧化物
D．溶液Y中加入过量的NaOH溶液后过滤，滤液和沉淀中各含两种金属元素
5．如图为刻蚀在玻璃上的精美的花纹图案，则该刻蚀过程中发生的主要化学反应为
(　　)
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A．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
B．NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑
C．Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
D．SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
知识拓展
硅及其化合物的特性
1．非金属单质一般为非导体(石墨能导电)，硅的晶体是良好的半导体材料。
2．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2C
Si＋2CO↑。
3．非金属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液作用放出H2：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。
4．非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。
5．酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF作用。
6．SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。
7．无机酸一般易于溶水，但H2SiO3难溶于水。
8．硅酸钠水溶液称泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。
9．H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以
( http: / / www.21cnjy.com )有Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下，Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生。
答案：
温故知新
1．碳在自然界中有游离态和化合态两种形式存在，硅在自然界中以化合态存在。
2．无色无味
气体
能
干冰
3．（1）CO2
+
H2O
=
H2CO3
（2）CO2
+
2NaOH
=
Na2CO3+H2O
（3）CO2
+
CaO
=
CaCO3
实验探究
答案：
（1）盐酸　　
（2）饱和NaHCO3溶液　除去盐酸中挥发出的HCl气体　　
（3）Na2SiO3溶液　SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO
思维训练
1.
基础练习:
思维的准确性训练(Accuracy
of
thinking
training)
题号
答案
解析
1
B
A选项SiO2不溶于水也不与水反应；B选项C
( http: / / www.21cnjy.com )O2＋Na2SiO3＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓；C选项SiO2不吸收水分，不能作干燥剂；D选项SiO2可与氢氟酸反应。
2
D
常温下二氧化硅性质很稳定，除强碱和氢氟酸外，
( http: / / www.21cnjy.com )很难与其他物质反应，且不易溶于水，不与强氧化剂等反应，故本题中③④能与二氧化硅发生化学反应。本题主要考查SiO2的特征，可与强碱或氢氟酸反应。
3
D
由于SiO2不溶水也不与水反应，所以由SiO2制取H2SiO3需先使SiO2与强碱反应制得可溶性硅酸盐后，再与酸反应才能制得H2SiO3。
4
A
A选项在二氧化硅晶体中，没有
( http: / / www.21cnjy.com )二氧化硅的“分子”，所以A是错误的；B选项；C选项酸酐与相应的酸中成酸元素的化合价相同，C正确；D选项氢氟酸可与二氧化硅反应。
5
A
SiO2中Si呈＋4价，H2SiO3中Si呈＋4价，且H2SiO3SiO2＋H2O，SiO2是H2SiO3的酸酐，故A项错误。
题号
答案
解析
1
C
判断酸性氧化物的方法是氧化物与碱反应只生成盐和水。
2
C
A选项SiO2与氢氟酸反应：Si
( http: / / www.21cnjy.com )O2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，A项错；B选项反应是在高温条件下进行的，由于CO2是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继续进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸强，要比较硅酸和碳酸的酸性强弱必须比较它们在水溶液中电离出H＋的难易程度；C选项由于H2CO3的酸性比H2SiO3强，所以Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3(胶体)＋Na2CO3，C项正确；D选项二氧化硅不溶于水，也不能与水反应，D项错误。
3
A
虽然SiO2是H2SiO3的酸酐，但CO2
( http: / / www.21cnjy.com )可溶于水生成H2CO3，但SiO2却不能溶于水生成H2SiO3，B错误；SiO2与CO2都是酸酐，都是酸性氧化物，A正确，C错误；CO2是由CO2分子构成的，而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的，SiO2中不存在分子，D错误。
4
D
二氧化硅是酸性氧化物，但它可以与氢氟酸发生反应。SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O；反应SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑只有在高温下才能进行，由于CO2是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继续进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强；只要比较硅酸和碳酸的酸性强弱就是要比较它们在水溶液中电离出H+的难易程度，如CO2＋H2O＋Na2SiO3=Na2CO3＋H2SiO3↓，符合强酸制弱酸的规律，也可说明碳酸的酸性比硅酸的强，但由于硅酸难溶于水，不能得到溶液；SiO2是光导纤维的主要成分，光导纤维可以用SiO2来制造。
5
D
( http: / / www.21cnjy.com )
思维的广阔性训练(Width
of
thinking
training)
题号
答案
解析
1
B
地壳中含量位于第一、二位的元素分别是O和Si，所形成的化合物SiO2不具有的性质是B项。掌握SiO2在常温下和高温下的性质是解题的关键。
2
B
酸性氧化物是指能与碱反应生成盐和水的氧化物。
3
C
未磨砂的玻璃在常温下不能与烧碱等碱性物质反应，也不与一般的酸反应，但易与氢氟酸反应。
4
B
CO2溶于水：CO2＋H2O===H2
( http: / / www.21cnjy.com )CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸、铝酸(即氢氧化铝)强。根据溶液中酸与盐酸反应的规律，CO2通入CaCl2溶液无明显现象(弱酸不能制强酸)；通过量CO2通入Na2SiO3、NaAlO2溶液有白色沉淀H2SiO3、Al(OH)3产生；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，生成的NaHCO3的溶解度比Na2CO3溶解小而结晶析出；过量的CO2通入Ca(OH)2溶液中最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀析出：Ca(OH)2＋2CO2===Ca(HCO3)2。
5
D
二氧化硅是酸性氧化物，可与碱及碱性
( http: / / www.21cnjy.com )氧化物反应，⑥、⑦能反应；二氧化硅与纯碱(或碳酸钙)在高温下能发生反应，②、③能反应；二氧化硅在高温下还能与焦炭发生置换反应，①能反应；二氧化硅作为一种特殊的氧化物还能与氟气、氢氟酸反应，④、⑧能反应；二氧化硅与硝酸不反应，⑤不能反应。
思维的灵活性训练(Flexibility
of
thinking
training)
题号
答案
解析
1
D
A选项SiO2不能与水直接反应生
( http: / / www.21cnjy.com )成硅酸，A错；B选项中反应是利用了强酸制弱酸的性质，B错；C选项硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐，C错。
2
C
( http: / / www.21cnjy.com )
3
B
要除去SiO2中的CaO杂质，所选试剂
( http: / / www.21cnjy.com )与SiO2不能反应，根据二者性质的不同进行选择，由于硫酸与CaO反应生成微溶于水的CaSO4，因此选择盐酸最好。
4
B
二氧化硅对应的酸虽然是硅酸，但是由于二氧化硅不溶于水也不与水反应，所以B项错误。
5
C
硅酸是一种比碳酸的酸性还弱的弱酸，
( http: / / www.21cnjy.com )难溶于水，受热不稳定易分解；制备H2SiO3时应向可溶性的硅酸盐的溶液里通入CO2或加入盐酸等来制备，可见A、B、D项正确。虽然SiO2是硅酸的酸酐，但因SiO2难溶于水且不跟水反应，所以不能用SiO2与H2O反应来制H2SiO3，C错。
2.
