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111 第二課時 二氧化硅與信息材料 基礎(chǔ)梳理 1．二氧化硅的性質(zhì) （1）物理性質(zhì)：二氧化硅是一種熔點高，硬度大，不溶于水的固體。 （2）化學(xué)性質(zhì)： ①具有弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②具有酸性氧化物的通性：SiO2是一種酸性氧化物，是H2SiO3的酸酐。 CaO＋SiO2CaSiO3（煉鐵中除爐渣） SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O（盛放堿性溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，常用橡皮塞） ③與某些鹽的反應(yīng)： Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ ④特性：SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O（腐蝕玻璃）。 （3）SiO2和CO2的性質(zhì)比較 二氧化碳 二氧化硅 結(jié)構(gòu)特點 由CO2分子構(gòu)成 由O和Si原子構(gòu)成 物理性質(zhì) 熔沸點低、可溶 于水 堅硬難熔的固體、不溶于水 化學(xué)性質(zhì) 與堿反應(yīng) CO2+2NaOH Na2CO3＋H2O SiO22NaOH Na2SiO3＋H2O 與水反應(yīng) CO2+H2O H2CO3 與CaO反應(yīng) CaO＋SiO2 CaSiO3 與酸反應(yīng) SiO24HFSiF4↑＋2H2O 用途 制飲料、碳酸鹽 光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件 存在 空氣中 巖石、沙石、水晶 （4）二氧化硅的用途 ①SiO2是制造光導(dǎo)纖維的主要原料。②石英制作石英玻璃、石英電子表、石英鐘等。 ③水晶常用來制造電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品等。 ④石英砂常用作制玻璃和建筑材料。 2、硅的工業(yè)制法及性質(zhì) （1）工業(yè)制法：工業(yè)上用炭自在高溫下還原二氧化硅的方法，制得含有少量雜質(zhì)的粗硅。將粗硅在高溫下跟氯氣氣反應(yīng)生成四氯化硅，四氯化硅經(jīng)提純后，再用氫氣還原，就可以得到高純度的硅。 操作流程：二氧化硅→粗硅→四氯化硅→精硅 （2）物理性質(zhì)：晶體硅是灰黑色色、有金屬光澤、硬而脆的固體，熔點和沸點都很高，硬度也很大（因為它的結(jié)構(gòu)類似于金剛石），是良好的半導(dǎo)體材料，廣泛應(yīng)用于電子的各個領(lǐng)域。 （3）化學(xué)性質(zhì)：很穩(wěn)定 ①常溫下不與O2、Cl2、H2、濃H2SO4、濃HNO3等反應(yīng)。 ②加熱或高溫時有強還原性： ③常溫下能與氟氣（F2）、氫氟酸（HF）反應(yīng)： Si+2F2SiF4；Si+4HFSiF4+2H2 例題解析 例1．17g樣品（含Al2O3、Fe2O3、SiO2 ），放入盛100 mL NaOH溶液的燒杯中，充分反應(yīng)后過濾，向濾液中加入10 molL-1稀H2SO4溶液，生成的沉淀的物質(zhì)的量與加入H2SO4溶液的體積關(guān)系如下圖。試求：①加入NaOH溶液的濃度；②b＝5時，樣品中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 思路分析：① 沉淀達(dá)最大量時，溶液中僅Na2SO4 ，沉淀是Al(OH)3、Fe2O3、H2SiO3。 根據(jù)電荷守恒可得： n(Na＋)＝2n(SO42－) c(NaOH)0.1L＝210mol/L0.025L 所以有：c(NaOH)＝5 mol/L ② 由圖可知溶解Al(OH)3消耗30mLH2SO4 n(Al3＋)＝0.2 mol n(Al2O3)＝102g/mol0.1 mol＝10.2g 總OH－＝溶Al2O3耗＋溶SiO2 耗＋余OH－ 0.1L5 mol/L＝0.1 mol2＋n(SiO2 )2＋b10mol/L2 已知b＝5 ∴n(SiO2 )＝0.1 mol＝60g/mol0.1 mol＝6g ，從而可推知Fe2O3％。 