高中化學(xué)《硅無(wú)機(jī)非金屬材料》學(xué)案5魯科版必修Word版

第4章 元素與材料世界學(xué)習(xí)導(dǎo)言 章節(jié)知識(shí)概說(shuō) 材料是人類(lèi)生活和生產(chǎn)活動(dòng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，本章教材引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)元素化合物的應(yīng)用世界。從自然界中的元素走進(jìn)材料世界中的元素，將學(xué)生的視野打開(kāi)，體現(xiàn)多角度、多層面和大視野。材料的性能取決于材料的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，因此教材從元素出發(fā)，通過(guò)了解元素及其重要化合物的性質(zhì)來(lái)分析材料的性能。 本章教材一方面引導(dǎo)學(xué)生回顧學(xué)習(xí)非金屬及其化合物的化學(xué)性質(zhì)的方法，并以此方法學(xué)習(xí)硅及其化合物的重要性質(zhì)；另一方面。進(jìn)一步豐富學(xué)生對(duì)金屬元素及其化合物的認(rèn)識(shí)，給他們一個(gè)更為廣闊的認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的空間，也為后面學(xué)習(xí)元素周期律及元素周期表打下基礎(chǔ)。 課標(biāo)理念感悟知識(shí)與技能：根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例或通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，了解鋁、硅及其重要化合物的性質(zhì)，能夠應(yīng)用這些性質(zhì)解決一些生產(chǎn)、生活和化學(xué)學(xué)科中的簡(jiǎn)單問(wèn)題。能列舉金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料和復(fù)合材料在生產(chǎn)、生活中及其他領(lǐng)域的應(yīng)用。過(guò)程與方法：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)“比較”和“分析”的科學(xué)方法。情感態(tài)度與價(jià)值觀：體會(huì)組成材料的物質(zhì)性質(zhì)與材料性能的密切關(guān)系，認(rèn)識(shí)新材料的開(kāi)發(fā)對(duì)社會(huì)、生活產(chǎn)生的重要影響，了解材料開(kāi)發(fā)和應(yīng)用與化學(xué)科學(xué)發(fā)展之間的關(guān)系。第1節(jié) 硅 無(wú)機(jī)非金屬材料1946年2月15日，世界上第一臺(tái)通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)“埃尼阿克”（ENIAC）在美國(guó)研制成功。它當(dāng)時(shí)由1.8萬(wàn)個(gè)電子管組成，是一臺(tái)又大又笨重的機(jī)器，體重達(dá)30多噸，占地有兩三間教室般大。它當(dāng)時(shí)的運(yùn)算速度為每秒5000次加法運(yùn)算。雖然這在當(dāng)時(shí)是相當(dāng)了不起的成就，但其計(jì)算速度還不如今天的一臺(tái)微型計(jì)算器的運(yùn)行速度。是什么使計(jì)算機(jī)的體積減小的同時(shí)，加快了計(jì)算速度呢？是硅芯片。那么，硅芯片是從哪里來(lái)的呢？硅又有什么性質(zhì)呢？ 研習(xí)教材重難點(diǎn)研習(xí)點(diǎn)1 半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅1半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料特指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類(lèi)材料。最早使用的半導(dǎo)體材料是鍺，但因其含量低，提煉工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴，而不適合廣泛使用。目前廣泛使用的半導(dǎo)體材料是硅元素，在地殼中含量居第二位，該元素全部以化合態(tài)存在于自然界中，儲(chǔ)量豐富。常見(jiàn)的有晶體硅和無(wú)定形硅等形式存在。2單質(zhì)硅（1）存在：自然界中無(wú)單質(zhì)硅，硅元素全部以化合態(tài)存在，如二氧化硅、硅酸鹽等?；蠎B(tài)的硅是構(gòu)成地殼的礦石和巖石的主要成分，硅在地殼中的含量居第二位。（2）物理性質(zhì)：?jiǎn)钨|(zhì)硅有晶體硅和無(wú)定形硅兩種。晶體硅呈灰黑色，有金屬光澤，硬而脆，熔點(diǎn)很高（1410），是良好的半導(dǎo)體材料。（3）化學(xué)性質(zhì)：在常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，不與O2、Cl2、H2SO4、HNO3等發(fā)生反應(yīng)，但能與F2、HF和強(qiáng)堿反應(yīng)。例如：Si + 2NaOH + H2O Na2SiO3 + 2H2；Si + 2F2 SiF4；Si + 4HF SiF4+ 2H2。在加熱時(shí)純硅與某些非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。如研細(xì)的硅能在氧氣中燃燒：Si + O2 SiO2 （3）硅的制備由于自然界中沒(méi)有單質(zhì)硅的存在，因此我們使用的硅，都是從它的化合物中提取的。在工業(yè)上，用碳在高溫下還原二氧化硅的方法可制得含有少量雜質(zhì)的粗硅，將粗硅提純后，可以得到半導(dǎo)體材料的高純硅。制粗硅： SiO22C Si2CO 制高純硅： Si2Cl2 SiCl4 SiCl42H2 Si4HCl（4）硅的用途：硅可用來(lái)制造集成電路，太陽(yáng)能電池，硅整流器等。硅合金可用來(lái)制造變壓器鐵芯，耐酸設(shè)備等?！局R(shí)鏈接】半導(dǎo)體材料的用途物質(zhì)的電阻率介于導(dǎo)體和絕緣體之間（電阻率在103108歐姆厘米之間）時(shí)，為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體材料可以制造出具有各種功能的半導(dǎo)體器件來(lái)取代真空管用來(lái)整流、檢波、放大，并有縮小電子設(shè)備體積、減輕重量、延長(zhǎng)壽命、耐沖擊、效率高和可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。用半導(dǎo)體材料制成的集成電路還可以將成千上萬(wàn)個(gè)分立的晶體管、電阻、電容等電子元件融為一體，使上述優(yōu)點(diǎn)得到進(jìn)一步發(fā)揮，廣泛應(yīng)用于通訊、電訊、電子計(jì)算機(jī)中。另外，超純硅對(duì)紅外光有很高的透過(guò)能力，可以用以整理紅外聚焦透鏡，對(duì)紅外輻射目標(biāo)進(jìn)行夜間跟蹤、照像、追擊。利用半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨溫度的升高或光線的照射而有顯著的增大的特性，可以做成自動(dòng)控制用的熱敏元件(如熱敏電阻等)和光敏元件。半導(dǎo)體材料是整理太陽(yáng)能電池的主要材料半導(dǎo)體材料還可制成激光二極管，用于激光通訊、測(cè)距和空間導(dǎo)航等方面。典例1：下列有關(guān)硅的敘述中，正確的是A硅只有在高溫下才能跟氫氣起化合反應(yīng)。B硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素，硅在地殼中的含量在所有的元素中居第一位。C硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)。D硅在電子工業(yè)中，是最重要的半導(dǎo)體材料。研析：A正確 因?yàn)楣璧幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下除了少數(shù)物質(zhì)外，它不易與其他物質(zhì)如氫氣、氧氣、氯氣等反應(yīng)。