材料是人類生活和生産活動的重要物質基礎，材料的性能取決于材料的化學組成和結構，本文重點講述矽、鋁及其化合物的重要性質。

一、重要的單質

本文重點講述矽、鋁兩種單質。二者具有以下共性：

（1）與某些非金屬單質反應：Si 2F2＝SiF4，Si O2=（加熱）SiO2 ，Si 2Cl 2

=（加熱）SiCl4；4Al＋3O2=（加熱）2Al2O3，2Al＋3Cl2=（加熱）2AlCl3， 2Al＋3S

=（加熱）Al2S3。

（2）與某些化合物反應：Si 2NaOH H2O＝Na2SiO3 2H2↑，Si 4HF ＝ SiF4↑ 2H2↑；2Al＋2NaOH＋6H2O＝2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，2Al＋Fe2O3=（高溫）2Fe＋Al2O3。

友情提示：能與強堿溶液反應生成氣體的單質為矽、鋁。

【例1】現代建築常用的鋁合金門窗框架是由電解加工成的古銅色硬鋁制造的，取硬鋁樣品進行如下實驗（如圖，每一步試劑均過量），由此可以推知硬鋁的組成可能為 （ ）

A．Al、Mg、Si、Zn B．Al、Cu、Mg、Si、Mn

C．Al、Fe、C、Cu D．Al、Si、Zn、Na

【解析】 鈉是一種極為活潑的金屬，不能在空氣中穩定存在，顯然，D項是錯誤的；加入稀鹽酸後，C項中的Al、Fe與鹽酸完全反應，剩餘的兩種成分都不能與NaOH溶液反應，又可排除C項；如果是A項，在合金樣品與鹽酸完全反應後，隻剩餘Si，而Si能與NaOH溶液反應，不會有不溶物剩餘；因此，隻有B是正确的。

【答案】 B

【點評】該題以生活中常見的鋁合金樣品在鹽酸、氫氧化鈉溶液中的反應，重點考查了矽、鋁、銅三種單質的主要化學性質。

二、重要的化合物

本文重點講述SiO2、Al2O3、Al(OH)3三種化合物。三者主要具有以下性質：

1、SiO2：SiO2＋2C=（加熱） Si＋2CO ↑，SiO2＋CaO=（加熱）CaSiO3 ，SiO2 2NaOH＝ Na2SiO3 H2O，SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O，SiO2＋CaCO3=（加熱）

CaSiO3＋CO2↑，SiO2＋Na2CO3=（加熱）Na2SiO3＋CO2↑。

友情提示：SiO2可以與強堿溶液反應，但隻能與氫氟酸反應，不屬于兩性氧化物，屬于酸性氧化物。

2、Al2O3：Al2O3 ＋6HCl＝ 2AlCl3 ＋3H2O（Al2O3 ＋6H＋ ＝ 2Al3＋ ＋3H2O），Al2O3＋2NaOH＋3H2O＝2Na[Al(OH)4]（Al2O3＋2OH－＋3H2O＝2[Al(OH)4]－）。

友情提示：Al2O3既可以與酸溶液反應，又可以與堿溶液反應，是典型的兩性氧化物。

3、Al(OH)3：2Al(OH)3=（加熱） Al2O3＋3H2O，Al(OH)3 ＋3HCl＝AlCl3 ＋3H2O（Al(OH)3 ＋3H ＝Al3 ＋3H2O），Al(OH)3＋NaOH＝Na[Al(OH)4]（Al(OH)3＋OH－＝[Al(OH)4]－）。

友情提示：（1）Al(OH)3既可以與強酸溶液反應，又可以與強堿溶液反應，是典型的兩性氫氧化物。（2）制取Al(OH)3應該用可溶性鋁鹽與弱堿氨水反應制Al(OH)3：Al3 ＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4 。

【例2】牙膏是我們生活裡常用的口腔護理劑，請用已掌握的化學知識回答下列問題：

（1）下面列出了三種牙膏中的摩擦劑，請在對應摩擦劑後面橫線上填寫三種摩擦劑所屬的物質類别。

①兩面針兒童牙膏：氫氧化鋁 ；②珍珠王防臭牙膏：碳酸鈣 ；③中華透明牙膏：二氧化矽 。④由此可見，牙膏摩擦劑的溶解性是___________（填“易溶”或“難溶”）。

