1、第 4 章 元素与材料世界学习导言 章节知识概说 材料是人类生活和生产活动的重要物质基础，本章教材引领学生走进元素化合物的应用世界。从自然界中的元素走进材料世界中的元素，将学生的视野打开，体现多角度、多层面和大视野。材料的性能取决于材料的化学组成和结构，因此教材从元素出发，通过了解元素及其重要化合物的性质来分析材料的性能。 本章教材一方面引导学生回顾学习非金属及其化合物的化学性质的方法，并以此方法学习硅及其化合物的重要性质；另一方面。进一步丰富学生对金属元素及其化合物的认识，给他们一个更为广阔的认识物质世界的空间，也为后面学习元素周期律及元素周期表打下基础。 课标理念感悟知识与技能：根据生产、
2、生活中的应用实例或通过实验研究，了解铝、硅及其重要化合物的性质，能够应用这些性质解决一些生产、生活和化学学科中的简单问题。能列举金属材料、无机非金属材料和复合材料在生产、生活中及其他领域的应用。过程与方法：通过本章的学习，让学生进一步体验“比较”和“分析”的科学方法。情感态度与价值观：体会组成材料的物质性质与材料性能的密切关系，认识新材料的开发对社会、生活产生的重要影响，了解材料开发和应用与化学科学发展之间的关系。第 1 节 硅 无机非金属材料1946 年 2 月 15 日，世界上第一台通用电子数字计算机“埃尼阿克” （ENIAC）在美国研制成功。它当时由 1.8 万个电子管组成，是一台又大又
3、笨重的机器，体重达 30 多吨，占地有两三间教室般大。它当时的运算速度为每秒 5000 次加法运算。虽然这在当时是相当了不起的成就，但其计算速度还不如今天的一台微型计算器的运行速度。是什么使计算机的体积减小的同时，加快了计算速度呢？是硅芯片。那么，硅芯片是从哪里来的呢？硅又有什么性质呢？ 研习教材重难点研习点 1 半导体材料与单质硅1半导体材料半导体材料特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料。最早使用的半导体材料是锗，但因其含量低，提炼工艺复杂，价格昂贵，而不适合广泛使用。目前广泛使用的半导体材料是硅元素，在地壳中含量居第二位，该元素全部以化合态存在于自然界中，储量丰富。常见的有晶体硅和无
4、定形硅等形式存在。2单质硅（1）存在：自然界中无单质硅，硅元素全部以化合态存在，如二氧化硅、硅酸盐等。化合态的硅是构成地壳的矿石和岩石的主要成分，硅在地壳中的含量居第二位。（2）物理性质：单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅呈灰黑色，有金属光泽，硬而脆，熔点很高（1410） ，是良好的半导体材料。（3）化学性质：在常温下，硅的化学性质不活泼，不与 O2、Cl 2、H 2SO4、HNO 3 等发生反应，但能与 F2、HF 和强碱反应。例如：Si + 2NaOH + H2O Na 2SiO3 + 2H2；Si + 2F2 SiF 4；Si + 4HF SiF4+ 2H2。在加热时纯硅与某些非金属单
5、质发生反应。如研细的硅能在氧气中燃烧：Si + O 2 SiO2 （3）硅的制备由于自然界中没有单质硅的存在，因此我们使用的硅，都是从它的化合物中提取的。在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法可制得含有少量杂质的粗硅，将粗硅提纯后，可以得到半导体材料的高纯硅。制粗硅： SiO2 2C Si2CO 高 温制高纯硅： Si2Cl 2 SiCl4 SiCl42H 2 Si4HCl （4）硅的用途：硅可用来制造集成电路，太阳能电池，硅整流器等。硅合金可用来制造变压器铁芯，耐酸设备等。【知识链接】半导体材料的用途物 质 的 电 阻 率 介 于 导 体 和 绝 缘 体 之 间 （ 电 阻 率 在 10
6、3108 欧 姆 厘 米 之 间 ） 时 ， 为 半 导 体 。半导体材料可以制造出具有各种功能的半导体器件来取代真空管用来整流、检波、放大，并有缩小电子设备体积、减轻重量、延长寿命、耐冲击、效率高和可靠性好等优点。用半导体材料制成的集成电路还可以将成千上万个分立的晶体管、电阻、电容等电子元件融为一体，使上述优点得到进一步发挥，广泛应用于通讯、电讯、电子计算机中。另外，超纯硅对红外光有很高的透过能力，可以用以制作红外聚焦透镜，对红外辐射目标进行夜间跟踪、照像、追击。利用半导体的导电能力随温度的升高或光线的照射而有显著的增大的特性，可以做成自动控制用的热敏元件( 如热敏电阻等) 和光敏元件。半导