基礎(chǔ)訓(xùn)練 一．選擇題 1．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.6、3 C.5、4 D.3、6 2．下列說法正確的是 （　 　） A.1mol二氧化硅的質(zhì)量是60g B.60g二氧化硅中含2mol氧分子 D.二氧化硅的摩爾質(zhì)量是60g C.1mol的二氧化硅的質(zhì)量是60g/mol 3．下列關(guān)于玻璃的敘述正確的是 （ ） A. 制普通玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英 B. 普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅 C. 玻璃是幾種成分熔化在一起的晶體 D. 玻璃也是硅酸鈉鹽，有一定的熔點 4．制取下列物質(zhì)，無需利用到二氧化硅的是 （ ） A. 玻璃 B. 水泥 C. 粗硅 D. 光導(dǎo)纖維 5．根據(jù)水泥和玻璃的生產(chǎn)，總結(jié)出硅酸鹽工業(yè)的一般特點是 （　 　） ①生成物是硅酸鹽；②反應(yīng)條件是高溫；③含有硅的物質(zhì)作原料；④反應(yīng)原理是一系列復(fù)雜的物理-化學(xué)變化 （　 ?。┆? A.①③ B.①②③ C.①③④ D.①②③④ 6．除去SiO2中混有的少量生石灰和石灰石，有如下操作：①加水溶解 ②加水煮沸 ③過濾 ④加稀HCl ⑤加稀H2SO4，正確的操作順序是 （ ） A．①③ B．④③ C．⑤③ D．②③ 7．下列物質(zhì)的貯存方法，正確的是 （ ） A．硅酸鈉溶液和堿性溶液存放在膠塞密封的試劑瓶中 B．氫氟酸盛放在棕色試劑瓶中 C．液溴盛放在帶有膠塞的細(xì)口瓶中 D．氯水盛放在棕色細(xì)口瓶中 8． 某硅酸鹽樣品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為58.6%，其化學(xué)組成用氧化物形式可表示為nZnOSiO2，則n值等于 （　 ?。? A.0.5 B .1 C.2 D.3 9．碳化硅又稱金剛砂（SiC），它的分解溫度很高（約20000C），硬度極大，溶解性與化學(xué)活潑性都很差，試推斷與它的結(jié)構(gòu)類似的是 （ ） A．金剛石 B．氯化鈉 C．石墨 D．水 二．填空題 10．以石英砂、焦碳、水、MnO2和濃鹽酸為原料來制取純硅，寫出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式： ； ； ； ； ； 11．原硅酸通過分子間縮水聚合可形成不同的多硅酸（多聚體），如： 原硅酸 二聚體 三聚體 則原硅酸的化學(xué)式是________________，原硅酸二聚體的化學(xué)式是________________，　按上述規(guī)律，n個原硅酸聚合而成的鏈狀多酸分子的通式是__________。 三．計算題 12．含有SiO2的石灰石5g和0.267mL0.5mol/L的鹽酸反應(yīng)，所得CO2在標(biāo)況下的體積為1064mL。 ⑴要中和剩余的鹽酸，需1mol/L的NaOH溶液的體積多少毫升？ ⑵煅燒這種不純的石灰石1t，最后殘留固體的質(zhì)量是多少？ 13．為熔制鉀玻璃準(zhǔn)備如下熔料：360g重的石英砂，67.2g重的苛性鉀和88.8g重的熟石灰 .假定這些熔料不含雜質(zhì). (1)計算在制得的鉀玻璃中各氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù). (2)用氧化物的形式表示鉀玻璃的組成. 一．選擇題 1．C 2．A 3．AB 4．B 5．D 6．B 7．AD 8．C 9．A Δ 二．填空題 10．MnO2+4HCl(濃) = MnCl2+Cl2↑+2H2O， 高溫 SiO2+2C = Si+2CO↑， 高溫 Si+2Cl2 === SiCl4， 電解 2H2O ==== 2H2↑+O2↑， 高溫 SiCl4+2H2 === Si+4HCl。 11．H4SiO4,，H6Si2O7 ，H6SinO3n+1 三．計算題 12．⑴38.5mL ⑵0.582t 13．（1）K2O%：11.7% CaO%：13.9% SiO2%：74.4% （2）K2O2CaO10SiO2 111