B不正確 氧元素在地殼中的含量居第一位。C不正確 硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，但可與F2、HF和強(qiáng)堿等反應(yīng)。D 正確 硅是常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的半導(dǎo)體材料，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。答案：A、D典例2：有科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”、“未來(lái)的石油”的觀點(diǎn)。假如硅作為一種普遍使用的新型能源被開(kāi)發(fā)利用，下列關(guān)于其有利因素的說(shuō)法中，你認(rèn)為不妥的是A便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料B自然界的含硅化合物易開(kāi)采C硅燃燒放出的熱量大，燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染程度低且容易有效控制D自然界中存在大量單質(zhì)硅研析：有些燃料，如氫氣具有發(fā)熱量大，無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，但從運(yùn)輸、儲(chǔ)存角度就不如硅了，硅是固體、常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，是非常安全的；另外，硅在自然界存在廣泛，硅化合物易開(kāi)采，其燃燒產(chǎn)物為SiO2，對(duì)環(huán)境污染程度低。但需注意的是，自然界沒(méi)有游離態(tài)的硅，因此，D是錯(cuò)誤的。答案：D研習(xí)點(diǎn)2 二氧化硅與光導(dǎo)纖維1、二氧化硅的存在二氧化硅廣泛存在與自然界中，天然二氧化硅叫硅石。石英的主要成分為二氧化硅晶體，透明的石英晶體叫做水晶，含有有色雜質(zhì)的石英晶體叫做瑪瑙。另外二氧化硅也是構(gòu)成巖石的重要成分。2、二氧化硅的物理性質(zhì)純凈的二氧化硅晶體呈無(wú)色，熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水，也不溶于其他一般的溶劑。3、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)（1）二氧化硅是一種酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性二氧化硅在常溫時(shí)可以與堿溶液緩慢反應(yīng)生成鹽和水：SiO2+ 2NaOH Na2SiO3 + H2 O二氧化硅在高溫下可與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2 CaO CaSiO3 （2）特性SiO2不溶于水，也不與水反應(yīng)。二氧化硅在常溫下與氫氟酸反應(yīng)： Si O24HF SiF42H2O 二氧化硅中的硅為4價(jià)，具有弱的氧化性，如在高溫時(shí)，二氧化硅中的硅可以被碳置換出來(lái)。思考：1如何制取硅酸？ 2保存氫氟酸、NaOH溶液時(shí)應(yīng)該注意什么問(wèn)題？提示：1不能通過(guò)SiO2與H2O反應(yīng)的方法來(lái)制取其對(duì)應(yīng)的水化物硅酸(H2SiO3)制取H2SiO3的方法如下： Na2SiO3 + 2HCl 2NaCl + H2SiO3或 Na2SiO3 + CO2 + H2O Na2CO3 + H2SiO3硅酸(H2SiO3)不溶于水，其酸性比H2CO3還弱。2氫氟酸不能保存在玻璃瓶中，應(yīng)保存在塑料瓶中。NaOH 溶液不能保存在玻璃塞的玻璃瓶中，應(yīng)保存在橡膠塞的玻璃瓶中或塑料瓶中。4、SiO2與CO2的比較CO2SiO2與堿性氧化物反應(yīng)CaOCO2CaCO3CaOSiO2CaSiO3與堿液的反應(yīng)2NaOHCO2Na2CO3H2OSiO22NaOHNa2SiO3H2O與鹽反應(yīng)Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3Ca(ClO)2CO2H2OCaCO32HClOSiO2CaCO3CaSiO3 CO2SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2與碳反應(yīng)CCO22CO2CSiO2Si2CO與H2O作用CO2H2OH2CO3不與水化合與酸反應(yīng)不反應(yīng)只與HF反應(yīng)SiO24HFSiF4H2O5、二氧化硅的用途（1）石英可用于整理石英表和石英玻璃。（2）石英砂常用作制薄玻璃和建筑材料。（3）水晶常用來(lái)制造電子部件、光學(xué)儀器、工藝品和眼鏡片等。（4）瑪瑙用于制造精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品。（5）SiO2 被用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料光導(dǎo)纖維。6、光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維，簡(jiǎn)稱“光纖”，就是一種能利用光的全反射作用來(lái)傳導(dǎo)光線的透明度極高的玻璃細(xì)絲。如果將許多根經(jīng)過(guò)技術(shù)處理的光纖繞在一起，就得到我們常說(shuō)的光纜。光導(dǎo)纖維是用石英玻璃制造的，整理時(shí)需要較高的技術(shù)，它傳導(dǎo)光的能力非常強(qiáng)。如1000米長(zhǎng)的單模光纖，重量只有27克，傳送波長(zhǎng)為1.55微米的激光時(shí)，每傳播1000米，光能的損耗不到0.2分貝若利用光纜通訊，能同時(shí)傳輸大量信息。光纖通信的優(yōu)點(diǎn)有：（1）信息容量大，一條光纜通路可同時(shí)容納10億人通話，也可同時(shí)傳送多套電視節(jié)目。（2）光纖的抗干擾性能好，不發(fā)生電輻射，通訊質(zhì)量高，能防竊聽(tīng)。（3）光纜質(zhì)量小而且細(xì)，不怕腐蝕，鋪設(shè)方便。（4）光纖通信損耗低，適合遠(yuǎn)距離信息傳輸。另外，光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上也有很重要的應(yīng)用。目前在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，普遍使用著一種連接著許多光纖的胃鏡，光纖胃鏡的光源是在體外由光纖傳進(jìn)去的，它不產(chǎn)生熱輻射，能減輕病人的痛苦。在光導(dǎo)纖維的一頭裝著精致小巧的微型鏡頭，可將胃內(nèi)的情況傳到體外拍攝下來(lái)或顯示在屏幕上。光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上的另一個(gè)重要應(yīng)用是通過(guò)微細(xì)的光纖將高強(qiáng)度的激光輸入人體的病變部位，用激光來(lái)切除病變部位。這種“手術(shù)”不用切開(kāi)皮膚和切割肌肉組織，而且切割部位準(zhǔn)確，手術(shù)效果好。除此以外，光導(dǎo)纖維還可用于信息處理、傳能傳像、遙測(cè)遙控、照明等許多方面?！局R(shí)鏈接】多姿多彩的光纖光纖內(nèi)窺鏡：束狀光導(dǎo)纖維能對(duì)圖像進(jìn)行傳遞、分解、合成和修正等醫(yī)用內(nèi)窺鏡能直接插入人體某個(gè)部位進(jìn)行檢查，而不會(huì)引起病人痛苦與不舒服感。在工業(yè)生產(chǎn)中，利用內(nèi)窺鏡檢查一些由于各種原因而不能打開(kāi)的系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使生產(chǎn)能照常進(jìn)行。軍事用光纖：光纖技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用的發(fā)展速度之快、范圍之廣，令人振奮它已從最初在軍艦和飛機(jī)上應(yīng)用，延伸到軍事的各個(gè)領(lǐng)域，包括長(zhǎng)距離光纖傳輸系統(tǒng)、戰(zhàn)術(shù)光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、雷達(dá)防御系統(tǒng)、空戰(zhàn)指揮及控制系統(tǒng)、導(dǎo)彈和魚(yú)雷制導(dǎo)系統(tǒng)等等。