（2）摩擦劑氫氧化鋁是臨床常用藥“胃舒平”的主要成分，可以用來治療胃酸（主要是鹽酸）過多症，請你用離子方程式表示其藥學原理： _________________________________。

（3）摩擦劑二氧化矽也是石英砂的主要成分，利用石英砂與某物質A在電爐裡反應可制得粗矽（Si），粗矽提純後可制得高純度的矽，用于制造太陽能電池，你認為物質A應該具有的性質是____________。

A．氧化性 B．還原性 C．酸性 D．堿性

【解析】（1）本題具有一定開放性，按不同的分類标準，同種物質可以屬于不同的物質類别。一般說來，氫氧化鋁屬于兩性氫氧化物；碳酸鈣屬于鹽類；二氧化矽屬于酸性氧化物。它們都是典型的難溶物質，根據用途來看，如果易溶的話，如何做“摩擦劑”呢？（2）由于Al(OH)3本身沒有腐蝕性，與胃酸可以反應且産物對人體也沒有什麼危害，因而可用于治療胃酸過多。（3）這種物質把二氧化矽還原成矽，當然具有還原性，該物質是碳。

【答案】（1）①兩性氫氧化物；②鹽；③酸性氧化物。④難溶。（2）Al(OH)3＋3H ＝Al3 ＋3H2O。（3）B。

【點評】該題以生活裡常用的口腔護理産品——牙膏為線索，重點考查了SiO2、Al(OH)3的基本化學性質。

【例3】工業上用鋁土礦（主要成分是Al2O3·H2O、Al2O3·3H2O以及少量Fe2O3、SiO2等）提取純Al2O3作冶煉鋁的原料。該操作過程的流程圖如下，讀圖後回答下列問題：

（1）寫出濾液A中一種溶質與過量NaOH溶液反應進入濾液B中的離子方程式：___________ __。

（2）若步驟①中沒有過濾操作而直接進入步驟②，對後面操作将産生的影響是______________ _。

【解析】Al2O3為兩性氧化物，能溶于鹽酸和氫氧化鈉；Fe2O3為堿性氧化物，溶于鹽酸而不溶于氫氧化鈉；SiO2為酸性氧化物，溶于氫氧化鈉而不溶于鹽酸．解答此題，關鍵要抓住這些氧化物性質的差異，形成分離、除去雜質的思路。鋁土礦中加過量鹽酸，SiO2不溶進入濾渣，濾液A的主要成分是AlCl3、FeCl3，加NaOH溶液後生成Al(OH)3、Fe (OH)3，NaOH溶液過量後Al(OH)3轉化為Na [Al(OH)4]而進入濾液B，Fe (OH)3不和NaOH反應進入濾渣；向濾液B中通入足量CO2發生反應：Na[Al(OH)4]＋CO2＝Al(OH)3↓＋NaHCO3，過濾出沉澱得到Al(OH)3，Al(OH)3受熱分解得到Al2O3。若步驟①中沒過濾，SiO2混在濾液中，加入NaOH溶液時會發生反應：SiO2 2NaOH＝Na2SiO3 H2O，導緻濾液B中混有Na2SiO3，通入足量CO2時會發生反應：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O＝2NaHCO3＋H2SiO3↓，導緻Al(OH)3沉澱中混有H2SiO3，加熱後生成的Al2O3中混有SiO2。

【答案】（1）Al3＋＋4OH－＝[Al(OH)4]－ （或者Al3＋＋3OH－＝Al(OH)3↓，Al(OH)3↓＋OH－＝[Al(OH)4]－）（2）①中的不溶物(SiO2)在操作②中會被氫氧化鈉溶液溶解進入濾液B，通入CO2後所得沉澱為Al(OH)3、H2SiO3的混合物，最後所得Al2O3中将混有SiO2。

【點評】該題以鋁土礦提取Al2O3的工藝流程為線索，重點考查了SiO2、Al2O3、Fe2O3、Al(OH)3、Fe (OH)3 、H2SiO3等重要化合物化學性質的主要異同點。

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