能力拓展
思维的批判性训练(Critical
thinking
training)
题号
答案
解析
1
D
A选项水晶的主要成分为SiO2，A项
( http: / / www.21cnjy.com )正确；B选项CO2是由分子构成的，而SiO2是Si和O按1∶2组成的空间立体网状结构的晶体，二者物理性质差别较大，B正确；C选项SiO2不溶于水也不与水反应，C项正确；D选项SiO2可以与氢氟酸反应，D项不正确。
2
C
因CO2及SiO2均为酸性氧化物，故都可与强碱反应生成相应的盐。如SiO2+2NaOH
=
Na2SiO3＋H2O；CO2(少量)＋2NaOH=Na2CO3＋H2O。这两种氧化物也均可与木炭发生反应：C＋CO22CO；2C＋SiO2Si＋2CO↑。
3
B
A项中Fe(OH)2易被氧化。B项中收
( http: / / www.21cnjy.com )集O2能达到实验目的且符合安全要求。C项中易发生爆炸。D项中H2SO4稀释是一个放热量很大的过程。将水倒入浓H2SO4易使水沸腾，从而引起浓H2SO4迸溅。
4
D
由于SiO2不溶于水也不
( http: / / www.21cnjy.com )与水反应，所以由SiO2制取H2SiO3需先使SiO2与强碱反应制得可溶性硅酸盐后，再与其他酸反应才能制得H2SiO3。
5
D
SiO2可与HF反应生成SiF4和H2O。
思维的深刻性训练(Thinking
profundity
training)
题号
答案
解析
1
B
( http: / / www.21cnjy.com )
2
D
过量二氧化碳通入澄清石灰水中生成可
( http: / / www.21cnjy.com )溶性的碳酸氢钙，碳酸钠溶液中加入二氧化硅不反应，二氧化硅与烧碱溶液反应生成硅酸钠和水，故A、B、C均错误。
3
B
由SiO2制取Si时要先制得粗硅，反应为：2C+SiO2Si+2CO↑，然后再进行提纯，反应依次为Si＋2Cl2SiCl4
、SiCl4＋2H2Si＋4HCl。
4
B
SiO2不溶于水，A错误
( http: / / www.21cnjy.com )；CO2＋H2O＋Na2SiO3=Na2CO3＋H2SiO3↓，碳酸的酸性比硅酸强，B正确，C错误；SiO2与氢氟酸反应，D错误。
5
D
生石灰的成分是氧化钙，若不含杂质，
( http: / / www.21cnjy.com )加盐酸能完全溶解并且无气体生成。加盐酸充分反应后仍有不溶于水的固体，说明有石英杂质存在。加盐酸溶解，但放出无色无味并能使澄清石灰水变浑浊的气体，说明生石灰中含有石灰石。有关的化学方程式为：CaO＋2HCl=CaCl2＋H2O；CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑；CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O。
思维的逻辑性训练(Logical
thinking
training)
题号
答案
解析
1
C
SiO2＋3CSiC得4e-
＋2C失2×2e-
O↑失电子的碳作为还原剂，得电子的碳作为氧化剂，故氧化剂与还原剂的质量之比为1∶2。还原剂失电子化合价升高，氧化剂得电子化合价降低，在此反应中硅的化合价未发生变化。只有碳的化合价发生变化。
2
B
A中反应利用的是强酸制弱酸的性质；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐；硅酸是一种比碳酸还弱的酸。
3
C
( http: / / www.21cnjy.com )
4
C
A中通入过量的CO2应生成碳酸氢
( http: / / www.21cnjy.com )钙，正确的离子方程式为CO2＋OH-
=HCO；B中通入足量二氧化碳，正确的离子方程式为SiO＋2CO2＋2H2O=H2SiO3↓＋2HCO；D项中硅酸是难溶于水的弱酸不能拆写成离子形式，离子方程式应为H2SiO3＋2OH-
=SiO＋2H2O。
5
D
SiO2不溶于除氢氟酸以外的任何酸，CaO、CaCO3均可溶于盐酸，且CaCO3溶于盐酸有气泡生成，SiO2可以溶于NaOH溶液。
思维的独创性训练(Originality
of
thinking
training)
题号
答案
解析
1
D
酸性强弱与这种酸对应的氧化物的物理性质无关，只有D项属于较强的酸制取较弱的酸，可判断酸性强弱，符合题意。
2
B
A中，SiO2是原子晶体，不存在分
( http: / / www.21cnjy.com )子；C中，CO2和SiO2的物理性质差异很大，如它们的状态、熔沸点等差别大；D中，SiO2属于酸性氧化物。
3
C
由题意可知，Na2SiO3
( http: / / www.21cnjy.com )＋2HCl=H2SiO3↓＋2NaCl，SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，而氧化铝既可以与盐酸反应，又可以与氢氧化钠反应，只有一氧化碳与两种物质都不反应。
4
C
蛇纹石由金属氧化物和SiO2组
( http: / / www.21cnjy.com )成，加入足量的盐酸，金属氧化物都溶解，生成氯化物，剩下的固体是二氧化硅(不溶于水和除HF以外的酸)，加入NaOH溶液溶解，生成Na2SiO3，而金属氯化物加入过量的NaOH溶液，生成Fe(OH)3、Mg(OH)2、NaAlO2。综上所述A、B、D正确，Al2O3是两性氧化物，所以C错。
5
D
玻璃的主要成分之一SiO2能够与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，故氢氟酸常用于雕刻玻璃。
第二课时
硅酸盐和单质硅
目标导学
1．了解硅的重要化合物的主要性质，认识硅及其化合物的主要用途；
2．认识硅及化合物在现代科技的应用。

温故知新
1．请写出硅原子和碳原子的原子结构示意图。
2．根据Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑能说明硅酸酸性比碳酸强吗？
3．由于SiO2既可与碱反应，也可与氢氟酸反应，所以SiO2为两性氧化物，这种说法是否正确
知识精讲
四、硅酸盐
1．概念：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
2．物理性质：大多不溶于水，硅酸钠(Na2SiO3)可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，是制硅胶和防火剂等的原料。
3．化学性质：
（1）硅酸盐有很强的热稳定性，即能耐高温。
（2）硅酸盐易跟酸发生反应
由于硅酸是比碳酸还弱的酸，所以水玻璃易跟碳酸(CO2＋H2O)及更强的酸反应，生成难溶于水的硅酸，例如：
化学方程式
离子方程式
Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO
Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3
SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO
Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl
SiO＋2H＋===H2SiO3↓
提示：盛Na2SiO3的试剂瓶应密封，否则吸收空气中CO2和H2O会变质。
（3）硅酸钠的耐热性
【实验4-2】取两个小木条或滤纸条，分别放入
( http: / / www.21cnjy.com )蒸馏水和Na2SiO3饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干(不再滴液)后，
同时分别在酒精灯外焰点燃。观察现象。
实验现象：放入蒸馏水吸湿的小木条或滤
( http: / / www.21cnjy.com )纸条在酒精灯火焰上，首先变干，后又燃烧，而放入Na2SiO3溶液的小木条或滤纸条在酒精灯火焰上，只是变干，不燃烧。
实验结论：Na2SiO3能耐高温，不能燃烧。
4．硅酸盐组成的表示方法
在自然界中硅酸盐是构成地
( http: / / www.21cnjy.com )壳岩石的主要成分，约占地壳质量的5%，硅酸盐的种类多、结构复杂，通常用氧化物的形式表示其组成，如硅酸钠(Na2OSiO2)、石棉(CaO3MgO4SiO2)、黏土的主要成分(Al2O32SiO22H2O)。
用氧化物的形式表示硅酸盐组成时，各氧化物的一般排列顺序为金属氧化物（较活泼金属的氧化物——较不活泼金属的氧化物）——二氧化硅——水
注意事项：①氧化物之间以
( http: / / www.21cnjy.com )“”隔开；②计量数配置出现分数应化为整数。③虽然我们采用氧化物的形式来表示硅酸盐的组成，但硅酸盐并不是由氧化物组成的，不是混合物，是纯净物，属于盐类。
例如：钾长石KAlSi3O8不能写成
K2OAl2O33SiO2，应写成K2OAl2O36SiO2。
五、无机非金属材料
无机非金属材料包括了传统无机非金属材
( http: / / www.21cnjy.com )料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指陶瓷、水泥、玻璃等硅酸盐产品；新型陶瓷如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等。
1．传统的硅酸盐产品
陶瓷、玻璃和水泥是构成现代生活要素的最重要的使用量最大的无机非金属材料，是具有优良性能的工业产品。下面简介一下三种硅酸盐产品。
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（Al2O32Si
( http: / / www.21cnjy.com )O22H2O）、石英（SiO2）和长石（钾长石（KAlSi3O8）K2OAl2O36SiO2或钠长石Na2OAl2O36SiO2、高岭土[Al2Si2O5(OH)4]
Al2O32SiO22H2O）。
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）
陶瓷
原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石、石英
黏土
设备
水泥回转窑
玻璃熔炉
陶瓷窑
反应
复杂的物理化学变化
Na 2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑
主要成分
3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3
Na2OCaO6SiO2
特性
水硬性（加石膏调节硬化速度）
玻璃态物质（没有固定的熔点，在一定温度范围内软化）非晶体
2．具有特殊功能的含硅物质
（1）碳化硅(SiC，俗称金刚砂)具有金刚石的结构，硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。
（2）硅钢：含4%硅的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯。
（3）硅橡胶：最好的既耐高温又耐低温的橡胶，在-60～250℃仍能保持良好的弹性，用于制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料等。
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硅橡胶
（4）分子筛：具有均匀微孔结构的铝硅酸盐，主要用作吸附剂和催化剂。
3．新型陶瓷
如高温结构陶瓷(工程陶瓷)、压电陶瓷、透
( http: / / www.21cnjy.com )明陶瓷和超导陶瓷等，都是人们在继承传统硅酸盐陶瓷的基础上发展创新，研制出的组成各异、性能独特的新型陶瓷。
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五、硅单质
1．物理性质：
在自然界中硅元素只有化合态，无游离态。
( http: / / www.21cnjy.com )与碳相似，单质硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，熔点、沸点很高，硬度大。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。
2．化学性质：
硅元素原子的最外层电子数相同，都有4个电子，
( http: / / www.21cnjy.com )化学性质不活泼，常温下除F2、HF酸和强碱外，硅不跟其他物质起反应。在加热时可与一些非金属和其他物质反应。
（1）与单质的反应
Si＋2F2=SiF4
Si＋O2SiO2
Si＋2Cl2SiCl4
Si
+
2H2SiH4
Si＋CSiC
（2）与化合物的反应
Si＋4HF
=
SiF4↑＋2H2↑
Si＋2NaOH＋H2O
=
Na2SiO3＋2H2↑
3．硅的工业制法
①制取粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑
②粗硅的提纯：Si＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si＋4HCl
4．用途：晶体硅可以用来制造晶体管和光电池，同时硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心。
( http: / / www.21cnjy.com )
实验探究
例．在工业中利用镁制取硅：2M
( http: / / www.21cnjy.com )g＋SiO22MgO＋Si，同时有副反应发生：2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)，SiH4在常温下是一种不稳定、易分解的气体。如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置：
( http: / / www.21cnjy.com )
