硅及其化学性质
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硅及其化合物
硅（台湾、香港称矽xī）是一种化学元素，它的化学符号是Si，旧称矽。原子序数14，相对原子质量28.0855，有无定形硅和晶体硅两种同素异形体，属于元素周期表上第三周期，IV A 族的准金属元素。硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的26.4%，仅次于第一位的氧（4 9.4%）。晶体硅为灰黑色，无定形硅为黑色，密度2.32-2.34g/cm-3，熔点1410℃，沸点2355℃，晶体硅属于原子晶体。不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液。硬而有金属光泽。
硅有明显的非金属特性，可以溶于碱金属氢氧化物溶液中，产生（偏）硅酸盐和氢气。
硅原子位于元素周期表第IV主族，它的原子序数为Z=14，核外有14个电子。电子在原子核外，按能级由低硅原子到高，由里到外，层层环绕，这称为电子的壳层结构。硅原子的核外电子第一层有2个电子，第二层有8个电子，达到稳定态。最外层有4个电子即为价电子，它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。
正因为硅原子有如此结构，所以有其一些特殊的性质：最外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构，这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合，由于共价键比较结实，硅具有较高的熔点和密度；化学性质比较稳定，常温下很难与其他物质（除氟化氢和碱液以外）发生反应；硅晶体中没有明显的自由电子，能导电，但导电率不及金属，且随温度升高而增加，具有半导体性质。
加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用，也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶于一般无机酸中，可溶于碱溶液中，并有氢气放出，形成相应的碱金属硅酸盐溶液，于赤热温度下，与水蒸气能发生作用。 [8]
分类：纯净物、单质、非金属单质。
（1）与单质反应：
Si + O₂ == SiO₂，条件：加热
Si + 2F₂ == SiF₄
Si + 2Cl₂ == SiCl₄，条件：高温
（2）高温真空条件下可以与某些氧化物反应：
2MgO + Si=高温真空=Mg(g)+SiO₂（硅热还原法炼镁）
（3）与酸反应：
只与氢氟酸反应：Si + 4HF == SiF₄↑ + 2H₂↑
（4）与碱反应：Si + 2OH⁻+ H₂O == SiO₃²⁻+ 2H₂↑（如NaOH，KOH）注意：硅、铝是既能和酸反应，又能和碱反应，放出氢气的单质。
相关方程式：
Si+O₂=加热= SiO₂
Si + 2OH⁻ + H₂O == SiO₃²⁻+ 2H₂↑
Si+2F₂== SiF₄
Si+4HF== SiF₄↑+2H₂↑
SiO₂ + 2OH⁻== SiO₃²⁻+ H₂O
SiO₃²⁻+ 2NH₄⁺+ H₂O == H₄SiO₄↓ + 2NH₃↑
SiO₃²⁻+ CO₂ + 2H₂O == H₄SiO₃↓+ CO₃²⁻
SiO₃²⁻+ 2H⁺== H₂SiO₃↓
SiO₃²⁻+2H⁺+H₂O == H₄SiO₄↓
H₄SiO₄ == H₂SiO₃ + H₂O
3SiO₃²⁻+ 2Fe³⁺== Fe₂（SiO₃）₃↓
3SiO₃²⁻+2Al³⁺==Al₂（SiO₃）₃↓
Na₂CO₃ + SiO₂ =高温= Na₂SiO₃ + CO₂ ↑
1.单质(无定形态，晶体)
①物性:熔沸点高，硬而脆，灰色，金属外貌
②化性 a.常温下溶于碱液:
Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑
Si+4OH-=SiO44-+2H2↑
b.与金属和非金属反应:
2Mg+Si=Mg2Si
Si+Cl2=SiCl4（400°C）
Si+O2= SiO2
Si+C=SiC （2000°C）
3Si+2N2=Si3N4（1000°C）
Si+2S =SiS2（高温）
2Mg+Si=Mg2Si
c.硅遇氧化性酸发生钝化，可溶于HF-HNO3的混合酸中:
3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2O
硅与氢氟酸:Si+4HF=SiF4+2H2↑
d.高温下与水蒸气反应:Si(s)+3H2O(g)=H2SiO3(s)+2H2(g)(加热)
③制备(粗硅)
SiO2+2C=Si+2CO↑(加热)
SiCl4+2Zn=Si+2ZnCl2(加热)
SiO2+CaC2=Si+Ca+2CO
SiH4=Si+2H2(加热)
2.二氧化硅——二氧化硅不与水反应，即与水接触不生成硅酸，但人为规定二氧化硅为硅酸的
酸酐
①结构：Si与O以四面体形式连接在一起，形成原子晶体
②物性：溶沸点高（SiO₂中Si—O键的键能很高），无色，难溶于酸（氢氟酸及热浓磷酸除外）
③化性：能溶于热碱SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
能溶于氢氟酸SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O(玻璃容器不能盛放浓碱溶液和氢氟酸；
在高温下，二氧化硅能被碳、镁、铝还原：
SiO₂+2C=Si+2CO↑
若c过量，则发生反应：
Si+C= SiC（金刚砂）（高温）
注：SiO₂是表示组成的最简式，仅是表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比
3.硅酸及其盐
⑴硅酸（正硅酸H4SiO4；焦硅酸H6SiO7;偏硅酸H2SiO3;二偏硅酸H2SiO5)
性质:二元弱酸，PH≥14时，主要以SiO32形式存在；PH在11-13之间，主要以Si2O52存在；
PH<11缩合成较大同多酸根离子；
PH再低时，以硅酸凝胶析出；PH=5.8，胶凝速率最快。
⑵硅酸盐
①溶解性：除碱金属硅酸盐可溶外，其它皆难溶。常用的为可溶盐为Na2SiO3水溶液，又称为水