光纖裝潢藝術(shù)：光纖裝潢是用不同的光纖根據(jù)設(shè)計(jì)需要組成不同的形狀，如光纖廣告顯示屏、光纖盆景、光纖舞臺(tái)裝置及光纖工藝品等。它們具有亮度適宜、色彩柔和、圖案細(xì)膩、造型奇特，集光、電、聲于一體等特點(diǎn)。光纖采光：用光纖傳遞光能的方式將天空中的散射光或太陽(yáng)光引入室內(nèi)，是一種有前途的采光照明方式，再輔以太陽(yáng)能電池還可供建筑在夜間照明。典例3：下列說(shuō)法不正確的是A因?yàn)镾iO2 不溶于水，故H2SiO3不是SiO2 對(duì)應(yīng)的酸或者說(shuō)SiO2 不是H2SiO3 對(duì)應(yīng)的酸酐BCO2 通入水玻璃可以得到硅酸沉淀CSiO2 是一種空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，熔點(diǎn)高、硬度大D氫氟酸能夠雕刻玻璃研析：SiO2 中 Si 呈4價(jià)， H2SiO3中Si為4價(jià)，且 H2SiO3（加熱） SiO2 H2O，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)發(fā)生的反應(yīng)：Na2SiO3 CO2 (少量) H2O H2SiO3Na2CO3， D項(xiàng)發(fā)生的反應(yīng)為：4HF SiO2 SiF4 2H2O。答案：A典例4：如下圖中A、B、C、D分別代表有關(guān)反應(yīng)中的一種化合物，其中物質(zhì)A是一種高熔點(diǎn)化合物，不溶于硫酸、硝酸，卻溶于氫氟酸。請(qǐng)?zhí)顚?xiě)以下空白。（1）A、B、C、D的化學(xué)式分別是_、_、_、_。（2）AB的化學(xué)方程式是_（3）CD的離子方程式是_研析：本題主要考查SiO2的特性。其突破口應(yīng)從“A是一種高熔點(diǎn)的化合物，不溶于硫酸、硝酸，卻溶于氫氟酸”推斷出A為SiO2，然后依次推斷出B為CO、C為CO2，D為H2SiO3。答案：（1）SiO2、CO、CO2、H2SiO3；（2）SiO22CSi2CO；（3）SiO32CO2H2OH2SiO3CO32研習(xí)點(diǎn)3 硅酸鹽與無(wú)機(jī)非金屬材料1硅酸鹽（1）硅酸鹽在自然界中的存在硅酸鹽是構(gòu)成地殼中巖石的主要成分，自然界中存在的各種天然硅酸鹽礦石，約占地殼的5，粘土的主要成分也是硅酸鹽。粘土的種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有高嶺土和一般粘土，前者含雜質(zhì)較少，后者含雜質(zhì)較多。（2）硅酸鹽組成的表示方法硅酸鹽的種類(lèi)很多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無(wú)論是天然的還是人工制成的硅酸鹽，其組成的表示方法有兩種。 化學(xué)式法： 一般用于組成較簡(jiǎn)單的硅酸鹽。如：硅酸鈉 Na2SiO3； 硅酸鈣Ca2SiO3 氧化物法：常用的表示方法。 如：鎂橄欖石（Mg2SiO4） 2MgOSiO2高嶺石Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O正長(zhǎng)石(2KAlSi3O8 ) K2OAl2O36SiO2說(shuō)明：用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成時(shí)，各氧化物的排列順序?yàn)椋狠^活潑金屬氧化物 較不活潑金屬氧化物 二氧化硅 水（3）硅酸鈉硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃，它是一種礦物膠，具有粘合性?！韭?lián)想發(fā)散】硅及其化合物的特殊性：（1）硅的還原性比碳強(qiáng)，而碳在高溫下能從二氧化硅中還原出硅。（2）非金屬單質(zhì)與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)一般不生成氫氣，而硅與氫氧化鈉等強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。（3）非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)，而硅不但與氫氟酸反應(yīng)，而且有氫氣生成。（4）酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，而二氧化硅卻能與氫氟酸反應(yīng)，生成四氟化硅和水。（5）無(wú)機(jī)酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸卻難溶于水。（6）在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)，二氧化碳與硅酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和硅酸沉淀在高溫下碳酸鈉與二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，其原因是在高溫條件下，生成的二氧化碳離開(kāi)反應(yīng)體系而使反應(yīng)進(jìn)行到底。2無(wú)機(jī)非金屬材料（1）傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料 玻璃原料：生產(chǎn)普通玻璃的主要原料是純堿（Na2CO3），石灰石（CaCO3）和石英（SiO2 ）。主要設(shè)備：玻璃熔爐反應(yīng)原理：將粉碎混勻的原料加強(qiáng)熱使之熔化，發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化，冷卻即成玻璃。其中主要化學(xué)反應(yīng)是：CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2 Na2CO3 + SiO2Na2SiO3 + CO2 主要成分： 制造玻璃的原料中，石英是過(guò)量的，所以，普通玻璃是CaSiO3，Na2SiO3和SiO2 熔化在一起得到的物質(zhì)，其物質(zhì)的量之比為1：1：4，因此玻璃可表示為：Na2OCaO6SiO2。主要性質(zhì)：硬而脆，受熱時(shí)在一定溫度范圍內(nèi)逐漸軟化，沒(méi)有一定的熔點(diǎn)，故作玻璃態(tài)物質(zhì)，耐酸腐蝕（HF除外）。水泥a. 普通水泥的主要成分為硅酸三鈣（3CaOSiO2），硅酸二鈣（2CaOSiO2）和鋁酸三鈣（3CaOAl2O3）等。b. 水泥的特點(diǎn)是水泥具有水硬性，與水?dāng)v和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬。c. 混凝土是指水泥、沙子和碎石的混合物，混凝土常用鋼筋作結(jié)構(gòu)，這就是通常所說(shuō)的鋼筋混凝土。（2）新型無(wú)機(jī)非金屬材料類(lèi)別示例特性用途高溫結(jié)構(gòu)陶瓷氮化硅陶瓷硬度極高，耐磨損，耐高溫，抗腐蝕，抗氧化能力強(qiáng)，電絕緣性好汽輪機(jī)葉片、軸承、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、永久性模具碳化硅陶瓷硬度僅次于金剛石，耐高溫，且在室溫下能導(dǎo)電電熱元件生物陶瓷氧化鋁陶瓷氧化鋯陶瓷強(qiáng)度高，耐磨，無(wú)毒，不溶于水，對(duì)人體組織有較好的適應(yīng)性，可直接植于人體人造牙齒、人造骨骼壓電陶瓷鈦酸鋇陶瓷鈦酸鉛陶瓷可將極其微弱的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成信號(hào)聲吶系統(tǒng)、氣象檢測(cè)、遙控環(huán)境保護(hù)、家用電器、壓電地震儀典例5：下列物質(zhì)不能用玻璃器皿貯存的是A苛性鈉 B氫氟酸 C濃硫酸 D硝酸銨研析：不能用玻璃器皿，是常溫下要和玻璃反應(yīng)的物質(zhì)玻璃是以含硅物質(zhì)為原料，經(jīng)加熱制成的硅酸鹽產(chǎn)品，普通玻璃是硅酸鈉（Na2SiO3）、硅酸鈣（CaSiO3）和二氧化硅（SiO2）熔化在一起所得到的物質(zhì)，二氧化硅是酸性氧化物，不溶于水，能跟堿性氧化物或堿發(fā)生反應(yīng)生成鹽，苛性鈉是氫氧化鈉的俗名，玻璃中含的二氧化硅能夠被堿腐蝕SiO22NaOH=Na2SiO3H2O，實(shí)驗(yàn)室里盛放堿溶液的試劑瓶常用橡膠塞，而不用玻璃塞，因?yàn)椴Ａ悄タ诘?