第一节 无机非金属材料的主角——硅 （第二课时）
基础知识导航 一、硅酸（H2SiO3）：
1、物理性质：不溶于水的白色胶状物，能形成硅胶，吸附水分能力强。
2、化学性质：H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，其酸酐为SiO2，但SiO2不溶于水，故不能直接由SiO2溶于水制得，而用可溶性硅酸盐与酸反应制取：（强酸制弱酸原理） Na2SiO3＋2HCl＝2NaCl＋H2SiO3↓
Na2SiO3＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓＋Na2CO3（此方程式证明酸性：H2SiO3＜H2CO3） 3、用途：硅胶作干燥剂、催化剂的载体。 二、硅酸盐
1、定义：硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。
硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，可以作黏胶剂和木材防火剂。硅酸钠水溶液久置在空气中容易变质：
Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓（有白色沉淀生成） 传统硅酸盐工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥。 2、硅酸盐组成的表示方法 盐化学式法
氧化法 先写金属氧化物，再写二氧化硅，最后写水。 要点导悟 重难点 硅酸盐组成的表示方法： 硅酸盐由于组成比较复杂，常用氧化物的形式表示。活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。
硅酸钠：Na2SiO3 Na2O·SiO2 硅酸钙：CaSiO3 CaO·SiO2 高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O
正长石：KAlSiO3不能写成 K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2 典型题解析 例1．下列两个反应的反应原理是否存在矛盾?为什么? ①Na2SiO3＋CO2＋H2OH2SiO3↓＋Na2CO3 ②SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑ 答案：不矛盾；
要点提示：本题利用CO2、SiO2、Na2SiO3、H2CO3、H2SiO3等化合物的性质，考查同学们的逻辑推理能力以及思维的敏捷性和深刻性。反应①是在溶液中进行的反应，反应之所以能够发生，是由于酸性H2CO3＞H2SiO3，反应符合“强酸制弱酸”的复分解反应原理；而反应②是在高温熔融状态下的反应，由于CO2可从熔融体中逸出，使得反应可以发生，而与酸性H2CO3＞H2SiO3无关。
①是在水溶液中进行的复分解反应，②是固体与固体之间的反应（非水条件）；①是常温下的反应，②是高温条件下的反应。两个反应的条件不同，实质上没有可比性，因为它们的反应原理、反应条件与本质均不同。 例2、(1)为什么实验室不用带玻璃塞的试剂瓶盛放NaOH溶液？应用什么样的塞子？实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？
(2)SiO2不溶于水，由SiO2如何来制取H2SiO3？
答案：(1)用玻璃盖存放NaOH时会生成Na2SiO3，Na2SiO3是矿物胶，长时间将瓶盖与瓶粘住，故不可。应用胶塞。因为HF与玻璃成分SiO2反应，故也不可用玻璃瓶保存氢氟酸。 (2)可将SiO2制成硅酸盐，硅酸盐再与强酸反应生成H2SiO3。 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
例3、 正长石的化学式为KAlSi3Ox，请确定x值，并把正长石写成氧化物的形式。 分析：x值可用化合价的代数和等于零确定：在硅酸盐-正长石中，钾为+1、铝为+3、硅为+4、氧为-2价写成氧化物时，要特别注意元素守恒，即写成氧化物前后各种元素的原子数相等。 解答：(+1)+(+3)+3×(+4)+x×(-2)=0，解得：x=8。
氧化物形式是： 2KAlSi3O8→K2O·Al2O3·6SiO2。
