高一化学 第一节 无机非金属材料的主角—硅2VIP专享VIP免费

高一化学第一节无机非金属材料的主角—硅2【知识梳理】1、碳和硅的比较碳硅原子结构示意图原子半径相对较小(0.77×10－10m)相对较大(1.77×10－10m)单质晶体类型原子晶体(金刚石)原子晶体单质熔点熔点很高(3550℃)比金刚石稍低(1410℃)氧化物化学式的意义CO2可表示二氧化碳的分子组成SiO2不能表示二氧化碳的分子组成，仅表示原子的个数比为1：2相应酸的特点H2CO3为水溶液H2SiO3、H4SiO4均为固态酸2、硅及化合物结构和性质3、硅及其化合物的特殊性(1)硅的还原性比碳强，而碳在高温下能从二氧化硅中还原出硅。(2)非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅与氢氧化钠等强碱溶液反应产生氢气。(3)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，而硅与氢氟酸反应，且有氢气生成。(4)酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应，而二氧化硅却能与氢氟酸反应，生成四氟化硅和水。(5)无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却难溶于水。用心爱心专心(6)在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸强，二氧化碳与硅酸钠反应生成碳酸钠和硅酸沉淀。在高温下碳酸钠与二氧化硅反应生成硅酸钠和二氧化碳，其原因是在高温条件下，生成的二氧化碳离开反应体系而使反应进行到底。【知识拓展】1、硅与烧碱溶液反应的实质据反应式“Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑”分析，似乎在反应中H2O和NaOH均为氧化剂。但事实上反应分两步进行：(1)Si+3H2OH2SiO3+2H2↑(2)H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+H2O。从分步反应看，起氧化作用的只是H2O，而NaOH既不是氧化剂又不是还原剂，仅为反应物。此反应类似于Al与NaOH溶液的反应。2、金刚石、晶体硅、晶体SiO2均属于原子晶体。其中，前两种的C、Si原子分别是周围四个C、Si原子的四面体中心，后者的Si原子是周围四个O原子的四面体中心。右图是课本中给出的石英晶体平面示意图，它实际上是以硅原子为中心的正四面体形的立体网状结构，问最小的一个环上共有多少个原子？分析：此题关键是将石英的平面图形构建成立体图形。可由此联想金刚石的立体网状结构中最小的一个环为椅式六元环或，将金刚石中的碳原子换成硅原子即为晶体硅的结构。解答：根据石英的平面示意图知：每两个硅原子之间有一个氧原子，将"分析"中的六元环中按此规律插入氧原子得。因此，最小的一个环上共有12个原子。【典例精评】例1、下列各单质和化合物之间有以下的转化关系，而且各单质和化合物组成的元素皆为短周期元素。根据上述关系判断：(1)单质A可能是_______，这是因为_______________。用心爱心专心(2)单质B一定是金属还是非金属________，这是因为___________________。(3)各化合物的化学式为：甲________、乙________、丙________、丁________。解题思路：本题是元素及化合物推断题，解题的突破口是短周期内元素的单质A与NaOH溶液反应生成氢气C的元素可能是Al和Si，而产生的化合物乙与过量盐酸溶液反应，生成的化合物丁能两次失去化合物丙生成化合物甲，则进一步推断出A单质不是金属Al，而只能是Si。又由于单质A和化合物甲都能跟NaOH溶液反应，都生成化合物乙(Na2SiO3)，只不过A的另一种产物是氢气，而化合物甲的另一种产物为化合物丙，丙又可通过氢气与单质B反应生成，故单质B为O2，其它的各种化合物也就能推出来了。答案：(1)硅Si；在短周期内，能与NaOH溶液反应放出氢气的只可能是铝和硅，但铝的氢氧化物可溶于过量盐酸中，不符合题意；故A只能是单质硅。(2)是非金属，硅只有和氧气反应，才能生成酸性氧化物(SiO2)与碱液(NaOH溶液)反应。(3)甲SiO2、乙Na2SiO3、丙H2O、丁H4SiO4。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+H2ONa2SiO3+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...