，表面積大，以防止玻璃與堿反應(yīng)生成Na2SiO3而把瓶口和塞子粘結(jié)在一起，排除A；氫氟酸遇二氧化硅很快反應(yīng)放出氟化硅氣體： SiO2（固）4HFSiF42H2O。玻璃瓶不能盛放氫氟酸，通常氫氟酸盛放在塑料瓶中，B對(duì)；濃硫酸和硝酸銨跟玻璃都不反應(yīng)，可以貯存。答案：B。典例6：在煉鐵、制玻璃、制水泥三種工業(yè)生產(chǎn)中，都需要原料A純堿 B石灰石 C石英 D粘土研析：這是一道硅酸工業(yè)中理論了解實(shí)際問(wèn)題的試題。解答本題時(shí)應(yīng)熟悉生產(chǎn)玻璃、水泥等產(chǎn)品的原料情況。制玻璃的原料是純堿、石灰石和石英；制水泥的原料是石灰石、粘土等；煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等。相互對(duì)比后可知B項(xiàng)為正確答案。答案：B。 探究解題新思路 基礎(chǔ)思維探究題型一、硅及其化合物的性質(zhì)典例1：下列說(shuō)法正確的是ASiO2溶于水顯酸性BCO2通入水玻璃可以得到原硅酸C由Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2可知硅酸的酸性比碳酸的酸性強(qiáng)DSiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸研析：SiO2不溶于水，也不與H2O反應(yīng)，所以水溶液不顯酸性。H2CO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3，所以B項(xiàng)的反應(yīng)可以發(fā)生。Na2CO3與SiO2的反應(yīng)之所以能發(fā)生是因?yàn)椋悍磻?yīng)是在高溫?zé)o水條件下進(jìn)行的；反應(yīng)后生成的CO2脫離反應(yīng)體系。SiO2雖為酸性氧化物，但是它可與HF反應(yīng)。答案：B。友情提醒：主要考查硅的化合物性質(zhì)。在分析解答過(guò)程中，要進(jìn)一步明確反應(yīng)規(guī)律是有條件的，不能不問(wèn)條件任意套用弄清楚反應(yīng)原理；注意硅及其化合物的特殊性，如硅與氫氟酸、堿溶液的反應(yīng)，二氧化硅的溶解性，二氧化硅與氫氟酸、碳酸鹽、碳單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)均具有特殊性。拓展變式1硅膠是網(wǎng)狀多孔的物質(zhì)，有強(qiáng)吸附性，可用作干燥劑、吸附劑和催化劑的載體。在減壓條件下將硅酸加熱至300，使其失水即可得硅膠。現(xiàn)以石英、純堿為主要原料(其它原料任選)制備硅膠。寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)方程式：_。1研析：這是一道有關(guān)物質(zhì)的制備題。根據(jù)SiO2(石英)不與水反應(yīng)，但能與NaOH、Na2CO3反應(yīng)生成Na2SiO3，再根據(jù)硅酸是弱酸，用Na2SiO3與酸作用來(lái)制得H2SiO3。合成路線為：SiO2Na2SiO3H2SiO3SiO2（硅膠）答案：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2；Na2SiO32HCl2NaClH2SiO3題型二、無(wú)機(jī)非金屬材料典例2：下列敘述正確的是ASiO2不屬于無(wú)機(jī)非金屬材料 B金屬不能作為結(jié)構(gòu)材料C玻璃是一種新型的非金屬材料 DC60也是一種材料研析：SiO2可作為光導(dǎo)纖維，是一種新型的無(wú)機(jī)非金屬材料C60是近幾年才發(fā)現(xiàn)的一種新的碳的同素異形體，它可用于超導(dǎo)體，是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，所以D正確金屬也屬于結(jié)構(gòu)材料，但它不耐高溫，易腐蝕不宜作高溫材料玻璃和水泥等只能屬于傳統(tǒng)的非金屬材料答案： D總結(jié)提升：本題主要考查對(duì)材料分類(lèi)的理解判斷在解答過(guò)程中，一要注意培養(yǎng)學(xué)生的閱讀審題能力，能夠在閱讀中獲取知識(shí)，吸收新的信息并能對(duì)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的分析處理，作出正確的判斷。二是結(jié)合具體實(shí)例，會(huì)判斷常見(jiàn)材料的類(lèi)型，熟悉常見(jiàn)的新型無(wú)機(jī)非金屬材料。典例3：氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1300反應(yīng)獲得。（1）根據(jù)性質(zhì)，推測(cè)氮化硅陶瓷的用途是_（填序號(hào)）。A制汽輪機(jī)葉片 B制有色玻璃C制永久性模具 D制造柴油機(jī)（2）寫(xiě)出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖：_，請(qǐng)寫(xiě)出氮化硅的化學(xué)式：_。（3）氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)，除氫氟酸外，它不與其他無(wú)機(jī)酸反應(yīng)。試推測(cè)該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式：_。（4）現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)庠跉錃鈿夥毡Ｗo(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。研析：根據(jù)N和Si的原子結(jié)構(gòu)及其元素周期規(guī)律的知識(shí)，可判斷氮元素非金屬性比硅強(qiáng)，故N顯負(fù)價(jià)（3），Si顯正價(jià)（+4），由此可寫(xiě)出氮化硅的化學(xué)式Si3N4。答案：（1）A、C、D。（2）；Si3N4。（3）Si3N412HF3SiF44NH3。（4）3SiCl42N26H2Si3N412HCl。總結(jié)提升： 本題以新型無(wú)機(jī)非金屬材料氮化硅為載體，考查知識(shí)遷移應(yīng)用的能力。題目起點(diǎn)高（新材料氮化硅的用途、性質(zhì)、制法），落點(diǎn)低（原子結(jié)構(gòu)示意圖、元素周期律、硅及化合物典型性質(zhì)），新穎靈活。在分析解答過(guò)程中，一是要培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決問(wèn)題的能力，如根據(jù)氮、碳兩元素非金屬活潑性不同，確定其各自價(jià)態(tài)，寫(xiě)出氮化硅的化學(xué)式；根據(jù)硅及其化合物與氫氟酸反應(yīng)的規(guī)律，進(jìn)行遷移推測(cè)氮化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅，另一產(chǎn)物必為NH3。二是要強(qiáng)化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的化學(xué)思維方法，加深對(duì)新材料的認(rèn)識(shí)。拓展變式2請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）下列屬于無(wú)機(jī)非金屬材料的是A高強(qiáng)度水泥 B鋼化玻璃C氧化鋁陶瓷 D光導(dǎo)纖維（2）磷酸鈣陶瓷也是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，它可以用于制成人造骨骼，這是利用這類(lèi)材料的A耐高溫特性 B電學(xué)特性C光學(xué)特性 D生物功能2研析：（1）水泥、玻璃屬硅酸鹽材料，是傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料。