（1）由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用
(填序号)。
a．石灰石　　　
b．锌粒　　　
　c．纯碱
（2）实验开始时，必须先通入X气体
( http: / / www.21cnjy.com )，再加热反应物，其理由是
，当反应开始后，移走酒精灯反应能继续进行，其原因是
。
（3）反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸。可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为
①
；
②
。
思维训练
1.
基础练习:
思维的准确性训练(Accuracy
of
thinking
training)
1．下列说法正确的是
(　　)
A．硅材料广泛应用于光纤通讯
B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品
D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
2．下列说法中正确的是
(　　)
A．SiO2溶于水显酸性
B．SiO2是酸性氧化物，它不能与任何酸发生反应
C．Si是地壳中含量最多的非金属元素
D．硅的化学性质不活泼，但在自然界中主要以化合态存在
3．下列关于硅酸盐的说法正确
( http: / / www.21cnjy.com )的是
(　　)
A．硅酸盐中的阴离子都是SiO
B．硅酸盐都难溶于水
C．通常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的
D．Na2SiO3是一种最简单的硅酸盐，其水溶液可用作黏合剂
4．下列说法中错误的是
(　　)
A．硅酸是不挥发性酸，因此不能由盐酸制得
B．氢氟酸能和玻璃发生化学反应，所以氢氟酸要存放在塑料瓶中
C．水玻璃有黏性，所以要存放在带橡胶塞的试剂瓶中
D．烧碱溶液会腐蚀玻璃并生成硅酸钠，所以烧碱溶液要存放在带橡胶塞的玻璃瓶里
5．北京2008年奥运会金牌“金镶玉”环形
( http: / / www.21cnjy.com )玉璧由昆仑玉制成，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·H2O
B．2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
C．2CaO·MgO·SiO2·2H2O
D．5CaO·2MgO·8SiO2·H2O
1．下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是
(　　)
A．都是共价化合物
B．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应
C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸
D．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨
2．美国“9·11”恐怖袭击事件给纽约带来了
( http: / / www.21cnjy.com )一场严重的环境灾难——石棉污染，易使吸入石棉纤维者患肺癌。已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为Ca2MgxSiyO22(OH)2，其中x、y的值分别为(　　)
A．5，8　　　
B．8，3　　
　
C．3，8　　　
D．8，5
3．下列关于水玻璃的性质和用途
( http: / / www.21cnjy.com )叙述错误的是
(　　)
A．水玻璃是硅酸钠的水溶液，是混合物
B．在建筑工地上可用作黏合剂
C．木条或滤纸条浸过水玻璃后，具有防腐蚀性能且不易着火
D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
4．下列物质中，不含有硅酸盐的是
(　　)
A．水玻璃　　　　　　B．硅芯片
C．黏土
D．普通水泥
5．有些科学家提出硅是“2
( http: / / www.21cnjy.com )1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。下列有关硅的说法中，不正确的是
(　　)
A．高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片
B．硅可由二氧化硅还原制得
C．低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应
D．自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅
思维的广阔性训练(Width
of
thinking
training)
1．下列关于碳和硅的比较，
( http: / / www.21cnjy.com )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．下列表述正确的是
(　　)
①人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料
( http: / / www.21cnjy.com )，主要成分是二氧化硅　②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐
③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛　⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
A．①②③　　
B．②④　　
C．③④⑤　　
D．③⑤
3．下列关于硅和硅的化合物的叙述，不正确的是
(　　)
①二氧化硅的晶体结构与金刚石相似，
( http: / / www.21cnjy.com )都是立体网状结构　　②硅是地壳中含量最多的非金属元素③晶体硅是良好的半导体材料　　④二氧化硅是制造光导纤维的重要原料　　⑤SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的　　⑥SiO2是酸性氧化物，它可溶于水生成硅酸
A．①②⑥
B．①⑤⑥
C．③④⑤⑥
D．②⑤⑥
4　用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中不正确的是
(　　)
A．钙沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O表示为Al2O3·CaO·3SiO2·3H2O
B．镁橄榄石Mg2SiO4表示为2MgO·SiO2
C．钾长石KAlSi3O8表示为K2O·Al2O3·3SiO2
D．高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示为Al2O3·2SiO2·2H2O