7、体材料是制作太阳能电池的主要材料半导体材料还可制成激光二极管，用于激光通讯、测距和空间导航等方面。典例 1：下列有关硅的叙述中，正确的是A硅只有在高温下才能跟氢气起化合反应。B硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位。C硅的化学性质不活泼，在常温下不与任何物质反应。D硅在电子工业中，是最重要的半导体材料。研析：A 正确 因为硅的化学性质稳定，常温下除了少数物质外，它不易与其他物质如氢气、氧气、氯气等反应。B 不正确 氧元素在地壳中的含量居第一位。C 不正确 硅的化学性质不活泼，但可与 F2、 HF 和强碱等反应。 D 正确 硅是常温下化学性质稳定的半导体材料，广泛应
8、用于计算机技术领域。答案：A、D典例 2：有科学家提出硅是“21 世纪的能源” 、 “未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其有利因素的说法中，你认为不妥的是A便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料B自然界的含硅化合物易开采C硅燃烧放出的热量大，燃烧产物对环境污染程度低且容易有效控制D自然界中存在大量单质硅研析：有些燃料，如氢气具有发热量大，无污染等优点，但从运输、储存角度就不如硅了，硅是固体、常温下性质稳定，是非常安全的；另外，硅在自然界存在广泛，硅化合物易开采，其燃烧产物为 SiO2，对环境污染程度低。但需注意的是，自然界没有游离态的硅，因此，D
9、是错误的。答案：D研习点 2 二氧化硅与光导纤维1、二氧化硅的存在二氧化硅广泛存在与自然界中，天然二氧化硅叫硅石。石英的主要成分为二氧化硅晶体，透明的石英晶体叫做水晶，含有有色杂质的石英晶体叫做玛瑙。另外二氧化硅也是构成岩石的重要成分。2、二氧化硅的物理性质纯净的二氧化硅晶体呈无色，熔点高，硬度大，不溶于水，也不溶于其他一般的溶剂。3、二氧化硅的化学性质（1）二氧化硅是一种酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性二氧化硅在常温时可以与碱溶液缓慢反应生成盐和水：SiO 2+ 2NaOH Na2SiO3 + H2 O二氧化硅在高温下可与碱性氧化物反应：SiO 2 CaO CaSiO3 高 温（2）特性Si
10、O 2 不溶于水，也不与水反应。二氧化硅在常温下与氢氟酸反应： Si O24HF SiF42H 2O 二氧化硅中的硅为4 价，具有弱的氧化性，如在高温时，二氧化硅中的硅可以被碳置换出来。思考：1如何制取硅酸？ 2保存氢氟酸、NaOH 溶液时应该注意什么问题？提示：1不能通过 SiO2 与 H2O 反应的方法来制取其对应的水化物硅酸(H 2SiO3)制取H2SiO3 的方法如下： Na2SiO3 + 2HCl 2NaCl + H2SiO3或 Na2SiO3 + CO2 + H2O Na 2CO3 + H2SiO3 硅酸(H 2SiO3)不溶于水，其酸性比 H2CO3 还弱。2氢氟酸不能保存在玻璃
11、瓶中，应保存在塑料瓶中。NaOH 溶液不能保存在玻璃塞的玻璃瓶中，应保存在橡胶塞的玻璃瓶中或塑料瓶中。4、SiO 2 与 CO2 的比较CO2 SiO2与碱性氧化物反应 CaOCO 2 CaCO3高 温 CaOSiO2 CaSiO3高 温与碱液的反应 2NaOHCO 2Na 2CO3H 2O SiO22NaOH Na 2SiO3H 2O与盐反应 Na2SiO3CO 2H 2ONa 2CO3 H2SiO3 SiO2CaCO 3 CaSiO3 CO2高 温Ca(ClO)2CO 2H 2OCaCO 32HClOSiO2Na 2CO3 Na2SiO3CO 2高 温与碳反应 C CO22CO 2C Si
