含硅矿物与信息材料学海导航：本单元有较多与生产和生活实际相联系的内容以及新的科学技术知识，因此在学习硅和二氧化硅性质的同时，注意联系生产和生活中常见的物质和现象，了解与我们生活密切相关的硅酸盐产品，以及广泛应用于各领域的含硅材料。本单元建议采用“阅读教材查阅资料讨论归纳”的学习方法1．二氧化硅的化学性质(1)酸性氧化物：SiO2是酸性氧化物，是H2SiO3的酸酐，但不溶于水。SiO2＋CaO======CaSiO3SiO2＋2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2＋4HF===SiF4＋2H2O(2)弱氧化性SiO2＋2C======Si+2CO2．二氧化硅的用途(1)SiO2是制造光导纤维的主要原料。(2)石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。(3)水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。(4)石英砂常用作制玻璃和建筑材料。3．硅酸钠Na2SiO3固体俗称泡花碱，水溶液俗称水玻璃，是无色粘稠的液体，常作粘合剂、防腐剂、耐火材料。放置在空气中会变质，发生反应方程式为：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3＋Na2CO34．硅酸盐硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐。硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，种类很多，结构复杂，常用氧化物的形式来表示组成。其表示方式：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·二氧化硅·水。如：滑石Mg3(Si4O10)(OH)2可表示为3MgO·4SiO2·H2O5．硅酸盐工业简介以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品的工业称硅酸盐工业。主要包括陶瓷工业、水泥工业和玻璃工业，其反应包含复杂的物理、化学变化。水泥的原料是黏土和石灰石，在水泥回转窑里高温煅烧后，再加入石膏，磨细。玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，普通玻璃的大致成分为Na2O·CaO·6SiO2。6．硅的工业制法SiO2＋2C======Si＋2CO↑Si+2Cl2======SiCl4SiCl4+2H2======Si+4HCl7．硅的主要物理性质用心爱心专心116号编辑高温高温高温高温高温晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似于金刚石，熔沸点较高，是良好的半导体材料。用心爱心专心116号编辑例题解析：例1．Al2O3·2SiO2·2H2O是一种()A．混合物B．硅酸盐C．两种氧化物的水化物D．铝酸盐解析：硅酸盐的种类繁多，结构复杂，人们通常用金属氧化物和二氧化硅的形式来表示组成，如Na2SiO3改写成Na2O·SiO2．解此类题时，先把题目所给氧化物反写过来则为Al2(Si2O5)·(OH)4，为高岭石，即为硅酸盐，不是混合物，也不是两种氧化物的水化物，更不是铝酸盐．答案为B。例2．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．此处所指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〕，此反应的离子方程式为2KAlSi3O8＋2H2CO3＋9H2O====2K＋＋2HCO3-＋4H4SiO4＋Al2Si2O5(OH)4，这个反应能够发生的原因是_____________________________________________________________________________________。解析：分析反应前后的酸的酸性强弱，正反映了由较强的酸制取较弱的酸这一普遍规律．亦即解释复杂的化学反应发生的原因应用的是极其简单的化学原理．答案：碳酸的酸性比原硅酸强，由较强的酸可制得较弱的酸．例3．普通玻璃中Na2SiO3∶CaSiO3∶SiO2＝1∶1∶4(物质的量之比)，若以aNa2O·bCaO·mSiO2表示此玻璃的组成，则a∶b∶m＝。解析：由于硅酸盐的组成相当复杂，通常人们用氧化物的形式来表示其组成，因此我们必须学会盐与氧化物形式的改写。Na2SiO3可改写为Na2O·H2O，CaSiO3可改写为CaO·H2O，所以普通玻璃的组成可表示为Na2O·CaO·6SiO2。则a∶b∶m＝1∶1∶6。例4．17g样品（含Al2O3、Fe2O3、SiO2），放入盛100mLNaOH溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10mol·L-1稀H2SO4溶液，生成的沉淀的物质的量与加入H2SO4溶液的体积关系如图。试求：①加入NaOH溶液的浓度；②b＝5时。样品中各成分的质量分数。解析：①沉淀达最大量时，溶液中仅Na2SO4，沉淀是Al(OH)3、Fe2O3、H2SiO3∴电荷守恒n(Na＋)＝2n(SO42－)c(NaOH)×0.1L＝2×10mol/L×0.025Lc(NaOH)＝5mol/L②由图可知溶解Al(OH)3消耗30mLH2SO4n(Al3＋)＝3210030.0LmolmL＝0.2moln(Al2O3)＝102g/mol×0.1mol＝10.2g总OH－＝溶Al2O3耗＋溶SiO2耗＋余OH－0.1L×5mol/L＝0.1mol×2＋n(SiO2)×2＋b×10mol/L×2用心爱心专心116号编辑y沉淀(g)V(H2SO4)b2555已知b＝5∴n(SiO2)＝0.1mol＝60g/mol×0.1mol＝6g推知Fe2O3％或解：达最大沉淀耗H＋＝余OH－耗＋沉淀AlO2－耗＋沉淀SiO32－耗10mol/L×0.025L×2＝b×10mol/L×2＋0.2mol×1＋n(SiO32－)×2用心爱心专心116号编辑