5．下列关于硅的说法中，不正确的是
( http: / / www.21cnjy.com )
(　　)
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反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
思维的灵活性训练(Flexibility
of
thinking
training)
1．在①浓硝酸　②水　③浓硫酸　④氢氟酸　⑤氢氧化钾溶液中，能与单质硅起化学反应的是
(　　)
A．①②
B．②④
C．④⑤
D．③④
2．下列溶液可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是
(　　)
A．硅酸钠溶液　　　　B．氢氟酸
C．硫酸溶液
D．氯化钠溶液
3．下列叙述错误的是
( http: / / www.21cnjy.com )
(　　)
A．光导纤维的主要成分是硅酸盐
B．过氧化钠可用于呼吸面具作为氧气的来源
C．氧化铁常用作红色油漆和涂料
D．常温下可用铁制或铝制容器盛装浓硫酸
4．下列关于碳和硅的叙述中，正确的是
(　　)
A．其氧化物都能与NaOH溶液反应
B．其单质在加热时都能跟O2反应
C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸
D．碳和硅两种元素共有两种单质
5．取2.8g某元素的单质X在一定条件下与氧气充分作用，得到6g化合物XO2，该元素是
(　　)
A．碳　　　
B．硅　　　
C．铝　　　
D．钠
2.
能力拓展
思维的批判性训练(Critical
thinking
training)
1．熔融烧碱应选用的器皿是
( http: / / www.21cnjy.com )
(　　)
A．石英坩埚
B．普通玻璃坩埚
C．生铁坩埚
D．陶瓷坩埚
2．下列说法中正确的是
(　　)
A．CO2和CH4都是引起“温室效应
( http: / / www.21cnjy.com )”的气体
B．CO2和SO2都是产生酸雨的气体C．使用天然气可避免CO2的排放
D．CO2是一种有害而无益的气体
3．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是
(　　)
①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
A．①②　　
B．②③　　
C．①④　　
D．③④
4．下列关于硅单质及其化合物的说法正
( http: / / www.21cnjy.com )确的是
(　　)
①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
( http: / / www.21cnjy.com )　②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品　③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维　④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
A．①②　　　　　　　B．②③
C．①④
D．③④
5．下列离子方程式正确的是
(　　)
A．水玻璃加盐酸：SiO＋2H+===H2SiO3(胶体)
B．小苏打和烧碱溶液：HCO＋OH-
===CO2＋H2O
C．石灰石溶于盐酸：CO＋2H+===H2O＋CO2↑
D．石英溶于NaOH溶液：Si4+＋2O2-＋2OH-===SiO＋H2O
思维的深刻性训练(Thinking
profundity
training)
1．用足量的CO还原13.7
g某
( http: / / www.21cnjy.com )铅氧化物，把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0
g，则此铅氧化物的化学式是
(　　)
A．PbO
B．Pb2O3
C．Pb3O4
D．PbO2
2．据《参考消息》报道，
( http: / / www.21cnjy.com )有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其有利因素的说法中，你认为不妥的是
(　　)
A．便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料
B．自然界的含硅化合物易开采
C．硅燃烧放出的热量大，燃烧产物对环境污染程度低且容易有效控制
D．自然界中存在大量单质硅
3．下列说法正确的是
( http: / / www.21cnjy.com )
(　　)
A．工业制水泥、玻璃、陶瓷都要用到石灰石
B．刚玉、红宝石、蓝宝石主要成分是氧化铝
C．石英、硅石、水晶、珍珠、玛瑙主要成分都是SiO2
D．二氧化硅是酸性氧化物，能抗浓硫酸、浓硝酸的腐蚀，故能抗氢卤酸(HX)的腐蚀
4．下列有关物质组成、性质和用途的说法中，正确的是
(　　)
A．合金的熔点一般比组成合金的各成分金属的高
B．氮化硅、光导纤维、氧化铝陶瓷等属于新型无机非金属材料
C．水泥、玻璃和水晶都是硅酸盐产品
D．光导纤维的主要成分是硅，可广泛用于通信和医疗领域
5．硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是
(　　)
A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料
B．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
C．反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂
D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
思维的逻辑性训练(Logical
thinking
training)
1．下表各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是
(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
选项
X
Y
Z
A
Na
NaOH
NaHCO3
B
Cu
CuSO4
Cu(OH)2
C
C
CO
CO2
D
Si
SiO2
H2SiO3
2．开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是
(　　)
①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
⑤氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
A．①②
B．②③
C．①④⑤
D．①③④
3．过量的CO2通入下列溶液中，
( http: / / www.21cnjy.com )最终出现浑浊的是
(　　)