12、O2 Si2CO高 温与 H2O 作用 CO2H 2OH 2CO3 不与水化合与酸反应 不反应 只与 HF 反应SiO24HF SiF 4H 2O5、二氧化硅的用途（1）石英可用于制作石英表和石英玻璃。（2）石英砂常用作制薄玻璃和建筑材料。（3）水晶常用来制造电子部件、光学仪器、工艺品和眼镜片等。（4）玛瑙用于制造精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品。（5）SiO 2 被用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维。6、光导纤维光导纤维，简称“光纤” ，就是一种能利用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的玻璃细丝。如果将许多根经过技术处理的光纤绕在一起，就得到我们常说的光缆。光导纤维是用石英玻璃制造的，制作
13、时需要较高的技术，它传导光的能力非常强。如 1000 米长的单模光纤，重量只有 27 克，传送波长为 1.55 微米的激光时，每传播 1000 米，光能的损耗不到 0.2 分贝若利用光缆通讯，能同时传输大量信息。光纤通信的优点有：（1）信息容量大，一条光缆通路可同时容纳 10 亿人通话，也可同时传送多套电视节目。（2）光纤的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听。（3）光缆质量小而且细，不怕腐蚀，铺设方便。（4）光纤通信损耗低，适合远距离信息传输。另外，光导纤维在医学上也有很重要的应用。目前在医学领域，普遍使用着一种连接着许多光纤的胃镜，光纤胃镜的光源是在体外由光纤传进去的，它不产生
14、热辐射，能减轻病人的痛苦。在光导纤维的一头装着精致小巧的微型镜头，可将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在屏幕上。光导纤维在医学上的另一个重要应用是通过微细的光纤将高强度的激光输入人体的病变部位，用激光来切除病变部位。这种“手术”不用切开皮肤和切割肌肉组织，而且切割部位准确，手术效果好。除此以外，光导纤维还可用于信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等许多方面。【知识链接】多姿多彩的光纤光纤内窥镜：束状光导纤维能对图像进行传递、分解、合成和修正等医用内窥镜能直接插入人体某个部位进行检查，而不会引起病人痛苦与不舒服感。在工业生产中，利用内窥镜检查一些由于各种原因而不能打开的系统的内部结构，使生产能照常
15、进行。军事用光纤：光纤技术在军事方面的应用的发展速度之快、范围之广，令人振奋它已从最初在军舰和飞机上应用，延伸到军事的各个领域，包括长距离光纤传输系统、战术光纤通信网络系统、雷达防御系统、空战指挥及控制系统、导弹和鱼雷制导系统等等。光纤装潢艺术：光纤装潢是用不同的光纤根据设计需要组成不同的形状，如光纤广告显示屏、光纤盆景、光纤舞台装置及光纤工艺品等。它们具有亮度适宜、色彩柔和、图案细腻、造型奇特，集光、电、声于一体等特点。光纤采光：用光纤传递光能的方式将天空中的散射光或太阳光引入室内，是一种有前途的采光照明方式，再辅以太阳能电池还可供建筑在夜间照明。典例 3：下列说法不正确的是A因为 SiO2
16、 不溶于水，故 H2SiO3 不是 SiO2 对应的酸或者说 SiO2 不是 H2SiO3 对应的酸酐BCO 2 通入水玻璃可以得到硅酸沉淀CSiO 2 是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大D氢氟酸能够雕刻玻璃研析：SiO 2 中 Si 呈4 价， H2SiO3 中 Si 为4 价，且 H2SiO3（加热） SiO2 H2O，故 A项错误，B 项发生的反应：Na 2SiO3 CO2 (少量) H2O H 2SiO3Na 2CO3， D 项发生的反应为：4HF SiO2 SiF4 2H2O。答案：A典例 4：如下图中 A、B、C、D 分别代表有关反应中的一种化合物，其中物质 A 是一种高
17、熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸。请填写以下空白。（1）A、B、C 、D 的化学式分别是_、_、 _、_。（2）AB 的化学方程式是_（3）CD 的离子方程式是_研析：本题主要考查 SiO2 的特性。其突破口应从“A 是一种高熔点的化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸”推断出 A 为 SiO2，然后依次推断出 B 为 CO、C 为 CO2，D 为 H2SiO3。答案：（1）SiO 2、CO 、CO 2、H 2SiO3；（2）SiO 22C Si2CO；（3）高 温SiO32 CO2H 2OH 2SiO3 CO32研习点 3 硅酸盐与无机非金属材料1硅酸盐（1）硅酸盐在自然界中的存在