即时训练：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）风化生成高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，此后反应的离子方程式为： 2KalSi3O8+2H2CO3+9H2O==2KHCO3+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）上述反应能够发生的原因是____________________________________________。 要点提示：（1）将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物时，只需将除O以外所有的元素写出其常见氧化物，并用“·”将它们合起来，但需注意各种原子个数比符合原来的组成。在某种（或几种）氧化物前加合适系数。 ①KalSi3O8 K2O·Al2O3·6SiO2
②Al2Si2O5(OH4) Al2O3·2SiO2·2H2O
（2）分析反应前后物质的种类，可知属于酸与盐发生的复分解反应，是由于酸H2CO3＞H4SiO4。发生了较强的酸制较弱的酸反应。
答案（1）①K2O·Al2O3·6SiO2 ②Al2O3·2SiO2·2H2O （2）较强的酸能制较弱的酸反应。 练习
1、下列物质的成分不含硅酸盐的是（ ）
A．石英玻璃 B．陶瓷 C．普通水泥 D．砖瓦 2、Na2O∙CaO∙6SiO2是一种（ ）
A．含氧酸 B．硅酸盐 C．氧化物 D．混合物
3、已知普通玻璃可用Na2O.CaO.6SiO2来表示，则其中Na2SiO3、CaSiO3、SiO2的物质的量之比为：（ ）
A．1：1：6 B．1：1：4 C．2：1：6 D．2：1：4 4、有关硅元素的下列叙述中正确的是（ ） A．硅与任何酸都不反应
B．硅是构成矿物岩石的主要原料，其化合态硅几乎全部是硅石和硅酸盐 C．硅的性质很稳定，能以游离态存在于自然界 D．常温时硅不与任何物质反应
5、下列物品或设备：①水泥路桥、②门窗玻璃、③水晶镜片、④石英钟表、⑤玛瑙手镯、⑥硅太阳能电池、⑦光导纤维、⑧计算机芯片。所用材料为SiO2或要用到SiO2的是（ ） A．⑥⑧B．①②⑦⑧ C．①②③④⑤⑦ D．全部
6、水处理中常使用的一种无机高分子絮凝剂的化学式可表示为[Al2(OH)nClm∙yH2O]x，式中m等于（ ）
A．3-n B．6-n C．6+n D．3+n 7、下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是（ ） ．．．
A．这是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀 B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料
C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
8、工业上制造金钢砂的化学方程式如下：SiO2 + 3C =SiC + 2CO↑，在这个氧化还原反应中，氧化剂与还原剂物质的量之比为（ ）
A．1：2 B．2：1 C．5：3 D．3：5
9、向下列溶液滴加稀盐酸，生成白色沉淀，继续滴加稀盐酸，沉淀又溶解的是( )。 A.Na2SiO3 B.BaCl2 C.AgNO3 D.NaAlO2
10、假设SiO2晶体中部分Si原子被Al原子取代，不足的价数由K原子补充，当有25%的硅原子被铝原子取代时，可形成正长石，则正长石的化学组成为( )。 A. KAlSi3O8 B.KAlSi2O6 C. KAlSiO4 D.KAlSi4O10
11、三硅酸镁晶体被用来治疗胃溃疡患者的胃酸过多症，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。三硅酸镁晶体的化学式为Mg2Si3O8∙nH2O。 （1）用氧化物形式表示三硅酸镁的化学式。 （2）写出该药物中和胃酸的化学方程式。
12已知CO和H2的混合气体称为水煤气，可由碳与水蒸气在高温下反应生成。如下图： 单质E 氧化物 A 高温 反应① 化合物F 单质B 高温 反应② 单质G 氧化物 C 燃烧 反应③ 单质H
已知：单质E可作为半导体材料，化合物F是有毒的氧化物，C为液态。据此，请填空： （1）氧化物A是 （2）化合物F是
（3）反应②的化学方程式是 （4）反应③的化学方程式是 练习答案：1A 2B 3B 4B 5C 6B 7D 8A 9D 10A 11（1）2MgO∙3SiO2∙nH2O
（2）2MgO∙3SiO2∙nH2O + 4HCl ==2MgCl2 + 3SiO2 +(n+2)H2O 12、（1）SiO2 （2）CO 高温 （3）C + H2O==CO + H2 点燃 （4）2H2 + O2 ==2H2O