A．氯化钙溶液
B．石灰水
C．饱和亚硫酸钠溶液
D．水玻璃
4．下图的实验装置用来分离CO2和
( http: / / www.21cnjy.com )CO气体并干燥。图中a为止水夹，b为分液漏斗的活塞，通过Y型管和止水夹分别接c、d两球胆，现装置内的空气已排尽。为使实验成功，甲、乙、丙分别盛放的溶液是(　　)
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A．NaHCO3饱和溶液
12
mol·L-1盐酸
18.4
mol·L-1H2SO4
B．Na2CO3饱和溶液
2
mol·L-1H2SO4
NaOH饱和溶液
C．NaOH饱和溶液
2
mol·L-1H2SO4
18.4
mol·L-1H2SO4
D．18.4
mol·L-1H2SO4
NaOH饱和溶液
18.4
mol·L-1H2SO4
5．金刚砂(SiC)可由SiO2和碳
( http: / / www.21cnjy.com )在一定条件下反应制得，反应方程式为SiO2＋3CSiC＋2CO↑，下列有关制造金刚砂的说法中正确的是
(　　)
A．该反应中的氧化剂是SiO2，还原剂为C
B．该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2
C．该反应中转移的电子数为12e-
D．该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO，其物质的量之比为1∶2
思维的独创性训练(Originality
of
thinking
training)
1．向一定浓度的下列物质澄清溶液中通入过量的CO2气体，最后肯定没有沉淀生成的是
(　　)
①Ca(OH)2　
②Na2CO3　
③CaCl2
　
④Ca(ClO)2
A．①③④
B．②③④
C．①②③
D．①②③④
2．下列物质久置空气中（不考虑水分
( http: / / www.21cnjy.com )蒸发或吸收空气中的水分）变质，且能析出固体，加入硝酸时固体不溶解的是
(　　)
A．澄清石灰水
B．水玻璃
C．盐酸
D．氯化钙溶液
3．下列离子在水溶液中能大量共存的是
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(　　)
A．H+、K+、HCO、Ca2+
B．OH-、Na+、Mg2+、HCO
C．Na+、H+、Cl-、NO
D．Na+、SiO、H+、Cl-
4．白云石的化学式是xCaCO3
( http: / / www.21cnjy.com )·yMgCO3，可用于制备耐火材料等，优质的白云石粉可作昂贵的二氧化钛填料的替代品。现称取27.6
g白云石，加热到质量不再变化，收集到CO2为6.72
L(已换算成标准状况)。下列有关说法正确的是
(　　)
A．白云石的化学式为CaCO3·MgCO3
B．残留固体质量为14.6g
C．取13.8g该白云石与足量盐酸完全反应，最多收集到标准状况下的CO2
2.24L
D．27.6g白云石与过量盐酸完全反应，可消耗HCl
0.3
mol
5．将足量CO2通人KO
( http: / / www.21cnjy.com )H和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（n）和通入CO2体积（y）的关系正确的是
(　　)
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知识拓展
碳族元素问题释疑
1．为什么在自然界中碳元素有游离态而硅元素没有？硅元素以哪些形式存在？
碳族元素主要化合价为+2和+4，非金属元素还有-4价。其中碳、硅、锗、锡元素+4价稳定，而Pb+2价稳定。
硅在中国曾被称为矽，因和锡同音，难于分辨
( http: / / www.21cnjy.com )，故于1953年将矽改称为硅。它是构成矿物与岩石的主要元素。在自然界硅无游离态，都存在于化合物中。硅的化合物主要是二氧化硅(硅石)和硅酸盐。例如，花岗岩是由石英、长石、云母混合组成的，石英即是二氧化硅的一种形式，长石和云母是硅酸盐。沙子和砂岩是不纯硅石的变体，是天然硅酸盐岩石风化后的产物。
2．玻璃瓶塞会跟NaOH等碱性溶液反应，为什么NaOH溶液还能用玻璃瓶盛装？
由于玻璃不是简单的Na2SiO3
( http: / / www.21cnjy.com )、CaSiO3、SiO2机械混合物，它们相互结合为多聚硅酸的长链，金属阳离子处于无规则的多聚硅酸的长链包围之中。所以玻璃中的Na2SiO3、CaSiO3、SiO2不是独立存在的，即玻璃中SiO2与一般所说的是有区别的。瓶口内侧与瓶塞都是经过磨砂处理的，表面粗糙，造成碱性的液体容易滞留，并且水分蒸发，碱液浓度增大，促使二者更易反应。其他部位因表面光滑而难于反应。由于从组成和结构上看多聚硅酸的长链与SiO2相似，所以通常把玻璃跟NaOH等碱性溶液反应简单地看成SiO2与碱溶液的反应。
3．二氧化硅与碳酸钠和碳酸钙反应的原因？
玻璃工业生产的主要原理是在强热的条件下发生：
Na2CO3+SiO2
=
Na2SiO3
+CO2↑，CaCO3+SiO2
=
CaSiO3
+
CO2↑
上述反应都是在高温条件下进行的，
( http: / / www.21cnjy.com )有利于二氧化碳从体系中挥发出来，而二氧化硅不行，所以反应可以进行，符合难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理。所以上述反应不与“Na2SiO3
+CO2+H2O=
Na2CO3+
H2SiO3↓”矛盾，因为后者是在溶液中进行的，符合复分解反应的原理。
答案：
温故知新
1．
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2．上述反应不是在溶液中，而是在高温熔融状态下进行，SiO2的沸点很高，其化学反应可以看作是分两步进行的：Na2CO3Na2O＋CO2↑，Na2O＋SiO2Na2SiO3，故该反应不能用于比较酸性强弱，但可以说明Na2SiO3的热稳定性比Na2CO3强。其反应原理可理解为用难挥发的物质制易挥发的物质。若在水溶液中，则可以发生如下反应：
Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，根据盐与酸反应，能生成其对应的酸，则生成的酸比参加反应的酸的酸性弱，所以，此反应能说明硅酸酸性比碳酸弱。
3．这种说法不正确。
SiO2虽然能与氢氟酸反应，但产物SiF4不是盐，所以SiO2只是酸性氧化物。
实验探究
答案：
（1）b
（2）让氢气排尽装置内的空气，避免空气中的成分对实验的影响　该反应为放热反应，可利用自身放出的热量维持反应进行
（3）①Mg2Si＋4HCl=2MgCl2＋SiH4↑　②SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O
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思维训练
1.
