《含硅矿物与信息材料》文字素材5(苏教版必修1).docx

规律总结为什么硅酸盐的组成常用氧化物的形式来表示
　　因为硅酸盐不同于其他的普通盐类，大多数砖酸盐结构比较复杂，通常认为它们是酸性氧化物和碱性氧化物相结合的产物。因而可以把构成硅酸盐的氧化物的化学式分开来写。必须指出：这些式子并不表示硅酸盐中就含有简单的分子或离子，也就是说这些式子并不表示硅酸盐的结构，仅表示硅酸盐中各元素原子的相比照例。但是，用各种元素的氧化物的形式能更直观、更清楚地表示硅酸盐中各元素原子的相比照例，因而在多数情况下，硅酸盐的组成都用氧化物的形式来表示。当然，用氧化物形式表示，也不能认为它们的成分就是氧化物，仍应理解为硅酸盐。

含硅矿物与信息材料 思维过程
　　一、二氧化硅的性质
　　〔1〕物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水的固体。
　　〔2〕化学性质：
①具有弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑
②具有酸性氧化物的通性：〔硅酸酐〕
　　CaO＋SiO2CaSiO3〔炼铁中除炉渣〕
　　SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O〔盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，常用橡皮塞〕
③特性：SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O〔腐蚀玻璃〕
④制造玻璃的两个反响：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
二、硅酸、硅酸盐的性质
　　〔1〕硅酸：白色粉末状物质，不溶于水，弱酸，其酸性比碳酸还要弱。
H2SiO3＋2NaOHNa2SiO3↓＋2H2O
　　原硅酸：白色胶状物质，不溶于水，弱酸，其酸性比碳酸还要弱，极易失水生成硅酸。
　　H4SiO4H2SiO3＋H2O
　　〔2〕硅酸盐：常见的有Na2SiO3，其水溶液俗称水玻璃。
　　Na2SiO3＋2HCl2NaCl＋H2SiO3↓〔白色〕
　　Na2SiO3＋CO2＋H2ONa2CO3＋H2SiO3↓〔此反响可证明H2SiO3的酸性比H2CO3弱〕
三、工业制硅
　　粗硅的制备：SiO2＋2CSi＋2CO↑
　　精炼制高纯硅：Si＋2Cl2SiCl4　SiCl4＋2H2Si＋4HCl
硅酸盐工业简介
　　1．水泥
　　普通水泥的主要成分是硅酸三钙〔3CaO·SiO2〕、硅酸二钙〔2CaO·SiO2〕和铝酸三钙〔3CaO·Al2O3〕等。
　　2．玻璃
　　玻璃的种类有普通玻璃、钢化玻璃、石英玻璃、光学玻璃等等。玻璃没有固定的熔沸点。
　　3．比较水泥和玻璃的生产方法
硅酸盐产品
水泥
玻璃
主要设备
水泥回转窑
玻璃熔炉
原料
石灰石和粘土
纯碱、石灰石、石英〔过量〕
反响原理
发生复杂的物理—化学变化〔不作要求〕
Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑
CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
主要成分
3CaO·SiO2·3CaO·SiO2
3CaO·Al2O3
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
反响条件
高温
高温
　　4．陶瓷
　　主要原料：粘土
　　中国瓷都：景德镇陶都：宜兴
　　5．硅
　　熔点高、硬度大，是良好的半导体材料，常温下性质稳定，不与氧气、氯气、强酸反响。可以与氢氟酸、氢氧化钠溶液反响。
Si＋4HFSiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2ONa2SiO3＋2H2↑
含硅矿物与信息材料 合作讨论
　　1．Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑说明硅酸酸性比碳酸强吗
我的思路：上述反响不是在溶液中，而是在高温熔融状态下进行，SiO2的沸点极高，其化学反响可以看作是分两步进行的：Na2CO3Na2O＋CO2↑，Na2O＋SiO2Na2SiO3，故该反响不能用于比较酸性强弱，但可以说明Na2SiO3的热稳定性比Na2CO3强。其反响原理可理解为用难挥发的物质制易挥发的物质。假设在水溶液中，那么可以发生如下反响：
　　Na2SiO3＋CO2＋H2OH2SiO3↓＋Na2CO3
　　根据盐与酸反响，能生成其对应的酸，那么生成的酸比参加反响的酸的酸性弱，所以，此反响能说明硅酸酸性比碳酸要弱。
　　2．石英玻璃、普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃的化学组成和性质有何异同
我的思路：石英玻璃是由二氧化硅组成的玻璃，其硬度较大，膨胀系数低，耐热性、化学稳定性和电绝缘性都好。把普通玻璃加热到接近软化温度后急速均匀冷却得到钢化玻璃。所以普通玻璃和钢化玻璃的化学组成相同，S都是钠钙的硅酸盐，但钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大，热稳定性也较高。有色玻璃的化学组成与普通玻璃相比，增加了某些金属氧化物。
　　3．为什么C能从SiO2中置换出Si
我的思路：元素周期律告诉我们，单质Si的复原性强于C，而C可在高温下从SiO2中置换出Si反响方程式为：SiO2＋2CSi＋2CO↑，此反响由于在高温条件下，且生成的CO是气体，因而可以顺利进行。
　　4．CO2能与水反响生成H2CO3，SiO2也能与水反响生成H2SiO3吗
我的思路：CO2是H2CO3的酸酐，在通常状况下，1体积水约能溶解1体积CO2，溶解的CO2跟水化合生成碳酸，CO2＋H2OH2CO3。SiO2虽为H2SiO3酸酐〔也是H4SiO4酸酐〕，但它不溶于水，也不能跟水起反响。用SiO2制H2SiO3，可将SiO2溶于NaOH溶液，再滴入稀盐酸，反响如下：
　　SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O　Na2SiO3＋2HClH2SiO3↓＋2NaCl