18、硅酸盐是构成地壳中岩石的主要成分，自然界中存在的各种天然硅酸盐矿石，约占地壳的 5，粘土的主要成分也是硅酸盐。粘土的种类很多，常见的有高岭土和一般粘土，前者含杂质较少，后者含杂质较多。（2）硅酸盐组成的表示方法硅酸盐的种类很多，结构复杂，无论是天然的还是人工制成的硅酸盐，其组成的表示方法有两种。 化学式法： 一般用于组成较简单的硅酸盐。如：硅酸钠 Na2SiO3； 硅酸钙 Ca2SiO3 氧化物法：常用的表示方法。 如：镁橄榄石（Mg 2SiO4） 2MgOSiO2高岭石Al 2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O正长石(2KAlSi 3O8 ) K2OAl2O36SiO2说
19、明：用氧化物的形式表示硅酸盐的组成时，各氧化物的排列顺序为：较活泼金属氧化物 较不活泼金属氧化物 二氧化硅 水（3）硅酸钠硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，它是一种矿物胶，具有粘合性。【联想发散】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，而硅不但与氢氟酸反应，而且有氢气生成。 （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。 （6）在水溶液中，
20、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。2无机非金属材料（1）传统无机非金属材料 玻璃原料：生产普通玻璃的主要原料是纯碱（Na 2CO3） ，石灰石（CaCO 3）和石英（SiO 2 ） 。主要设备：玻璃熔炉反应原理：将粉碎混匀的原料加强热使之熔化，发生复杂的物理化学变化，冷却即成玻璃。其中主要化学反应是：CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2 高 温Na2CO3 + SiO2 Na2SiO3 + CO2 高 温主要成分： 制造玻璃的原料中，石英是
21、过量的，所以，普通玻璃是 CaSiO3，Na 2SiO3 和 SiO2 熔化在一起得到的物质，其物质的量之比为 1：1：4，因此玻璃可表示为：Na 2OCaO6SiO2。主要性质：硬而脆，受热时在一定温度范围内逐渐软化，没有一定的熔点，故作玻璃态物质，耐酸腐蚀（HF 除外） 。水泥a. 普通水泥的主要成分为硅酸三钙（3CaOSiO 2） ，硅酸二钙（2CaOSiO 2）和铝酸三钙（3CaO Al2O3）等。b. 水泥的特点是水泥具有水硬性，与水搀和搅拌并静置后，很容易凝固变硬。c. 混凝土是指水泥、沙子和碎石的混合物，混凝土常用钢筋作结构，这就是通常所说的钢筋混凝土。（2）新型无机非金属材料类
22、别 示例 特性 用途氮化硅陶瓷 硬度极高，耐磨损，耐高温，抗腐蚀，抗氧化能力强，电绝缘性好汽轮机叶片、轴承、发动机部件、永久性模具高温结构陶瓷碳化硅陶瓷 硬度仅次于金刚石，耐高温，且在室温下能导电电热元件生物陶瓷氧化铝陶瓷氧化锆陶瓷强度高，耐磨，无毒，不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植于人体人造牙齿、人造骨骼压电陶瓷钛酸钡陶瓷钛酸铅陶瓷可将极其微弱的机械振动转换成信号声呐系统、气象检测、遥控环境保护、家用电器、压电地震仪典例 5：下列物质不能用玻璃器皿贮存的是A苛性钠 B氢氟酸 C浓硫酸 D硝酸铵研析：不能用玻璃器皿，是常温下要和玻璃反应的物质玻璃是以含硅物质为原料，经加热制成的硅酸
23、盐产品，普通玻璃是硅酸钠（Na 2SiO3） 、硅酸钙（CaSiO 3）和二氧化硅（SiO 2）熔化在一起所得到的物质，二氧化硅是酸性氧化物，不溶于水，能跟碱性氧化物或碱发生反应生成盐，苛性钠是氢氧化钠的俗名，玻璃中含的二氧化硅能够被碱腐蚀SiO 22NaOH=Na 2SiO3H 2O，实验室里盛放碱溶液的试剂瓶常用橡胶塞，而不用玻璃塞，因为玻璃塞是磨口的，表面积大，以防止玻璃与碱反应生成 Na2SiO3 而把瓶口和塞子粘结在一起，排除 A；氢氟酸遇二氧化硅很快反应放出氟化硅气体： SiO2（固） 4HFSiF 42H 2O。玻璃瓶不能盛放氢氟酸，通常氢氟酸盛放在塑料瓶中，B 对；浓硫酸和硝酸