基础练习:
思维的准确性训练(Accuracy
of
thinking
training)
题号
答案
解析
1
A
B选项盐酸和石英不反应，B错；C选项水晶项链的主要成分SiO2而不是硅酸盐制品，C错；D选项由粗硅制备单晶硅涉及氧化还原反应，如SiO2＋2CSi＋2CO↑，D错。
2
D
SiO2不能溶于水；能与氢氟酸反应，Si在地壳中的含量次于氧。
3
D
A选项只有很简单的硅酸盐
( http: / / www.21cnjy.com )中的阴离子才是SiO，A错；B选项简单的硅酸盐可溶于水，B错；C选项用氧化物的形式表示硅酸盐的组成是为了简化、直观，并不是说硅酸盐就是由氧化物的组成，C错。
4
A
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5
B
略
题号
答案
解析
1
C
二氧化硅不溶于水，硅酸是利用可溶性硅酸盐与酸反应制得的。
2
A
根据化合价规律，物质中所有显正
( http: / / www.21cnjy.com )价的元素所带电荷总数与所有显负价的元素所带电荷总数的绝对值相等，Ca为＋2价，Mg为＋2价，Si为＋4价，O为－2价，OH－为－1价，则有(＋2)×2＋(＋2)×x＋(＋4)×y＋(－2)×22＋(－1)×2＝0，化简得x＋2y＝21。将四个选项中x、y的值代入，只有A符合。
3
D
水玻璃在空气中容易吸收空气中的CO2，生成H2SiO3而变质。
4
B
水玻璃中含有硅酸钠，普通水泥中含有硅酸钙，黏土含有复杂的硅酸盐，硅芯片中含的是硅单质。
5
D
自然界中不存在单质硅。
思维的广阔性训练(Width
of
thinking
training)
题号
答案
解析
1
B
SiO2不溶于水也与水不反应；地壳中含量最多的是氧，其次是硅；自然界中有游离态的碳(金刚石)，没有游离态的硅，因为硅是一种亲氧元素。
2
D
人造刚玉的主要成分是氧化铝；玛
( http: / / www.21cnjy.com )瑙是含有有色杂质的石英晶体，主要成分是二氧化硅；有色玻璃是在制造玻璃的过程中加入某些金属氧化物(加入Co2O3后呈蓝色，加入Cu2O后呈红色)，但不是变色眼镜，变色眼镜是含有AgBr的眼镜(AgBr具有感光性)；水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐材料。
3
D
地壳中含量最多的非金属为氧，SiO2只是表示晶体中硅原子与氧原子个数比为1∶2，SiO2不溶于水。
4
C
硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的
( http: / / www.21cnjy.com )形式表示它们的组成，顺序为：活泼金属氧化物、二氧化硅、水。硅酸盐成分复杂，用氧化物的形式表示则比较单，但切不可认为“Al2O3·CaO·3SiO2·3H2O”这种形式代表的是氧化物。
5
C
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思维的灵活性训练(Flexibility
of
thinking
training)
题号
答案
解析
1
C
硅能与F2、HF、强碱在常温下反应，在加热或高温条件下也能与Cl2、O2、H2发生反应。
2
A
玻璃成分中含SiO2，而SiO2常温下能
( http: / / www.21cnjy.com )与强碱缓慢反应，普通玻璃表面光滑，不易与NaOH溶液反应，所以可以盛放。但在磨口处易反应，且生成黏性好的硅酸钠，所以不能用磨口玻璃塞
，防止试剂瓶黏结无法拧开。盛装硅酸钠溶液的试剂瓶更不能用磨口玻璃塞。硫酸溶液可以放在玻璃瓶中，也可用磨口玻璃塞。
氢氟酸与SiO2常温下易反应，不能盛放在玻璃瓶中。氯化钠则可盛放在玻璃瓶中，也可用磨口玻璃塞。
3
A
光导纤维的成分是SiO2，不是硅酸盐。
4
B
A选项CO不能与NaOH溶液反应
( http: / / www.21cnjy.com )；
C选项SiO2不能溶于水，也不生成相应的酸；D选项碳有金刚石、石墨等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅，所以两种元素有多种单质。
5
B
依题意和质量守恒定律，可写出如下反应：
( http: / / www.21cnjy.com )X
＋　　O2
===
XO2M(X)　
32　　
M(X)＋322.8g　　　　　6g依质量守恒定律，
2.8gX消耗O2：6g－2.8g=3.2g，所以，M(X)=28，查表可知，相对原子质量为28的原子是Si原子，X是硅元素。
2.
