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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