（2）新型無(wú)機(jī)非金屬材料的四種特性不一定是這類(lèi)材料的共性，不同的材料具有不同的特性。根析型無(wú)機(jī)非金屬材料的四種特性及其應(yīng)用進(jìn)行判斷。答案：（1）C、D。（2）D。 綜合思維探究題型一、學(xué)科內(nèi)綜合題典例4：有一粗硅，含鐵和硅兩種雜質(zhì)，取等質(zhì)量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中，放出等量的氫氣，則該粗硅中鐵和硅的關(guān)系正確的是A物質(zhì)的量之比為1：1 B物質(zhì)的量比為2：1C質(zhì)量比為4：1 D質(zhì)量比為2：1研析：粗硅與鹽酸反應(yīng)是鐵與鹽酸反應(yīng) Fe +2HCl FeCl2 + H2 ；粗硅與堿反應(yīng)是硅與堿反應(yīng)Si + 2NaOH + H2O Na2SiO3 + 2H2 因放出等量氫氣，則鐵與硅的物質(zhì)的量之比為2：1， 質(zhì)量比為4：1。答案：B、C總結(jié)提升：本題綜合考查了鐵、硅的性質(zhì)，是定性分析與簡(jiǎn)單定量計(jì)算相結(jié)合的，解題要注意書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式的準(zhǔn)確性。典例5：下列溶液中加入氯化鋇溶液生成白色沉淀，在加入稀硝酸震蕩，白色沉淀不消失的是ANa2SiO3 BNa2CO3 CNa2SO3 DNa3PO4研析： BaCO3 和 Ba3(PO4 )2 均為白色沉淀，二者均溶于HNO3，BaSiO3 溶于HNO3 后又生成H2SiO3，而H2SiO3不同于一般的酸，本身為白色沉淀；BaSO3可溶于鹽酸等非氧化性酸，但遇到硝酸后被硝酸氧化而轉(zhuǎn)化成BaSO4白色沉淀。答案：A、C 。友情提醒：本題表面上是考查復(fù)分解反應(yīng)，實(shí)際卻包含了氧化還原反應(yīng)的知識(shí)，解題要注意思維的全面性和靈活性。拓展變式3如圖，已知：?jiǎn)钨|(zhì)E可作為半導(dǎo)體材料；化合物F是不能生成鹽的氧化物；化合物I能溶于水呈酸性，它能夠跟氧化物A起反應(yīng)據(jù)此，請(qǐng)?zhí)羁眨海?）化合物F是_。（2）化合物I是_。（3）反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。（4）反應(yīng)的化學(xué)方程式_。3研析：本題主要考查元素化合物的性質(zhì)，是一道常規(guī)的框圖推斷題要求學(xué)生能在全面系統(tǒng)地掌握元素及化合物性質(zhì)的基礎(chǔ)上，善于抓住某些元素的特殊性質(zhì)為解題的突破口和切入點(diǎn)由題中所敘述的條件，單質(zhì)E為半導(dǎo)體材料，化合物F為不成鹽氧化物，結(jié)合框圖中的反應(yīng)可推知E和F分別為Si和CO反應(yīng)為：SiO22CSi2CO氧化物A是SiO2，它除了跟氫氟酸反應(yīng)以外不跟任何酸反應(yīng)，由此可判斷化合物I為HF由“氧化物C單質(zhì)DHF單質(zhì)H”可推知該反應(yīng)為：2F22H2O4HFO2至此即可突破全題。答案：（1）CO （2）HF （3）2H2O22H2O （4）2F22H2O4HFO2題型二、實(shí)際應(yīng)用題典例6：三硅酸鎂晶體被用來(lái)治療胃潰瘍病患者的胃酸過(guò)多癥，是因?yàn)樵撐镔|(zhì)不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。三硅酸鎂晶體化學(xué)式為：Mg2Si3O8nH2O。（1）用氧化物的形式表示三硅酸鎂的化學(xué)式。（2）寫(xiě)出該藥物中和胃酸的化學(xué)方程式。研析：用氧化物的形式表示硅酸鹽的時(shí)候，應(yīng)注意書(shū)寫(xiě)原則：活潑金屬氧化物、較活潑金屬氧化物、二氧化硅、水。第二問(wèn)若直接寫(xiě)三硅酸鎂與鹽酸反應(yīng)，許多同學(xué)會(huì)感到無(wú)從下手。應(yīng)從氧化物形式書(shū)寫(xiě)。堿性氧化物（MgO）能與鹽酸反應(yīng)，而SiO2 不能與鹽酸反應(yīng)可當(dāng)成雜質(zhì)，最后寫(xiě)出正確的方程式。答案：（1） 2MgO3SiO2nH2O（2）2MgO3SiO2nH2O4HCl2MgCl2(n2) H2O3SiO2方法導(dǎo)引：我國(guó)著名的數(shù)學(xué)家華羅庚說(shuō)過(guò)：“把一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題退成最簡(jiǎn)單最原始的問(wèn)題，把這最簡(jiǎn)單最原始問(wèn)題想通了，想透了，然后再來(lái)一個(gè)飛躍上升”。這是一個(gè)非常精辟的思維方法，用這種方法去思考問(wèn)題極有意義。把三硅酸鎂改寫(xiě)成氧化物的形式，本題就能迎刃而解。典例7：在多年使用的廚房里，久未更換的玻璃往往失去光澤，嚴(yán)重的還會(huì)形成白色斑點(diǎn)，這種現(xiàn)象化學(xué)上叫做“堿析”，產(chǎn)生堿析的化學(xué)方程式為_(kāi)研析：玻璃的主要成分有Na2SiO3、CaSiO3和SiO2廚房中CO2、H2O(g)濃度相對(duì)較高，碳酸酸性強(qiáng)于硅酸，時(shí)間長(zhǎng)了玻璃中的Na2SiO3將會(huì)在CO2、H2O(g)的持續(xù)作用下析出白色H2SiO3，所以往往失去光澤，嚴(yán)重的會(huì)形成白色斑點(diǎn)。答案：見(jiàn)研析。友情提醒：這是一道運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋實(shí)際問(wèn)題的題目，經(jīng)常嘗試既有利于掌握化學(xué)理論知識(shí)，還利于培養(yǎng)自己的實(shí)踐能力。拓展變式4礦泉水一般是由巖石風(fēng)化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。此處所指的風(fēng)化作用是指礦物與水和CO2同時(shí)作用的過(guò)程。例如鉀長(zhǎng)石（KAlSi3O8）風(fēng)化生成高嶺土Al2Si2O5(OH)4，此反應(yīng)的離子方程式為2KAlSi3O82H2CO39H2O2K+2HCO34H4SiO4Al2Si2O5(OH)4，這個(gè)反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是_。4研析：風(fēng)化的反應(yīng)是一種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，但我們可以試圖用簡(jiǎn)單的化學(xué)原理去理解它。抓住了由較強(qiáng)的酸可以制得較弱的酸這一簡(jiǎn)單的規(guī)律，復(fù)雜的問(wèn)題就能迎刃而解。答案：因?yàn)樘妓崴嵝员仍杷釓?qiáng)，由較強(qiáng)的酸可制得較弱的酸。題型三、思維轉(zhuǎn)換題典例8：100g CaCO3與30g SiO2的混合物加強(qiáng)熱，使之充分反應(yīng)。請(qǐng)計(jì)算得到氣體的體積為多少（標(biāo)準(zhǔn)狀況）？研析：方法1（常規(guī)法）：二者混合加強(qiáng)熱發(fā)生的反應(yīng)為：CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2，特別要注意的是：30g SiO2完全反應(yīng)只消耗50g CaCO3，剩余的 CaCO3還要單獨(dú)分解，又生成一部分CO2。解：CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2 100 g 60 g 22.4 L 50 g 30 g 11.2 L在第一步反應(yīng)中，生成CO2 11.2 L，剩余CaCO3100 g50 g50 gCaCO3 CaO CO2100 g 22.4 L50 g 11.2 L在第二步反應(yīng)中，又生成CO2 11.2 L。因此，得到氣體的體積共為22.4 L。方法2（思維轉(zhuǎn)換）：不妨把思維轉(zhuǎn)換一下，認(rèn)為在高溫下CaCO3 先分解，然后分解生成的氧化鈣再與SiO2反應(yīng)：CaCO3 CaO CO2；SiO2CaO CaSiO3。