硅和铝的化合物(铝和硅组成的化合物的化学式)

导语：例题精选归纳重点——硅、铝及其化合物的重要性质

材料是人类生活和生产活动的重要物质基础，材料的性能取决于材料的化学组成和结构，本文重点讲述硅、铝及其化合物的重要性质。

一、重要的单质

本文重点讲述硅、铝两种单质。二者具有以下共性：

（1）与某些非金属单质反应：Si+2F2＝SiF4，Si+O2=（加热）SiO2 ，Si+2Cl 2

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

=（加热）Al2S3。

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

友情提示：能与强碱溶液反应生成气体的单质为硅、铝。

【例1】现代建筑常用的铝合金门窗框架是由电解加工成的古铜色硬铝制造的，取硬铝样品进行如下实验（如图，每一步试剂均过量），由此可以推知硬铝的组成可能为（）

A．Al、Mg、Si、Zn B．Al、Cu、Mg、Si、Mn

C．Al、Fe、C、Cu D．Al、Si、Zn、Na

【解析】钠是一种极为活泼的金属，不能在空气中稳定存在，显然，D项是错误的；加入稀盐酸后，C项中的Al、Fe与盐酸完全反应，剩余的两种成分都不能与NaOH溶液反应，又可排除C项；如果是A项，在合金样品与盐酸完全反应后，只剩余Si，而Si能与NaOH溶液反应，不会有不溶物剩余；因此，只有B是正确的。

【答案】 B

【点评】该题以生活中常见的铝合金样品在盐酸、氢氧化钠溶液中的反应，重点考查了硅、铝、铜三种单质的主要化学性质。

二、重要的化合物

本文重点讲述SiO2、Al2O3、Al(OH)3三种化合物。三者主要具有以下性质：

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

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

友情提示：SiO2可以与强碱溶液反应，但只能与氢氟酸反应，不属于两性氧化物，属于酸性氧化物。

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既可以与酸溶液反应，又可以与碱溶液反应，是典型的两性氧化物。

3、Al(OH)3：2Al(OH)3=（加热） 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既可以与强酸溶液反应，又可以与强碱溶液反应，是典型的两性氢氧化物。（2）制取Al(OH)3应该用可溶性铝盐与弱碱氨水反应制Al(OH)3：Al3+＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4+。

【例2】牙膏是我们生活里常用的口腔护理剂，请用已掌握的化学知识回答下列问题：

（1）下面列出了三种牙膏中的摩擦剂，请在对应摩擦剂后面横线上填写三种摩擦剂所属的物质类别。

①两面针儿童牙膏：氢氧化铝；②珍珠王防臭牙膏：碳酸钙；③中华透明牙膏：二氧化硅。④由此可见，牙膏摩擦剂的溶解性是___________（填“易溶”或“难溶”）。

（2）摩擦剂氢氧化铝是临床常用药“胃舒平”的主要成分，可以用来治疗胃酸（主要是盐酸）过多症，请你用离子方程式表示其药学原理： _________________________________。

（3）摩擦剂二氧化硅也是石英砂的主要成分，利用石英砂与某物质A在电炉里反应可制得粗硅（Si），粗硅提纯后可制得高纯度的硅，用于制造太阳能电池，你认为物质A应该具有的性质是____________。

A．氧化性 B．还原性 C．酸性 D．碱性

【解析】（1）本题具有一定开放性，按不同的分类标准，同种物质可以属于不同的物质类别。一般说来，氢氧化铝属于两性氢氧化物；碳酸钙属于盐类；二氧化硅属于酸性氧化物。它们都是典型的难溶物质，根据用途来看，如果易溶的话，如何做“摩擦剂”呢？（2）由于Al(OH)3本身没有腐蚀性，与胃酸可以反应且产物对人体也没有什么危害，因而可用于治疗胃酸过多。（3）这种物质把二氧化硅还原成硅，当然具有还原性，该物质是碳。

【答案】（1）①两性氢氧化物；②盐；③酸性氧化物。④难溶。（2）Al(OH)3＋3H+＝Al3+＋3H2O。（3）B。

【点评】该题以生活里常用的口腔护理产品——牙膏为线索，重点考查了SiO2、Al(OH)3的基本化学性质。

【例3】工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3·H2O、Al2O3·3H2O以及少量Fe2O3、SiO2等）提取纯Al2O3作冶炼铝的原料。该操作过程的流程图如下，读图后回答下列问题：

（1）写出滤液A中一种溶质与过量NaOH溶液反应进入滤液B中的离子方程式：___________ __。

（2）若步骤①中没有过滤操作而直接进入步骤②，对后面操作将产生的影响是______________ _。

【解析】Al2O3为两性氧化物，能溶于盐酸和氢氧化钠；Fe2O3为碱性氧化物，溶于盐酸而不溶于氢氧化钠；SiO2为酸性氧化物，溶于氢氧化钠而不溶于盐酸．解答此题，关键要抓住这些氧化物性质的差异，形成分离、除去杂质的思路。铝土矿中加过量盐酸，SiO2不溶进入滤渣，滤液A的主要成分是AlCl3、FeCl3，加NaOH溶液后生成Al(OH)3、Fe (OH)3，NaOH溶液过量后Al(OH)3转化为Na [Al(OH)4]而进入滤液B，Fe (OH)3不和NaOH反应进入滤渣；向滤液B中通入足量CO2发生反应：Na[Al(OH)4]＋CO2＝Al(OH)3↓＋NaHCO3，过滤出沉淀得到Al(OH)3，Al(OH)3受热分解得到Al2O3。若步骤①中没过滤，SiO2混在滤液中，加入NaOH溶液时会发生反应：SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O，导致滤液B中混有Na2SiO3，通入足量CO2时会发生反应：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O＝2NaHCO3＋H2SiO3↓，导致Al(OH)3沉淀中混有H2SiO3，加热后生成的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中会被氢氧化钠溶液溶解进入滤液B，通入CO2后所得沉淀为Al(OH)3、H2SiO3的混合物，最后所得Al2O3中将混有SiO2。

【点评】该题以铝土矿提取Al2O3的工艺流程为线索，重点考查了SiO2、Al2O3、Fe2O3、Al(OH)3、Fe (OH)3 、H2SiO3等重要化合物化学性质的主要异同点。

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