24、铵跟玻璃都不反应，可以贮存。答案：B。典例 6：在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要原料A纯碱 B石灰石 C石英 D粘土研析：这是一道硅酸工业中理论联系实际问题的试题。解答本题时应熟悉生产玻璃、水泥等产品的原料情况。制玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英；制水泥的原料是石灰石、粘土等；炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。相互对比后可知 B 项为正确答案。答案：B。 探究解题新思路 基础思维探究题型一、硅及其化合物的性质典例 1：下列说法正确的是ASiO 2 溶于水显酸性BCO 2 通入水玻璃可以得到原硅酸C由 Na2CO3SiO 2 Na2SiO3CO 2可知硅酸的酸性比碳酸的酸性
25、强高 温DSiO 2 是酸性氧化物，它不溶于任何酸研析：SiO 2 不溶于水，也不与 H2O 反应，所以水溶液不显酸性。H 2CO3 的酸性强于 H2SiO3，所以B 项的反应可以发生。Na 2CO3 与 SiO2 的反应之所以能发生是因为：反应是在高温无水条件下进行的；反应后生成的 CO2 脱离反应体系。SiO 2 虽为酸性氧化物，但是它可与 HF 反应。答案：B。友情提醒：主要考查硅的化合物性质。在分析解答过程中，要进一步明确反应规律是有条件的，不能不问条件任意套用弄清楚反应原理；注意硅及其化合物的特殊性，如硅与氢氟酸、碱溶液的反应，二氧化硅的溶解性，二氧化硅与氢氟酸、碳酸盐、碳单质及其化
26、合物的反应均具有特殊性。拓展变式1硅胶是网状多孔的物质，有强吸附性，可用作干燥剂、吸附剂和催化剂的载体。在减压条件下将硅酸加热至 300，使其失水即可得硅胶。现以石英、纯碱为主要原料( 其它原料任选)制备硅胶。写出有关的化学方程式：_。1研析：这是一道有关物质的制备题。根据 SiO2(石英)不与水反应，但能与 NaOH、Na 2CO3 反应生成 Na2SiO3，再根据硅酸是弱酸，用 Na2SiO3 与酸作用来制得 H2SiO3。合成路线为：SiO2 CONaNa2SiO3 盐 酸 H2SiO3 SiO2（硅胶）答案：SiO 2Na 2CO3 Na2SiO3CO 2；Na 2SiO32HCl2N
27、aClH 2SiO3高 温题型二、无机非金属材料典例 2：下列叙述正确的是ASiO 2 不属于无机非金属材料 B金属不能作为结构材料C玻璃是一种新型的非金属材料 DC 60 也是一种材料 研析：SiO 2 可作为光导纤维，是一种新型的无机非金属材料C 60 是近几年才发现的一种新的碳的同素异形体，它可用于超导体，是一种新型无机非金属材料，所以 D 正确金属也属于结构材料，但它不耐高温，易腐蚀不宜作高温材料玻璃和水泥等只能属于传统的非金属材料答案： D总结提升：本题主要考查对材料分类的理解判断在解答过程中，一要注意培养学生的阅读审题能力，能够在阅读中获取知识，吸收新的信息并能对知识进行系统的分析
28、处理，作出正确的判断。二是结合具体实例，会判断常见材料的类型，熟悉常见的新型无机非金属材料。典例 3：氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在 1300反应获得。（1）根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是_（填序号） 。A制汽轮机叶片 B制有色玻璃C制永久性模具 D制造柴油机（2）写出 N 的原子结构示意图：_，请写出氮化硅的化学式：_。（3）氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式：_。（4）现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为_。研析：