根據(jù)第一步反應(yīng)容易計(jì)算得生成氣體的體積為22.4 L。答案：22.4 L。啟發(fā)引申：按第一種方法計(jì)算，較為復(fù)雜，而按第二種方法計(jì)算，由于第二步?jīng)]有氣體參與，也沒(méi)有氣體生成，這樣，就沒(méi)有必要再計(jì)算碳酸鈣與二氧化硅誰(shuí)過(guò)量，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程。從以上反應(yīng)來(lái)看，生成的氣體只與碳酸鈣的量有關(guān)，如果碳酸鈣的質(zhì)量保持100g，任意改變SiO2的質(zhì)量，得到氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下總是22.4 L。拓展變式5將一含SiO2雜質(zhì)的石灰石樣品100g加強(qiáng)熱反應(yīng)后，質(zhì)量變?yōu)?0.4 g。試計(jì)算：（1）生成是氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。（2）該石灰石的純度（碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。5研析：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，m(CO2)100g60.4 g39.6 g，n(CO2)39.6 g44g/mol0.9mol，v(CO2)0.9mol22.4L/mol20.16L。（2）n(CaCO3)n(CO2)0.9mol，m(CaCO3)0.9mol100g/mol90g，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%。答案：（1）20.16L。（2）90%。 創(chuàng)新思維探究題型一、開(kāi)放探究題 典例9：下圖中的每一方格表示相關(guān)的一種反應(yīng)物或生成物。其中B是一種單質(zhì)，其余物質(zhì)也都是有B元素的化合物。C是一種鈉鹽，E是C的對(duì)應(yīng)的酸，B的結(jié)構(gòu)類(lèi)似金剛石，D為B的氧化物（其他不含B元素的反應(yīng)產(chǎn)物以及各步反應(yīng)添加的必要試劑和反應(yīng)條件已被略去），請(qǐng)?zhí)顚?xiě)空白：（1）A、D、E的化學(xué)式分別為_(kāi)、_、_。（2）A和B的互轉(zhuǎn)在工業(yè)上有什么實(shí)際意義_。（3）寫(xiě)出DC反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。（4）寫(xiě)出ED反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。研析：本題的突破口是：“B是一種單質(zhì)”“B的結(jié)構(gòu)類(lèi)似金剛石”。據(jù)此，容易推斷出B是晶體硅。硅與氯氣在加熱條件下生成SiCl4，因此，A 為SiCl4。經(jīng)過(guò)分餾提純后得到純凈的SiCl4，SiCl4可以被氫氣還原得純凈的硅。根據(jù)D能轉(zhuǎn)化成B（Si），可知D為SiO2，由此可知其它答案。答案：（1）SiCl4、SiO2、H2SiO3 （2）粗硅提純 （3）SiO22NaOHNa2SiO3H2O （4）H2SiO3 SiO2H2O總結(jié)提升：從物質(zhì)推斷來(lái)看，由于B是一種單質(zhì)，大大縮小了范圍，必要時(shí)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的排查，容易推出B是晶體硅，A是SiCl4。但整個(gè)框圖右邊卻沒(méi)有明顯的突破口，必須對(duì)硅及其化合物的轉(zhuǎn)化把握準(zhǔn)確、到位才能順利推斷。另外，我們現(xiàn)在廣泛使用的硅芯片等必須使用高純硅，A和B的互轉(zhuǎn)恰好能實(shí)現(xiàn)硅的提純，有很大的現(xiàn)實(shí)意義。拓展變式6A、B為兩種單質(zhì)，常溫下均是固體。在元素周期表中A、B為前18號(hào)元素中的兩種。分別取三份質(zhì)量為1.52 g的A、B的混合物（粉末）進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。（本題中所有的氣體體積均指標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）（a）向第一份試樣中加入過(guò)量的鹽酸，充分反應(yīng)后放出0.896 L氣體，還余下0.56 g殘?jiān)?；（b）向第二份試樣中加入過(guò)量的10%的NaOH溶液，充分反應(yīng)后放出0.896 L氣體，還余下0.96 g殘?jiān)唬╟）將第三份試樣隔絕空氣加強(qiáng)熱后，生成一種固體，冷卻后再加入足量的鹽酸，該固體全部溶解，產(chǎn)生x L氣體。（1）單質(zhì)A是_。（2）混合物中的B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_。（3）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)（c）中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式并計(jì)算x的值。6研析：（1）設(shè)A的摩爾質(zhì)量為MA，化合價(jià)為nA，則由（a）根據(jù)電子守恒得：2 12 gmol1討論可得：nA2，MA24 gmol1應(yīng)為Mg（3）由（b）設(shè)B的摩爾質(zhì)量為MB，化合價(jià)為nB，則有：2 7 gmol1，由于A、B同周期且原子半徑AB，只有nB4，MB28 gmol1，B為硅由題意知n（Mg）n（Si）21，恰好完全反應(yīng)，則SiMg2SiSiH4 x0.448答案：（1）Mg（鎂） （2）36.8% （3）2MgSiMg2Si Mg2Si4HCl2MgCl2SiH4 x0.448題型二、課標(biāo)思維題典例9：實(shí)驗(yàn)室里化學(xué)試劑的保存方法是不相同的，下圖中A、B、C、D是常見(jiàn)的一些保存藥品的試劑瓶。請(qǐng)把下列常見(jiàn)試劑的序號(hào)填寫(xiě)在各試劑瓶下面的括號(hào)內(nèi)：濃硫酸碳酸鈉溶液大理石酒精氯水濃硝酸ABCD（ ）（ ）（ ）（ ）研析：保存藥品的一般原則為：固體藥品存放在廣口瓶中（便于取用），液體藥品存放在細(xì)口瓶中；見(jiàn)光易分解或變質(zhì)的存放在棕色瓶中（注意與受熱分解區(qū)別）；堿性物質(zhì)存放在橡膠塞試劑瓶中；酸性物質(zhì)、強(qiáng)氧化性物質(zhì)、有機(jī)溶劑存放在玻璃塞試劑瓶中。據(jù)此可知答案。答案：A ；B ；C ；D 考向指南：本題考查同學(xué)們對(duì)各類(lèi)試劑的存放原則的掌握情況，難度較小，但對(duì)識(shí)圖能力有一定要求。在近幾年的高考中，有關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器的識(shí)別，其它圖表的繪制和理解的題目是必考的內(nèi)容，同學(xué)們應(yīng)該加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練。典例10：將0.5 mol碳酸氫鈣、1 mol碳酸氫鈉、3 mol二氧化硅固體混合均勻，在高溫下加熱到質(zhì)量不再改變?yōu)橹?。則得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的二氧化碳?xì)怏w的體積是 ，殘余固體的成分是 （填化學(xué)式），總質(zhì)量是 。研析： 碳酸氫鈣首先分解生成碳酸鈣、水和二氧化碳?xì)怏w，碳酸氫鈉首先分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳?xì)怏w；然后碳酸鈉與二氧化硅在高溫時(shí)反應(yīng)生成硅酸鈉與二氧化碳?xì)怏w，碳酸鈣與二氧化硅在高溫時(shí)反應(yīng)生成硅酸鈣和二氧化碳?xì)怏w；由于二氧化硅是過(guò)量的，最后殘余固體的成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2（實(shí)際上是玻璃的成分）。