硅知识点总结120919学习资料
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硅知识点总结120919
硅及其化合物年月日硅元素在地壳中的含量排第二,在自然界中没有游离态的硅,只有以化合态存在的硅,常见的是二氧化硅、硅酸盐等。
硅的原子结构示意图为,硅元素位于元素周期表第三周期第ⅣA族,硅原子最外层有4个电子,既不易失去电子又不易得到电子,主要形成四价的化合物。
1、单质硅(Si):
(1)物理性质:有金属光泽的灰黑色固体,熔点高,硬度大。
(2)化学性质:
①常温下化学性质不活泼,只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。
Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4↑+2H2↑ Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
②在高温条件下,单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。
Si+O2高温SiO2 Si+2Cl2高温SiCl4
(3)用途:太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。
(4)硅的制备:工业上,用C在高温下还原SiO2可制得粗硅。
SiO2+2C=Si(粗)+2CO↑ Si(粗)+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si(纯)+4HCl
2、二氧化硅(SiO2):
(1)SiO2的空间结构:立体网状结构,SiO2直接由原子构成,不存在单个SiO2分子。
(2)物理性质:熔点高,硬度大,不溶于水。
(3)化学性质:SiO2常温下化学性质很不活泼,不与水、酸反应(氢氟酸除外),能与强碱溶液、氢氟酸反应,高温条件下可以与碱性氧化物反应:
①与强碱反应:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(生成的硅酸钠具有粘性,所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液,避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住,打不开,应用橡皮塞)。
②与氢氟酸反应[SiO2的特性]:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(利用此反应,氢氟酸能雕刻玻璃;氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放,应用塑料瓶)。
③高温下与碱性氧化物反应:SiO2+CaO高温CaSiO3
(4)用途:光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。
3、硅酸(H2SiO3):
(1)物理性质:不溶于水的白色胶状物,能形成硅胶,吸附水分能力强。
(2)化学性质:H2SiO3是一种弱酸,酸性比碳酸还要弱,其酸酐为SiO2,但SiO2不溶于水,故不能直接由SiO2溶于水制得,而用可溶性硅酸盐与酸反应制取:(强酸制弱酸原理)Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3(此方程式证明酸性:H2SiO3<H2CO3)
(3)用途:硅胶作干燥剂、催化剂的载体。
4、硅酸盐
硅酸盐:硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐种类很多,大多数难溶于水,最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3,Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,又称泡花碱,是一种无色粘稠的液体,可以作黏胶剂和木材防火剂。硅酸钠水溶液久置在空气中容易变质:
Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓(有白色沉淀生成)
传统硅酸盐工业三大产品有:玻璃、陶瓷、水泥。
硅酸盐由于组成比较复杂,常用氧化物的形式表示:活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系数配置原则:除氧元素外,其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。
硅酸钠:Na2SiO3 Na2O·SiO2硅酸钙:CaSiO3 CaO·SiO2
高岭石:Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O
正长石:KAlSiO3不能写成 K2O· Al2O3·3SiO2,应写成K2O·Al2O3·6SiO2
5、硅酸盐工业
1).水泥
生产水泥的主要原料:黏土、石灰石
生产水泥的设备:水泥回转窑
加入石膏的作用:调节水泥的硬化速度
普通水泥的主要成分:硅酸三钙(3 CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3
CaO·Al
2O
3)。
2).玻璃
生产普通玻璃的主要原料:纯碱、石灰石、石英生产设备:玻璃熔炉
生产条件:高温熔融
形成玻璃的过程中的主要化学变化:
Na
2CO
3
+SiO
2
高温Na
2
SiO
3
+CO
2
↑ CaCO
3
+SiO
2
高温CaSiO
3
+CO
2
↑
普通玻璃的主要成分:Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2
种类:普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃、光学玻璃、防弹玻璃、铅玻璃等。
3).陶瓷
制造陶瓷的主要原料:黏土
陶瓷的优点:抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等。
扩展:规律总结
[练习]1.下列说法正确的是()
A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品
B.水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是SiO2
(1)碳
与O2反应
O2(足量):
O2(不足):
与氧化
物反应
CuO:(冶炼金属)
SiO2:(制取粗硅)
H2O:C+H2O(g)=====CO+H2(制取水煤气)与强氧化
性酸反应
浓H2SO4:
浓HNO3:C+4HNO3(浓)
=====CO2↑+4NO2↑+2H2O)
C.SiO2很稳定,与所有的酸都不反应
D.将石棉(CaMg3Si4O12)化学式改写成氧化物的形式:3(MgO·CaO)·4SiO2
2.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是()
A.熔点很高
B.与水反应生成对应的酸
C.可与烧碱反应生成盐
D.坚硬
3.要除去SiO2中混有的少量CaO杂质,最适宜的试剂是()
A.纯碱溶液
B.盐酸
C.硫酸
D.苛性钠溶液
4.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是()
A.CO2溶于水形成碳酸,SiO2难溶于水
B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C.高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体,通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
5.下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是()
A.HF溶液
B.KOH溶液
C.盐酸
D.水玻璃
6.能将Na2SiO3、CaCO3、SiO2三种白色粉末鉴别开来的试剂是()
A.NaOH溶液
B.水
C.氢氟酸
D.稀盐酸
7.下列物质的变化,不能通过一步化学反应完成的是()
A.CO2→H2CO3
B.SiO2→Na2SiO3
C.Na2O→Na2CO3
D.SiO2→H2SiO3
第四章第1讲无机非金属材料的主角——硅
1.碳、硅单质的化学性质
碳、硅在参与化学反应时,一般表现还原性。
高温
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