29、根据 N 和 Si 的原子结构及其元素周期规律的知识，可判断氮元素非金属性比硅强，故 N显负价（3） ，Si 显正价（+4） ，由此可写出氮化硅的化学式 Si3N4。答案：（1）A、C、D。 （2） ；Si 3N4。（3）Si 3N412HF3SiF 44NH 3。 （4）3SiCl 42N 26H 2 Si3N412HCl 。高 温总结提升： 本题以新型无机非金属材料氮化硅为载体，考查知识迁移应用的能力。题目起点高（新材料氮化硅的用途、性质、制法） ，落点低（原子结构示意图、元素周期律、硅及化合物典型性质），新颖灵活。在分析解答过程中，一是要培养学生灵活运用所学知识分析解决问题的能力，如根据
30、氮、碳两元素非金属活泼性不同，确定其各自价态，写出氮化硅的化学式；根据硅及其化合物与氢氟酸反应的规律，进行迁移推测氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅，另一产物必为 NH3。二是要强化“结构决定性质，性质决定用途”的化学思维方法，加深对新材料的认识。拓展变式2请回答下列问题：（1）下列属于无机非金属材料的是A高强度水泥 B钢化玻璃C氧化铝陶瓷 D光导纤维（2）磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可以用于制成人造骨骼，这是利用这类材料的A耐高温特性 B电学特性C光学特性 D生物功能2研析：（1）水泥、玻璃属硅酸盐材料，是传统无机非金属材料。 （2）新型无机非金属材料的四种特性不一定是这类材料的共性
31、，不同的材料具有不同的特性。根析型无机非金属材料的四种特性及其应用进行判断。答案：（1）C、D。 （2）D。 综合思维探究题型一、学科内综合题典例 4：有一粗硅，含铁和硅两种杂质，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的氢气，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是A物质的量之比为 1：1 B物质的量比为 2：1C质量比为 4：1 D质量比为 2：1研析：粗硅与盐酸反应是铁与盐酸反应 Fe +2HCl FeCl2 + H2 ；粗硅与碱反应是硅与碱反应Si + 2NaOH + H2O Na2SiO3 + 2H2 因放出等量氢气，则铁与硅的物质的量之比为 2：1， 质量比为 4
32、：1。答案：B、C总结提升：本题综合考查了铁、硅的性质，是定性分析与简单定量计算相结合的，解题要注意书写化学方程式的准确性。典例 5：下列溶液中加入氯化钡溶液生成白色沉淀，在加入稀硝酸震荡，白色沉淀不消失的是ANa 2SiO3 BNa 2CO3 CNa 2SO3 DNa 3PO4研析： BaCO3 和 Ba3(PO4 )2 均为白色沉淀，二者均溶于 HNO3，BaSiO 3 溶于 HNO3 后又生成H2SiO3，而 H2SiO3 不同于一般的酸，本身为白色沉淀； BaSO3 可溶于盐酸等非氧化性酸，但遇到硝酸后被硝酸氧化而转化成 BaSO4 白色沉淀。答案：A、C 。友情提醒：本题表面上是考查
33、复分解反应，实际却包含了氧化还原反应的知识，解题要注意思维的全面性和灵活性。拓展变式3如图，已知：单质 E 可作为半导体材料；化合物 F 是不能生成盐的氧化物；化合物 I能溶于水呈酸性，它能够跟氧化物 A 起反应据此，请填空：（1）化合物 F 是 _。 （2）化合物 I 是_。（3）反应的化学方程式是_。 （4）反应的化学方程式_。3研析：本题主要考查元素化合物的性质，是一道常规的框图推断题要求学生能在全面系统地掌握元素及化合物性质的基础上，善于抓住某些元素的特殊性质为解题的突破口和切入点由题中所叙述的条件，单质 E 为半导体材料，化合物 F 为不成盐氧化物，结合框图中的反应可推知 E 和 F
34、 分别为 Si 和 CO反应为：SiO 22C Si2CO氧化物 A 是 SiO2，它除了跟氢氟酸反应以外不跟任何酸反应，由此可判断化合物 I 为 HF由“氧化物 C单质 DHF单质 H”可推知该反应为：2F 22H 2O4HFO 2至此即可突破全题。答案：（1）CO （2）HF （3）2H 2O 22H 2O （4）2F 22H 2O4HFO 2题型二、实际应用题典例 6：三硅酸镁晶体被用来治疗胃溃疡病患者的胃酸过多症，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。三硅酸镁晶体化学式为：Mg 2Si3O8nH2O。（1）用氧化物的形式表示三硅酸镁的化学式。（2）写出该药物中和胃酸的化学方程式。