至于得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的二氧化碳?xì)怏w的體積，可以根據(jù)碳原子守恒求出，0.5mol碳酸氫鈣、1mol碳酸氫鈉中含碳原子2mol，因而V(CO2)2mol22.4Lmol144.8L。殘余固體的總質(zhì)量可由總質(zhì)量減去生成的水和二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量得到。答案：44.8 L；Na2SiO3、CaSiO3、SiO2；239 g。誤點(diǎn)警示：本題考查碳酸氫鈣、碳酸氫鈉受熱易分解的性質(zhì)以及制玻璃的反應(yīng)原理。切記二者分解之后的產(chǎn)物在高溫下還能繼續(xù)與二氧化硅反應(yīng)。本題的易錯(cuò)點(diǎn)在于求殘余固體的總質(zhì)量時(shí)忘記減去生成的水的質(zhì)量。拓展變式7現(xiàn)有五瓶未貼標(biāo)簽的溶液，分別是稀硫酸、濃鹽酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液、硫酸銅溶液。根據(jù)試劑瓶的特點(diǎn)等，只用觀察法，如何把它們鑒別開(kāi)？7答案：藍(lán)色溶液為硫酸銅溶液；塞子為橡膠塞的試劑瓶中盛放的是氫氧化鈉溶液；棕色瓶中為濃硝酸；把剩余的兩瓶瓶塞打開(kāi)，瓶口有白霧的是濃鹽酸，無(wú)明顯現(xiàn)象的是稀硫酸。 高考思維探究 考題1 （2004上海春理綜-32）由“嫦娥奔月”到“萬(wàn)戶飛天”，由“東方紅”樂(lè)曲響徹寰宇到航天員楊利偉遨游太空，中華民族載人航天的夢(mèng)想已變成現(xiàn)實(shí)。載人飛船上兩副硅太陽(yáng)能電池帆板提供了飛船所需的電力。請(qǐng)畫(huà)出硅原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖_。研析： 本題起點(diǎn)較高，落點(diǎn)較低，考查同學(xué)們常見(jiàn)元素原子結(jié)構(gòu)示意圖的寫(xiě)法。硅是14號(hào)元素，即有14個(gè)核電荷，各層電子數(shù)分別為2、8、4。答案：考向指南：考試大綱規(guī)定，應(yīng)該掌握電子式、原子結(jié)構(gòu)示意圖、分子式、結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的表示方法。要求較高，因而也成為高考的常考內(nèi)容?？碱}2 （2002全國(guó)理綜-6）以下說(shuō)法正確的是A納米材料是指一種稱為“納米”的新物質(zhì)制成的材料B綠色食品是指不含任何化學(xué)物質(zhì)的食品C生物固氮是指植物通過(guò)葉面直接吸收空氣中的氮?dú)釪光導(dǎo)纖維是以二氧化硅為主要原料制成的研析：納米(nanometer，nm)是長(zhǎng)度計(jì)量單位，1nm109 m，約等于四五個(gè)原子排列起來(lái)的長(zhǎng)度。廣義的納米材料是指三維尺寸中至少有一維處于納米量級(jí)的材料。納米材料的許多性質(zhì)既不同于原子、分子，也不同于宏觀的物體，它擁有優(yōu)異的特性。納米是指材料粒子的尺寸，不是物質(zhì)的名稱，選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的。任何物質(zhì)（不包括“場(chǎng)”、如電場(chǎng)、磁場(chǎng)等等）都由原子、分子、離子等等組成，從組成和結(jié)構(gòu)來(lái)看，它們都是“化學(xué)物質(zhì)”。不管什么食物，都是物質(zhì)，因此也都是“化學(xué)物質(zhì)”，本選項(xiàng)的說(shuō)法也是錯(cuò)誤的。植物只能吸收并利用氨和硝酸鹽，不能直接利用游離的分子氮.但是許多微生物都能將空氣中的氮?dú)膺€原成氨，這叫做生物固氮。但是固氮僅在根部，并不在葉面.在葉面上可以進(jìn)行光合作用，而不是固氮作用，本項(xiàng)是錯(cuò)項(xiàng)。光纖通信是利用光導(dǎo)纖維傳輸信息的通信方式，它是20世紀(jì)70年代前后發(fā)展，80年代進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，現(xiàn)已得到廣泛的應(yīng)用.光纖的原料足二氧化硅，用量很少。一根光纖可通幾十萬(wàn)路電話或幾十路電視，用光纖代替電線可以節(jié)省大量金屬。本選項(xiàng)正確。答案：D。總結(jié)提升：中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)應(yīng)該經(jīng)常用化學(xué)的視角去觀察社會(huì)、生產(chǎn)、生活、自然、科技問(wèn)題.但是社會(huì)上對(duì)于這些熱點(diǎn)話題，有真有假、有正確有誤導(dǎo)。本題收集了4個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，其中3個(gè)是似是而非的說(shuō)法，要求考生予以辨認(rèn)。拓展變式8有三種透明、不溶于水的堅(jiān)硬固體。A固體在氧氣中完全燃燒只得到一種無(wú)色無(wú)味氣體，此氣體能使澄清石灰水變渾濁，標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)得此氣體的密度是氧氣密度的1.375倍。B固體能溶于熱的苛性鈉溶液，再往該溶液中加入過(guò)量鹽酸時(shí)，析出白色沉淀，此沉淀是一種比H2CO3還弱的酸，干燥后為不溶于水的白色粉末。B與石灰石、純堿按一定比例混合加熱后，能得到C，C在高溫時(shí)軟化，無(wú)固定熔點(diǎn)。根據(jù)以上事實(shí)，判斷A、B、C各為何物，寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。8研析：A物質(zhì)燃燒后產(chǎn)生氣體的相對(duì)分子質(zhì)量為：321.37544。結(jié)合它無(wú)色無(wú)味且使澄清石灰水變渾濁的性質(zhì)，可推斷此氣體為CO2，又因?yàn)锳為透明不溶于水的堅(jiān)硬固體，故可判斷A為金剛石。方程式為： CO2 CO2。B物質(zhì)能與苛性鈉反應(yīng)，且所得溶液與鹽酸反應(yīng)生成一種比H2CO3還弱的酸，且這種酸是一種難溶于水的白色固體，故可判斷B為石英。相關(guān)方程式為： SiO22NaOHNa2SiO3H2O； Na2SiO32HClH2OH4SiO42NaCl； H4SiO4H2SiO3H2O。C物質(zhì)由石灰石、純堿、B物質(zhì)（石英）混合加熱而制得，結(jié)合高溫時(shí)軟化且無(wú)固定熔點(diǎn)，判斷C物質(zhì)為普通玻璃。相關(guān)方程式為：SiO2CaCO3CaSiO3CO2；SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2。本題考查有關(guān)SiO2、Na2SiO3、H2SiO3以及玻璃等物質(zhì)的性質(zhì)以及推理判斷能力。其突破口是C高溫時(shí)軟化，無(wú)固定熔點(diǎn)，這是玻璃的特性，由此推知B可能為SiO2是解題的關(guān)鍵。答案：A為金剛石、B為石英、C為普通玻璃。有關(guān)的化學(xué)方程式如下：CO2 CO2，CO2Ca(OH)2CaCO3H2O； SiO22NaOHNa2SiO3H2O；Na2SiO32HClH2OH4SiO42NaCl； H4SiO4H2SiO3H2O；CaCO3SiO2CaSiO3CO2； SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2開(kāi)拓學(xué)習(xí)新視野 課標(biāo)知識(shí)拓展【思想方法】1用“四步學(xué)習(xí)法”學(xué)習(xí)硅及其化合物知識(shí)（1）明確知識(shí)主線。非金屬元素及其化合物的有序?qū)W習(xí)順序是：氣態(tài)氫化物單質(zhì)氧化物氧化物對(duì)應(yīng)的水化物含氧酸鹽。因此我們可以確定硅及其化合物的知識(shí)主線為： SiH4SiSiO2Na2SiO3在橫線上依次有序地研究主線所示的單質(zhì)及各類(lèi)化合物；在縱線上依次按結(jié)構(gòu)，性質(zhì)、用途、制法、存在，保存等程度化地研究每種具體物質(zhì)。