《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