能力拓展
思维的批判性训练(Critical
thinking
training)
题号
答案
解析
1
C
( http: / / www.21cnjy.com )
2
A
B选项二氧化碳不是产生酸雨的气体；C选项
( http: / / www.21cnjy.com )天然气的主要成分是甲烷，燃烧产物中也有二氧化碳，不正确；D选项氧化碳是光合作用的原料之一，故不正确。
3
C
水晶饰物不是硅酸盐制品，主要成分是SiO2；制作光导纤维不是用高纯度的硅单质，主要用SiO2，②③错，故选C。
4
C
水晶的主要成分是SiO2，不是硅酸盐制品，②错；光导纤维的成分是SiO2，③错．故C项正确。
5
A
考查离子方程式的书写以及硅的化合物的水溶性等问题。
思维的深刻性训练(Thinking
profundity
training)
题号
答案
解析
1
C
设此铅氧化物的化学式为PbxOy，PbxOy～y[O]～yCO～yCO2～yCaCO3
16y
100y
m(O)＝1.28
g
8.0
g所以m(Pb)＝13.7
g－1.28
g＝12.42
g
x∶y＝∶＝3∶4。
2
D
硅是固体，便于运输、储存；硅
( http: / / www.21cnjy.com )常温下性质稳定，是非常安全的；硅在自然界存在广泛，硅化合物易开采，其燃烧产物为SiO2，对环境污染程度低；自然界没有游离态的硅，因此，D是错误的。
3
B
( http: / / www.21cnjy.com )
4
B
合金的熔点一般比组成合金
( http: / / www.21cnjy.com )的各成分金属的低，A错误；水晶的主要成分是SiO2，不是硅酸盐，C错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是Si，D错误。
5
A
粗硅提纯涉及的反应：Si＋2Cl2SiCl4、SiCl4＋2H2Si＋4HCl都是氧化还原反应，故B错；硅与氢氧化钠溶液反应实际分两步：①Si＋3H2O=H2SiO3＋2H2↑，②H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O，其中反应①为氧化还原反应，反应②为非氧化还原反应，因此NaOH既不是氧化剂，也不是还原剂，只是反应物，起氧化作用的只是水，故C错；硅能与氢氟酸反应，但不能与盐酸反应，故D错。
思维的逻辑性训练(Logical
thinking
training)
题号
答案
解析
1
C
A项中NaHCO3不能一步制取金属单质N
( http: / / www.21cnjy.com )a；B项中Cu(OH)2不能一步制取Cu；D项中SiO2不能一步制取H2SiO3。只有C项中各物质可以相互转化。
2
C
水晶的主要成分是SiO2，而非硅酸盐，②错。光导纤维的主要成分是SiO2，而非单质Si，③错。
3
D
Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3；
4
D
CaCl2、Na2SO3均属比碳酸酸性
( http: / / www.21cnjy.com )强的酸的盐，不能与H2CO3(CO2＋H2O)反应生成新盐和新酸；CO2与石灰水最终生成可溶性Ca(HCO3)2；Na2SiO3为比碳酸酸性更弱的酸的盐，故可反应生成H2SiO3沉淀。
5
D
反应产物SiC中Si、C的化合价分别为
( http: / / www.21cnjy.com )＋4、－4价，所以SiO2既不是氧化剂，又不是还原剂；碳元素从0价转变成－4价(SiC)和＋2价(CO)，CO是氧化产物，SiC是还原产物，两者的物质的量之比为2∶1；根据化学方程式，电子转移数目为4e－。
思维的独创性训练(Originality
of
thinking
training)
题号
答案
解析
1
A
向Ca(OH)2、Ca(ClO)
( http: / / www.21cnjy.com )2溶液分别通入过量CO2，最终生成Ca(HCO3)2，没有沉淀生成；饱和Na2CO3溶液中通入CO2，会析出NaHCO3晶体；CO2与CaCl2不反应。
2
B
久置空气中主要考虑和空气中
( http: / / www.21cnjy.com )的O2和CO2等成分反应。水玻璃是Na2SiO3的水溶液，久置空气中会和空气中的CO2反应生成硅酸沉淀且沉淀不溶于硝酸：Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。盐酸具有挥发性，质量减少，但不会析出晶体。澄清石灰水久置空气中也会和CO2反应生成CaCO3沉淀，但CaCO3溶于硝酸：Ca(OH)2＋CO2=
CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋2HNO3=
Ca(NO3)2＋H2O＋CO2↑。
3
C
( http: / / www.21cnjy.com )
4
A
A项，CO2为0.3
mol则每摩
( http: / / www.21cnjy.com )尔碳对应固体摩尔质量为27.6g/0.3
mol＝92g/mol，当CaCO3、MgCO3物质的量之比为1∶1时满足要求，所以白云石化学式为CaCO3·MgCO3；B项，残留固体质量为27.6g－0.3
mol×44g/mol＝14.4g；C项，所取固体质量为27.6g的一半，最多收集到标准状况下CO2为3.36L；D项，由CO2为0.3
mol推出Ca2＋、Mg2＋共0.3
mol，对应Cl－为0.6
mol，所以27.6
g白云石完全反应需盐酸0.6
mol。
5
D
CO2与KOH和Ca(OH)
( http: / / www.21cnjy.com )2都会反应，但存在着竞争，如果先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3立即会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，首先发生反应CO2+2OH－+Ca2＋=CaCO3↓+H2O，此段时间内随着CO2的不断通入，沉淀量逐渐增加；等Ca(OH)2反应完，溶液中还剩余OH－，再通CO2，即发生反应：CO2+2KOH=K2CO3+H2O，此段时间内，随着CO2的不断通入，沉淀量保持不变;
等KOH反应完，继续通CO2，即发生反应：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2，沉淀量逐渐减少，一直到沉淀完全溶解。D图象符合题意。实际上这里还有一个定量关系：完全生成碳酸钙沉淀所需的CO2的体积和使碳酸钙沉淀完全溶解所需的CO2的体积相等。

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