（2）抓住知識(shí)要點(diǎn)。硅及其化合物的性質(zhì)反映著物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，了解著物質(zhì)的用途、制法、存在等，所以知識(shí)點(diǎn)主要以化學(xué)性質(zhì)為核心。（3）連成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。SiF4 Si SiO2 Na2SiO3 CaSiO3 H2SiO3 （4）精記基礎(chǔ)知識(shí)。2了解實(shí)際，學(xué)以致用。硅及其化合物在電子工業(yè)、建材工業(yè)上有著重要的用途，了解實(shí)際密切。在復(fù)習(xí)過(guò)程中要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決有關(guān)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，日常生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中遇到的實(shí)際問(wèn)題，如硅酸鹽產(chǎn)品瓷坩堝在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題等在掌握硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)原理、主要原料、成分表示方法等基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，還應(yīng)注意與煉鐵、煉鋼等化工生產(chǎn)知識(shí)間的橫向了解。3學(xué)習(xí)新型無(wú)機(jī)非金屬材料時(shí)，一要認(rèn)真閱讀教材，了解材料的分類(lèi)，通過(guò)比較傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料、新型無(wú)機(jī)非金屬材料的不同，了解新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特性和主要應(yīng)用。二可通過(guò)查閱資料等形式了解新材料技術(shù)及應(yīng)用，擴(kuò)大知識(shí)面。三是通過(guò)典型題目，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 多彩化學(xué)漫步壓電陶瓷的壓電效應(yīng)壓電陶瓷是一種先進(jìn)功能的陶瓷，它具有壓電效應(yīng)，那么，什么是壓電效應(yīng)呢？某些材料在機(jī)械力作用下產(chǎn)生變形，會(huì)引起表面帶電的現(xiàn)象，而且其表面電荷密度與應(yīng)力成正比，這稱為正壓電效應(yīng)。反之，在某些材料上施加電場(chǎng)，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，而且其應(yīng)變與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，這稱為逆壓電效應(yīng)。如果施加的是交變電場(chǎng)，材料將隨著交變電場(chǎng)的頻率作伸縮振動(dòng)。施加的電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，振動(dòng)的幅度越大。正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。并非所有的陶瓷都具有壓電效應(yīng)。作為壓電陶瓷的原材料，在晶體結(jié)構(gòu)上一定是不具有對(duì)稱中心的晶體，如氧化鉛、氧化鋯等將這些原材料在高溫下致密燒結(jié)，制成陶瓷，并將制好的陶瓷在直流高壓電場(chǎng)下進(jìn)行極化處理，才能成為壓電陶瓷。常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛以及三元系壓電陶瓷等。問(wèn)題：壓電陶瓷有哪些方面的應(yīng)用？多彩化學(xué)漫步答案：壓電陶瓷的應(yīng)用范圍非常廣泛，而且與人類(lèi)的生活密切相關(guān)。壓電陶瓷主要用在能量轉(zhuǎn)換、傳感、驅(qū)動(dòng)、頻率控制等方面。優(yōu)化考題新演練一、理解與應(yīng)用1下列關(guān)于硅的說(shuō)法不正確的是A硅是非金屬元素，但它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體B硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料C硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)起反應(yīng)D當(dāng)加熱到一定程度時(shí)，硅能與氧氣、氫氣等非金屬反應(yīng)1研析：硅是非金屬元素，許多化學(xué)性質(zhì)和碳相似，化學(xué)性質(zhì)不活潑。常溫下，硅可與氟氣、氫氟酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，加熱和高溫條件下，硅能與氧氣、氫氣起反應(yīng)。答案：C。2與普通玻璃相比具有相同組成的是A鋼化玻璃 B光學(xué)儀器玻璃C石英玻璃 D有色玻璃2研析：鋼化玻璃是把普通玻璃放入電爐里加熱變軟后急劇冷卻，就好像鋼淬火一樣，所以叫做鋼化玻璃，但它和普通玻璃成分相同。光學(xué)玻璃是制玻璃的原料中，多加了氧化鉛。有色玻璃是在生產(chǎn)玻璃的原料中摻入某些金屬氧化物，使之均勻地分散在玻璃態(tài)的物質(zhì)中。比如加入Co2O3制得藍(lán)色鈷玻璃。石英玻璃的主要成分是二氧化硅。答案：A3想一下為什么可將陶瓷、玻璃、水泥歸納在一起，然后從所給的4個(gè)詞中選出1個(gè)與它們同類(lèi)的物質(zhì)A光導(dǎo)纖維 B有機(jī)玻璃C人造纖維 D磚瓦3研析：無(wú)機(jī)非金屬材料分為傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料，傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料主要是指硅酸鹽材料，如：玻璃、水泥、陶瓷，其中磚瓦是陶瓷中的一種。答案：D4熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是A石英坩堝 B普通玻璃坩堝C生鐵坩堝 D陶瓷坩堝4研析：實(shí)驗(yàn)中選用器皿，既要考慮器皿材料的熔點(diǎn)，又要考慮材料與所盛物質(zhì)之間能否反應(yīng)。石英、普通玻璃、陶瓷中均含有SiO2，高溫下，燒堿能與SiO2反應(yīng)而使坩堝腐蝕：SiO22NaOHNa2SiO3H2O，鐵在高溫下不與NaOH反應(yīng)。答案：C。5人造骨是一種新型的無(wú)機(jī)非金屬材料，它類(lèi)似于人骨和天然牙的性質(zhì)結(jié)構(gòu)，這是利用了這類(lèi)材料的_特性。人造骨可以依靠從人體體液中補(bǔ)充某些離子而形成新骨，可在骨骼界面產(chǎn)生分解、吸收、析出等反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)骨骼的牢固結(jié)合人造骨植入人體內(nèi)需要吸收人體中_形成新骨。ACa2 BCl CNa DPO435研析：新型無(wú)機(jī)非金屬材料具有耐高溫特性、電學(xué)特性、光學(xué)特性和生物特性。人造骨是利用了其中的生物特性，根據(jù)人造骨和天然骨的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，根據(jù)人骨的主要成分是Ca3(PO4)2，所以從人體中吸收PO43和Ca2答案：生物學(xué)；A、D。6古希臘流傳這樣一個(gè)傳奇故事。一批運(yùn)純堿的商船停泊在江邊的沙岸旁，商人找不到石頭來(lái)搭灶煮飯，就把船上的大塊純堿搬來(lái)，放在沙地上墊鍋?zhàn)鲲?，飯熟后商人們驚奇地發(fā)現(xiàn)“灶”變成了晶瑩透明的固體。這固體是_。主要成分是_。6答案：玻璃；Na2SiO3 和SiO2二、拓展與創(chuàng)新7已知化學(xué)方程式：Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3