2024_2025学年高中化学专题3从矿物到基础材料第三单元含硅矿物与信息材料学案苏教版必修1.docxVIP

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第三单元含硅矿物与信息材料

[核心素养发展目标]1.知道硅在自然界的存在形式和硅酸盐产品的重要应用，会用氧化物的形式表示困难硅酸盐的组成。2.知道硅及其重要化合物二氧化硅的性质及其应用。

一、硅酸盐与硅酸盐产品

1．硅酸盐的概念

由硅、氧和金属组成的化合物的总称。

2．硅酸盐组成的表示

通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。例如：硅酸钠(Na2SiO3)：Na2O·SiO2；

长石(KAlSi3O8)：K2O·Al2O3·6SiO2。

3．最简洁的硅酸盐——Na2SiO3

硅酸钠是一种白色固体，能溶于水，其水溶液俗称水玻璃。用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现它具有阻燃的功能，因此可作防火剂。

按要求完成下列试验：

(1)在盛有饱和硅酸钠溶液的试管中，滴加2～3滴酚酞溶液，视察到的现象是溶液变为红色；再滴加稀盐酸，视察到的现象是溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀生成，反应的化学方程式是Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl。

(2)若将少量二氧化碳通入饱和硅酸钠溶液中，视察到的现象是有白色胶状沉淀生成，反应的化学方程式是Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。

4．三种常见的硅酸盐产品

硅酸盐产品

原料

主要设备

主要成分

水泥

石灰石、黏土

水泥回转窑

硅酸二钙2CaO·SiO2、

硅酸三钙3CaO·SiO2、

铝酸三钙3CaO·Al2O3

玻璃

纯碱、石灰石、石英

玻璃熔炉

一般玻璃Na2O·CaO·6SiO2

陶瓷

黏土

Al2O3·2SiO2·2H2O

1.用氧化物的形式表示硅酸盐组成的方法

(1)将硅酸盐中全部元素都写成氧化物(二氧化硅和氧化物组合)。氧化物的书写依次：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。

(2)氧化物之间以“·”隔开。

(3)在氧化物前面按化学式中的比例添加数字。

(4)书写原则：硅酸盐中各元素化合价及原子个数比保持不变。

2.硅酸钠及硅酸

(1)硅酸钠：化学性质相对稳定，不易腐蚀，不能燃烧，热稳定性强，其水溶液呈碱性，能与酸反应，其离子方程式为SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋===H2SiO3↓。

(2)硅酸是难溶于水的弱酸，其酸性比碳酸弱。硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色。

①硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3eq\o(=====,\s\up7(△))H2O＋SiO2。

②硅酸能与强碱溶液反应：2NaOH＋H2SiO3===Na2SiO3＋2H2O。

提示硅酸盐氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示结构，不能认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。

3．工业上制一般玻璃的主要反应

Na2CO3＋SiO2eq\o(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑

CaCO3＋SiO2eq\o(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑

例1《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分始终是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)。下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是()

A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2

B．性质稳定，不易脱色

C．易溶解于强酸和强碱

D．x等于6

答案C

解析“硅酸铜钡”能稳定存在说明其性质稳定，不易脱色，不易与酸、碱反应。“硅酸铜钡”中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，则x＝6，用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2，A、B、D均正确。

例2下列关于硅酸盐产品的说法正确的是()

A．玻璃、水泥属于硅酸盐产品，陶瓷不属于硅酸盐产品

B．一般玻璃的组成可表示为Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2

C．生产水泥的主要原料是纯碱、石灰石和石英

D．生产玻璃的主要原料是黏土、石灰石

答案B

解析陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品；一般玻璃的组成不仅可用Na2O·CaO·6SiO2表示，还可表示为Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2；生产水泥的主要原料是黏土、石灰石；生产玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英。

二、二氧化硅与信息材料

1．二氧化硅

(1)存在：沙子、石英、水晶、硅藻土等都是自然存在的二氧化硅。

(2)物理性质：熔、沸点高，硬度大，不溶于水。

(3)化学性质：

①酸性氧化物的通性：

与NaOH溶液反应：2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O；

与碱性氧化物(CaO)反应：CaO＋SiO2eq\o(=====,\s\up7(高温))CaSiO3。

②特性：与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。

(4)用途：制作光学镜片、石英坩埚，还可用于